CN104756030A - 用于监测系统资产的操作的方法、系统和装置 - Google Patents

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CN104756030A CN201380057376.XA CN201380057376A CN104756030A CN 104756030 A CN104756030 A CN 104756030A CN 201380057376 A CN201380057376 A CN 201380057376A CN 104756030 A CN104756030 A CN 104756030A
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Abstract

用于在监测系统资产的操作中使用的装置包括：接口，用于接收代表系统资产的操作条件的传感器数据；存储器装置，用于存储传感器数据；和处理器，其耦合于接口和存储器装置。该处理器配置成：在存储器装置内创建传感器数据的层级，其中层级包括第一层和第二层；将第一级传感器数据存储在第一层中；以及将第二级传感器数据存储在第二层中。

Description

用于监测系统资产的操作的方法、系统和装置
技术领域
本申请大体上涉及电力系统，并且更特定地，涉及用于在监测系统资产的操作中使用的方法和装置。
背景技术
至少一些已知的电力系统包括多个部件，例如发电机、马达、风扇和/或其他部件。这样的部件通常安置在例如电厂或工厂等建筑内。建筑可包括多个系统部件，其可失效和/或可需要维护。通常监测这样的系统部件来确保部件圆满操作和/或确定部件是否需要维护。
为了能够监测系统部件，至少一些已知的系统包括多个传感器，其耦合于部件或靠近部件安置。传感器测量部件的操作条件并且将代表测量操作条件的信号传送到一个或多个监测系统。这些监测系统可将信号转换成数字传感器数据，和/或可将传感器数据存储在存储器中。然而，存储这样的传感器数据可随时间需要大量存储器，尤其在包括大量传感器的系统中和/或在传感器以频繁间隔监测并且传送数据所在的系统中。
为了使传感器数据所消耗的存储器的数量减少，一些已知的监测系统仅以预定或周期性间隔存储传感器数据。然而，这样的监测系统的周期性存储可促使监测系统丢失或失去重要的传感器数据。因此，监测系统部件的能力可被削弱或至少受到限制。
发明内容
在一个实施例中，提供用于在监测系统资产的操作中使用的装置，其包括：接口，用于接收代表被监测的系统资产的操作条件的传感器数据；存储器装置，用于存储传感器数据；和处理器，其耦合于接口和存储器装置。处理器配置成：在存储器装置内创建传感器数据的层级，其中该层级包括第一层和第二层；将第一级传感器数据存储在第一层中，并且将第二级传感器数据存储在第二层中。
在另一个实施例中，提供用于在监测系统资产的操作中使用的系统，其包括数据采集装置，该数据采集装置包括：接口，用于接收代表被监测的系统资产的操作条件的传感器数据；存储器装置，用于存储传感器数据；和处理器，其耦合于接口和存储器装置。处理器配置成：在存储器装置内创建传感器数据的层级，其中该层级包括第一层和第二层；将第一级传感器数据存储在第一层中，并且将第二级传感器数据存储在第二层中。系统还包括显示装置，其耦合于数据采集装置。该显示装置配置成显示代表第二级传感器数据的数据。
在再另一个实施例中，提供监测系统资产的方法，其包括：在存储器装置内创建传感器数据的层级，其中该层级包括第一层和第二层；接收代表被监测的系统资产的操作条件的传感器数据；将第一级传感器数据存储在第一层中；将第二级传感器数据存储在第二层中；以及在显示装置上显示代表第二级传感器数据的数据。
附图说明
图1是包括多个系统资产的示范性系统的框图。
图2可与在图1中示出的系统一起使用的示范性传感器数据层级的框图。
图3是监测可由在图1中示出的系统执行的系统资产的示范性方法的流程图。
具体实施方式
图1是包括多个系统资产102的示范性系统100的框图。在示范性实施例中，系统100可以是或可包括工厂、工业系统或设施、制造厂、精炼厂、制造设施、发电厂或设施和/或任何其他系统，其包括多个系统资产102。系统资产102可包括但不限于只包括，机器、马达、发电机、泵、风扇、计算机系统或装置、传感器和/或使系统100能够如本文描述的那样运行的任何其他装置或机器。
在示范性实施例中，至少一个传感器104耦合于至少一个系统资产102用于测量资产102的操作条件。例如，如果资产102是旋转机器，传感器102可测量关联机器的驱动轴的振动、该驱动轴的旋转频率或速度、机器的温度、机器内的压力和/或系统100内或耦合于系统100的任何部件或装置的任何其他操作条件。
系统100还包括数据采集装置106和耦合于数据采集装置106的计算装置108。在示范性实施例中，数据采集装置106包括处理器110，其耦合于一个或多个存储器装置112、传感器接口114（有时也称为输入装置）、通信接口116和一个或多个数据库118。
处理器110包括任何适合的可编程电路，其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）和能够执行本文描述的功能的任何其他电路。上文的示例仅是示范性的，并且从而不意在以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。
存储器装置112包括计算机可读存储介质，无限制地例如随机存取存储器（RAM）、闪速存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、磁盘、闪速驱动器、压缩盘、数字视频盘和/或任何适合的存储器。在示范性实施例中，存储器装置112包括由处理器110可执行（即，处理器110由指令编程）以使处理器110能够执行本文描述的功能的数据和/或指令。
传感器接口114耦合于传感器104，用于接收代表资产102的测量操作条件的信号。更具体地，传感器接口114经由无线连接和/或经由有线连接从传感器104接收信号。在示范性实施例中，传感器接口114转换和/或调节从传感器104接收的信号以与处理器110一起使用。在一个实施例中，传感器接口114包括模数转换器（ADC），其将从传感器104接收的模拟信号转换成代表测量操作条件的数字数据（在本文以后称为“传感器数据”），并且将该传感器数据传送到处理器110。在示范性实施例中，数据采集装置106基于接收的传感器数据确定每个系统资产102的状态和/或传感器数据的状态。
通信接口116可无限制地包括网络接口控制器（NIC）、网络适配器、收发器或使数据采集装置106能够如本文描述的那样操作的任何其他通信接口或装置。在示范性实施例中，通信接口116可使用任何适合的有线或无线网络和/或通信协议耦合于计算装置108。
在示范性实施例中，数据库118包括测量数据库120和参考数据库122。备选地，数据库118可包括任何其他数据库，并且/或测量数据库120和参考数据库122可组合成一个数据库118。在一个实施例中，数据库118包括在一个或多个存储器装置112内。备选地，数据库118存储在一个或多个远程存储装置内，例如网络附连存储（NAS）装置、外部硬驱动器、远程计算装置和/或使数据采集装置106能够如本文描述的那样运行的任何其他存储装置。
处理器110在示范性实施例中将从传感器104接收的传感器数据存储在测量数据库120中。更具体地，传感器接口114从传感器104接收传感器测量信号并且将这些信号转换成传感器数据，其由处理器110存储在测量数据库120中。此外，在一个实施例中，处理器110或另一个装置将对于每个系统资产102的参考数据存储在参考数据库122中。对于每个系统资产102的参考数据可包括关于系统资产102的任何适合的参考数据。例如，参考数据可基于系统资产102的预期或预测性能，基于例如对于特定系统资产102的制造商规范。另外或备选地，参考数据可基于测量数据。在一些实施例中，参考数据从对于在特定系统资产102新近安装在系统100和/或以最佳性能运行时测量的系统资产102的测量数据得到。在一些实施例中，用户可选择存储对于系统资产102的任何期望测量数据作为对于该系统资产102的参考数据。参考数据可由处理器110使用来确定传感器数据和/或系统资产102的状态。
在示范性实施例中，处理器110在存储器装置112内创建传感器数据的层级124（其包括多个层）用于存储不同级的传感器数据和/或对其归类，如在本文更充分描述的。更具体地，在示范性实施例中，处理器110在存储器装置112内创建第一层126、第二层128和第三层130。备选地，任何适合数量的层可在使系统100能够如本文描述的那样运行的存储器装置112内创建。在示范性实施例中，第一层126在测量数据库120内创建，并且第二和第三层128和130分别在参考数据库122内创建。备选地，第一层126、第二层128和/或第三层130可在任何适合的存储器装置112或存储器装置112的部分内创建和/或存储。例如，第一层126、第二层128和/或第三层130可存储在相同存储器装置112的独立文件内。
计算装置108在示范性实施例中耦合于数据采集装置106，用于从数据采集装置106接收数据和/或用于显示与系统资产102关联的传感器数据。计算装置108包括耦合于存储器装置134的处理器132、通信接口136、用户输入装置138和显示装置140。在示范性实施例中，计算装置108是移动装置，例如膝上型计算机、智能电话、个人数字助理（PDA）、平板计算机和/或如本文描述的那样运行的任何其他装置。备选地，计算装置108可以是台式计算机、服务器计算机和/或使系统100能够如本文描述的那样运行的任何其他计算装置。在一些实施例中，计算装置108和数据采集装置106可在单个装置中组合。
处理器132包括任何适合的可编程电路，其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）和能够执行本文描述的功能的任何其他电路。上文的示例仅是示范性的，并且从而不意在以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。
存储器装置134包括计算机可读存储介质，无限制地例如随机存取存储器（RAM）、闪速存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、磁盘、闪速驱动器、压缩盘、数字视频盘和/或任何适合的存储器。在示范性实施例中，存储器装置134包括由处理器132可执行（即，处理器132由指令编程）以使处理器132能够执行本文描述的功能的数据和/或指令。
通信接口136可无限制地包括网络接口控制器（NIC）、网络适配器、收发器和/或使数据采集装置106能够如本文描述的那样操作的任何其他通信接口或装置。在示范性实施例中，通信接口136可使用任何适合的有线或无线网络和/或通信协议而连接到数据采集装置106。
用户输入装置138无限制地包括键盘、小键盘（keypad）、触敏屏、鼠标、涡轮、指向装置、采用语音识别软件的音频输入装置和/或使用户能够将数据输入计算装置108和/或从计算装置108检索数据的任何适合的装置。显示装置140无限制地包括液晶显示器（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和/或能够向用户显示图形数据和文本的任何适合的视觉输出装置。在一个实施例中，例如通过使用户能够通过屏幕输入数据和/或命令，显示装置140可以是触敏屏，其包含用户输入装置138的方面。
图2是可与系统100（在图1中示出）一起使用的传感器数据的示范性层级124的框图。
在示范性实施例中，处理器110（在图1中示出）在层级124的每个层内存储独立级传感器数据。每个级别代表传感器数据的不同抽象。在示范性实施例中，处理器110将第一级202的传感器数据存储在第一层126内、第二级204的传感器数据存储在第二层128内以及将第三级206的传感器数据存储在第三层130内。在一个实施例中，第一层126包括传感器数据的原始样本和/或数据的摘要集，并且第二层128包括数据的摘要集。另外或备选地，在至少一些实施例中，第二和第三层128和130是彼此的倍数（即，尽管可独立限定第二和第三层128和130使得它们的相应数据彼此不直接相关，在至少一些实施例中，较大的层可以是较低的层的倍数）。
第一级202在示范性实施例中包括传感器数据的多个样本208，或离散测量。例如，传感器数据可视为从传感器接口114接收的样本208的连续流或序列。每个样本208由处理器110从传感器接口114实时接收并且由处理器110存储在存储器装置112的第一层126内。每个样本208包括传感器数据的值210（例如，特定系统资产102的测量操作条件的值）、指示样本208由处理器110接收的时间的时间戳212和与传感器数据关联的样本208和/或系统资产102的状态214。状态214包括例如是否出现一个或多个状态事件（例如样本208是否有效（例如，系统208包括对于传感器数据的有效值210）、样本208是否无效（例如，样本208不包括对于传感器数据的有效值210）、与样本208关联的系统资产102是否处于警报状态）和/或使系统100能够如本文描述的那样运行的任何其他状态事件的指示。
如本文描述的，术语“实时”指作为影响结果的输入中的改变而大致上同时出现的结果。例如，传感器信号可在它关于生成信号的时间大致上同时地被处理或接收时实时地被处理或接收，从而忽视通过电路部件传送或传播信号所需要的时间。
在示范性实施例中，第二级204包括样本208的多个摘要216（也称为第二级摘要216），例如第一摘要218和第二摘要220。摘要216包括在预定时段期间样本的编译或抽象。例如，第一摘要218包括在第一时段222期间接收的样本208的概要并且第二摘要220包括在第二时段224期间接收的样本208的概要。更具体地，在示范性实施例中，每个摘要216包括状态编译226、与摘要216关联的样本208的一个或多个统计概要228、摘要216开始所在的初始样本230和摘要216结束所在的最终样本232。
状态编译226是在与摘要216关联的时段内每个样本208的状态214的组合。在一个实施例中，每个样本208的状态214由数据结构表示，其中结构的位或另一个部分基于与状态位关联的检测状态事件而设置。因此，在这样的实施例中，状态编译226是每个样本208的每个状态数据结构的位的逐位逻辑OR。状态编译226从而反映在与摘要216关联的时段期间出现的所有状态事件。
在示范性实施例中，初始样本230是与摘要216关联的时段的第一样本208，并且最终样本232是与摘要216关联的时段的最后的样本208。备选地，接收第一样本208和最后的样本208的时间可代替初始样本230和最终样本232存储在摘要216内。
统计概要228在示范性实施例中是在与摘要216关联的时段期间每个样本值210的统计计算。例如，统计概要228可包括但不限于只包括，该时段内样本208的值210的平均、中值、最大值、最小值和/或标准偏差。在示范性实施例中，多个统计概要228包括在摘要216内。
时段在示范性实施例中包括使系统100能够如本文描述的那样运行的任何适合的时段，例如包含一小时、一天或一周的时段。在一个实施例中，时段响应于由处理器110经由用户输入装置138和/或通信接口116接收的用户输入而设置。
此外，在示范性实施例中，第三级206包括至少一个第三级摘要234（或第三摘要234），其是第二级摘要216的概要或编译。第三级摘要234包括在预定时段期间第二级摘要216的编译或概要，例如在包含第一时段222和第二时段224的第三时段236期间。因此，在示范性实施例中，每个第三级摘要234包括状态编译238、与第三级摘要234关联的样本208的一个或多个统计概要240、第三级摘要234开始所在的初始样本以及第三级摘要234结束所在的最终样本244。例如，第三级摘要234的状态编译238是第一摘要218和第二摘要220的状态编译226的编译，例如第一摘要218和第二摘要220的逐位逻辑OR。在示范性实施例中，第三级摘要234的初始样本242是第一摘要218的初始样本230，并且第三级摘要234的最终样本232是第二摘要220的最终样本232。第三级摘要234的统计概要240是第一摘要218和第二摘要220的统计概要228的编译。作为另外的示例，在一个实施例中，第一摘要218包括统计概要228，其是第一时段222内样本208的值210的平均，并且第二摘要220包括这样的统计概要228，其是第二时段224内样本208的值210的平均。在这样的示例中，第三级摘要234包括是这两个平均值的平均的统计概要240，即，第一摘要平均和第二摘要平均的平均。
应认识到层级124可包括具有任何适合数量的摘要的任何适合数量的级。例如，在第三级摘要234上面可包括额外摘要，或可省略第三级摘要234使得仅第二级摘要216包括在层级124内。
图3是监测可与系统100一起使用的系统资产（例如系统资产102）（两者都在图1中示出）的示范性方法300的流程图。在示范性实施例中，方法300在存储器装置112内存储的由处理器（例如处理器110）（两者都在图1中示出）可执行的多个计算机可执行指令内实施。此外，在示范性实施例中，在处理器110执行指令时，指令对处理器110编程来执行方法300的步骤。
在示范性实施例中，方法300包括在存储器装置112内创建302传感器数据级的层级，例如层级124。例如，处理器110可创建302第一层126用于存储第一级202的传感器数据、第二层128用于存储第二级204的传感器数据以及第三层130用于存储第三级206的传感器数据。
处理器110从传感器接口114实时接收304传感器数据样本208的流或序列。样本208存储在存储器装置112内的第一级202中。处理器110基于接收的每个样本208自动实时更新306层级124的第二级204内的一个或多个摘要216。例如，当在与摘要216关联的时段内接收304每个样本208时，处理器110基于样本208的值210更新摘要216的统计概要228，并且基于样本208的状态214更新状态编译226。在示范性实施例中，处理器110关于样本208的接收大致上同时更新306摘要216。
处理器110还基于接收的每个样本208和/或基于至少一个第二级摘要216自动实时更新308层级124的第三级206内的一个或多个摘要，例如第三级摘要234。在示范性实施例中，处理器110在接收每个样本208时同时自动更新第二级摘要216和第三级摘要234。备选地，处理器110可在已经更新第二级摘要216后更新第三级摘要234。
在显示装置上显示310至少一个摘要，例如第二级摘要216和/或第三级摘要234。例如，处理器110可将代表第二级摘要216和/或第三级摘要234的数据传送到计算装置108使得数据可在显示装置140上显示。
本文描述的系统、装置和方法的技术效果包括以下中的至少一个：（a）在存储器装置内创建传感器数据的层级，其中该层级包括第一层和第二层；（b）接收代表系统资产的操作条件的传感器数据；（c）将第一级传感器数据存储在第一层中；（d）将第二级传感器数据存储在第二层中；以及（e）在显示装置上显示代表第二级传感器数据的数据。
本文描述的系统高效监测一个或多个系统资产的操作。传感器检测和/或测量系统资产的操作条件。传感器将测量信号传送到数据采集装置，其对测量信号采样并且使其数字化来产生传感器数据样本的序列。传感器数据样本被传送到处理器。处理器在存储器装置内创建传感器数据的层级，其包括多个级。处理器将样本存储在多个级中的第一个中、在第一时段内创建样本的至少一个摘要并且将该摘要存储在多个级中的第二个中。摘要是第一时段内样本的传感器数据值和状态的编译，并且摘要包括指示接收每个样本的时间的时间戳。层级中的额外的级可利用另外的摘要或概要（例如层级中的较低级内的概要或摘要）来创建和/或填充。在接收和/或更新层级的较低级处的样本或摘要时实时更新每个摘要。因此，如本文描述的，摘要可在稍后的时间显示和/或访问而不必在稍后的时间从底层样本计算或生成摘要。另外，可删除样本来夺回存储空间同时保留摘要内样本的编译。
用于在监测一个或多个系统资产的操作中使用的方法和装置的示范性实施例在上文详细描述。这些方法和装置不限于本文描述的特定实施例，相反地，系统和/或装置的部件以及/或方法的步骤可独立并且与本文描述的其他部件和/或步骤分开使用。例如，数据采集装置还可与其他系统和方法结合使用，并且不限于只用本文描述的系统或计算装置实践。相反，示范性实施例可以连同许多其他电力系统或工业应用来实现和使用。
尽管本发明的各种实施例的特定特征可在一些图中而不在其他图中示出，这仅是为了方便。根据本发明的原理，图的任何特征可结合任何其他图的任何特征来引用和/或被要求保护。
该书面描述使用示例来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想起的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。

Claims (20)

1. 一种用于在监测系统资产的操作中使用的装置，所述装置包括：
接口，用于接收代表被监测的所述系统资产的操作条件的传感器数据；
存储器装置，用于存储所述传感器数据；和
处理器，其耦合于所述接口和所述存储器装置，所述处理器配置成：
在所述存储器装置内创建传感器数据的层级，其中所述层级包括第一层和第二层；
将第一级传感器数据存储在所述第一层中；以及
将第二级传感器数据存储在所述第二层中。
2. 如权利要求1所述的装置，其中所述处理器进一步配置成：
从所述接口接收传感器数据的实时样本；以及
将样本实时存储在传感器数据的第一级中。
3. 如权利要求2所述的装置，其中所述接口配置成从接收的传感器数据生成实时样本，其中每个样本包括至少传感器数据的值、传感器数据的状态和指示接收传感器数据的时间的时间戳。
4. 如权利要求2所述的装置，其中所述处理器进一步配置成生成在预定第一时段期间接收的样本的摘要。
5. 如权利要求4所述的装置，其中所述处理器进一步配置成将摘要存储在传感器数据的第二级中。
6. 如权利要求4所述的装置，其中所述处理器配置成生成摘要来包括样本的状态和在第一时段期间接收的样本的至少一个统计概要。
7. 如权利要求4所述的装置，其中摘要是第一摘要，所述处理器进一步配置成在比第一时段更长的第二时段期间生成与第一摘要关联的样本的第二摘要。
8. 一种用于在监测系统资产的操作中使用的系统，所述系统包括：
数据采集装置，其包括：
接口，用于接收代表被监测的系统资产的操作条件的传感器数据；
存储器装置，用于存储传感器数据；和
处理器，其耦合于所述接口和所述存储器装置，所述处理器配置成：
在所述存储器装置内创建传感器数据的层级，其中所述层级包括第一层和第二层；
将第一级传感器数据存储在所述第一层中；以及
将第二级传感器数据存储在所述第二层中；
显示装置，其耦合于所述数据采集装置，所述显示装置配置成显示代表第二级传感器数据的数据。
9. 如权利要求8所述的系统，其中所述处理器进一步配置成从所述接口接收传感器数据的实时样本，并且将样本实时存储在传感器数据的第一级中。
10. 如权利要求9所述的系统，其中所述接口配置成从接收的传感器数据生成实时样本，其中每个样本包括至少传感器数据的值、传感器数据的状态和指示接收传感器数据的时间的时间戳。
11. 如权利要求10所述的系统，其中所述处理器进一步配置成生成在预定第一时段期间接收的样本的摘要。
12. 如权利要求11所述的系统，其中所述处理器进一步配置成将摘要存储在传感器数据的第二级中。
13. 如权利要求11所述的系统，其中所述处理器配置成生成摘要来包括样本的状态和在第一时段期间接收的样本的至少一个统计概要。
14. 如权利要求11所述的系统，其中摘要是第一摘要，所述处理器进一步配置成在比第一时段更长的第二时段期间生成与第一摘要关联的样本的第二摘要。
15. 一种监测系统资产的方法，所述方法包括：
在存储器装置内创建传感器数据的层级，其中所述层级包括第一层和第二层；
接收代表被监测的系统资产的操作条件的传感器数据；
将第一级传感器数据存储在所述第一层中；
将第二级传感器数据存储在所述第二层中；以及
在显示装置上显示代表第二级传感器数据的数据。
16. 如权利要求15所述的方法，其中接收传感器数据包括从传感器接口接收传感器数据的实时样本。
17. 如权利要求16所述的方法，其中接收传感器数据进一步包括接收传感器数据的样本，其中每个样本包括至少传感器数据的值、传感器数据的状态和指示接收传感器数据的时间的时间戳。
18. 如权利要求17所述的方法，进一步包括生成在预定第一时段期间接收的样本的摘要。
19. 如权利要求18所述的方法，其中将第二级传感器数据存储在第二层中进一步包括将摘要存储在传感器数据的第二级中。
20. 如权利要求18所述的方法，其中生成摘要包括在摘要内样本的状态和在第一时段期间接收的样本的至少一个统计概要。
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