CN104662396A - 基于从振动数据识别的事件的通知 - Google Patents

Abstract

一种系统包括：至少三个加速度计，被设置在区域的不同位置中以捕获与事件相对应的相应振动数据；以及处理系统，用于从每个加速度计接收振动数据，并基于从振动数据识别的事件和事件的位置来生成通知。

Description

基于从振动数据识别的事件的通知

背景技术

设备的用户通常试图在重大故障发生之前对设备执行诊断和维护。在不密切注意设备的情况下，用户可能对设备的实际操作状态几乎没有感觉。然而，设备可能正在从其所发射的振动提供与其内部工作有关的线索。例如，设备的脏的风扇或过滤器或者磨损的轴承可能产生来自该设备的与正常操作期间的振动不同的振动。尽管振动传感器可以附着至一些设备，但是这种传感器的能力典型地限于它们所附着至的设备。

附图说明

图1是图示了用于生成从由加速度计捕获的振动数据识别的事件的通知的系统的一个实施例的示意图。

图2是图示了用于生成从由加速度计捕获的振动数据识别的事件的通知的方法的一个实施例的流程图。

图3是图示了用于处理振动数据以识别事件和事件的位置的方法的一个实施例的流程图。

图4是图示了用于监视从由加速度计捕获的振动数据识别的事件的方法的一个实施例的流程图。

图5是图示了用于生成从由加速度计捕获的振动数据识别的事件的通知的系统的一个实施例的框图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式中，对附图进行了参照，附图形成该具体实施方式的一部分，并且在附图中，通过图示的方式示出了在其中可实施所公开的主题的具体实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以作出结构或逻辑改变。因此，下面的具体实施方式不应以限制意义看待，并且本公开的范围由所附权利要求限定。

如本文所描述，系统使用加速度计来检测区域中的事件，并将与事件相对应的通知提供给用户。该系统包括：被设置在该区域中的至少三个加速度计，其捕获与事件相对应的相应振动数据。加速度计均将所捕获的振动数据提供给处理系统，处理系统从振动数据识别事件和事件的位置（例如，通过三角测量）。处理系统基于事件和事件的位置来生成通知，并将通知提供给用户。

来自该区域中的事件的振动通过事件源（例如，设备或人）与加速度计之间的任何固体结构（例如，地板、墙壁、天花板、或该区域中的其他结构）传输到加速度计。加速度计捕获振动数据中的事件的振动并将振动数据提供给处理系统。加速度计形成数据网络，该数据网络使处理系统能够以协调的方式对来自加速度计的振动数据进行相关和分析。

通过对振动数据进行分析和三角测量，处理系统可以评估和评定在该区域中发生的事件。特别地，处理系统评估振动数据中的指示性振动，以确定所述指示性振动是否提供值得注意的事件的早期指示。处理系统可以将事件和事件位置与该区域的正常或预期振动模式进行比较，以确定是否事件是有效的。处理系统还可以将事件与被已知为处于该事件所发生于的位置中的设备或人相关联。通过这样做，处理系统可以确定事件与可能不正常操作的设备（例如，可能即将失效的设备）（诸如计算机、冰箱、火炉、空调或其他主要器具）相关联或与人相关联。进一步，如果处理系统确定事件不与设备或其他振动源的已知位置相关联，则处理系统可以确定该事件（例如，掉落或其他活动）与人相关联并通知权威机构。

如本文所使用，术语振动数据指代共同表示由加速度计随时间检测到的振动的频率和幅度的数据值的集合。

图1是图示了用于生成从由加速度计20捕获的振动数据识别的事件的通知的系统10的一个实施例10A的示意图。

系统10包括被设置在区域4的不同位置中的至少三个加速度计20（例如，如图1的示例中所示，加速度计20(1)、20(2)和20(3)）。每个加速度计20从区域4中存在的振动捕获振动数据（在图5的实施例中被共同示作振动数据162）并将振动数据提供给处理系统30。该振动数据包括表示在区域4中和周围发生的事件的振动。处理系统30识别振动数据中的事件，使用振动数据的三角测量来识别事件的位置，并基于事件和事件位置来生成通知（在图5的实施例中被示作通知170）。处理系统30以任何合适的方式将通知提供或以其他方式输出给用户。

事件可能发生在区域4中或周围的任何地方，并可以源于一个或多个设备40（例如，图1的实施例中所示的设备40(1)-40(3)）、一个或多个人（例如，疾病突然发作的保健机构中的患者）或其他振动源（未示出）。区域4表示包括加速度计20且可能包括处理系统30以及诸如设备40或人之类的一个或多个振动源的任何合适物理空间。例如，区域4可以表示处于住所（例如，房屋、公寓、城镇住宅或寓所）、办公室、营业所或保健机构内的一个或多个房间。设备40可以被设置在区域4的任何合适结构部件（诸如，地板、墙壁、天花板、窗户和门）以及区域4中存在的其他结构、对象和装置上。

利用到区域4中的一个或多个固体表面的物理连接来设置加速度计20，以允许振动从事件位置传输到与加速度计20物理接触的表面。振动传输通过事件位置与同加速度计20物理接触的表面之间的区域4的任何固体材料。在一些实施例中，加速度计20可以被设置在住所或建筑物的地基或其他主要结构部件上，以提供与区域4中的尽可能多的表面的连续固体材料接触。

在区域4的不同位置中设置加速度计20，以允许处理系统30对事件的位置进行三角测量。例如，加速度计20可以被置于区域4中的房间的角落或区域4中的其他关键位置处。因为加速度计20被设置在不同位置中，所以加速度计20典型地由于加速度计20与事件位置之间的不同距离而在略微不同的时间从事件位置捕获到振动数据。处理系统30将来自不同加速度计20的振动数据的事件进行相关，并识别事件之间的时间差，以便对事件位置进行三角测量。

每个加速度计20包括利用三相感测的超高灵敏度微细加工加速度计技术，如美国专利No. 6,882,019、7,142,500和7,484,411所描述且以其全部内容通过引用并入本文。每个加速度计20是以高灵敏度和动态范围检测加速度（即，运动速率的改变）的传感器。由于三相感测技术，每个加速度计20可以感测低达数十纳米级重力（ng, nano-gravity）的加速度水平，并可以是使用微机电系统（MEMS）技术来在具有5×5×0.5 mm或更小的典型尺寸的设备中制造和容纳的。由三相感测技术实现的高灵敏度和小设备大小的组合允许加速度计20在任一个加速度计20与用户2之间没有直接接触的情况下不引人注意地捕获包括由用户2敲击的振动、表示针对设备40的命令的振动数据。加速度计20通过任何合适有线或无线连接（例如，图5的实施例中所示的连接22）将振动数据提供给处理系统30。下面参照图5来示出和描述加速度计20的附加细节。

处理系统30通过有线或无线连接从每个加速度计20接收振动数据。由处理系统30识别的每个事件可以是由振动源生成且由区域4中的加速度计20捕获的任何振动模式。处理系统30包括或者以其他方式接收或访问任何合适的已知的振动模式信息，该振动模式信息包括在区域4中出现的正常或预期振动模式和位置的集合（例如，图5的实施例中所示的模式数据库166）。模式和位置的集合可以由加速度计20捕获且由处理系统30处理，作为用于识别在区域4中出现的振动模式的校准或训练方法的一部分。处理系统30将来自振动数据的事件与所述模式和位置的集合进行比较，以确定向用户通知事件。处理系统30可以执行任何合适的计算，以评定、量化或确定来自振动数据的事件与所述模式和位置的集合之间的相似度的量。

已知的振动模式信息还可以包括显式地识别在区域4中的位置处存在的设备40的类型的设备识别和位置信息。处理系统30可以通过允许用户注册区域4中的设备40来获得设备信息。基于事件位置和设备信息，处理系统30可以将事件与在事件位置处存在的设备40相关联。

在其他实施例中，处理系统30使用规则的集合来分析振动数据，或者使用其他分析技术来识别事件。

在检测到事件时，处理系统30生成通知并将通知提供给用户。处理系统30可以通过存储事件的日志以供用户后续检查或分析（例如，在图5的实施例中所示的事件日志168中）来提供通知。处理系统30还可以通过经由显示器或其他合适设备将通知输出至用户或通过使另一设备（未示出）将通知提供给用户来提供通知。在一些实施例中，处理系统30可以在通知中包括事件位置的指示。

每个设备40表示生成振动的任何设备。设备40的示例包括计算机、冰箱、火炉、空调或其他主要器具。设备40可以在区域4内移动或被移动。事件还可以由人或区域4中的其他振动源42导致。

在图2中进一步图示了系统10的功能，图2是图示了用于生成从由加速度计20捕获的振动数据识别的事件的通知的方法的一个实施例的流程图。在图2的实施例中，区域4中设置的加速度计20捕获与事件相对应的振动数据，如框62中所指示。每个加速度计20将与事件相对应的相应振动数据提供给处理系统30。处理系统30基于从振动数据识别的事件和事件位置来生成通知，如框64中所指示。处理系统30使用来自加速度计20的相应振动数据来对事件的位置进行三角测量，并以任何合适的方式将通知提供给用户。

在图3中进一步图示了处理系统30的功能，图3是图示了用于处理振动数据以识别事件和事件的位置的方法的一个实施例的流程图。在图3的实施例中，处理系统30从至少三个加速度计20接收与事件相对应的振动数据，如框70中所指示。处理系统30从振动数据识别事件，如框72中所指示。处理系统30使用三角测量来从振动数据识别事件位置，如框74中所指示。在一个实施例中，处理系统30可以通过将事件和位置与由加速度计20在事件之前捕获的模式和位置的集合进行比较来识别事件和事件位置。处理系统30基于事件和事件位置来生成通知，并将通知提供给用户，如框76中所指示。在一个实施例中，处理系统30响应于将事件和事件位置与由加速度计在事件之前捕获的模式和位置的集合进行比较来生成通知。

在图4中进一步图示了处理系统30的功能，图4是图示了用于监视从由加速度计20捕获的振动数据识别的事件的方法的一个实施例的流程图。在图4的实施例中，处理系统30存储区域4中的模式和模式的位置，如框80中所指示。在一个实施例中，处理系统30处理由区域4中的加速度计20捕获的振动数据以识别模式和位置，并将模式和位置的集合存储为模式数据库（例如，图5的实施例中所示的模式数据库166）。

处理系统30从至少三个加速度计20接收包括事件的振动数据，如框81中所指示。处理系统30识别事件和事件的位置，如框82中所指示。处理系统30确定该事件是否是有效事件，如框83中所指示。在一个实施例中，处理系统30响应于下述操作来确定事件是有效事件：将该事件与模式和位置的集合进行比较并发现该事件基本上不同于该集合中的模式和/或位置中的每一个（即，该事件与集合中的事件相比值得注意）。如果该事件不是有效的，则处理系统30继续接收振动数据，如框81中所指示。

如果该事件是有效的，则处理系统30将该事件记入日志，如框84中所指示（例如，通过将事件存储在图5中所示的事件日志168中）。处理系统30还确定该事件是否是严重的，如框85中所指示，或者确定该事件是否是先前有效事件的重复，如框86中所指示。如果该事件是严重的或者是重复，则处理系统30将立即的通知提供给用户或其他合适的人，如框87中所指示。如果不是，则处理系统30继续接收振动数据，如框81中所指示。

图5是图示了用于生成从由加速度计20捕获的振动数据162识别的事件的通知170的系统10的一个实施例10B的框图。系统10B包括加速度计20(1)-20(M)，其中M是大于或等于三的整数，加速度计20(1)-20(M)跨相应连接22(1)-22(M)与处理系统30进行通信。处理系统30跨连接22(1)-22(M)从加速度计20(1)-20(M)接收包括事件的振动数据162并输出基于事件和事件的位置的通知170。

在下面的讨论中，加速度计20分别指代每个加速度计20(1)-20(M)，并且多个加速度计20共同指代这些加速度计20(1)-20(M)。连接22分别指代每个连接22(1)-22(M)，并且多个连接22共同指代这些连接22(1)-22(M)。

在图5的实施例中，加速度计20包括三个层或“晶片”。特别地，加速度计20包括定子晶片103、转子晶片106和帽子晶片（cap wafer）109。定子晶片103包括电子器件113，电子器件113可以电耦合到转子晶片106和帽子晶片109中的各种电气部件。此外，电子器件113可以提供用于耦合到处于加速度计20外部的电子部件的输出端口。

转子晶片106包括支撑部116，支撑部116机械耦合到检测质量（proof mass）119。尽管示出了加速度计20的横截面视图，但是根据一个实施例，作为转子晶片106的一部分的支撑部116包围检测质量119。因此，在一个实施例中，定子晶片103、支撑部116和帽子晶片109形成容器（pocket），在该容器内悬置检测质量119。

定子晶片103、支撑部116和帽子晶片109一起提供了支撑结构，检测质量119经由柔性耦合而附着到该支撑结构。在一个实施例中，该柔性耦合可以包括美国专利No. 6,882,019中描述的高纵横比弯曲悬置元件123。

加速度计20进一步包括被设置在检测质量119上的第一电极阵列126。在一个实施例中，第一电极阵列126位于检测质量119的与定子晶片103的上表面相对的表面上。检测质量119的在其上设置第一电极阵列126的表面是基本上平坦的表面。

第二电极阵列129被设置在定子晶片103的与在检测质量119上设置的第一电极阵列126相对地面向的表面上。因为检测质量126被悬置在定子晶片103上方，所以在第一电极阵列126与第二电极阵列129之间形成基本上均匀的间隙133（由d表示）。距离d可以包括例如从1至3微米的任何距离，或者其可以是另一合适距离。

检测质量119被悬置在定子晶片103之上，使得第一电极阵列126和第二电极阵列129基本上落入彼此平行的平面中，并且遍及第一和第二电极阵列126和129之间的重叠，间隙133基本上均匀。在其他实施例中，电极阵列126和129可以被置于定子晶片103或检测质量119的其他表面或结构上。

高纵横比弯曲悬置元件123提供了允许检测质量119相对于加速度计20的支撑结构（未示出）移动的柔顺度。由于弯曲悬置元件123的设计，检测质量119从静止位置的位移基本上受限于与第二电极阵列129基本上平行的方向，第二电极阵列129被设置在定子晶片103的上表面上。弯曲悬置元件123被配置成允许检测质量119在与第二电极阵列129平行的方向上的预定义量的移动，使得间隙133尽可能地遍及整个运动保持基本上均匀。弯曲悬置元件123的设计提供了在与第二电极阵列129正交的方向上检测质量119的最小量的运动，同时允许在与第二电极阵列129平行的方向上期望量的运动。

随着检测质量119移动，第一和第二电极阵列126和129之间的电容随阵列相对于彼此的移位而变化。电子器件113和/或外部电子器件被采用以检测或感测电极阵列126和129之间的电容的改变程度。基于电容的改变，这种电路可以生成与由加速度计20经历的来自患者2的振动成比例的适当信号。

通过使用如美国专利No. 6,882,019和7,484,411所描述的三相感测和驱动来增强加速度计20的操作。三相感测使用感测电极126和129以及感测电子器件113的布置来增强加速度计20的输出信号并允许灵敏度在期望范围内被最大化。其还允许当传感器处于任何随意的定向中时加速度计20的输出被电子地“重置”到零。

处理系统30表示被配置成实现图5中所示且上面描述的方法的功能的任何合适处理设备或处理设备的一部分。处理设备可以是膝上型计算机、平板计算机、台式计算机、服务器、或另一合适类型的计算机系统。处理设备还可以是具有处理能力的移动电话（即，智能电话）或具有处理能力的另一合适类型的电子设备。处理能力指代设备的利用至少一个处理器142执行存储器144中存储的指令的能力。在一个实施例中，处理系统30表示云计算环境中的多个处理系统之一。

处理系统30包括被配置成执行存储器系统144中存储的机器可读指令的至少一个处理器142。处理系统30可以执行基本输入输出系统（BIOS）、固件、操作系统、运行时执行环境、和/或存储器144中存储的其他服务和/或应用（未示出），其包括处理器142可执行以管理处理系统30的部件并提供允许其他程序访问和使用所述部件的功能集合的机器可读指令。处理系统30将从加速度计20接收到的振动数据162连同事件检测和位置单元164一起存储在存储器系统144中，事件检测和位置单元164从振动数据162识别事件且从振动数据162识别事件的位置，并生成和输出基于事件和事件位置的通知170，如上参照图1-4所描述。在一些实施例中，处理系统30进一步存储模式数据库166和事件日志168。

处理系统30还可以包括任何合适数目的输入/输出设备146、显示设备148、端口150和/或网络设备152。处理器142、存储器系统144、输入/输出设备146、显示设备148、端口150和网络设备152使用互连154的集合进行通信，该互连154的集合包括任何合适类型、数目和/或配置的控制器、总线、接口和/或其他有线或无线连接。处理系统30的部件（例如，处理器142、存储器系统144、输入/输出设备146、显示设备148、端口150、网络设备152和互连154）可以被包含在与加速度计20共有的外壳（未示出）中，或者被包含在与加速度计20分离的任何合适数目的单独外壳（未示出）中。

每个处理器142被配置成访问和执行包括命令单元164的存储器系统144中存储的指令。每个处理器142可以结合或响应于从输入/输出设备146、显示设备148、端口150和/或网络设备152接收的信息执行所述指令。每个处理器142还被配置成访问数据并将数据存储在存储器系统144中，该数据包括振动数据162、模式数据库166和事件日志168。

存储器系统144包括被配置成存储指令和数据的任何合适类型、数目和配置的易失性或非易失性存储设备。存储器系统144的存储设备表示存储包括事件检测和位置单元164的计算机可读和计算机可执行指令的计算机可读存储介质。存储器系统144存储从处理器142、输入/输出设备146、显示设备148、端口150和网络设备152接收到的指令和数据。存储器系统144将所存储的指令和数据提供给处理器142、输入/输出设备146、显示设备148、端口150和网络设备152。存储器系统144中的存储设备的示例包括硬盘设备、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、闪存驱动器和卡、以及其他合适类型的磁盘和/或光盘。

输入/输出设备146包括被配置成从用户向处理系统30输入指令和/或数据且从处理系统30向用户输出指令和/或数据的任何合适类型、数目和配置的输入/输出设备。输入/输出设备146的示例包括触摸屏、按钮、拨号盘、旋钮、开关、键盘、鼠标和触摸板。

显示设备148包括被配置成将图像、文本和/或图形信息输出到处理系统30的用户的任何合适类型、数目和配置的显示设备。显示设备148的示例包括显示屏、监视器和投影仪。端口150包括被配置成从另一设备（未示出）向处理系统30输入指令和/或数据且从处理系统30向另一设备输出指令和/或数据的任何类型、数目和配置的端口。

网络设备152包括被配置成允许处理系统30跨一个或多个有线或无线网络（未示出）进行通信的任何合适类型、数目和/或配置的网络设备。网络设备152可以根据任何合适的联网协议和/或配置进行操作，以允许由处理系统30向网络发射信息或由处理系统152从网络接收信息。

连接22包括允许加速度计20将振动数据162提供给处理系统30的任何合适类型和组合的有线和/或无线连接。连接22可以连接到处理系统30的一个或多个端口和/或一个或多个网络设备152。例如，连接22可以包括无线网络连接，该无线网络连接包括将来自加速度计20的振动数据162发射到处理系统30的无线网络设备（未示出）。作为另一示例，连接22可以包括从加速度计20连接到端口150以将来自加速度计20的振动数据162发射到处理系统30的线缆。

上面的实施例可以有利地给用户提供在区域中发生的事件的通知。所述事件可以包括设备的值得注意的操作或在该区域中发生的情形。实施例可以允许用户更快速地对事件作出反应，以最小化设备的修复成本或以其他方式纠正涉及值得注意情形的情境。实施例可以涉及由用户进行的最小配置，并可以容易地被重新配置（例如，被该区域中的设备的移动）成适合于改变用户的情境。

Claims (15)

1.一种系统，包括：

至少三个加速度计，被设置在区域的不同位置中以捕获与事件相对应的相应振动数据；以及

处理系统，用于从每个加速度计接收振动数据，并基于从振动数据识别的事件和事件的位置来生成通知。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理系统响应于将所述事件和所述位置与由加速度计在所述事件之前捕获的模式和位置的集合进行比较来生成所述通知。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理系统将所述位置的指示包括在所述通知中。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理系统将所述事件与所述位置处的设备相关联。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理系统将所述事件存储在事件日志中。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理系统使用三角测量来识别所述事件的位置。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述加速度计中的每一个包括具有第一电极阵列的检测质量，所述第一电极阵列被悬置在被设置在晶片上的第二电极阵列之上。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述加速度计中的每一个包括三相感测和驱动。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述加速度计中的每一个检测在检测质量上设置的第一电极阵列与在晶片上设置的第二电极阵列之间的电容的改变。

10.一种由处理系统执行的方法，所述方法包括：

从在区域的不同位置中设置的至少三个加速度计接收与事件相对应的当前振动数据；

通过将所述当前振动数据与在所述事件之前捕获的先前振动数据进行比较来识别事件和事件的位置；以及

基于所述比较来提供通知。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

将所述位置的指示包括在所述通知中。

12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

将所述事件与所述位置处的设备相关联。

13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

通过对振动数据进行三角测量来识别位置。

14.一种存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在由处理系统执行时执行包括下述操作的方法：

接收由在区域的不同位置中设置的至少三个加速度计在第一事件期间捕获的第一振动数据；以及

基于从所述第一振动数据识别的第一事件和第一事件的第一位置来存储与所述区域中的第一设备相对应的第一通知。

15.根据权利要求14所述的计算机可读存储介质，所述方法进一步包括：

接收由所述至少三个加速度计在第二事件期间捕获的第二振动数据；以及

基于从所述第二振动数据识别的第二事件和第二事件的第二位置来存储与所述区域中的第二设备相对应的第二通知，所述第二位置不同于所述第一位置并且所述第一设备不同于所述第二设备。