CN103630162A - 用于监测系统资产操作的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于监测系统操作的装置，该装置包括显示装置和联接至显示装置的处理器。处理器被构造成在显示装置上显示系统资产的第一操作特性作为系统资产的第二操作特性的函数并且作为系统资产的第三操作特性的函数的三维图。处理器还被构造成接收对第二操作特性的选择、将所述三维图变换成在选定的第二特性处第一操作特性作为第三操作特性的函数的二维图、以及在显示装置上显示所述二维图。

Description

用于监测系统资产操作的方法和系统

技术领域

本申请总体涉及监测系统，并且更具体地，涉及用于监测系统资产操作的方法和系统。

背景技术

至少一些已知的电力系统通过多个部件进行操作，例如发电机、马达、风扇、和/或其它部件。这种部件通常定位在建筑内，例如电厂或工厂。随着时间过去，部件可能发生故障并且/或者可能需要维护。通常，对系统部件进行监测以保证令人满意的操作并且/或者确定是否需要维护。

为了有利于监测系统部件，至少一些已知的系统包括抵靠或接近部件联接的多个传感器。这种传感器测量部件的操作状况并且将代表测量到的操作状况的信号传输至一个或多个监测系统。监测系统可以在一个或多个显示器中通过曲线显示测量到的部件的操作状况。然而，至少一些显示器不能以用户友好的方式同时显示测量到的多个部件的操作状况以及/或者测量到的单个部件的在多次取得的操作状况。

发明内容

在一个实施例中，提供一种用于监测系统操作的装置，该装置包括显示装置和联接至显示装置的处理器。处理器被构造成在显示装置上显示系统资产的第一操作特性作为系统资产的第二操作特性的函数以及作为系统资产的第三操作特性的函数的三维图。处理器还被构造成接收对第二操作特性的选择、将三维图变换成在选定的第二特性处第一操作特性作为第三操作特性的函数的二维图、以及在显示装置上显示二维图。

在另一个实施例中，提供一种显示数据的方法，该方法包括：接收代表系统资产的第一操作特性、代表系统资产的第二操作特性、以及代表系统资产的第三操作特性的数据；以及在显示装置上显示第一操作特性作为第二操作特性的函数和第三操作特性的函数的三维图。该方法还包括接收对第二操作特性的选择、将三维图变换成在选定的第二特性处第一操特性作为第三操作特性的函数的二维图、以及在显示装置上显示所述二维图。

优选地，所述接收代表第一操作特性、第二操作特性、和第三操作特性的数据包括：接收代表测量到的所述系统资产的振动的数据作为所述第一操作特性；接收代表测量到的所述系统资产的旋转频率的数据作为所述第二操作特性；以及接收代表其中测量振动和旋转频率的多个时间周期的数据作为所述第三操作特性。

所述方法还包括显示所述三维图内在选定的第二操作特性处的二维平面。所述方法还包括在所述二维图内显示表示于所述二维平面内的数据。所述方法还包括将在所述二维图内将所述二维平面显示为至少部分地透明。

优选地，所述三维图包括多个谱，所述方法还包括在所述第三操作特性的不同值处，通过所述多个谱来将所述第一操作特性作为所述第二操作特性的函数予以显示。所述方法还包括识别二维平面与所述多个谱中的每一个相交处的所述多个谱中的每一个的峰值。在所述显示装置上显示包含在二维平面内并且连接每一个所述被识别出的峰值的线。

优选地，所述方法还包括：

接收第一变换命令；以及响应于所述第一变换命令将所述三维图变换成所述二维图。

接收第二变换命令；以及响应于所述第二变换命令将所述二维图变换成所述三维图。

附图说明

图1是包括多个系统资产的示例性监测系统的方框图。

图2是可以由图1中所示的系统产生的示例性显示屏的图解视图。

图3是可以由图1中所示的系统产生的包括二维平面的示例性显示屏的图解视图。

图4是可以由图1中所示的系统产生的另一个示例性显示屏的图解视图。

图5是可以由图1中所示的系统执行的显示数据的示例性方法的流程图。

具体实施方式

图1是示例性监测系统100的方框图，示例性监测系统100包括多个系统资产102。在示例性实施例中，系统100可以是或者可以包括工厂、工业系统或设施、轧钢厂(mill)、炼钢厂(refinery)、制造设施、发电厂或设施、以及/或者包括多个系统资产102的任何其它系统。系统资产102可以包括但不限于仅包括机器、马达、发电机、泵、风扇、计算机系统或装置、传感器、以及/或者使得系统100能够如本文中所描述地起作用的任何其它的装置或机器。

在示例性实施例中，至少一个传感器104联接至至少一个系统资产102，以用于测量资产102的操作状况。例如，如果资产102是旋转机器，则传感器104可以测量由机器的驱动轴产生的振动、驱动轴的旋转频率或速度、机器的温度、机器内的压力、以及，位于系统100内或联接至系统100的任何部件或装置的任何其它的操作状况。

系统100还包括数据采集装置106和联接至数据采集装置106的计算装置108。在示例性实施例中，数据采集装置106包括联接至一个或多个存储器装置112的处理器110、传感器接口114(有时也被称为输入)、通信接口116、以及一个或多个数据库118。

处理器110包括任何合适的可编程电路，包括一个或多个系统和微控制器、微处理器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、以及能够执行本文中所描述的功能的任何其它的电路。上述例子仅仅是示例性的，并且因此不期望以任何方式限定术语“处理器”的定义和/或意义。

存储器装置112包括计算机可读存储介质，例如但不限于随机存取存储器(RAM)、闪速存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、软盘、闪存驱动器、致密盘(compact disc)、数字视频光盘、以及/或者任何合适的存储器。在示例性实施例中，存储器装置112包括可由处理器110执行的数据和/或指令(即，处理器110通过指令编程)，以使得处理器110能够执行本文中所描述的功能。

传感器接口114联接至传感器104，以用于接收代表测量到的资产102的操作状况的信号。更具体地，传感器接口114通过与传感器104的无线连接和/或有线连接从传感器104接收信号。在示例性实施例中，传感器接口114转换和/或调节从传感器104接收到的信号以用于处理器110。在一个实施例中，传感器接口114包括模数转换器(ADC)，该模数转换器(ADC)将从传感器104接收到的模拟信号转换成代表测量到的操作状况的数字数据(在下文中被称为“资产测量数据”)，并且资产测量数据被传输至处理器110。在示例性实施例中，数据采集装置106基于接收到的资产测量数据来确定每个系统资产102的状况。

通信接口116可以包括但不限于网络接口控制器(NIC)、网络适配器、收发器、或者使得数据采集装置106能够如本文中所描述地进行操作的任何其它的通信接口或装置。在示例性实施例中，通信接口116可以使用任何合适的有线或无线网络以及/或者通信协议连接至计算装置108。

数据库118包括测量结果数据库120和参考数据库122。备选地，数据库118可以包括任何其它的数据库，并且/或者测量结果数据库120和参考数据库122可以结合到一个数据库118中。在一个实施例中，数据库118被包括在一个或多个存储器装置112中。备选地，数据库118被包括在一个或多个远程存储装置内，例如网络连接存储(NAS)装置、外部硬盘驱动器、远程计算装置、以及/或者使得数据采集装置106能够如本文中所描述地起作用的任何其它的存储装置。

在示例性实施例中，处理器110将从传感器104接收到的资产测量数据存储在数据库120中。在操作期间，传感器接口114从传感器104接收传感器测量信号并且将所述信号转换成被处理器110存储在测量结果数据库120中的资产测量数据。此外，处理器110或者另一个装置将每个系统资产102的参考数据存储在参考数据库122中。每个系统资产102的参考数据可以包括关于系统资产102的任何合适的参考数据。例如，参考数据可以基于系统资产102的期望或预测性能，例如，基于用于特定系统资产102的制造商规范。除此之外或者备选地，参考数据可以基于测量数据。在一些实施例中，在特定系统资产102新安装在系统100中以及/或者在其最佳运行时，参考数据来自测量到的系统资产102的测量数据。在一些实施例中，用户可以选择将任何期望的系统资产102的测量数据存储成该系统资产102的参考数据。在一个实施例中，参考数据可以包括或者可以用于产生系统资产102的一个或多个报警和/或警告阈值(在本文中更全面地描述)。

在示例性实施例中，计算装置108联接至数据采集装置106，以用于从数据采集装置106接收数据并且/或者显示来自系统资产102的测量数据的一个或多个图形块。计算装置108包括处理器124，处理器124联接至存储器装置126、通信接口128、用户输入装置130、和显示装置132。在示例性实施例中，计算装置108是移动装置，例如膝上型计算机、智能手机、个人数字助理(PDA)、平板计算机、以及/或者如本文中所描述地起作用的任何其它装置。备选地，计算装置108是桌上型计算机、服务器计算机、以及/或者使得系统100能够如本文中所描述地起作用的任何其它的计算装置。在一些实施例中，计算装置108和数据采集装置106可以结合在单个装置中。

处理器124包括任何合适的可编程电路，其中包括一个或多个系统和微控制器、微处理器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、以及能够执行本文中所描述的功能的任何其它的电路。上述例子仅仅是示例性的，并且因此不期望以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或意义。

存储器装置126包括计算机可读存储介质，例如但不限于随机存取存储器(RAM)、闪速存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、软盘、闪盘驱动器、致密盘、数字视频光盘、以及/或者任何合适的存储器。在示例性实施例中，存储器装置126包括可由处理器124执行的数据和/或指令(即，处理器124通过指令编程)，以使得处理器124能够执行本文中所描述的功能。

通信接口128可以包括但不限于网络接口控制器(NIC)、网络适配器、收发器、或者使得计算装置108能够如本文中所描述地进行操作的任何其它的通信接口或装置。在示例性实施例中，通信接口128可以使用任何合适的有线或无线网络以及/或者通信协议连接至数据采集装置106。

用户输入装置130包括但不限于键盘、小键盘、触摸敏感屏、鼠标、滚轮、点操作装置、采用语音识别软件的音频输入装置、以及/或者使得用户能够向计算装置108中输入数据和/或从计算装置108检索数据的任何合适的装置。显示装置132包括但不限于液晶显示器(LCD)、真空荧光显示器(VFD)、阴极射线管(CRT)、等离子体显示器、发光二极管(LED)显示器、一个或多个LED、以及/或者能够向用户显示曲线数据和文本的任何合适的视觉输出装置。在一个实施例中，显示装置132可以是结合了用户输入装置130的各个方面的触摸敏感屏，例如通过使得用户能够通过屏输入数据和/或命令。

在示例性实施例中，例如，处理器124响应用户选择选择性地显示或者导致在显示装置132上显示从系统资产102的测量数据获得的系统资产102的一个或多个测量谱或波形。尽管处理器124可以显示测量谱或波形，但是本文中所描述的实施例为了清楚起见以测量谱为参考。测量谱是系统资产102的第一操作特性的大体图形谱，系统资产102的第一操作特性是系统资产102的第二操作特性和系统资产102的第三操作特性的函数。例如，第一操作特性可以包括系统资产102的部件(例如马达或发电机的驱动轴)的振动。第二操作特性可以包括系统资产102或其部件(例如驱动轴)的操作或旋转的频率或速度。第三操作特性可以包括其中记录系统资产102的测量结果的多个时间周期(也被称为“采样周期”)。

备选地，可以为第一操作特性、第二操作特性、和/或第三操作特性选择系统资产102的任何合适的操作特性。例如，一些示例性的第一操作特性、第二操作特性、和/或第三操作特性都可以包括而不限于压力、温度、振动、速度、加速度、频率、操作时间长度、以及/或者系统资产102或系统资产102的部件的任何其它的特性。

每个测量谱都与收集从其获得谱的测量数据的瞬时或经过的时间周期相对应。时间周期长度可以在各个实施例之间以及/或者根据特定系统资产102发生变化。例如，用于特定系统资产102的数据可以每周一次在二十四小时的周期上收集，而用于另一个系统资产102的数据可以每月一次收集一整周。时间周期中的每次数据收集在本文中有时被称为参考数据采样。因此，在一些实施例中，参考数据采样可以被再分为更小的时间周期采样。因此，可以基本连续地收集系统资产102的数据并且根据需要再分为小时、天、周、和/或月采样。

如将在下文更详细地描述的，在示例性实施例中，处理器124同时在显示装置132上显示多个测量谱。因此，当用户选择显示系统资产102的特定采样周期的谱时，处理器还可以显示一个或多个额外的测量谱。在示例性实施例中，额外的测量谱包括立即进行的以及紧随其后的采样周期的一个或多个测量谱。备选地，用户可以选择系统资产102的多个不同采样周期的多个测量谱。

图2是可以由系统100(示于图1中)产生的示例性显示屏200的图形化视图。在示例性实施例中，显示屏200包括三维(3D)图202，三维(3D)图202包括从第一时间周期的测量数据获得的第一测量谱204、从第二时间周期的测量数据获得的第二测量谱206、从第三时间周期的测量数据获得的第三测量谱208、和从第四时间周期的测量数据获得的第四测量谱210。尽管在显示屏200内示出了四个测量谱204、206、208、和210，但是应当认识到，显示屏200可以包括更多或更少的测量谱。

显示屏200的第一轴214代表选定的系统资产102的第一操作特性的大小或数值，并且第二轴216代表选定的系统资产102的第二操作特性的大小或数值。显示屏200的第三轴218代表选定的系统资产102的第三操作特性的大小或数值，使得测量谱204、206、208和210沿第三轴218彼此分开。例如，在第三操作特性代表每个谱204、206、208、和210的采样周期的实施例中，沿第三轴218的每个点或值都代表谱204、206、208、或210的采样周期。因此，每个测量谱204、206、208、和210图解说明将第一操作特性的值作为第二操作特性和第三操作特性的函数。

图3是示例性显示屏200的图形化视图，示例性显示屏200包括显示在3D图202内或者叠加在3D图202上的二维(2D)平面302。更具体地，在示例性实施例中，用户可以操纵用户输入装置130以选择沿第二轴216的位置并且选择显示屏200内所显示的平面选择器按钮或图像304(在下文中被称为“平面选择器304”)。响应于平面选择器304的选择，处理器124在沿用户所选择的第二轴216的位置处自动显示2D平面302，使得2D平面302与第一轴214和第三轴218平行地延伸。因此，2D平面302在每个谱的峰值306处与每个谱204、206、208、和210相交。通过在相邻峰值306之间形成或绘制线308(也被称为“趋势线308”)，处理器124自动识别和连接每个谱204、206、208、和210的峰值306。在示例性实施例中，线308被包含在2D平面302中并且不延伸到2D平面302边界的外侧。用户可以沿第二轴216选择多个位置或点，以“扫描”或滚动2D平面302通过3D图202，从而识别其它的峰值306并且/或者在选定位置处显示3D图202的数据。

此外，用户可以操纵用户输入装置130，以选择显示屏200内所显示的变换选择器按钮或图像310(在下文中被称为“变换选择器310”)。响应于变换选择器310的选择，产生第一变换命令并且处理器124自动将3D图202变换或旋转成显示2D平面302的2D图(图3中未示出)。因此，处理器124将示出了多个第二操作特性值的3D图202变换成代表在选定的第二操作特性处第一操作特性作为第三操作特性的函数的2D图。

图4是可以由系统100(示于图1中)产生的示例性显示屏400的图解视图。显示屏400包括3D图(示于图3中)的一部分的2D图402，例如2D平面302。更具体地，在示例性实施例中，2D图402示出了在特定或选定的第二操作特征(例如，系统资产102的旋转或操作的频率)处作为第三操作特征(例如，多个时间周期或采样周期)的函数的第一操作特性(例如，系统资产102的振动)的大小。此外，变换选择器310和报警选择器404被显示在2D图402内。变换选择器310由用户选择(例如，使用用户输入装置130)，以产生例如使处理器124自动使2D图402变换或旋转成如图3中所示的3D图202的第二变换命令。

例如，当用户选择报警选择器404时，处理器124使一个或多个阈值被显示在2D图402上。更具体地，在示例性实施例中，当选择报警选择器404时，处理器124使报警阈值406和警告阈值408被显示在2D图402上。在示例性实施例中，报警阈值406代表第一操作特性的第一限制或最大允许值。如果第一操作特性超过报警阈值406，则处理器124使报警或另一个错误通知产生。在示例性实施例中，警告阈值408代表第一操作特性的第二限值，警告阈值408低于报警阈值406。如果第一操作特性超过警告阈值408，则处理器124使警告或另一个通知产生。在备选实施例中，任何合适数量和/或类型的阈值可以被产生并且/或者显示在2D图402上，以使得2D图402能够如本文中所描述地起作用。应当认识到，在示例性实施例中，用户或者任何其它的装置或系统可以例如使用用户输入装置130或通信接口128来选择和/或设定阈值。

图5是可以与系统100(示于图1中)一起使用的显示数据的示例性方法500的流程图。在示例性实施例中，方法500在存储于存储器装置126内的多个计算机可执行指令中实施。此外，在示例性实施例中，当处理器124执行指令时，指令程序处理器124执行方法500的步骤。

在示例性实施例中，方法500包括接收502代表系统资产102的第一操作特性、系统资产102的第二操作特性、和系统资产102的第三操作特性的数据。方法500还包括在显示装置132上显示第一操作特性作为第二操作特征和第三操作特征的函数的三维图(例如3D图202(示于图2中))。在示例性实施例中，第一操作特性包括代表测量到的系统资产102的至少一个部件的振动的数据，第二操作特性包括代表测量到的系统资产102的至少一个部件的旋转频率的数据，并且第三操作特性包括代表其中测量振动和旋转频率的多个时间周期或采样周期的数据。

例如，从通过用户输入装置130(示于图1中)接收到的用户输入来接收对第二操作特性的选择(506)。此外，2D平面302在选定的第二操作特性处被显示在3D图202内。在示例性实施例中，2D平面302是至少部分透明的，使得在2D平面302后方的3D图202的至少一部分也能够被观察到。因此，当2D平面302被显示在3D图202内时，2D平面302使得一个或多个谱，例如谱204、206、208、和/或210，能够在2D平面302后方可见。

在示例性实施例中，3D图202包括在第三操作特性的不同值处将第一操作特性作为第二操作特性的函数予以显示的多个谱，如谱204、206、208、和/或210(示于图1中)。当2D平面302被显示在3D图202内时，在2D平面302与每个谱相交的点处识别每个谱的峰值306。此外，显示了连接识别出的每个峰值并且被包含在2D平面302内的线308。

3D图202变换成在选定的第二特性处第一操作特性作为第三操作特征的函数的二维图(508)，如2D图402(示于图4中)。在示例性实施例中，3D图202响应于接收第一变换命令来变换(508)。例如，当用户选择变换选择器310(示于图3中)时，产生第一变换命令。

2D图402被显示(510)在显示装置132上，并且绘制于2D平面302内的数据被显示在2D图402内，如识别出的谱的峰值、识别出的峰值处的第一操作特性的值、以及/或者连接峰值的线308。在示例性实施例中，响应于接收第二变换命令，2D图402被再次变换成3D图202。例如，当用户选择变换选择器310(示于图4中)时，产生第二变换命令。

本文中所描述的系统和方法的技术效果包括以下中的至少一个：(a)接收代表系统资产的第一操作特性的数据、代表系统资产的第二操作特性的数据、和代表系统资产的第三操作特性的数据；(b)在显示装置上显示第一操作特性作为系统资产的第二操作特性的函数和系统资产的第三操作特性的函数的三维图；(c)接收对系统资产的第二操作特性的选择；(d)将三维图变换成在选定第二特性处系统资产的的第一操作特性作为第三操作特性的的函数的二维图；以及(e)在显示装置上显示二维图。

本文中所描述的系统高效和强健地显示系统资产的操作特性。系统在多个谱中显示系统资产的第一操作特性作为系统资产的第二操作特性和第三操作特性的函数的3D图。例如，3D图可以将系统资产的振动的振幅作为多个采样周期下系统资产的旋转频率的函数予以显示。2D图在选定的第二操作特性处被显示在3D图中。在每个谱都与2D平面相交的点处识别谱的峰值，并且显示出连接每个识别出的峰值的线。用户可以选择3D图的显示内的变换选择器以将3D图变换成显示表示于2D平面内的数据的2D图。用户可以选择变换选择器以将2D图再次变换成3D图。此外，用户可以移动2D平面通过3D图，以识别谱的新的峰值并且/或者观察不同点处的谱的数据。因此，对比至少一些已知的监测系统，本文中所描述的系统有利于以高效和用户友好的方式阅览、故障排除、和分析系统资产。

上文对用于监测一个或多个系统资产的操作的方法和系统的示例性实施例进行了详细描述。所述方法和系统不限于本文中所描述的特定实施例，相反，可以与本文中所描述的其它的部件和/或步骤独立和单独地利用系统的部件和/或方法的步骤。例如，计算装置也可以结合其它的系统的方法使用，并且不限于仅通过如本文中所描述的系统或数据采集装置实施。相反，能够结合多种其它的电力系统或工业应用来实施和利用示例性的实施例。

尽管本发明的各实施例的具体特征可能会示于一些附图中而未示于其它附图中，但这仅仅是为了方便起见。根据本发明的原理，一幅附图中的任何特征都可以结合任何其它附图的任何特征进行参考以及/或者要求保护。

本书面描述使用例子对本发明进行了公开(其中包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实施本发明(其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法)。本发明的可专利范围通过权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它的例子。如果这种其它的例子具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果这种其它的例子包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则期望这种其它的例子落入权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于监测系统操作的装置，所述装置包括：

显示装置；以及

处理器，所述处理器联接至所述显示装置，所述处理器被构造成：

在所述显示装置上显示系统资产的第一操作特性作为所述系统资产的第二操作特性的函数并且作为所述系统资产的第三操作特性的函数的三维图；

接收对所述第二操作特性的选择；

将所述三维图变换成在选定的第二特性处所述第一操作特性作为所述第三操作特性的函数的二维图；以及

在所述显示装置上显示所述二维图。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器被构造成：

将测量到的所述系统资产的振动显示成所述第一操作特性；

将测量到的所述系统资产的旋转频率显示成所述第二操作特性；以及

将其中测量振动和旋转频率的多个时间周期显示成所述第三操作特性。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器还被构造成显示所述三维图内在选定的第二操作特性处的二维平面。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器被构造成将表示于所述二维平面内的数据图显示成二维图。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器被构造成在所述三维图内将所述二维平面显示为至少部分透明。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述三维图包括多个谱，所述处理器被构造成在所述第三操作特性的不同值处，在所述多个谱中的每一个内将所述第一操作特性作为所述第二操作特性的函数予以显示。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理器还被构造成识别所述二维平面与所述多个谱中的每一个相交处的所述多个谱中的每一个的峰值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理器还被构造成在所述显示装置上显示被包含在二维平面内并且连接每一个所述被识别出的峰值的线。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器还被构造成：

接收第一变换命令；以及

响应于所述第一变换命令将所述三维图变换成所述二维图。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理器还被构造成：

接收第二变换命令；以及

响应于所述第二变换命令将所述二维图变换成所述三维图。

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