CN105122253A - 用于提供工业设备的监控的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开一种用于提供工业设备的监控的系统和方法。在这样的系统和方法中，一个或多个传感器单元可以配置成产生输出信号，该输出信号传达关于传导给工业设备的电力的信息。可以基于传感器输出信号确定一个或多个电力参数。可以基于电力参数确定工业设备的异常操作，且可以响应于异常操作而产生警报。在一些实施方式中，可以从控制系统和/或监控系统接收关于工业设备的当前操作的信息。在那些实施方式中，可以确定控制系统和/或监控系统的故障或故障可能性。

Description

用于提供工业设备的监控的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年2月25日递交的美国非临时申请No.13/776407的优先权，该美国非临时申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及基于工业设备的电力测量来提供工业安全。

背景技术

已知多种工业控制过程，例如制造、生产、发电、建造、自然资源(例如气体)泵送、精炼等的工业控制过程。在工业控制过程中，工业设备可以由控制系统控制，该控制系统例如为远离该工业设备所处的位置的监控与数据采集系统(SCADA)。通过这样的控制系统对工业设备的入侵(例如，蠕虫攻击(STUXNET)、极光攻击(AURORA)等)已得到很好的证明。通常，这些入侵通过劫持控制系统来攻击该工业设备并指示该控制系统以导致工业设备异常操作的方式来控制该工业设备(例如，指示该设备不断地旋转其电机，直至爆裂)。当工业设备遭受这样的攻击时，其难以检测入侵，这是因为由控制系统提供的监控通常已经被该入侵损害。

发明内容

本发明的一方面涉及一种基于工业设备的电力测量(例如，电力使用)提供工业设备的监控的系统和方法。在这样的系统和方法中，一个或多个传感器单元可以配置成连接至电力线，所述电力线将电力传导至工业设备。所述传感器单元可以配置成产生输出信号，所述输出信号传达与传导给工业设备的电力相关的信息。基于由所述传感器单元所产生的输出信号，可以确定用于电力参数中的一个或多个电力参数的值。用于电力参数的值可以用于通过与一个或多个阈值(例如，测量点)和/或范式(例如，在一段时间内)相比较，来识别工业设备的异常操作。当识别工业设备的异常操作的情况下，可以产生一个或多个警报。这可以提供用于检测工业设备的由例如对工业设备的入侵、由工业设备的操作者引入的病毒和/或恶意软件、工业设备的错误程序设计、设备故障(例如，限位开关故障、压力开关故障等)和/或任何其它事件而导致的异常操作的可靠方式。

本发明的另一方面涉及促进控制系统和/或监控系统的故障的检测，所述控制系统和/或监控系统被配置成控制和/或监控工业设备。可以从所述控制系统和/或监控系统收集关于工业设备的当前操作的信息。在这样的信息不能指示与所公开的系统和方法所指示的工业设备操作状态不同的工业设备操作状态的情况下，可以产生警报以通知控制系统和/或监控系统经受的故障或故障可能性(例如，该控制系统可能遭受网络攻击)。

系统可以包括一个或多个传感器单元、一个或多个处理器和/或其它部件。传感器单元可以配置成连接至电力线，所述电力线将电力传导至一件工业设备。所述传感器单元可以配置成产生输出信号，所述输出信号传达与通过所述电力线传导至该件工业设备的电力相关的信息。所述传感器单元可以包括电流监控电路、电力监控电路、电脉冲监控电路、频率监控电路和/或任何其它电路。在一些实现中，所述传感器单元可以配置成使得，其在物理上和逻辑上与工业设备以及配置成控制该工业设备的任何控制系统分离且不相关联。例如，传感器单元可以配置成使得，其容纳在与工业设备分离的壳体中，并且所述控制系统不具有控制该传感器单元的任何部件。

所述处理器可以被配置成执行计算机程序模块。可执行的计算机程序模块可以包括参数模块、分析模块、警报模块和/或任何其它模块中的一者或多者。所述参数模块可以配置成基于所述传感器单元所产生的输出信号来确定用于一个或多个电力参数的值。电力参数可以包括占空比参数、电流等级参数、电力等级参数、电压等级参数、频率等级参数、通电持续时间参数和/或任何其它参数。可以针对传送给工业设备的电力而确定独立的电力参数值或一组电力参数值。在一些实现中，视情况而定，电力参数可以基于单独的工业设备而被配置。

分析模块可以被配置成基于由参数模块所确定的参数值，来识别工业设备的异常操作。对于这样的识别，可以将电力参数值与一个或多个阈值和/或范式相比较。所识别的工业设备的异常操作可以包括工业设备在计划停工时间期间运行、以异常负载运行(例如，异常高的占空比、异常高的电流损耗和功耗等)、无规律地运行(例如，无规律的占空比、频率、电压等级)、运行非计划的操作和/或任何其它异常操作。在一些实现中，用于确定这样的异常操作的阈值和/或范式可以基于关于工业设备的当前操作的信息而被动态地确定。例如，阈值和/或范式可以通过将现场设备的当前操作的信息作为输入的函数而被实时地或近乎实时地确定。在一些实现中，分析模块可以被配置成从监控与数据采集系统接收关于工业设备的当前操作的信息。在一些实施方式中，分析模块可以被配置成：当从监控与数据采集系统接收的信息指示与所述参数模块所确定的电力信息所指示的操作状态不同的操作状态时，识别监控与数据采集系统的故障或故障可能性。监控与数据采集系统的这样的故障或故障可能性可以用来识别所述监控与数据采集系统由于例如通过监控与数据采集系统的入侵、恶意软件/病毒和/或其它故障而导致的失灵。

警报模块可以被配置成基于由分析模块所识别的工业设备的异常操作而产生一个或多个警报。所述警报可以包括向用户通知工业设备的异常操作的信息。在采用监控与数据采集系统来控制工业设备的一些实现中，所述警报还可以包括向用户通知监控与数据采集系统正在非正常工作的可能性的信息。

在一些实现中，所述处理器可以通过出于安全性的受控通信而联接至传感器单元。受控通信可以包括对所述传感器单元所产生的输出信号进行加密、通过受保护的通信网络传输所述输出信号、和/或任何其它受控的通信措施。例如，传感器输出信号可以被加密且在传感器单元与处理器连接的有线网络上被传输。在该示例中，有线网络可以被配置成使得，配置成控制工业设备的任何控制系统不具有访问该有线网络的部件。

附图说明

图1示出根据本发明的一个实施方式的用于监控工业设备的系统的示例性实现。

图2示出根据本发明的一个实施方式的监控工业设备的示例性方法。

图3示出根据本发明的一个实施方式的监控工业设备的另一示例性方法。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个实施方式的用于监控工业设备的系统100的示例性实现。系统100可以被配置成使得传导给工业设备110的电力可以被测量、监控和分析。由于工业设备110的异常操作(例如，网络入侵、恶意软件/病毒、设备故障等所导致的异常操作)通常使工业设备110屈从于异常电力使用，因此监控工业设备110的电力测量(例如，电力使用)可以提供一种用于检测工业设备的异常操作的可靠方式。在控制和/或监控系统(例如，图示的监控与数据采集系统120)被配置成控制和/或监控工业设备110的情况下，系统100也可提供冗余以促进控制和/或监控系统的故障或故障可能性的检测。为了安全，系统100可以配置成在物理上和逻辑上与任何控制和/或监控系统分离且不相关联，并在组成部件之间采用受控通信。如该示例性实现中所示，系统100可以包括传感器单元102、处理器104、电子存储器106、安全通信通道112和/或其它合适的部件中的一者或多者。

传感器单元102可以配置成连接至电力线108，该电力线108将来自一个或多个电源的电力传送给工业设备110。该一个或多个电源可以包括一个或多个任意的电源，包括但不限于远程发电装置(例如，电厂和/或发电机)、本地发电装置(例如，一个或多个太阳能电池)、移动式发电机、蓄电装置(例如电池)、电容储能装置和/或任意其它电源。电力线108可以包括架空电力线路、包封式电线、超导电缆、激光传输通道、射频和/或将电力传送至工业设备110的任意其它的合适的介质。

传感器单元102可以被配置成产生输出信号，该输出信号具有传感器输出值且传达与通过电力线108传导至工业设备110的电力相关的信息。传感器单元102可以包括电流监控电路、电压监控电路、电力监控电路、电脉冲监控电路(例如，用于检测占空比)、频率监控电路和/或任意其它的适合电路中的一者或多者。在一些实现中，传感器单元可以被配置成监控与传导给工业设备110的电力相关的一个或多个参数，例如但不限于电流的等级、电压的等级、传送的电力的等级、频率占空比的等级和/或任意其它的电力参数。

在一些实现中，传感器单元102可以被配置成使得，其在物理上和逻辑上与工业设备以及配置成控制工业设备110的任何控制系统分离且不相关联。例如，传感器单元102可以被容纳在与任何工业设备分离的壳体中。按照如此容纳，传感器单元102可以独立于工业设备110操作，从而工业设备110可以被配置成不具有控制传感器单元102和改变传感器输出信号的能力。相反地，在一些示例中，传感器单元102可以被配置成使得，传感器单元102可以不具有控制工业设备110的操作的能力(例如，没有控制部件，例如从传感器单元102到工业设备110的中继)，和/或可以不对传送给工业设备的电力进行控制。在采用一个或多个控制系统(例如，图示的监控与数据采集系统120)来控制工业设备110的示例中，传感器单元102可以被配置成使得，从控制系统无法访问传感器单元102，例如，在传感器单元102和可以用来控制传感器单元102的监控与数据采集系统120之间没有连接(例如有线连接或无线连接)。

如图所示，由传感器单元102产生的输出信号可以通过一个或多个受控通信通道112而被传输至处理器104。在一些实现中，传感器单元102可以被配置成在将输出信号传输至受控通信通道112上之前，对该输出信号进行加密，例如通过包括在传感器单元102中的加密电路进行加密。受控通信通道102可以包括任何有线的通信通道和/或无线的通信通道。例如，该受控通信通道102可以包括点对点有线链路，诸如数据总线、通用串行总线(USB)电缆、火线电缆、专用数据线和/或任何其它的点对点有线链路。在另一示例中，该受控通信通道112可以包括使用受保护的网络通信的有线链路，例如局域网(LAN)。该LAN可以包括与传感器单元102连接的网关和/或路由器中的一者或多者。为了保护，网关和/或路由器可以被配置成使得它们仅传输来自传感器单元102的、向该网关和/或路由器登记的通信。这样的保护可以确保，可以不从外部网络入侵和/或劫持LAN，该外部网络诸如为监控与数据采集系统通常连接到的广域网(WAN)。在一些示例中，受控通信通道112可以包括无线链路，该无线链路使用配置成以无线方式传输数据的网关和/或路由器中的一者或多者。在那些示例中，传感器单元102可以被配置成包括无线传输电路，该无线传输电路可以将输出信号串行化和模块化成无线信号。在一些实现中，传感器单元102可以通过受控通信通道112而彼此互连，以形成有线的或无线的网状网络。在那些实现中，传感器单元102可以被配置成包括能够使传感器单元112在网状网络上接收、发送和路由传感器输出信号的电路。

如图所示，在系统100的示例性实现中还包括电子存储器106，该电子存储器106经由链路114而可操作地连接至处理器104。在一些实现中，电子存储器106可以包括电存储信息的电子存储介质。电子存储器106的电子存储介质可以包括系统存储器和/或可移除存储器中的一者或两者，该系统存储器与系统100一体设置(即，基本上不可移除)，该可移除存储器经由例如端口(例如，USB端口、火线端口等)或驱动器(例如磁盘驱动器等)而可移除地连接至系统100。电子存储器106可以包括光可读存储介质(例如光盘等)、磁可读存储介质(例如磁带、磁硬盘驱动器、软盘驱动器等)、基于电荷的存储介质(例如EEPROM、RAM等)、固态存储介质(例如闪存盘等)和/或其它的电可读存储介质中的一者或多者。电子存储器106可以存储软件算法、由处理器104确定的信息、从传感器单元102接收的信息(例如，经由处理器104)和/或能够使系统100正常运转的其它信息。在一些其它的示例中，电子存储器106可以是系统100内的独立的部件，或者电子存储器160可以与电力管理系统100的一个或多个其它部件(例如处理器110)一体地设置。应当明白，在系统100的与图1中所示的实现不同的一些实现中，电子存储器106可以不包括在系统100中。

处理器104被配置成在系统100中提供信息处理能力。因此，处理器104可以包括数字处理器、模拟处理器、设计成处理信息的数字电路、设计成处理信息的模拟电路、状态机、和/或用于电处理信息的其它机构中的一者或多者。尽管处理器104在图1中被示出为单个实体，但这仅用于说明目的。在一些实现中，处理器104可以包括多个处理单元。这些处理单元可以在物理上位于同一设备内，或者处理器104可以表示协同运行的多个设备的处理功能。例如，在一个实施方式中，在下文中属于处理器110的功能在第一处理器和第二处理器之间被划分，该第一处理器可操作地连接至设计成用户易携带的或者甚至可穿戴的设备中的监控器，该第二处理器至少周期性地与便携式设备通信以获得由监控器产生的信息并进一步处理所获得的信息。在该实施方式中，处理器104的第二处理器可以包括由主计算机提供的处理器。在一些情况下，在系统100内的其它部件外部的处理器(例如上述第二处理器)可以向与系统100中的部件集成为一体的处理器(例如上述第一处理器)提供冗余处理，和/或一个或多个外部处理器可以提供另外的处理以确定与系统100的操作相关的另外的信息。在一些实施方式中，多于一个的监控器也可以包括在系统100中，以提供冗余。

处理器104可以配置成执行一个或多个计算机程序。如图所示，在处理器104上可执行的计算机程序可以包括参数模块116、分析模块117、警报模块118和/或任何其它模块中的一者或多者。处理器104可以配置成通过以下来执行模块116、模块117和/或模块118：软件；硬件；固件；软件、硬件和/或固件的某组合；和/或用于在处理器104上配置处理能力的其它机构。

应当明白，尽管模块116、模块117和/或模块118在图1中被示出为共同位于单个处理单元中，但在处理器104包括多个处理单元的实现中，模块116、模块117和/或模块118中的一者或多者可以定位成远离其它模块。由不同的模块116、模块117和/或模块118提供的功能的描述在下文出于说明目的而被描述，且不意在是限制性的，如模块116、模块117和/或模块118中的任一者可以提供比所描述的功能更多或更少的功能。例如，模块116、模块117和/或模块118中的一者或多者可以被删去，以及其一些功能或所有功能可以由模块116、模块117和/或模块118中的其它模块来提供。作为另一示例，处理器104可以被配置成执行一个或多个另外的模块，该一个或多个另外的模块可以执行在下文中属于模块116、模块117和/或模块118中的一者的一些功能或所有功能。

如图所示，参数模块116可以被配置成基于由传感器单元102产生的输出信号和/或其它信息来确定用于与传送给工业设备110的电力相关的一个或多个电力参数的值。由参数模块116确定的信息可以用于识别工业设备110的电力测量(例如电力使用)，该电力测量被存储在电子存储器106中和/或用于其它用途。与传送给工业设备110的电力相关的一个或多个参数可以包括占空比参数、电流等级参数、电力等级参数、电压等级参数、频率等级参数、通电持续时间参数和/或任何其它的参数。

在一些实现中，参数模块116可以被配置成确定在参考时段期间用于工业设备110的占空比，例如，工业设备110的电机在该参考时段中运行的时间比。例如，一件工业设备的60％的占空比可以用来指示，该工业设备在每100秒中花费60秒用于活动的运行状态。该占空比可以基于用于传送给工业设备的电力的电脉冲持续时间而被确定，该电脉冲持续时间如通过由传感器单元102产生的输出信号来传达。例如，当传感器单元102检测到脉冲时，可以通过从参考时段(例如，每100秒)分出脉冲持续时间而确定占空比。在参数模块116的配置阶段期间，参考时段的长度可以被配置且被存储在电子存储器106中；或者在处理器102的运行时间期间，可以根据一些预配置的规则而动态地确立参考时段的长度。关于用于工业设备的占空比的所确定的信息可以用作用于分析工业设备的当前运行状态的因子且被存储在电子存储器106中。

参数模块116可以被配置成确定电流等级。例如，由传感器单元102所产生的输出信号可以传达关于工业设备110正在运行的电流等级的信息。基于该信息，由工业设备消耗的电功率可以被确定为电流的函数。在一些示例中，参数模块116可以被配置成基于传感器输出信号确定电压等级。某工业设备可以针对参考时段期间的不同类型的操作而采用不同的电压等级。在另外的一些示例中，参数模块116可以被配置成基于传感器输出信号确定频率等级。某工业设备可以针对不同类型的操作而要求不同的电力频率。在另外的一些其它示例中，参数模块116可以配置成确定工业设备已通电的持续时间。某工业设备可以根据时间表而通电确定的持续时间。

在一些实施方式中，确定的频率(例如，参数模块116确定如上所述的用于传导给工业设备110的电力的电力参数的频率)、用于确定电力参数的算法和/或与由参数模块116进行的电力参数的确定相关的其它因素可以在配置阶段(例如在系统100的制造期间)被确定。在一些实施方式中，与电力参数的确定相关的因素可以基于经由用户界面的用户输入、基于先前的和/或当前的所确定的电力参数、所涉及的工业设备的类型和/或任何其它合适的信息而被确定。还应当明白，由参数模块116进行的确定可以基于单独的工业设备、基于一组相关的工业设备(例如，对于不管如何限定的操作均一致运行)、和/或总体基于联接至系统100的所有工业设备而进行。

如图所示，分析模块117可以配置成基于如由参数模块116所确定的电力参数值而识别工业设备110的异常操作。对于这样的识别，可以将所确定的电力参数值与一个或多个阈值和/或范式比较。阈值和/或范式可以包括用于电力测量(例如，电力使用)的预期值、用于电力测量的最大值、用于电力测量的最小值和/或与传导至工业设备的电力相关的任何统计值。例如，阈值和/或范式可以包括单独的预期的电力测量和/或预期的电力测量的组合，预期的电力测量诸如为占空比、电流等级、电压等级、频率等级、功耗和/或工业设备110的预期的任何其它测量。阈值和/或范式也可以包括可接受的最小值。例如，当干式泵以小于正常的功耗而进行干式操作时，其可能受到损害；因此，可以确立可接受的最小值的阈值来防止干式泵受损害。在一些实施方式中，可以在系统100的配置阶段期间(例如，在制造期间)，使用预测模型和/或启发式模型和/或任何其它因素并基于工业设备110的规格、由工业设备的操作员进行的估计、与工业设备110的电力测量(例如，电力使用)相关的先前的操作信息，来确定阈值和/或范式。在一些实施方式中，阈值和/或范式可以基于经由用户界面的用户输入、基于工业设备110的当前的操作和/或先前的操作、和/或任何其它信息而被动态地确定。在一些实施方式中，阈值和/或范式可以基于与工业设备110相关联的时间表、规则和/或事件而被确定。例如，阈值和/或范式可以基于根据工业设备110的操作时间表而预计工业设备110完成的操作量来确定。在那些实施方式中，规则可以基于事件的组合来建立，例如，在检测到工业设备110的操作(即使该操作可以利用正常的电力使用而是正常的)、但工业设备的监控器报告工业设备110关闭时，可以建立检测故障或故障可能性的规则。在另一示例中，阈值、范式和/或规则可以基于工业设备110的按时间表的操作时间来建立。例如，工业设备在高峰时间期间的操作量可以不同于在非高峰时间(例如，假日时间、夜晚时间、周末时间)期间的操作量。因此，对于高峰时间和非高峰时间，可以建立不同的阈值、范式和/或规则。在一些其它的实施方式中，可以基于工业设备的已知的正常操作来确定阈值和/或范式。例如，可以采用统计分析来限定获得正常操作的阈值和/或范式。在一些实施方式中，阈值和/或范式可以被存储在电子存储器106中。

在一些实现中，阈值和/或范式可以基于单独的设备110而被配置，使得不同的阈值和/或范式可以用于识别工业设备的异常操作。在那些实现的一些实施方式中，用于一件工业设备110的阈值和/或范式可以使用将用于另一件工业设备110的阈值和/或范式作为输入的函数而被动态地确定。例如，在两件工业设备110以相关的方式进行运行时，用于识别一件工业设备的异常操作的阈值和/或范式可以基于用于另一件设备110的电力使用的阈值和/或范式而被确定。

基于阈值和/或范式，分析模块117可以配置成识别工业设备110的异常操作。例如，工业设备110的异常操作可以包括工业设备在计划停工时间期间运行、以异常负载运行(例如，异常高的占空比、异常高的电流损耗和功耗等)、无规律地运行(例如，无规律的占空比、频率、电压等级)、运行非计划的操作和/或任何其它异常操作。例如，入侵通常试图使一件工业设备屈从于异常操作例如不必要地以极高的负载运行，直到该工业设备发生故障和/或被损坏。通过例如将如由参数模块所确定的该件工业设备的一个或多个电力参数与基于用于工业设备的正常操作的预期的电力测量(例如电力使用)的阈值和/或范式相比较，分析模块117可以识别这样的异常操作。

在一些实现中，分析模块117可以配置成从控制和/或监控系统接收关于工业设备110的当前操作的信息130，该控制和/或监控系统诸如为图1中所示的监控与数据采集系统120。然而，应当注意到，图1中所示的监控与数据采集系统120仅仅为示例。本领域的普通技术人员将明白，控制和/或监控系统可以包括采用例如但不限于软件模块、固件、硬件逻辑(诸如控制逻辑)、状态机、和/或控制和/或监控工业设备的任何其它部件的任何系统。本领域的普通技术人员还将明白，这样的控制和/或监控系统可以与工业设备分离，或者可以形成工业设备的集成部分(例如，工业设备的控制和/或监控子系统)。如图所示，监控与数据采集系统120可以配置成使用任何合适的控制命令122经由数据链路(例如，图示的数据总线126)来控制工业设备110。监控与数据采集系统120可以收集关于工业设备110的当前操作的信息130。如图所示，监控与数据采集系统120可以采用电子存储器128来存储关于工业设备110的当前操作的信息130。在系统100的该示例性实现中，处理器104可以配置成经由任何合适的有线或无线链路来接收信息130，该有线或无线链路例如但不限于点对点有线链路。然而，将明白，尽管在该示例中，电子存储器128是与电子存储器106分开的单元，但电子存储器128和电子存储器106可以组合以形成连接至处理器104和监控与数据采集系统120二者的集成的电子存储器。

信息130可以用来确定工业设备110的异常操作。信息130可以包括工业设备110的总体操作状态(例如，当前操作的类型、当前操作的持续时间和/或其它)、操作状况、操作阶段、工业设备110正在运行的特定操作和/或任何其它信息。在一些实施方式中，信息130可以用来确定有助于识别工业设备110的异常操作的阈值和/或范式。例如，信息130可以传达指示工业设备110当前正在运行的特定操作的信息。基于该信息，分析模块117可以配置成确定，如由参数模块确定的、与工业设备的电力测量(例如，电力使用)相关的信息是否可以指示工业设备110的异常操作。例如，如果信息130指示工业设备当前正在运行仅需要电力量X的操作，但由参数模块116确定的电力信息指示工业设备110正消耗比X大的电力量，则分析模块117可以配置成识别该工业设备110正在异常运行。

在一些实现中，当信息130(即，从监控与数据采集系统120接收到的信息)指示与如由参数模块117所确定的电力信息指示的操作状态不同的操作状态时，分析模块可以配置成识别监控与数据采集系统120的故障或故障可能性。例如，在信息130指示工业设备110当前正在运行需要电力量X的操作、而由参数模块116确定的电力信息指示工业设备110正在消耗电力量Y的情况下，分析模块117可以配置成确定X与Y之差是否大于一差值。如果X与Y之差大于该差值，则可以识别监控与数据采集系统120的故障或故障可能性。该差值可以配置成反映监控与数据采集系统120和系统100之间的容许偏差。在一些实施方式中，该差值可以设定成远远大于系统100和监控与数据采集系统120之间的正态偏差。这样的差值可以用来触发对监控与数据采集系统120由于网络攻击而处于故障的可能性的识别。该差值可以被存储在电子存储器106中。在一些实施方式中，该差值也可以基于例如经由用户界面的用户输入而被动态地确定。

如图所示，警报模块118可以配置成基于由分析模块118所识别的工业设备110的异常操作而产生一个或多个警报。警报可以包括向用户通知工业设备的异常操作的信息。例如，警报可以通知用户，工业设备110在计划停工时间时正在运行、正在以异常高的负载运行、正在无规律地运行、正在运行非计划的操作和/或工业设备110的任何其它异常操作。在控制系统(例如监控与数据采集系统120)配置成控制工业设备的一些示例中，警报可以包括指示控制系统的故障或故障可能性的信息。例如，如上所述，在信息130指示工业设备的操作状态与如由参数模块116所确定的电力信息所指示的操作状态不同的情况下，警报模块118可以配置成产生通知用户该控制系统(例如监控与数据采集系统120)可能正在非正常工作的警报。在一些实现中，当监控与数据采集系统120另有指示时，警报模块118还可以配置成根据如由系统100确定的电力信息产生警报以通知用户，工业设备110正在正常操作。这可以有助于减少由监控与数据采集系统120所引起的错误警报。

警报可包括传达如上所述的通知的信息的文本表示和/或图形表示。这样的警报可以显示在包括在系统100中或与系统100分离的显示器上。该显示可以与关于工业设备的其它信息一起位于控制中心中，该其它信息例如为监控与数据采集系统120所收集的信息130。在一些实现中，该显示可以定位成与控制系统分离(例如，在从控制中心不能访问的位置)。在一些实现中，该警报可以包括经由与警报模块118联接的程序接口而发送给系统100和/或控制系统(例如，监控与数据采集系统120)的其它模块的输出值。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的监控工业设备的一种示例性方法200。在下文中呈现的方法200的操作意在是说明性的。在一些实施方式中，方法200可以利用一个或多个未描述的另外的操作来完成，和/或可以脱离所讨论的操作中的一个或多个操作而完成。另外，在图2中示出且在下文中描述的方法200的操作的顺序不意在是限制性的。在一些其它的示例中，图2中示出的操作的顺序可以变化。

在一些实施方式中，方法200可以在一个或多个传感器单元和处理器(例如，数字处理器、模拟处理器、设计成处理信息的数字电路、设计成处理信息的模拟电路、状态机和/或用于电处理信息的其它机构)中实现，所述一个或多个传感器单元和处理器诸如为如上所述的传感器单元102和处理器104、或基本上类似于如上所述的传感器单元102和处理器104的传感器单元和处理器。将参考图1描述方法200。一个或多个处理器可以包括一个或多个设备，该一个或多个设备响应于在电子存储介质(例如如上所述的电子存储器106)上电存储的指令而执行方法200的一些操作或所有操作。该一个或多个处理器可以包括通过专门设计成执行方法200的操作中的一个或多个操作的硬件、固件和/或软件而配置的一个或多个设备。

在操作202处，产生传感器输出信号以传达与通过第一电力线传导给第一件工业设备的电力相关的信息。例如，可以使用传感器单元(例如与图1中所示的传感器单元102基本上相似或相同的传感器单元)来产生如上所述的输出信号。

在操作204处，确定通过第一电力线传送给第一件工业设备的电力的一个或多个电力参数。在一个实施方式中，操作204可以由与参数模块116(图1中示出且在上文描述)基本上相似或相同的参数模块来执行。

在操作206处，基于用于所确定的电力参数的值与第一阈值来识别第一件工业设备的异常操作。在一个实施方式中，操作206可以由与分析模块117(在图1中示出且在上文描述)基本上相似或相同的分析模块来执行。

在操作208处，响应于对第一件设备的异常操作的识别来产生警报。在一个实施方式中，操作208可以由与警报模块118(在图1中示出且在上文描述)基本上相似或相同的警报模块来执行。

图3示出了根据本发明的一个或多个实施方式的监控工业设备的一种示例性方法200。在下文中呈现的方法300的操作意在是说明性的。在一些实施方式中，方法300可以利用未描述的一个或多个另外的操作来完成，和/或可以脱离所讨论的操作中的一个或多个操作来完成。另外，图3中示出的且在下文描述的方法300的操作的顺序不意在是限制性的。在一些其它的示例中，图3中示出的操作的顺序可以变化。

在一些实施方式中，方法300可以在一个或多个传感器单元和处理器(例如，数字处理器、模拟处理器、设计成处理信息的数字电路、设计成处理信息的模拟电路、状态机和/或用于电处理信息的其它机构)中实现。将参考图1描述方法300。一个或多个处理器可以包括一个或多个设备，该一个或多个设备响应于在电子存储介质(例如如上所述的电子存储器106)上电存储的指令而执行方法200的一些操作或所有操作。该一个或多个处理器可以包括通过专门设计成执行方法300的操作中的一个或多个操作的硬件、固件和/或软件而配置的一个或多个设备。

在操作302处，产生传感器输出信号以传达与通过第一电力线传导给第一件工业设备的电力相关的信息。例如，可以使用传感器单元(例如与图1中示出的传感器单元102基本上相似或相同的传感器单元)来产生如上所述的输出信号。

在操作304处，确定通过第一电力线传送给第一件工业设备的电力的一个或多个电力参数。在一些实施方式中，操作304可以由与参数模块116(在图1中示出且在上文描述)基本上相似或相同的参数模块来执行。

在操作306处，可以从配置成控制第一件工业设备的控制系统接收关于第一件工业设备的当前操作的信息。在一些实施方式中，操作306可以由与参数模块117(在图1中示出且在上文描述)基本上相似或相同的分析模块来执行。

在操作308处，可以将从控制系统接收的信息所指示的第一件工业设备的操作状态与通过第一电力线传送到第一件工业设备的电力的电力参数所指示的第一件工业设备的操作状态相比较。在一些实施方式中，操作308也可以由与参数模块117(在图1中示出且在上文描述)基本上相似或相同的分析模块来执行。

在判定框310处，可以识别从控制系统接收的信息所指示的第一件工业设备的操作状态与通过第一电力线传送到第一件工业设备的电力的电力参数所指示的操作状态之间的差异。在一些示例中，方法300不识别这样的差异且进行至方法300的过程的结尾。在一些示例中，方法300识别这样的差异存在且进行至操作310。

在操作312处，可以基于阈值和/或范式识别控制系统的故障或故障可能性。在一些实施方式中，操作312可以由与参数模块117(在图1中示出且在上文描述)基本上相似或相同的分析模块来执行。

在权利要求中，位于圆括号中的任何附图标记不应当被视为限制该权利要求。词语“包括”或“包含”不排除存在权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤。在枚举几个部件的设备权利要求中，这些部件中的一些部件可以由同一项硬件来实施。元件前面的词“一”不排除存在多个这样的元件。在枚举几个部件的任何设备权利要求中，这些部件中的一些部件可以由同一项硬件来实施。一些元件被记载在相互不同的从属权利要求中，这一事实并不指示这些元件不能够组合使用。

尽管已出于说明目的而基于当前被视为最实用且优选的实施方式的内容来详细描述了本发明，但要理解，这样的细节仅出于该目的，且本发明不限于所公开的实施方式，而相反，本发明意在涵盖在所附的权利要求书的精神和范围内的改动和等效布置。例如，要理解，本发明尽量考虑到，任一实施方式的一个或多个特征可以与任何其它实施方式的一个或多个特征组合。

Claims (24)

1.一种用于监控工业设备的系统，所述系统包括：

第一传感器单元，所述第一传感器单元被配置成联接至第一电力线，所述第一电力线将电力传导至第一件工业设备，所述第一传感器还被配置成产生传达与通过所述第一电力线传导至所述第一件工业设备的所述电力相关的信息的输出信号；以及

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成执行计算机程序模块，所述计算机程序模块包括：

参数模块，所述参数模块被配置成确定通过所述第一电力线传送给所述第一件工业设备的所述电力的一个或多个电力参数；

分析模块，所述分析模块被配置成通过将由所述参数模块确定的、通过所述第一电力线传送至所述第一件工业设备的所述电力的第一电力参数与第一阈值和/或范式进行比较，来识别所述第一件工业设备的异常操作；以及

警报模块，所述警报模块被配置成响应于所述分析模块对所述第一件设备的异常操作的识别而产生警报。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一传感器单元与所述第一件工业设备分离且不相关联，并且与配置成控制和/或监控所述第一件设备的任何控制和/或监控系统分离且不相关联。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分析模块被配置成使得，基于关于所述第一件设备的当前操作的信息来动态地确定所述第一阈值和/或范式。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述分析模块被配置成从控制和/或监控系统接收关于所述第一件设备的当前操作的信息。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述分析模块还被配置成基于从所述监控与数据采集系统接收的关于所述第一件设备的所述当前操作的所述信息以及由所述参数模块确定的所述电力参数来识别所述控制和/或监控系统的故障或故障可能性。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括第二传感器单元，所述第二传感器单元被配置成联接至第二电力线，所述第二电力线将电力传导至第二件工业设备，所述第二传感器还被配置成产生传达与通过所述第二电力线传导至所述第二件工业设备的所述电力相关的信息的输出信号，其中，所述参数模块还被配置成确定通过所述第二电力线传送至所述第二件工业设备的所述电力的一个或多个电力参数，其中，所述分析模块还被配置成通过将由所述参数模块所确定的、通过所述第二电力线传送至所述第二件工业设备的所述电力的所述第一电力参数与第二阈值和/或范式进行比较来识别所述第二件工业设备的异常操作，以及其中，所述警报模块还被配置成响应于所述分析模块对所述第二件设备的异常操作的识别而产生警报。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分析模块还被配置成通过将由所述参数模块所确定的、通过所述第一电力线传送至所述第一件工业设备的所述电力的第二电力参数与第二阈值和/或范式进行比较，来识别所述第一件工业设备的异常操作。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述分析模块还被配置成使得，根据所述第一电力参数动态地确定所述第二阈值。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器通过受控通信而联接至所述第一传感器单元。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述受控通信包括加密由所述第一传感器单元产生的所述输出信号。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述受控通信包括通过受保护的通信网络传输由所述第一传感器产生的输出信号。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一传感器单元包括下列中的至少一者：

电流监控电路；

电压监控电路；

电力监控电路；

电脉冲监控电路；以及

频率监控电路。

13.一种用于使用第一传感器单元和一个或多个处理器监控工业设备的方法，所述一个或多个处理器配置成执行计算机程序模块，所述计算机程序模块包括参数模块、分析模块和警报模块，所述方法包括：

使用配置成联接至第一电力线的第一传感器单元产生所述第一传感器单元的输出信号，所述第一传感器单元的输出信号传达与通过所述第一电力线传导至第一件工业设备的电力相关的信息；

利用所述参数模块确定通过所述第一电力线传送至所述第一件工业设备的所述电力的一个或多个电力参数；

利用所述分析模块，通过将所述参数模块确定的、通过所述第一电力线传送至所述第一件工业设备的所述电力的第一电力参数与第一阈值和/或范式相比较，来识别所述第一件工业设备的异常操作；以及

利用所述警报模块，响应于所述分析模块对所述第一件设备的异常操作的识别而产生警报。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一传感器单元与所述第一件工业设备分离且不相关联，并且与配置成控制和/或监控所述第一件设备的任何控制和/或监控系统分离且不相关联。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括基于关于所述第一件设备的当前操作的信息来动态地确定所述第一阈值和/或范式。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，从控制和/或监控系统接收关于所述第一件设备的当前操作的所述信息。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括基于从所述监控与数据采集系统接收的关于所述第一件设备的所述当前操作的所述信息以及由所述参数模块确定的所述电力参数来识别所述控制和/或监控系统的故障或故障可能性。

18.根据权利要求13所述的方法，还使用第二单元，且还包括：

使用配置成联接至第二电力线的第二传感器单元产生所述第二传感器单元的输出信号，所述第二传感器单元的输出信号传达与通过所述第二电力线传导至第二件工业设备的电力相关的信息；

利用所述参数模块确定通过所述第二电力线传送至所述第二件工业设备的所述电力的一个或多个电力参数；

利用所述分析模块，通过将所述参数模块确定的、通过所述第二电力线传送至所述第二件工业设备的所述电力的第二电力参数与第二阈值和/或范式相比较，来识别所述第二件工业设备的异常操作；以及

利用所述警报模块，响应于所述分析模块对所述第二件设备的异常操作的识别而产生警报。

19.根据权利要求13所述的方法，其中，识别所述第一件工业设备的所述异常操作包括将由所述参数模块所确定的、通过所述第一电力线传送至所述第一件工业设备的所述电力的第二电力参数与第二阈值和/或范式进行比较。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括利用所述分析模块，根据所述第一电力参数动态地确定所述第二阈值和/或范式。

21.根据权利要求13所述的方法，其中，所述处理器通过受控通信而联接至所述第一传感器单元。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述受控通信包括加密由所述第一传感器单元产生的所述输出信号。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述受控通信包括通过受保护的通信网络传输由所述第一传感器产生的输出信号。

24.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一传感器单元包括下列中的至少一者：

电流监控电路；

电压监控电路；

电力监控电路；

电脉冲监控电路；以及

频率监控电路。