CN109661801B - 异常检测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及对由一个或多个连接的系统和装置生成的数据的分析。由例如连接的恒温器和/或风力涡轮机系统等一个或多个连接的装置和/或系统获得的操作数据可以用于检测和/或预测即将发生的故障和/或次优性能。通过检测和/或预测异常系统和装置性能,可以采取各种行动来改善系统和装置性能并减轻故障状况。
Description
相关申请
本申请根据35 U.S.C. §119(e)要求2016年6月6日提交的题为“异常检测系统和方法”的第62/346,333号美国临时申请的优先权的权益,所述申请的全部内容通过引用结合于本文。
版权授权
本专利文件的公开内容的部分可以包括受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人对专利文件或专利公开内容进行复制,就如在美国专利商标局(U.S. Patent andTrademark Office)专利文件或记录中看到它那样,但是以其它方式保留全部版权权利。
发明内容
本公开总体上涉及由一个或多个连接的系统和/或装置生成的数据的分析。更具体地,但不排他地,本公开涉及分析由连接的系统和/或装置生成的数据,以检测和/或预测即将发生的故障和/或次优性能。
连接的系统和装置已经成为我们生活中的一个重要部分。随着互联网的使用日益成为人们日常活动的固有内容,越来越多的个人电子装置开始互连。消费者现在可用各种互联网连接的装置成为利用现有的被称为物联网(Internet of Things ,“IoT”)的互联网基础结构的连接装置生态系统的一部分。IoT提供了连接性,使得各种计算装置(即,事物)和装置组更加有用。各种工业系统和装置也正在变得日益互连起来。例如,风力涡轮机(例如,包含在风电场中的风力涡轮机阵列)可以与被配置为管理和/或改善风力涡轮机的操作的一个或多个控制系统通信。
IoT中的连接系统和装置还可以允许收集与系统和/或其关联用户相关的大量的数据,从而促进对环境、用户行为和/或各种系统和/或装置实行状况的了解。系统和/或装置的互相连接可以进一步允许控制和/或自动化各种系统和/或装置,从而改善在互连系统和/或装置之间的交互。
本文公开的系统和方法促进了由一个或多个连接的系统和/或装置生成的各种数据的收集和分析。本文公开的某些实施例允许分析由连接的系统和/或装置生成的各种数据,以检测和/或预测即将发生的系统和/或装置故障和/或次优性能。通过检测和/或预测异常系统和装置性能,可以采取各种行动以改善系统和/或装置性能并且减轻故障状况。
附图说明
通过参考以下结合附图的详细描述,将容易理解本发明的工作内容,其中:
图1示出了与本公开的实施例一致的操作数据的生成、通信以及管理。
图2示出了与本公开的实施例一致的异常检测建模。
图3示出了与本文公开的实施例一致的用于分析和管理操作数据的架构。
图4示出了与本文公开的实施例一致的用于分析和操纵与风力涡轮机系统相关联的操作数据的生态系统。
图5示出了与本文公开的实施例一致的各种系统和服务之间的示例性数据流。
图6示出了与本文公开的实施例一致的可信分析服务的示例性交互界面。
图7示出了与本文公开的实施例一致的可信分析服务的另外的示例性交互界面。
图8示出了与本文公开的实施例一致的可信分析服务的另外的示例性交互界面。
图9示出了与本文公开的实施例一致的可信分析服务的附加的示例性交互界面。
图10示出了与本文公开的实施例一致的用于分析和管理操作数据的另一架构。
图11示出了可以用于实施本公开的系统和方法的实施例的示例性系统。
具体实施方式
下面提供了与本公开的实施例一致的系统和方法的详细描述。虽然描述了几个实施例,但是应当理解的是,本公开不限于任何一个实施例,而是包涵许多替换、修改和等同。此外,尽管在以下描述中阐述了许多具体细节以便提供对本文公开的实施例的彻底理解,但是一些实施例可以在没有这些详细信息中的一些或全部的情况下实践。而且,为了清楚起见,相关领域中已知的某些技术材料没有详细描述,以避免不必要地模糊本公开。
参考附图可以理解本公开的实施例,其中相同的部分可以用相同的数字指示。如在本文中的附图中总体上描述和示出的所公开的实施例的部件,可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对本公开的系统和方法的实施例的详细描述并不旨在限制所要求保护的本公开的范围,而是仅仅代表本公开的可能实施例。此外,本文公开的任何方法的步骤不一定需要以任何特定顺序执行,或者甚至顺序执行,也不需要仅执行一次这些步骤,除非另有说明。
本文公开的系统和方法促进了由一个或多个连接的系统和装置生成的各种操作数据的收集和分析。如本文使用的操作数据可以包括与一个或多个连接的系统和/或装置相关联的任何数据,并且可以涉及系统和/或装置的维护、控制、管理和/或操作。应当理解的是,可以生成各种广泛类型的操作数据和/或各种广泛类型的操作数据以其它方式与连接的系统和/或装置相关联,并且与连接系统和/或装置相关联的任何合适类型的操作数据可以与各种公开的实施例结合使用。
随着大量的连接系统和/或装置被部署,根据连接的系统和/或装置生成的操作数据分析和绘制见解正变得越来越有价值。此类见解可以用于改善这种系统和/或装置的操作和/或管理。例如,本文公开的某些实施例允许分析由连接的系统和/或装置生成的数据,以检测和/或预测即将发生的系统和装置故障和/或次优性能。通过检测和/或预测异常系统和装置性能,可以采取各种行动以改善系统和/或装置性能并且减轻故障状况。
所公开的实施例可以与各种连接的装置、系统或“事物”结合使用。如本文所用,术语装置、连接的装置、系统和/或事物在某些情况下可以互换。所公开的系统和方法的实施例可以与用户、他们的家、他们的车辆、他们的工作场所等相关联的连接的装置的多样化生态系统结合实施。例如,所公开的系统和方法的实施例可以与连接的装置结合使用,连接的装置包含安全系统、车辆信息娱乐系统、流媒体装置、游戏装置、娱乐系统、联网锁、恒温器、加热(例如,熔炉)、通风和空调(heating,ventilating,and air conditioning,“HVAC”)系统、灌溉系统、水控制器、泵、加热器、家用电表、家庭网络网关、活动传感器、警报(例如,火灾和/或CO2警报)、连接的家用电器(例如,冰箱、洗衣机、电视等)、连接的车辆、移动通信装置、计算装置和/或任何其它连接装置、以及相关联的数据存储装置。实施例可以进一步扩展用于与其它连接的装置结合使用,包含医疗和/或个人装置,例如活动和/或健身监测装置、起搏器、胰岛素泵、血糖监测器等。
某些实施例可以与工业应用中使用的系统和装置结合使用。例如,与本文公开的实施例一致,连接的系统可以包含在风力涡轮机系统、太阳能电池板、工业制造系统、工具和/或装置等中和/或以其它方式与其相关联。
本文公开的实施例的各种示例结合连接的恒温器、熔炉和风力涡轮机系统来描述。然而,应当理解的是,各种其它连接的系统和装置可以与公开的系统和方法结合使用,并且任何合适类型的连接的系统和/或装置可以与各种公开的实施例结合使用。
图1示出了与本公开的实施例一致的操作数据100a-100f的生成、通信和管理。如图所示,一个或多个连接装置102-106可以与可信分析服务108通信地耦合。一个或多个连接的装置102-106可以被配置成通信由连接的装置102-106生成的和/或以其它方式与连接的装置102-106相关联的操作数据100a-100c。如图所示,连接的装置102-106可以包括连接的恒温器102、106和连接的熔炉104。
操作数据100a-100f可以包含由连接的装置102-106生成的和/或以其它方式与连接的装置102-106相关联的任何数据。例如,操作数据100a-100f可以包括但不限于各种信号,包含加热、冷却和/或风扇占空比以及用户交互事件和/或控制,例如控制命令、远程发布的控制命令(例如,来自智能电话110发布的命令)、设定点、内部温度、外部温度、湿度等。操作数据100a-100f其中可以用于分析、确定和/或预测备装置故障和/或异常装置行为的原因。
在某些实施例中,操作数据100a-100f可以包含从与一个或多个连接的装置102-106相关联的一个或多个传感器获得的信息,传感器可以包含但不限于温度传感器、电流传感器、电压传感器、湿度传感器、液位传感器、大气传感器、环境传感器等。
在一些实施例中,某些操作数据100a-100c可以直接从相关联的连接的装置102-106提供给可信分析服务108。在另一实施例中,某些操作数据100e可以在发送到可信分析服务108之前被发送到一个或多个中间系统。例如,如图所示,连接的装置(例如恒温器102)可以与配置成促进某些装置监测和控制操作的相关装置系统112通信。恒温器102可以生成操作数据100e并且将其发送到装置服务112,装置服务112可以反过来将操作数据100f发送到可信分析服务108,可信分析服务108可以包括从恒温器102接收的操作数据100e以及由数据服务112生成的其它数据。
在另一实施例中,操作数据100a-100f可以由与可信分析服务108通信的一个或一个以上或多个数据服务提供商来生成和/或提供。例如,操作数据100a-100f可以由与连接的装置102-106相关联的一个或多个公用事业提供商(例如,燃气和/或电力公用事业等)来提供。在某些实施例中,数据服务提供商可以与第三方数据服务(例如,天气数据服务、行星信息数据服务等)相关联。
在一些实施例中,一个或多个数据服务提供商可以提供操作数据,所述操作数据可以不必须与连接的装置102-106直接相关联,但是可以是相关的用于与涉及其操作的决策和/或分析结合使用。例如,在一些实施例中,数据服务提供商可以提供历史、当前和/或预测的环境和/或天气数据(例如,本地和/或全球天气数据)、维护日志数据等。
如图所示,可信分析服务108可以进一步与装置服务112、一个或多个云服务114、和/或一个或多个附加服务提供商通信地耦合,例如,商业咨询服务116。其中,装置服务112,一个或多个云服务114和/或一个或多个附加服务提供商可以向可信分析服务108提供用于与其各种操作和分析方法结合使用的信息,并且可以从可信分析服务108接收用于与其各种操作结合使用的信息。连接的装置102-106、可信分析服务108、装置服务112、云服务114和/或包含业务咨询服务116的一个或多个附加服务提供商之间的各种交互,可以根据由可信分析服务108强制执行的一个或多个明确的策略124来管理,如下文更详细讨论的。
所述连接的装置102-106、可信分析服务108、用户装置110、装置服务112、云服务114和/或包含商业咨询服务116的一个或多个附加服务提供商可以包括各种计算装置和/或系统,包含适于实施本文公开的系统和方法的任何计算系统。例如,所述连接的装置102-106、可信分析服务108、装置服务112、云服务114和/或包含商业咨询服务116的一个或多个附加服务提供商可以包括各种计算装置和系统,包含膝上型计算机系统、台式计算机系统、服务器计算机系统、分布式计算机系统、智能电话、平板电脑等。所述连接的装置102-106可以进一步包括本文公开的任何类型的装置。应当理解的是,计算系统和存储介质的任何适当配置都可以与系统结合使用,包含但不限于单个服务器或服务器集群,或由各种网络(例如,互联网、公共和/或专用网络等)连接的异构计算机系统的分布式集合。
在某些实施例中,各种装置和/或系统102-116可以包括被配置为执行存储在相关联的非暂时性的计算机可读存储介质上的指令的至少一个处理器系统。如下文更详细讨论的,各种系统可以进一步包括安全处理单元(secure processing unit,“SPU”),其被配置为实行敏感操作,例如可信凭证和/或密钥管理、安全策略管理和/或强制、和/或本文公开的系统和方法的其它方面。装置和/或系统102-116可以进一步包括软件和/或硬件,其被配置成使用任何合适的通信技术和/或标准经由一个或多个网络(例如,网络)使在装置和/或系统102-116之间的信息能够电子通信。
在某些实施例中,各种装置和/或系统102-116可以经由一个或多个网络连接(例如,网络的网络连接)通信地耦合。网络连接(多个)可以包括各种网络通信装置和/或信道,并且可以利用促进各种系统之间的通信的任何合适的通信协议和/或标准。网络连接可以包括因特网、局域网、虚拟专用网和/或利用一种或多种电子通信技术和/或标准(例如,以太网等)的任何其它通信网络。在一些实施例中,网络可以包含无线载波系统,例如个人通信系统(personal communications system,“PCS”),和/或结合任何合适的通信标准和/或协议的任何其它合适的通信系统。在另外的实施例中,网络连接可以包括模拟移动通信网络和/或利用例如码分多址(code division multiple access,“CDMA”)、移动通信的全球系统或全球移动通信系统( Groupe Speciale Mobile ,“GSM”)、频分多址(frequencydivision multiple access ,“FDMA”)、和/或时分多址(time divisional multipleaccess,“TDMA”)标准的数字移动通信网络。在某些实施例中,网络连接可以结合一个或多个卫星通信链路。在又一实施例中,网络连接利用IEEE的802.11标准、蓝牙、超宽带(ultra-wide band,“UWB”)、Zigbee和/或任何其它合适的标准。
在各种示出的实施例中,可以在连接的装置102-106和可信分析服务108之间建立安全数据连接。各种操作数据100a-100c可以从连接的装置102-106通信到可信分析服务108。例如,恒温器102可以将用户输入信息(例如,直接和/或经由与用户110相关联的移动装置发布给恒温器102的控制输入)、加热和/或冷却温度设定点、内部和/或外部温度、湿度数据、加热和/或冷却占空比和/或状态等通信给可信分析服务108。
在一些实施例中,操作数据100a-100c可以由连接的装置102-106使用在连接的装置102-106上执行的一个或多个可信组件来收集。在一些实施例中,可信组件可以在制造时安装在连接的装置102-106上。在另外的实施例中,可信组件可以在相关用户的指导下安装在连接的装置102-106上。其中,可信组件可以被配置为在连接的装置102-106和可信分析服务108之间建立安全连接,用于操作数据100a-100c的通信。
由可信分析服务108接收的操作数据100a-100f可以被包含在由可信分析服务108管理的操作数据118的数据库中。使用管理的操作数据118,可以结合由在可信分析服务108上执行的分析引擎120实施的分析方法来生成各种派生数据。例如,占空比模式可以基于指示HVAC系统(例如被配置成从恒温器102接收各种控制指令122的恒温器102和耦合熔炉系统104)的加热和/或冷却效率的操作数据118来计算。在另一示例中,机器学习技术可以结合管理的操作数据118应用于装置群体(例如,多个恒温器102、熔炉系统104和/或其它HVAC系统)中的多个装置,以识别群体中特定的装置的异常行为。
异常系统可以通过使用各种几何和/或相似的分析方法找到看起来与正常运行的系统至少相差阈值量的点来识别。某些可用的传感器数据可以被审查(例如,由数据分析专家审查)并且对于显示正常装置行为的数据部分标记为正常。显示出已知异常的其它数据可以用相关联的状态代码(例如,维护、维修和/或警报日志中使用的代码)来类似地标记和/或标记。
在一些实施例中,匿名数据确定算法可以在与已知正常和/或异常行为相关联的数据点的各种示例周围定义“周界”。由这个算法定义的边界可以用于确定数据点是否与异常或正常/非异常行为相关联。本文公开的各种实施例可以进一步提供对异常类型的识别例(如,修复、关键故障、错误警报等),并且允许预测异常行为(例如,过去和/或实时异常)。
在一些实施例中,例如t分布随机邻域嵌入(t-distributed stochasticneighbor embedding,“t - SNE”)的技术可以被用于识别异常装置行为,其可以对其如相关联的数据点(例如,派生的数据点)所测量的性能相似的装置分组,或其可以建立几何结构借此类似行为系统以相对接近地分组。例如,具有由关联的操作数据100a、110b测量的性能的恒温器102和/或熔炉系统104可以与其它类似行为系统分组,从而促进识别异常装置行为。在另外的实施例中,可以使用其它技术来建模和/或表征正常装置行为并且识别异常装置行为,包含但不限于主元分析(principal component analysis,“PCA”)、奇异值分解(singular value decomposition,“SVD”)、用于潜在特征检测的矩阵分解、自动编码、Like2Vec型嵌入等中的一个或多个。
在某些实施例中,管理的数据118的分析可以由识别异常数据点和/或系统开始。例如,可以分析管理的数据118以确定哪些数据点偏离正常参数。在一些实施例中,这种分析可以使用算法技术,例如统计离群点检测模型、支持向量机(support vector machine,“SVM”)模型、引导模型、本文公开的各种其它数据分析技术和/或其任何组合。
图2示出了与本公开的实施例一致的异常检测建模的实例。如图所示,本文公开的各种实施例可以被使用以生成决策函数200,所述决策函数200用于识别异常或离群数据点202,并且通过扩展,识别表现出异常行为的相关装置。如图所示,可以通过使用各种几何的、相似的和/或其它公开的分析方法找到与看起来行为正常的系统相关联的数据点204看起来至少相差阈值量的关联点202来识别异常的系统。基于数据点202、204的相对位置和生成的决策函数200,其可以确定数据点202、204是否与正常和/或异常装置行为相关联。
在识别异常数据点和/或装置之后,可以对所识别的数据点和/或系统分类。在一些实施例中,对于识别的每个异常装置,可以识别具在阈值相似性水平内的相似特征和/或特征的并且具有已知异常、次优性能的原因、已知故障等的与其它异常装置相关联的数据。基于它们的相似性,已知异常、次优性能的原因和/或已知故障可以与所识别的异常数据点和/或装置关联。例如,在各种示出的实例中,对于被识别的每个异常装置,可以搜索整个装置群体的数据以识别具有已知故障和次优性能模式的类似特性的装置和/或在展示此类特征之后已经故障的装置。
在一些实施例中,基于异常分类的装置和/或与已知异常类型相关联的数据可以利用,例如,多类分类机器学习算法中的一个或多个(例如,基于数据量和样本外性能使用选择的模型),例如k-最近邻、多类逻辑回归、神经网络、随机森林等。在某些实施例中,如果识别出多个故障、异常和/或次优性能模式,则可以使用投票或其它分析技术来识别可能的故障、异常和/或次优性能模式。例如,关于识别故障、异常和/或次优性能模式,可以使用历时性时间序列建模,其中在时间T-n处异常类型的存在(其中n是比T早的多个时间步长)可以作为预测时间T的故障的可能性或性能损失的特征。
返回参考图1,由可信分析服务108生成的各种数据和/或结果可以被通信到各种其它装置、系统和/或服务。在一些实施例中,识别的故障、异常和/或次优性能模式的指示可以被通信到一个或多个关联的连接的装置102-106和/或相关联的用户装置110,所述用户装置110可以经由在其上执行的关联的应用128向用户警告识别的故障、异常和/或次优性能模式。
在另外的实施例中,可信分析服务108生成的数据和/或结果可以基于识别的故障、异常和/或次优性能模式的关联的类型被通信到其它装置、系统和/或服务。例如,如果基于从连接的熔炉104接收的操作数据100b识别出可能的脏熔炉过滤器,则所述次优性能模式的指示可以被发送到可以订购并且向用户发送替换过滤器的关联的商业服务。
在另一示例中,可以由可信分析服务108将一部分识别为在连接的熔炉104中故障。作为响应,可信分析服务108可以向商业咨询服务116提供引导信息134。作为响应,商业咨询服务116可以安排维修技师和/或向关联的用户装置110发送维修技师可用性的通知134。
在各种其它实施例中,由可信分析服务108生成的各种数据130可以被提供给云服务114,用于与各种其它方法和服务结合使用。例如,在一些实施例中,基于从可信分析服务108接收的数据130,其中,云服务114可以向装置制造商提供涉及可能的产品改进等的建议。应当理解的是,利用可信分析服务108的分析和推理能力的各种广泛的系统和服务可以结合公开的实施例使用。
系统、服务和/或装置(例如,连接的装置102-106、可信分析服务108、用户装置110、装置服务112、云服务114和/或包含商业咨询服务116的一个或多个附加服务提供商)之间的各种交互可以根据可信分析服务108强制执行的一个或多个明确的策略124来管理。例如,如图所示,在可信分析服务108上执行的策略执行模块126,其中,可以基于可适用的关联策略124来控制由可信分析服务108管理的数据118如何被通信和/或使用。
各种策略124可以由可信分析服务108的策略执行模块126结合管理操作数据118来强制执行。在一些实施例中,策略128可以清楚的表述与访问和/或使用可信分析服务108管理的操作数据118关联的某些限制、条件、要求和/或其它动作。例如,在一些实施例中,基于请求服务和/或系统的身份和/或关联的操作数据118的类型,由可信分析服务108管理的操作数据118可以或可以不通信到一个或多个服务系统114、116。
在某些实施例中,策略124可以指定应该在将数据提供给请求服务114、116之前对操作数据118执行的一个或多个操作和/或变换。在另外的实施例中,策略124可以清楚的表述在将数据提供给请求服务114、116之前从操作数据118中移除某些信息。
由策略强制执行模块126强制执行的策略124可以由各种相关方生成。在一些实施例中,策略114可以与实体和/或与装置102-106关联的用户关联,装置102-106生成由可信分析服务108管理的操作数据118,和/或具有对此类数据117的所有权、利益和/或控制权。例如,与连接的恒温器102关联的用户可以指定由连接的恒温器102生成的操作数据100a仅与某些特定实体共享和/或以特定方式使用的。策略124可以使数据所有者能够指定谁可以访问其资产,设置对其资产的访问的限制(例如,时间限制访问)、和/或访问其资产的后果(例如,计量访问)等。
在某些实施例中,策略124可以与关联的操作数据100a-100f同时被发送到可信服务102。例如,当操作数据100b被发送到可信分析服务108时,连接的熔炉104可以发送可适用的策略124。在另外的实施例中,策略124可以在任何合适的时间被发送到可信分与相关联的操作数据100a-100f分离的服务108。
在一些实施例中,策略124可以是基于角色的(例如,其中用户和/或服务基于一个或多个定义的角色具有某些权利和/或许可)、基于用户的(例如,其中用户和/或服务基于其个人身份具有某些权利和/或许可)、基于组织的(例如,其中用户和/或服务基于在一个或多个组织中的成员资格具有某些权利和/或权限)、基于关联的操作数据的类型(例如,其中访问被限制到某些被认为是专有的管理操作数据118)等。策略124可以明确(但不限于)防止和/或以其它方式限制对某些管理的操作数据118的访问的策略、明确在允许访问某些管理的操作数据118之前满足某些条件(例如,与数据关联的购买权、向权利持有者注册、证明访问数据的授权等)的策略、明确与访问管理的操作数据 118(例如,通知权利持有者等)有关的某些动作的策略等。应当理解的是,各种其它类型的策略可以与允许访问和/或使用的管理的操作数据118关联,并且结合所公开的实施例,可以利用明确与访问和/或使用管理的操作数据118相关联的任何限制、条件、要求和/或动作的任何类型的策略。
在一些实施例中,在一个或多个连接的装置102-106和/或关联的系统上执行的个人代理,例如2010年5月21日提交的第12/785,406号美国专利申请中描述的,可以用于收集、存储、和/或以其它方式管理的操作数据100a-100f。在某些实施例中,可以保持隐私考虑因素,因为仅个人代理可以直接访问由连接的装置102生成的某些机密信息。用户可以具有从个人代理向例如可信分析服务108的其它实体公开什么信息的控制权。
个人代理可以以多种方式被实施以收集、存储和/或管理操作数据。在一些实施例中,个人代理可以被实施为在连接的装置102-106上本地运行的代理,例如被配置为监测事件并且从各种源收集信息的后台服务。在另外的实施例中,个人代理可以被实施为与服务交互并且收集各种兴趣信息的网络服务。
在一些实施例中,可以控制通过个人代理共享的信息收集来保护用户的隐私。可以以多种方式来保护用户隐私。个人代理可以支持界面,其中系统和用户可以指定一个策略(例如,由可信分析服务108强制执行的策略124),所述策略定义可以捕获什么操作数据和/或可以将信息用于什么目的。例如,在一些实施例中,个人代理可以向用户提供选择退出操作数据收集和/或从收集的操作数据118得出某些推断的能力。
数据可以由个人代理以安全的方式存储和/或管理。例如,个人代理可以利用加密数据库来存储收集的操作数据100a-100f。而且,运行在云中的个人代理服务可以使用企业服务级别安全性来保护操作数据100a-100f。通过与它们的连接装置102-106相关联的个人代理接口(例如,使用智能手机110和关联的移动应用128等)交互,用户可以从存储和/或收集中查看、编辑和/或移除他们的数据,同意共享他们的数据并且提供与这种共享关联的条件,查看他们正在共享什么数据、识别他们正在与谁共享数据,以及看见他们在交换中提供了什么价值等。
应当理解的是,在本发明主体的工作范围内,可以对结合图1呈现的架构和关系做出各种变化。例如,但不限于,在一些实施例中,由连接的装置102-106、可信分析服务108、装置服务112、云服务114、和/或包含商业咨询服务116的一个或多个附加服务提供商执行的一些或全部功能可以由单个系统和/或任何合适的系统组合来执行。此外,在一些实施例中,操作数据100a-100f不必须由所示的连接的装置102-106来提供,而是由一些其它类型的监测系统(例如,风力涡轮机系统等)来提供。因此,应当理解的是,提供图1是用于说明和解释的目的,而不是限制。
图3示出了与本文公开的实施例一致的用于分析和管理操作数据的架构的实例。在某些实施例中,所示架构的各个方面可以与一个或多个连接的装置关联,例如连接的恒温器102、106、数据服务308、可信分析服务108和/或用户装置(例如智能电话110)。
在一些实施例中,可由连接的装置102、106使用在连接的装置102、106上执行的一个或多个可信组件302、304收来集操作数据。可信组件302、304,其中,可以被配置为安全地收集关联的操作数据,并且经由因特网连接300在连接的装置102、106和可信分析服务108之间安全地通信收集的数据。
接收的操作数据可以存储在与可信分析服务关联的一个或多个数据湖306中。在一些实施例中,数据湖306可以以其原始格式和/或扁平式架构存储原始操作数据,直到其被可信分析服务108处理和/或分析。在另外的实施例中,数据服务提供商306可以向可信分析服务108提供各种数据(例如,天气数据等),这些数据可以与管理的操作数据一起存储在数据湖306中和/或存储在与从附属的数据服务接收的数据关联的独立存储装置308中。
分析引擎120可以被配置为对包含在数据湖306和/或关联的附属的数据存储装置308中的数据执行各种分析和/或从其得出推论。在某些实施例中,与数据的交互和/或对数据执行的操作可以根据一个或多个明确的策略。在某些实施例中,此类策略可以由在与连接的装置102、106关联的用户的装置110上执行的个人代理310来明确和/或管理。
各种应用314-318可以经由分析API312与分析引擎120交互。例如,应用314-318可以向分析引擎120发布一个或多个请求,并且经由分析API312接收对此类请求的响应。在一些实施例中,应用314-318可以与可信分析服务108关联和/或以其它方式由可信分析服务108执行。在另外的实施例中,应用314-318可以由一个或多个单独的系统和/或服务执行和/或以其它方式与其关联。
广泛的各种应用314-318可以与公开的实施例结合使用。例如,应用314可以被配置为提供消费者警报(例如,经由在用户智能电话110等上执行的移动应用程序128发出的通知),所述消费者警报涉及基于关联的操作数据识别的用户关联的连接的装置102、106的故障、错误和/或次优性能。应用316可以提供商业咨询服务,所述商业咨询服务被配置为调度维修技师和/或向关联的用户装置110发送维修技师可用性的通知。各种其它应用318可以与公开的实施例结合使用,以提供利用由可信分析服务108提供的分析结果的各种其它服务。
本文公开的各种实施例可以进一步与一个或多个连接的风力涡轮机系统结合使用,以管理和/或改善风力涡轮机系统的操作。其中,公开的系统和方法的实施例可以帮助风力涡轮机操作者最大化产能并且最小化与风电场操作关联的成本,和/或可以优化原始设备制造商担保的使用。本文的一些实施例允许集中存储和/或管理风电场数据、从多个源获得的操作数据的相关性,和/或提供风电场的健康的综合视图。对行业广泛的数据集的访问可以使得能够开发精确的异常检测算法和对风力涡轮机系统组件性能和耐久性的改善的见解。
图4示出了与本文公开的实施例一致的用于分析和操纵与一个或多个风力涡轮机系统400、402关联的操作数据的示例性生态系统。如图所示,生态系统可以包含一个或多个风力涡轮机系统400、402、公用事业服务404、一个或多个数据服务提供商(例如天气数据服务406)、可信分析服务108、和/或与用户关联的可以通信地耦合并且配置成在其间交换各种信息的一个或多个系统和/或装置(例如维护技术员408)。
在一些实施例中,一个或多个风力涡轮机系统400、402、公用事业服务404、天气数据服务406、可信分析服务108和/或与用户关联的一个或多个系统和/或装置之间的某些交互可以根据一个或多个明确的策略来管理。例如,在系统和/或服务108、400-406之间的各种信息的交换可以根据一个或多个明确的策略来管理。
在一些实施例中,管控系统和/或服务108、400-406之间的各种交互的策略可以被强制执行,可以是在一个或多个系统和/或服务108、400-406上执行的一个或多个可信组件、个人代理和/或策略强制模块。在另外的实施例中,策略可以由在可信分析服务108上执行的策略强制模块集中强制执行。
与可适用的强制策略一致,可以依照与交换的数据关联的变化的访问许可410-412在系统和/或服务108、400-406之间交换数据。例如,风力涡轮机系统400可以向公用事业服务404提供产能预测数据,所述公用事业服务404可以向风力涡轮机系统402提供电力需求预测数据,风力涡轮机400、402可以交换操作和维护(operations and maintenance,“O & M”)数据,并且可信分析服务108可以向与维修技师408关联的装置提供预测维护数据,而不限制对关联的交换数据的访问——即,依照允许对底层数据的完全访问410的策略。类似地,天气数据服务406可以依照允许计量访问412数据的策略向风力涡轮机系统400提供预测数据。后,天气数据服务406可以向可信分析服务108提供风预测数据,并且风力涡轮机系统402可以依照允许对这种数据的有限访问414的策略向可信分析服务108提供O&M数据。应当理解的是,在图4中示出的各种交互是如何在各种系统和/或服务108、400-406之间强制执行和/或实施策略的示例,并且与各种公开的实施例一致,策略可以在交换任何适当的类型数据的其它适当的系统和/或服务生态系统中强制执行。
图5示出了与本文公开的实施例一致的在各种系统和服务404、406、502、108、510、512之间的示例性数据流500。如图所示,各种操作数据和/或其它数据(例如,天气数据、电力需求预测数据等)可以由公用事业服务404、天气数据服务406、和/或风电场502的一个或多个风力涡轮机来生成和/或以其它方式提供。生成的操作和/或其它数据可以存储在一个或多个数据存储装置504、506中,包含,例如,存储与公开的实施例一致的与各种预测模型(例如,故障和/或异常检测模型等)结合使用的数据的模型训练数据存储装置504。在另外的实施例中,操作和/或其它数据可以存储在生产数据存储装置506中用于分配到一个或多个其它各相关方510。
在一些实施例中,对存储在数据存储装置504、506中的数据的访问可以依照对存储的数据强制执行条件访问508的一个或多个策略来管控。例如,可信分析服务108可以依照可适用的策略有条件地访问存储在模型训练数据存储装置504中的数据。类似地,相关方可以依照可适用的策略有条件地访问存储在生产数据存储装置506中的数据。在一些实施例中,可以根据适用的策略进一步管控方510对访问数据的使用(例如,由各种数据处理模块/系统512进行处理和/或在数据存储装置514中存储处理的和/或以其它方式导出的数据)。
在本文公开的实施例可以基于行业广泛数据集提供管控分析服务。在一些实施例中,数据集可以以管控的方式匿名化和标准化。如下文更详细讨论的,应用和/或小控件可以向用户提供了对风电场和/或其组成风力涡轮机系统的健康状况的见解。所公开的服务的各个方面可以是基于订阅的(例如,基于分析数据的量和/或密度,基于数据访问速率、量和/或访问数据的密度)、通过应用的销售基于商业的、和/或基于与关联的数据发布者/生成器的收入共享模型。
图6-9示出了与本文公开的实施例一致的可信分析服务的示例性交互界面600、602、700、800-804、900、902。在一些实施例中,示例性界面600、602、700、800-804、900、902可以包括与本文公开的实施例一致的在用户系统上执行的与可信分析服务交互的应用的界面。在某些实施例中,界面600、602、700、800-804、900、902可以包括,例如,在Web浏览器应用中显示的基于HTML5的界面。在另外的实施例中,界面600、602、700、800-804、900、902可以是移动装置界面、计算机系统应用界面(例如桌面应用界面)和/或任何其它类型的界面。在图6-9中示出的某些实施例示出了用于与包括多个风力涡轮机系统的风电场系统关联的操作数据和/或其它数据交互的可信分析服务的界面600、602、700、800-804、900、902,尽管可以理解的是,示出的界面600、602、700、800-804、900、902的各方面可以在各种其它上下文中使用。
在图6-9中示出的界面600、602、700、800-804、900、902的各个方面可以允许用户与各种操作和/或其它数据交互、分析数据(从数据中得出各种见解)、和/或基于与公开的实施例一致的数据参与各种动作。例如,接口600、602、700、800-804、900、902的各方面可允许用户分析由一个或多个连接的装置和/或系统生成的操作数据,并且检测和/或预测即将到来的系统和/或装置性能。在另外的实施例中,接口600、602、700、800-804、900、902的各方面可允许用户参与各种动作以改善系统和装置性能并减轻故障状况
如在图6中所示,界面600可以提供控制面板来允许用户与来自风电场的多个风力涡轮机系统的数据交互和/或分析数据。在一些实施例中,可以基于指定的时间段来显示和查看与风力涡轮机系统关联的操作数据。例如,用户可以滚动不同的日期或使用日历视图来查看与感兴趣的时间段关联的操作数据。
界面600可以示出在指定时间段内涉及风力涡轮机系统的各种分析。例如,可以显示系统的总功率输出、系统的总异常和/或故障计数、以及风电场健康状况的测量。界面600可以进一步包含异常热图,所述异常热图提供在指定时间段内具有最多检测到的异常的风力涡轮机系统的视觉指示和/或示出在指定时间段内表示异常的多个风力涡轮机系统的列表。
在一些实施例中,用户可以从热图或列表中选择涡轮系统,以访问示出涉及涡轮系统的可用信息的更详细的界面602。例如,月度异常图表可以提供与其它传感器和分析数据交叉引用的各种异常的详细信息。在一些实施例中,在月异常图表上选择阴影区域可以在该时间段内提供特定的涡轮机详细信息,包含例如维护日志和各种传感器数据。使用界面602,用户可以进一步与团队成员通信和共享信息、现场发现以及文档。
使用在图7中所示的界面700,用户可以快速查看风电场和/或其组成风力涡轮机系统中一个或多个的最近的和历史警报。在一些实施例中,在界面700中选择警报可以将用户带到涉及关联的涡轮机的信息的更详细的视图,允许用户查看涉及特定警报和/或异常的更具体详细信息和/或日志。
图8示出了各种示例性界面,包含用于在与风电场关联的各方之间交换消息的界面800、用于生成涉及风电场的报告的界面802、以及用于与与风电场相关联的维护日志交互的接口804。使用界面800,与风电场相关联的各方可以与各团队成员和/或其它各方通信和共享信息、现场发现、文档和/或其它信息。在一些实施例中,界面800可以提供警告用户与一个或多个风力涡轮机系统关联的新内容和/或警报的通知(例如,实时通知)。警报可以经由例如应用内通知、电子邮件警报、移动推送通知(例如,通过SMS文本消息)等来提供。
界面802可以允许用户生成涉及风电场和/或其一致的风力涡轮机系统的各种报告。例如,用户可以基于由与一个或多个指定风力涡轮机系统和/或风力涡轮机系统和/或(多个)组关联的一个或多个传感器提供的数据来生成定制报告。在一些实施例中,可以由用户使用界面802导出生成的报告和/或关联的信息和/或数据。
涉及一个或多个风力涡轮机系统的维护信息可以经由界面804提供给用户。使用界面804,用户可以在指定日期和/或日期范围内访问与特定风力涡轮机系统和/或(多个)组关联的各种维护日志。用户可以进一步如期望的那样导出维护数据用于外部使用。
图9示出了用于浏览各种应用市场的各种示例性界面900、902,用于与根据与本文公开的实施例一致的风电场关联的操作数据交互。例如,在一些实施例中,可信分析服务可以提供市场,其中,各方可以公布数据、应用、算法和/或软件小控件。使用界面900、902,用户可以下载和/或购买公布的数据、应用、算法和/或小控件。在一些实施例中,用户可以查看涉及了可用数据、应用、算法和/或小控件的各种详细信息。例如,如结合界面902所示,可以向对下载和/或购买应用感兴趣的用户提供应用的描述、价格、各种数据依赖性和/或其它应用的详细信息。
图10示出了与本文公开的实施例一致的用于分析和管理操作数据的另一架构。在某些实施例中,所示架构的各个方面可以与连接的装置相关联,例如风力涡轮机系统1000、可信分析服务、用于与可信分析服务交互的各种用户系统和/或装置,和/或任何其它相关装置和/或系统。
如图所示,原始操作数据可以由风力涡轮机系统1000收集。在一些实施例中,在风力涡轮机系统1000上执行的可信组件可以被配置为安全地收集原始操作数据并且将收集的操作数据发送到数据上传和/或流式服务1002,在某些实施例中,其可以与可信分析服务关联。
由数据上传和/或流服务1002收集的操作数据可以被转发到被配置为实行加密和/或解密操作的加密层1014。例如,如图所示,加密层1014可以在将数据存储在数据存储层1006的关联的数据存储装置(例如,原始操作数据存储装置1008、机器学习模型数据存储装置1010和/或中间数据存储装置1012)中之前对所述数据进行加密。在一些实施例中,数据请求和/或模型更新可以在被发布到数据存储层1006之前由加密层1014进一步加密。加密层1014可以进一步被配置为解密对从数据存储层1006接收的数据请求的响应。
数据请求、模型更新和/或关联的响应可以由在可信执行环境1018内执行的一个或多个软件模块、应用和/或工具发布。例如,如图所示,一个或多个精选分析工具、第三方分析工具等可以被配置为在可信执行环境1018内执行。在一些实施例中,各种请求、模型更新和/或关联的响应可以由策略强制执行层1016管理,策略强制执行层1016被配置为强制执行从策略前端1024接收的一个或多个策略。在某些实施例中,在可信执行环境1018中执行的工具和/或模型更新可以从应用商店和/或机器学习模型库1020下载和/或以其它方式购买。
可以经由各种分析前端服务1022向可信执行环境1018内的模块、应用和/或工具发布查询和/或请求。在一些实施例中,向应用商店和/或机器学习模型库1020、分析前端服务1022和/或策略前端1024传达信息和/或从其接收信息的装置和/或系统和/或关联的用户和/或实体可以经由认证服务1026来认证。
图11示出了可以用于实施本公开的系统和方法的实施例的示例性系统1100。与示出的示例性系统1100关联的某些元件可以包含在被配置为存储、通信和/或以其它方式使用操作数据的一个或多个系统中,和/或被配置为实施公开的系统和方法的实施例的任何其它系统中。例如,在所示系统1100中包含的各种元件可以包含在可信分析服务中,所述可信分析服务被配置为分析与一个或多个连接的装置相关联的操作数据,例如一个或多个连接的恒温器和/或风力涡轮机系统。
如图11所示,系统1100可以包含:处理单元1102;系统存储器1104,其可以包含高速随机存取存储器(“RAM”)、非易失性存储器(“ROM”)和/或一个或多个大容量非易失性非暂时性计算机可读存储介质(例如硬盘、闪存等)用于存储由处理单元使用和执行的程序和其它数据;端口1106,用于与可移动存储器1108介接,可移动存储器1108可以包含一个或多个软盘、光学存储介质和/或其它非暂时性计算机可读存储介质(例如闪存、拇指驱动器、USB连接器、光盘、DVD等);网络接口1110,用于使用一种或多种通信技术经由一个或多个网络连接1116与其它系统通信;用户接口1112,其可以包含显示器和/或一个或多个输入/输出装置,例如触摸屏、键盘、鼠标、跟踪板等;和一个或多个总线1114,用于通信地耦合系统1100的元件。
在一些实施例中,系统1100可替代地或附加地包含SPU 1118,其通过利用安全物理和/或虚拟安全技术而免受系统的用户或其它实体篡改。SPU 1118可以帮助增强敏感操作的安全性,例如个人信息管理、可信凭证和/或密钥管理、隐私和策略管理,以及本文公开的系统和方法的其它方面。在某些实施例中,SPU 1118可以在逻辑安全的处理域中操作,并且被配置为保护秘密信息并对其进行操作,如本文所述。在一些实施例中,SPU1118可以包含被配置成使得SPU 1118能够执行安全操作的存储可执行指令或程序的内部存储器,如本文所述。
系统1100的操作通常可以由处理单元1102和/或SPU 1118控制,所述处理单元1102和/或SPU 1118通过执行存储在系统存储器1104(和/或其它计算机可读介质,例如可移动存储器1108)中的软件指令和程序来操作。系统存储器1104可以存储用于控制系统1100的操作的各种可执行程序或模块。例如,系统存储器1104可以包含操作系统(operating system,OS) 1120和信任和隐私管理系统1122,操作系统(OS)1120可以至少部分地管理和协调系统硬件资源,并为各种应用的执行提供公共服务,信任和隐私管理系统1122用于实施信任和隐私管理功能,包含通过管理和/或强制执行相关策略来保护和/或管理个人数据。系统存储器1104进一步可以包含但不限于:通信软件1124,其被配置成能够部分地与系统通信以及由系统进行通信;一个或多个应用;操作数据1126和/或相关访问策略1128;数据管理和/或策略强制执行模块1130,被配置为实施本文公开的各种数据访问控制方法;个人代理模块1132和/或任何其它信息、模块;和/或被配置为实施本文公开的系统和方法的实施例的任何其它应用。
本文公开的系统和方法并不固有地涉及任何特定的计算机、装置、服务或其它设备,并且可以通过硬件、软件和/或固件的适当的组合来实施。软件实施可以包含一个或多个计算机程序,所述计算机程序包括可执行代码/指令,当由处理器执行时,所述可执行代码/指令可以使得处理器执行至少部分由可执行指令定义的方法。计算机程序可以以任何形式的编程语言编写,包含编译或解释语言,并且可以以任何形式部署,包含作为独立程序或作为模块、组件、子例程或在计算环境中使用的其它适当的单元。进一步,计算机程序可以被部署成在一台计算机上或者在一个站点或者分布在多个站点上且通过通信网络互连的多台计算机上执行。软件实施例可以被实施为计算机程序产品,其包含被配置为存储计算机程序和指令的非暂时性存储介质,当由处理器执行时,所述计算机程序和指令被配置为使得处理器根据指令执行方法。在某些实施例中,非暂时性存储介质可以采取能够在非暂时性存储介质上存储处理器可读指令的任何形式。非暂时性存储介质可以由光盘、数字视频盘、光存储介质、闪存、集成电路或任何其它非暂时性数字处理设备存储装置来实现。
尽管为了清楚起见,已经对前述内容进行了一些详细的描述,但是明显的是,在不脱离其原理的情况下,可以进行某些改变和修改。应当注意,有许多实施本文描述的系统和方法的可替代的方式。因此,本实施例被认为是说明性的而非限制性的,并且本发明不限于这里给出的详细信息,而是可以在所附权利要求的范围和等同物内进行修改。
Claims (12)
1.一种用于管理操作数据的方法,所述方法由可信服务执行,所述可信服务包括处理器和存储指令的非暂时性计算机可读介质,当所述指令由所述处理器执行时促使所述可信服务执行所述方法,所述方法包括:
从在第一连接装置上执行的第一可信组件接收第一操作数据,所述第一操作数据根据由所述第一可信组件强制执行的至少第一策略来生成;
从在第二连接装置上执行的第二可信组件接收第二操作数据,所述第二操作数据根据由所述第二可信组件强制执行的至少第二策略来生成,所述第二策略至少部分地不同于所述第一策略;
至少部分地基于对所述第一操作数据和所述第二操作数据的分析,使用所述可信服务的分析引擎来生成操作数据分析消息,所述操作数据分析消息包括与所述第二连接装置相关联的至少一个异常状况的指示;以及
将所述操作数据分析消息发送到用户系统。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一操作数据包括装置传感器数据、装置命令信息、占空比信息和装置设定点信息中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述装置传感器数据包括由内部温度传感器、外部温度传感器、湿度传感器、电流传感器、电压传感器、液位传感器、大气传感器和环境传感器提供的数据中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一连接装置包括安全系统、车辆信息娱乐系统、流媒体装置、游戏装置、娱乐系统锁、恒温器、熔炉、空调系统、灌溉系统、水控制系统、泵系统、公用事业仪表、网络网关、活动传感器、家庭报警器、电器、车辆、移动通信装置、风力涡轮机系统、太阳能电池板系统和工业制造系统中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二连接装置包括安全系统、车辆信息娱乐系统、流媒体装置、游戏装置、娱乐系统、锁、恒温器、熔炉、空调系统、灌溉系统、水控制系统、泵系统、公用事业仪表、网络网关、活动传感器、家庭报警器、电器、车辆、移动通信装置、风力涡轮机系统、太阳能电池板系统和工业制造系统中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一操作数据包括与所述第一连接装置相关联的至少一个已知异常状况的指示。
7.根据权利要求6所述的方法,其中生成所述操作数据分析消息包括:
比较所述第一操作数据和所述第二操作数据;
基于所述比较,确定与所述第一连接装置相关联的操作数据在所述第二操作数据的阈值差内;以及
将与所述第二连接装置相关联的所述至少一个异常状况识别为在所述第一操作数据中指示的所述至少一个已知异常状况。
8.根据权利要求1所述的方法,其中识别所述至少一个异常状况包括基于所述第一操作数据生成至少一个异常状况判定函数。
9.根据权利要求8所述的方法,其中识别所述至少一个异常状况进一步包括将所述第二操作数据与所述至少一个异常状况判定函数进行比较。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述方法进一步包括:
从数据服务提供商接收数据;以及
其中生成所述操作数据分析消息进一步基于从所述数据服务提供商接收的所述数据。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述数据服务提供商包括天气数据服务。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一操作数据包括与所述第一连接装置相关联的维护状态代码的指示,并且其中生成所述操作数据分析消息包括识别与对应于所述维护状态代码的所述第二连接装置相关联的所述至少一个异常状况。
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