CN105849574A - 针对线缆-馈给-负载的问题检测 - Google Patents

Abstract

一种用于检测耦合到线缆系统的线缆（6）的负载（2,3）中或附近的问题的设备（1）包括用于分析用于馈给负载（2,3）的线缆信号的波形的分析部分（11），以及用于响应于分析结果而决定在负载（2,3）中或附近是否存在问题的决定部分（12）。负载（2,3）可以经由驱动器（4,5）耦合到线缆（6）。负载（2,3）中或附近的问题可以导致驱动器（4,5）修改波形的峰或谷处或附近的波形的值。分析结果可以限定波形已经被修改的程度是否大于阈值。峰或谷处或附近的波形的值的修改可以包括向峰添加正脉冲或向谷添加负脉冲。

Description

针对线缆-馈给-负载的问题检测

技术领域

本发明涉及用于检测耦合到线缆系统的线缆的多个负载中的至少一个中或附近的问题的设备。本发明还涉及线缆系统、方法、计算机程序产品和介质。

这样的线缆系统的示例是耦合到诸如例如用于道路照明的灯之类的负载的线缆。灯可以是发光二极管灯或任何其它种类的灯。

背景技术

WO 96/36202 A1公开了一种用于放电灯的远程监视和控制设备。该设备利用不利消息进行操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的设备。本发明另外的目的是提供一种线缆系统、改进的方法、计算机程序产品和介质。

根据第一方面，提供一种用于检测耦合到线缆系统的线缆的多个负载中的至少一个中或附近的问题的设备，设备包括

– 用于分析用于馈给多个负载的线缆信号的波形的分析部分，以及

– 用于响应于来自分析部分的分析结果而决定在多个负载中的至少一个中或附近是否存在问题的决定部分。

分析部分分析用于馈给多个负载的线缆信号的波形。这样的线缆信号可以例如是作为向线缆呈送的电压信号的结果而流过线缆的电流信号，或者可以例如是作为向线缆呈送的电流信号的结果而跨线缆存在的电压信号。为了分析电流信号的波形，电流信号可能例如（需要）转换成电压信号，并且为了分析电压信号的波形，电压信号可能例如（需要）转换成电流信号。线缆信号可以是真实馈给信号或者可以是模拟馈给信号。

决定部分响应于来自分析部分的分析结果而决定在多个负载中的至少一个中或附近是否存在问题。作为结果，设备仅使用馈给信号的波形来检测耦合到线缆系统的线缆的多个负载中的至少一个中或附近的问题。这样的设备不要求交换不利消息。这是巨大的优点。

分析部分可以例如是专用硬件电路或可编程硬件电路或软件部分或这些中的两个或更多的混合。决定部分可以例如是专用硬件电路或可编程硬件电路或软件部分或这些中的两个或更多的混合。硬件电路可以例如包括处理器或者可以形成处理器的部分。软件部分可以例如形成处理器的部分。一个处理器可以具有若干功能。

设备的实施例由以下限定：波形包括峰和谷，相应负载经由相应位置处的相应驱动器耦合到线缆，负载中或附近的问题导致对应驱动器修改峰和谷中的至少一个处或附近的波形的至少一个值，并且分析结果限定波形已经被修改的程度是否多于阈值。优选地，分析部分限定波形已经修改了多少，优选地相对于阈值，并且决定部分将可能经修改的波形与阈值比较。

设备的实施例由以下限定：峰和谷中的至少一个处或附近的波形的至少一个值的修改包括向峰添加正脉冲或向谷添加负脉冲。向峰添加正脉冲增加峰处的波形的局部幅度。向谷添加负脉冲与从谷减去正脉冲对应并且增加谷处的波形的局部幅度。在负载中或附近存在问题的情况下产生这种脉冲的驱动器是例如具有断续模式的驱动器，但不排除其它种类的驱动器。

设备的实施例由以下限定：分析部分包括

- 用于在包括线缆信号的若干周期的时间间隔期间将峰处的波形的第一幅度与第一值比较并且用于将谷处的波形的第二幅度与第二值比较的第一比较部分，以及

- 用于对已经超过第一和第二值的第一和第二幅度的数目进行计数的第一计数部分，阈值限定针对第一和第二幅度的所述数目的最小值。

根据该第一实现，分析部分将幅度与值比较并且对已经超过该值的幅度进行计数，并且决定部分将计数与阈值比较。

设备的实施例由以下限定：分析部分还包括

– 用于对波形进行整流的整流部分，谷成为另外的峰，第一和第二幅度成为第三幅度，第一和第二值成为等于第三幅度的中值和中值与最小第三幅度之间的差的两倍之和的等同值。该实施例是针对已经证实执行良好的第一实现的简单且实际的实施例。

设备的实施例由以下限定：分析部分包括

– 用于在包括线缆信号的若干周期的时间间隔期间每线缆信号周期将波形与参考波形比较的第二比较部分，以及

– 用于对其中波形从参考波形偏离太多的周期数目进行计数的第二计数部分，阈值限定针对所述周期数目的最小值。

根据该第二实现，分析部分比较波形并且对周期进行计数，并且决定部分将计数与阈值比较。

设备的实施例由以下限定：波形与参考波形之间的偏离是波形的峰或谷处的两个波形之间的距离。该实施例是针对已经证实执行良好的第二实现的简单且实际的实施例。

设备的实施例由以下限定：分析部分包括

– 用于从在具有问题的情形中确定的第一波形导出第一系数并且用于从在没有问题的情形中确定的第二波形导出第二系数并且用于从在未知情形中确定的波形导出第三系数的导出部分，

– 用于将相应第一和第二和第三系数转换成相应第一和第二和第三坐标的转换部分，以及

- 用于在空间中基于第一坐标限定第一区域和基于第二坐标限定第二区域并且用于向第一和第二区域中的一个分配第三坐标的分类部分。

根据该第三实现，分析部分从在已知情形中确定的波形导出第一至第二系数并且从在未知情形中确定的波形导出第三系数并且将第一至第三系数转换成第一至第三坐标并且基于第一和第二坐标在空间中限定第一和第二区域并且向这些区域中的一个分配第三坐标，并且决定部分转换第三坐标的分配。在该情况中，阈值与安置在第一与第二区域之间的第三区域或若干线或线对应。向第一区域分配第三坐标与“问题”对应并且向第二区域分配第三坐标与“没问题”对应。

设备的实施例由以下限定：分类部分是自学习分类部分，其中第三系数在已经决定存在问题之后成为第一系数或者在已经决定不存在问题之后成为第二系数，以更新分类部分的参数。自学习分类部分通常将在寿命期间改进自身。

根据高度有利的实施例，组合第一、第二和第三实现中的两个，其中在仅一个实现决定这样的情况下充分检测到问题或者其中在两个实现决定这样的情况下充分检测到问题。根据另一高度有利的实施例，组合第一、第二和第三实现，其中在仅一个实现决定这样的情况下充分检测到问题，或者其中在三个实现中的两个决定这样的情况下或者在三个实现中的三个决定这样的情况下充分检测到问题。

设备的实施例由以下限定：设备还包括

– 用于对存在于线缆信号上的高频噪声进行滤波的噪声滤波器。高频噪声是高于添加到峰或谷的脉冲频率的频率处的噪声。噪声滤波器可以例如是专用硬件电路或可编程硬件电路或软件部分或这些中的两个或更多的混合。硬件电路可以例如包括处理器或者可以形成处理器的部分。软件部分可以例如形成处理器的部分。一个处理器可以具有若干功能。

设备的实施例由以下限定：线缆信号是响应于向线缆的导体供给电压信号而流过线缆的导体的电流信号。通常，向线缆的导体供给电压信号，并且要研究电流信号的波形以用于检测可能的问题。

根据第二方面，提供一种线缆系统，包括如以上所限定的设备并且还包括线缆和/或负载。

根据第三方面，提供一种用于检测耦合到线缆系统的线缆的多个负载中的至少一个中或附近的问题的方法，方法包括以下步骤

- 分析用于馈给多个负载的线缆信号的波形，以及

- 响应于分析结果而决定在多个负载中的至少一个中或附近是否存在问题。

根据第四方面，提供一种用于当在计算机上运行时执行如以上所限定的方法步骤的计算机程序产品。

根据第五方面，提供一种用于存储和包括如以上所限定的计算机程序产品的介质。

诸如例如比较器之类的第一和第二比较部分、诸如例如计数器之类的第一和第二计数部分、诸如例如整流器之类的整流部分、诸如例如导出器之类的导出部分、诸如例如转换器之类的转换部分以及诸如例如分类器之类的分类部分中的每一个可以例如是专用硬件电路或可编程硬件电路或软件部分或这些中的两个或更多的混合。硬件电路可以例如包括处理器或者可以形成处理器的部分。软件部分可以例如形成处理器的部分。一个处理器可以具有若干功能。

洞悉在于当尝试检测耦合到线缆系统的线缆的负载中或附近的问题时避免不利消息。基本想法是分析用于馈给负载的线缆信号的波形。

已经解决了提供改进的设备的问题。另外的优点在于若干实现是可能的。

本发明的这些和其它方面将从以下描述的实施例显而易见，并且将参照以下描述的实施例加以阐述。

附图说明

在附图中：

图1示出线缆系统中的设备的实施例，

图2示出第一实现的执行，

图3示出第二实现的执行，以及

图4示出第三实现的执行。

具体实施方式

在图1中，示出线缆系统中的设备1的实施例。线缆系统还包括经由驱动器4耦合到负载2并且经由驱动器5耦合到负载3的线缆6。可替换地，驱动器4,5可以形成负载2,3的部分。设备1包括用于感测以响应于向线缆6的导体供给电压信号而流过线缆6的导体的电流信号的形式的线缆信号的线缆接口10。可替换地，线缆接口10可以感测以响应于向线缆6的导体供给电流信号而跨线缆6的导体存在的电压信号的形式的线缆信号。

设备1布置成检测耦合到线缆系统的线缆6的多个负载2,3中的至少一个中或附近的问题并且包括用于分析用于馈给多个负载2,3的线缆信号的波形的分析部分11和用于响应于来自分析部分11的分析结果而决定在多个负载2,3中的至少一个中或附近是否存在问题的决定部分12。可替换地，线缆接口10可以形成分析部分11或线缆6的部分。

通常，波形包括峰和谷，并且诸如例如故障负载2,3或遗失负载2,3或负载2,3与驱动器4,5之间的断开连接等之类的负载2,3中或附近的问题可以导致对应驱动器4,5修改峰和谷中的至少一个处或附近的波形的至少一个值。然而，可替换地，不排除处于故障情形中的负载2,3自身可以修改峰和谷中的至少一个处或附近的波形的至少一个值。来自分析部分11的分析结果可以限定波形已经被修改的程度是否大于阈值。另外通常，峰和谷中的至少一个处或附近的波形的至少一个值的修改可以包括向峰（处的一个或多个值）添加正脉冲或者向谷（处的一个或多个值）添加负脉冲。向谷添加负脉冲当然与从谷减去正脉冲对应。

根据如在图2的视图中进一步解释的第一实现，分析部分11可以包括用于在包括线缆信号的若干周期的时间间隔期间将峰处的波形的第一幅度与第一值比较并且用于将谷处的波形的第二幅度与第二值比较的第一比较部分21，以及用于对已经超过第一和第二值的第一和第二幅度的数目进行计数的第一计数部分22，阈值限定针对第一和第二幅度的所述数目的最小值。优选地，分析部分11还可以包括用于对波形进行整流的整流部分23，谷成为另外的峰，第一和第二幅度成为第三幅度，第一和第二值成为等于第三幅度的中值和中值与最小第三幅度之间的差的两倍之和的等同值。

根据如在图3的视图中进一步解释的第二实现，分析部分11可以包括用于在包括线缆信号的若干周期的时间间隔期间每线缆信号周期将波形与参考波形比较的第二比较部分24，以及用于对其中波形从参考波形偏离太多的周期数目进行计数的第二计数部分25，阈值限定针对所述周期数目的最小值。优选地，波形与参考波形之间的偏离是波形的峰或谷处的两个波形之间的距离。

根据如在图4的视图中进一步解释的第三实现，分析部分11可以包括用于从在具有问题的情形中确定的第一波形导出第一系数并且用于从在没有问题的情形中确定的第二波形导出第二系数并且用于从在未知情形中确定的波形导出第三系数的导出部分26，用于将相应第一和第二和第三系数转换成相应第一和第二和第三坐标的转换部分27，以及用于在空间中基于第一坐标限定第一区域和基于第二坐标限定第二区域并且用于向第一和第二区域中的一个分配第三坐标的分类部分28。优选地，分类部分28是自学习分类部分，其中第三系数在已经决定存在问题之后成为第一系数或者在已经决定不存在问题之后成为第二系数，以更新分类部分28的参数。

设备1可以包括用于对存在于线缆信号上的高频噪声进行滤波的噪声滤波器29以及用于存储波形、阈值、幅度、所计数的数目、系数、坐标、空间、区域和参数的存储器30。可替换地，噪声滤波器可以位于设备1外部。设备1还可以包括用于告知人员可能的问题的人机接口13。

在图2中，示出第一实现的执行。第一比较部分21在包括线缆信号的若干周期的时间间隔期间将峰处的波形A的第一幅度与第一值比较并且将谷处的波形A的第二幅度与第二值比较。第一计数部分22对已经超过第一和第二值的第一和第二幅度的数目进行计数。阈值限定针对第一和第二幅度的所述数目的最小值。为了简化该过程，整流部分23可以将波形A整流成经整流的波形B。谷然后成为另外的峰，第一和第二幅度然后成为第三幅度，并且第一和第二值然后成为可以例如选择成等于第三幅度的中值和中值与最小第三幅度之间的差的两倍之和的等同值C。

在图3中，示出第二实现的执行。第二比较部分24在包括线缆信号的若干周期的时间间隔期间每线缆信号周期将波形A与参考波形D比较。第二计数部分25对其中波形A从参考波形D偏离太多的周期数目进行计数，在该情况下其中正脉冲位于峰E上的三个周期的中间周期，以及其中负脉冲位于谷F上的三个周期中的最后一个周期。阈值限定针对所述周期数目的最小值。优选地，波形A与参考波形D之间的偏离可以是波形A和D的峰或谷处的两个波形A和D之间的距离。

在图4中，示出第三实现的执行。导出部分26从在其中存在问题的情形中确定的第一波形G导出第一系数K并且从在其中不存在问题的情形中确定的第二波形H导出第二系数L并且从在未知情形中确定的波形A导出第三系数M。系数K，L，M例如是快速傅里叶变换系数，但不排除其它种类的系数。转换部分27将相应第一和第二和第三系数K，L，M转换成相应第一和第二和第三坐标。分类部分28在空间P中基于第一坐标限定第一区域和基于第二坐标限定第二区域并且向第一和第二区域中的一个分配第三坐标。第一与第二区域之间的一个或多个边界线限定针对第三坐标的阈值。决定部分12转换第三坐标的分配。这将导致有问题（故障S）或没问题（无故障T）的检测。分类部分28可以例如是支持向量机，但不排除其它种类的机器。在此，阈值与安置在第一与第二区域之间的第三区域或若干线或线对应。向第一区域分配第三坐标导致“故障S”并且向第二区域分配第三坐标导致“无故障T”。

优选地，分类部分28是自学习分类部分，其通常将在寿命期间改进自身。然后，第三系数在已经决定存在问题之后成为第一系数或者在已经决定不存在问题之后成为第二系数，以更新分类部分28的参数。

根据高度有利的实施例，组合第一、第二和第三实现中的两个，其中在至少一个（优选地两个）实现决定这样的情况下充分检测到问题。根据另一高度有利的实施例，组合第一、第二和第三实现，其中在至少一个（优选地至少两个）实现决定这样的情况下充分检测到问题。

总结来说，一种用于检测耦合到线缆系统的线缆6的负载2,3中或附近的问题的设备1包括用于分析用于馈给负载2,3的线缆信号的波形的分析部分11和用于响应于分析结果而决定在负载2,3中或附近是否存在问题的决定部分12。负载2,3可以经由驱动器4,5耦合到线缆6。负载2,3中或附近的问题可以导致驱动器4,5修改波形的峰或谷处或附近的波形的值。分析结果可以限定波形已经被修改的程度是否大于阈值。峰或谷处或附近的波形的值的修改可以包括向峰添加正脉冲或向谷添加负脉冲。

虽然已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要被视为是说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。权利要求中的任何参考标记不应当解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于检测耦合到线缆系统的线缆（6）的多个负载（2,3）的至少一个中的问题的设备（1），设备（1）包括

– 用于分析用于馈给多个负载（2,3）的线缆信号的波形的分析部分（11），以及

– 用于响应于来自分析部分（11）的分析结果而决定在多个负载（2,3）中的至少一个中是否存在问题的决定部分（12）。

2.如权利要求1中所限定的设备（1），波形包括峰和谷，相应负载（2,3）经由相应位置处的相应驱动器（4,5）耦合到线缆（6），负载（2,3）中的问题导致对应驱动器（4,5）修改峰和谷中的至少一个处或附近的波形的至少一个值，并且分析结果限定波形已经被修改的程度是否大于阈值。

3.如权利要求2中所限定的设备（1），峰和谷中的至少一个处或附近的波形的至少一个值的修改包括向峰添加正脉冲或向谷添加负脉冲。

4.如权利要求2中所限定的设备（1），分析部分（11）包括

- 用于在包括线缆信号的若干周期的时间间隔期间将峰处的波形的第一幅度与第一值比较并且用于将谷处的波形的第二幅度与第二值比较的第一比较部分（21），以及

- 用于对已经超过第一和第二值的第一和第二幅度的数目进行计数的第一计数部分（22），阈值限定第一和第二幅度的所述数目的最小值。

5.如权利要求4中所限定的设备（1），分析部分（11）还包括

– 用于对波形进行整流的整流部分（23），谷成为另外的峰，第一和第二幅度成为第三幅度，第一和第二值成为等于第三幅度的中值和中值与最小第三幅度之间的差的两倍之和的等同值。

6.如权利要求2中所限定的设备（1），分析部分（11）包括

– 用于在包括线缆信号的若干周期的时间间隔期间每线缆信号周期将波形与参考波形比较的第二比较部分（24），以及

– 用于对其中波形从参考波形偏离太多的周期数目进行计数的第二计数部分（25），阈值限定针对所述周期数目的最小值。

7.如权利要求6中所限定的设备（1），波形与参考波形之间的偏离是波形的峰或谷处的两个波形之间的距离。

8.如权利要求2中所限定的设备（1），分析部分（11）包括

– 用于从在具有问题的情形中确定的第一波形导出第一系数并且用于从在没有问题的情形中确定的第二波形导出第二系数并且用于从在未知情形中确定的波形导出第三系数的导出部分（26），

– 用于将相应第一和第二和第三系数转换成相应第一和第二和第三坐标的转换部分（27），以及

– 用于在空间中基于第一坐标限定第一区域和基于第二坐标限定第二区域并且用于向第一和第二区域中的一个分配第三坐标的分类部分（28）。

9.如权利要求8中所限定的设备（1），分类部分（28）是自学习分类部分，其中第三系数在已经决定存在问题之后成为第一系数或者在已经决定不存在问题之后成为第二系数，以更新分类部分（28）的参数。

10.如权利要求1中所限定的设备（1），设备（1）还包括

– 用于对存在于线缆信号上的高频噪声进行滤波的噪声滤波器（29）。

11.如权利要求1中所限定的设备（1），线缆信号是响应于向线缆（6）的导体供给电压信号而流过线缆（6）的导体的电流信号。

12.一种线缆系统，包括如权利要求1中所限定的设备（1）并且还包括线缆（6）和/或负载（2,3）。

13.一种用于检测耦合到线缆系统的线缆（6）的多个负载（2,3）中的至少一个中的问题的方法，方法包括以下步骤

- 分析用于馈给多个负载（2,3）的线缆信号的波形，以及

- 响应于分析结果而决定在多个负载（2,3）中的至少一个中是否存在问题。

14.一种用于当在计算机上运行时执行如权利要求13中所限定的方法步骤的计算机程序产品。

15.一种用于存储和包括如权利要求14中所限定的计算机程序产品的介质。