CN110118576A - 用于设置和监视设备的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于监视带有至少一个组件（2）的设备（1）的方法，该方法至少包括如下步骤：a)提供数据组（3），该数据组包括多个可能的设备类型（9），b)检测多个测量参量（8），其中，所述测量参量中的每个测量测量（8）分别分配给所述设备（1）的组件中的至少一个组件（2），c)通过按照步骤b)检测的测量参量（8）与在按照步骤a)提供的所述数据组（3）中的多个可能的设备类型（9）的比较，获知所监视的所述设备（1）的设备类型（9），并且d)根据按照步骤b)检测的测量参量（8）和按照步骤c)确定的设备类型（9），获知所述设备（1）的组件中的至少一个组件（2）的状态。

Description

用于设置和监视设备的方法

技术领域

本发明涉及一种用于监视设备的方法和一种用于监视设备、特别是生产设备或工具机的方法。

背景技术

为了监视设备必要的是精确地了解要监视的设备，特别是安装的组件和传感器。如果监视系统安置到设备上，则这要求监视系统的准确的配置。这特别是在要手动地进行的输入方面繁琐且易出错。

发明内容

基于此，在此本发明的目的是，解决或者至少减小结合现有技术所述的技术问题。特别是要提出一种用于监视设备的方法，利用该方法可以实现特别简单且可靠的监视。

该目的利用根据独立权利要求的特征的用于监视设备的方法和利用用于设置与监视设备的方法得以实现。这些方法的其它有利的设计在各从属权利要求中给出。权利要求中列举的各个特征可按在技术上有益的任何方式相互组合，且可以通过来自说明书的所述内容予以补充，其中，给出了本发明的其它设计变型。

一种用于监视带有至少一个组件的设备的方法有助于此，该方法至少包括如下步骤：

a) 提供数据组，该数据组包括多个可能的设备类型，

b) 检测多个测量参量，其中，测量参量中的每个测量参量分别分配给设备的组件中的至少一个组件；

c) 通过按照步骤b)检测的测量参量与在按照步骤a)提供的数据组中的多个可能的设备类型的比较，获知所监视设备的设备类型，并且

d) 根据按照步骤b)检测的测量参量和按照步骤c)确定的设备类型，获知设备的组件中的至少一个组件的状态。

所述方法尤其适合用于监视设备比如生产设备（例如轧机或风力设备）、工具机（例如注塑机）或车辆（例如建筑机械如挖土机等，其特别是包括可液压地运行的组件）。

设备可以是移动的或静止的。“监视”可以理解为，检测设备和/或其组件的（当前）状态。可以例如识别设备的哪些组件在多大程度上遭受到或已遭受到负荷，从而可以结束磨损现象。通过所述方法特别是可以获取到以下了解，即设备的哪些组件在什么时间点必须予以更换或维修。监视可以包括获取对设备状态的了解，特别是针对是否及在多大程度上出现干扰和/或设备的组件在多大程度上遭受到负荷（必要时还有过载）的问题。此外，监视也包括对这种了解做出的反应，例如方法是：在被识别为危急的情况下切断设备。

设备的组件是构成该设备的组成部分。这些组件可以重复地用于设备的运行，或者被预先确定用于其运行。这些组件可以设有运行介质（例如流体）和/或磨损件（比如密封件、按键等）。作为组件例如考虑：车辆的马达、阀门、（流体）管路、操作元件、控制电子机构、液压驱动件或车轮。

对设备的监视可以特别是通过测量设备的运行的参数来进行。在此，可以在设备上设置传感器，其（优选通过无线电连接）与数据网络连接。传感器和数据网络在此可以如此构造，从而它们可以用于多种不同的设备。数据网络优选构造为数据-云。传感器可以尤其是设置在传感器单元中，这些传感器单元自主地构造并且为此特别是具有电池，且可以通过无线电连接与数据网络通信。这种传感器单元可以例如分别包括温度传感器、加速度传感器、光强传感器和/或磁场传感器。根据要求而定，可以将传感器单元的传感器中的一个或多个传感器激活，从而传感器单元把相应的测量值传递至数据网络。

对于不同的设备，传感器单元可以用于接收最为不同的参数。因而可以利用传感器单元中的特定的传感器单元例如在挖土机中测量马达温度，而相同的传感器单元（或者带有相同ID的传感器单元）在生产设备中例如用于测量液压压力。为了正确地监视设备，因而需要说明哪个传感器单元在设备的什么位置接收了什么测量参量。这样的说明在此应包括设备类型说明。特别是对于每个要使用的传感器单元来说，设备类型包括传感器单元在什么位置设置在设备上和接收什么测量参量的说明。这意味着，相同设备类型的设备至少在如下方面相同地设计，即利用各个传感器单元在不同的设备中接收相同的测量参量并且测量参量在不同的设备中具有相同的含义。如果利用两个传感器单元中的第一个传感器单元（其例如具有ID“Nr.1”）接收马达温度，并利用两个传感器单元中的第二个传感器单元（其例如具有ID“Nr.2”）测量在特定的液压缸上的液压压力，因而例如两个挖土机是相同设备类型的。此外不必使得两个挖土机相同地构造或设计。而挖土机和生产设备是不同的设备类型的。如果这些挖土机中的一个挖土机利用第一个传感器单元接收马达温度，而第二个在其它方面相同地构造的挖土机利用第一个传感器单元测量液压压力，两个挖土机也是不同设备类型的。

设备类型可以对组件的荷载（Beanspruchung）（进而例如对针对各个组件的通常的使用寿命、构件温度和/或振动负荷）具有影响。对于每个单独的设备类型，可以针对这种参数确定极限，从这些极限起应引入反应。因此对于组件可以有不同的极限，这特别是根据这些组件是否例如设置在车床、压力机或塑料注塑机中而定。

也可以通过设备类型例如在各机器像挖土机、拖拉机、压路机、车床、压力机或注塑机之间进行区分。设备类型可以是设备的部分功能（例如挖土机臂）。

如果比较相同设备类型的各设备，例如也在机器上比较，它们分别相同地构造，例如两个臂区段和一液压缸。传感器还获知相同的物理参量，即例如传感器1始终都测量液压缸1上的温度）。

对于具体的设备类型，因而始终也可以预先确定传感器的位置和配置。

在监视设备时，可以动用哪个传感器单元接收了什么测量参量的说明。这些说明包括在设备类型中。因而如果设备类型是已知的，则可以将测量参量正确地分配给设备的组件。设备类型可以例如手动地由使用者输入到输入元件中。这但容易出错。替代地，利用所述方法的步骤a)至c)能自动地识别出该设备的设备类型。这可以便于执行所述方法，并且特别是有助于避免输入错误。

尤其是为了识别出设备类型，在步骤a)中提供数据组，该数据组至少包括多个可能的设备类型。可能的设备类型在此理解成任何根据本方法可识别到的设备类型。可能的设备类型（或设备类型的待检查的参数）可以为此在实施方法之前（特别是一次性地）存储在数据组中，从而在执行所述方法时可以将来自数据组的任何设备类型都识别为可能的设备类型。“提供”包括：采用存在的（且事先得到的）数据组，和/或数据组作为所述方法的一部分来建立。数据组可以特别是在数据网络中提供，该数据网络被确定和设置用于执行所述方法。

在所述方法的步骤b)中检测多个测量参量。这可以特别是利用所述传感器单元进行。测量参量中的每个测量参量优选都分配给设备的组件。替代地，也可以将测量参量分配给设备的多个组件。优选地，至少一个测量参量并非分配给全部的组件，进而并非全都分配给该设备。这能实现在各个组件之间进行区分。测量参量分配给至少一个组件意味着，测量参量表明了相应的至少一个组件的特性。由此可以例如将在马达的壳体上测得的温度理解为马达温度，并且由此理解为马达作为组件来分配。当测量参量适合用于能够对组件状态做出判断时，就存在这种意义下的分配。由此可以从马达温度例如推断出马达是否在运行中，和/或是否存在干扰（例如过热）。

在步骤b)中检测的测量参量优选设有时间戳。由此可以在分析测量参量时特别准确地考虑或维持测量时间点。替代地，也可以给测量参量分配输入时间点作为测量时间点。但在此，由于历经的时间不同，会出现不准确。检测的测量参量优选传递至数据网络并在那里予以处理。

在所述方法的步骤c)中获知受监视设备的设备类型。这特别是基于按照步骤b)检测的测量参量来进行。在此特别是可以认为，在特定的设备类型的设备的运行中的特定的测量参量始终都处于相应的值范围内，和/或具有特定的时间曲线。由此可以例如把未知的测量参量的时间曲线与（存储的）测量值曲线的存储在数据组中的不同的时间曲线相比较。如果在此由数据组识别出具有相同的或者至少在可预先给定的误差的范围内相似的特征的时间曲线，则这说明该设备是如下设备类型的，相应的时间曲线针对该设备类型存储在数据组中。

测量参量与数据组的比较可以特别是独立于测量单元进行。由此可以例如采用电压信号的时间曲线，而不必了解该电压信号是否例如由温度传感器或光强传感器产生。时间曲线可以标度，并与来自数据组的相应地标度的时间曲线相比较。

可行的是，在测量参量与存储在数据组中的时间曲线相比较时，考虑这涉及到哪种参数。由此可以把该比较例如缩减至将所测量的温度的时间曲线仅与来自数据组的温度时间曲线相比较。在此可以采用任意的标度。必要时可以替代地或累积地比较绝对值。

在步骤c)中已识别到设备类型之后，可以正确地解释按照步骤b)检测的测量参量。由此在了解设备类型情况下，可以把在输入通道上施加的电压换算为测量参量，对于特定的设备类型，该测量参量在所述输入通道上设置。

在所述方法的步骤d)中，获知设备的至少一个组件的状态。在此，采用按照步骤b)检测的测量参量，这些测量参量可以通过了解该设备类型予以正确的解释。在步骤d)中，可以例如监视极限值的超过。由此，如果马达温度低于极限值，则马达状态可以例如是“无干扰的”，否则状态就是“过热的”。

状态可以包括运行持续时间。因而可以在马达中将运行持续时间规定为如下时段，在该时段中，马达温度高于（不同于先前讨论的极限的）极限所在。

对于阀门，可以例如通过测量加速度来识别出对阀门的操纵。在每次操纵时，操纵计数器都可以增加值“1”。

在该方法的优选的实施方式中，在步骤b)中还检测至少一个上级的、特别是非特定于组件的测量参量，该测量参量在整体上分配给设备的至少一部分。除了分配给组件中的单个的或多个组件的测量参量外，在该实施方式中还可以采用在整体上分配给设备的测量参量。作为这种“上级的”测量参量，可以例如考虑温度（例如在未被设备加热/冷却的地点的环境温度）、加速度、（地球）磁场（例如也有次级的或其它的设备的磁影响）、使用持续时间和/或操纵次数。也可以根据彼此来考虑这些参量。由此可以例如采用在特定的温度范围内的使用持续时间作为测量参量。通过这种措施中的至少一个措施，可以（通过计算）获知测量值的“偏差”（相同份额）。

在该方法的另一实施方式中，在步骤c)中获知按照步骤b)检测的测量参量中的多个测量参量之间的关系，并与这些测量参量的针对不同的设备类型存储在数据组中的关系相比较。

作为一个测量参量与一个或多个其它的测量参量的关系，考虑这些参数之间的任何关联。特别是可以将关系表述为数学函数。关系特别是也可以包括时间作为参数。由此，各测量参量之间的关联对于不同的时间点可以不同。在这种情况下，关系可以包括在不同时间点的和/或在一个或多个时间段上的关联。

针对关系的一个例子是马达温度，其相对于在马达上测量的振动开始在时间上延迟地上升。该关系可以尤其因此产生，因为马达在接通时开始振动，且在热运行阶段之后达到其运行温度。

通过采用在多个（不同的和/或时间上错开的）测量参量之间的关系，可以特别可靠地获取设备类型。如果对于当前设备例如识别到第一测量参量相对于第二测量参量的上升开始在时间上延迟地上升，则这可以用于表明第一测量参量是马达温度，并且第二测量参量是在马达上测量的振动。相应地，可以推断出设备类型，针对该设备类型，作为第一测量参量测量马达温度，并且作为第二测量参量测量马达上的振动。为了能实现多个设备类型之间的区分，优选的是，考虑各测量参量之间的多于一个的关系。

在该方法的另一实施方式中，在步骤a)中利用神经网络通过学习来提供数据组，从而利用神经网络针对多个在数据组中含有的设备类型处理按照步骤b)待检测的测量参量的值。

神经网络可以特别是一次性地在执行所述方法之前采用。利用神经网络，特别是当针对关系的理论基础已知时，也可以特别好地检测各测量参量之间的关系。为了获知特定的设备类型所存在的关系，可以给神经网络供应对于该设备类型中出现的各个测量参量的值。这些值可以例如通过模拟来得到。

在步骤a)中的提供可以既包括使用先前得到的数据组，又包括建立数据组作为所述方法的一部分。

替代地或附加地，这些值通过测量得到。特别地，对此该方法的实施方式是优选的，在该实施方式中，由神经网络处理的值通过多个可能的待监视的设备上测量相应的测量参量利用已知的设备类型来得到。

在该实施方式中，可以例如一次性地在执行所述方法（或者替代地作为步骤a)的一部分）之前测量任何可能的设备类型，从而获知在时间上出现的针对测量参量的值。在此也可以考虑不同的运行模式。

特别地，在该实施方式中可以检测与设备的组件机械地固定地连接的传感器单元的数据，且可选地也可以检测在整体上分配给设备的其它传感器的数据。测量参量优选设有相应的时间戳，并传递至数据网络。优选附加地例如给数据网络提供组件的和/或设备的技术说明。数据网络因而得到分配给设备类型的两个数据包。通过接收、传递、分析、压缩（特别是利用“机器学习”器件）四个数据周期，可以产生和持续地改善设备类型的特别精确的传感器图景（即传感器数据-样式）。

在该方法的另一实施方式中，步骤d)中获知的状态包括设备的相应组件的至少一个磨损状态。组件的磨损状态可以特别是包括组件的所有特性，对于这些特性，在运行中随着时间的推移会出现不利于组件的运行的恶化。

特别是在该实施方式中，所述方法也可以称为“状况监视”和/或“预估性维护”。“状况监视”可以理解为，连续地或者至少定期地监视设备的组件的状态，并且由此并非通过干扰才识别出组件磨损。“预估性维护”可以理解为，预先地计划维护工作，方法是，借助设备的组件的当前状态来预估出在何时预见性地更换或维修组件是必要的。在此特别是可以动用经验值。

如果设备类型未知，则可以通过所检测的测量参量与数据网络中的数据组的比较来获知该设备类型。由此可以与不同设备类型相一致地便于、改善和自动化地正确地判定“状况监视”和/或“预估性维护”。

例如，可以例如在钢铁厂中在关键工艺的功能中使用的液压阀采用“状况监视”。这种液压阀由于负荷高（特别是会由于空穴和/或污染的油料而产生）而往往受到特别严重的磨损。通常，寿命约为一年。通过结合相同设备的经验值的调准对“状况监视”的数据进行分析（特别是通过访问云-数据），可以预估出“失效时间点”。由此可以减少非计划性的失效，并优化组件的使用时间。

在另一实施方式中，该方法附加地至少包括如下方法步骤：

e) 根据按照步骤d)获知的状态，调节设备的至少一个运行参数。

利用所述方法的步骤e)，可以对获知的状态做出反应。为此可以改变至少一个运行参数。作为运行参数考虑任何参量，可以利用该参量来主动地影响或控制设备的运行。如果例如识别到设备的特定的组件磨损特别严重，则设备可以、如果可能的话经过调整，从而降低该组件的负荷。如果组件的磨损明显，致使设备或其外围发生危险，则可以完全地或部分地切断设备。

特别是在该实施方式中，所述方法也可以称为“预估性维护”。特别地，在该实施方式中，设备的运行可以经过优化，从而组件的磨损具有尽可能小的影响（“机器优化”）。

作为另一方面，提出一种用于设置和监视设备的方法，该方法至少包括如下方法步骤：

A) 提供设备，

B) 把多个传感器单元安置在该设备上，其中，利用传感器单元分别能够检测至少一个测量参量，

C) 使用按照步骤B)安置的传感器单元，利用根据前述权利要求中任一项的方法来监视设备。

针对用于监视设备的所述方法介绍的特殊优点和设计特征可应用于和转用于用于设置和监视设备的所述方法，反之亦然。

“提供设备”在步骤A)中既指使用事先制得的设备，又指制造新的设备。特别是在没有被指定用于步骤C)中的传感器情况下，提供步骤A)中的设备。在步骤B)中通过传感器单元来提供传感器。这特别是意味着，利用步骤A)和B)可以将存在的设备设置用于按照步骤C)的监视。步骤B)在此可以理解为改装存在的设备。特别是对于存在的设备来说优选的是，步骤B)中的传感器单元安置到设备的组件上，方法是例如，传感器单元机械地牢固地与组件连接，例如把这些传感器单元粘接到组件的表面上。在这种情况下也特别优选的是，传感器单元自主地构造。由此可以无需进一步干预设备地执行步骤B)。

作为另一方面，提出一种数据网络，其包括至少一个用于应用在所述方法中的数据组。

作为另一方面，提出一种控制器单元，其被确定和设置用于执行用来监视设备的方法的所有步骤。

作为另一方面，提出一种设备，其具有多个组件和多个传感器单元，利用它们能够检测多个测量参量，这些测量参量分别分配给设备的组件中的至少一个组件。该设备还包括至少一个如所述构造的控制单元。

作为另一方面，提出一种计算机程序，该计算机程序被确定和设置用于执行用来监视设备的所述方法的所有步骤。

作为另一方面，提出一种机器可读的存储介质，在该机器可读的存储介质上存储着所述计算机程序。

针对两种方法所述的特殊的优点和设计特征可应用于和转用于数据网络、控制单元、设备、计算机程序和机器可读的存储介质。

本发明以及技术领域将在下面借助附图予以详述。这些附图示出了实施例，但本发明并不局限于该实施例。需要明确指出，附图中所示的技术特征也可以与其它附图和/或说明书的特征相组合，而无需采用附图的其它技术特征。如果在技术上存在把技术特征的各设计与另一技术特征的各设计相组合的必要性，则将明确地对此予以引用或指明，否则这些特征就可随意地组合。

附图说明

示意性示出了：

图1为用于监视设备的方法的第一示意图；

图2为图1的方法的一部分的第二示意图；

图3为图1和2的方法的一部分的第三示意图；

图4为采用图1至3的方法用于设置和监视设备的方法的示意图；

图5为设备的示意图，其被设置通过图4的方法用于监视根据图1至3的方法。

具体实施方式

图1所示为用于监视图2中所示设备1的方法的第一示意图。采用图2的附图标记介绍图1。设备1包括组件2。

用于监视设备1的方法包括如下步骤：

a) 提供数据组3，该数据组包括多个可能的设备类型9，

b) 检测多个测量参量8，其中，测量参量中的每个测量参量8分别分配给设备1的组件2中的至少一个组件，

c) 通过按照步骤b)检测的测量参量8与在按照步骤a)提供的数据组3中的多个可能的设备类型9的比较，获知所监视的设备1的设备类型9，并且

d) 根据按照步骤b)检测的测量参量8和按照步骤c)确定的设备类型9，获知设备1的组件2中的至少一个组件的状态。

可选地，该方法还包括步骤e)：根据按照步骤d)获知的状态，调节（einstellen）设备1的至少一个运行参数。

图2示出按照步骤b)至 d)或e)监视具有未知的设备类型9的设备1。为此示出了带有组件2的设备1，该组件分配有传感器单元6。多个测量参量8由传感器单元6传递（übermittelt）至数据网络（Datennetzwerk）4。数据组3存储在数据网络4中，多个测量参量8与该数据组比较。随后，在带有附图标记7的方框中对设备类型9进行分配，该设备类型被传递至控制单元5。附加地，测量参量中的多个测量参量8传递至控制单元5并且在那里被测量参量接口10接收。测量参量接口10通过数据库11与处理器12连接。处理器12于是访问测量参量8，并且还访问设备类型9。

图3示出能够如何在步骤a)中提供数据组3。为此示出了具有已知的设备类型9的设备1。测量参量8由分配给设备1的组件2的传感器单元6传递至数据网络4。由此在那里产生数据组3。

图4为采用图1至3的方法用于设置和监视设备的方法的示意图。采用图2和3的附图标记介绍图4。

用于设置和监视设备1的方法包括如下方法步骤：

A) 提供设备1，

B) 把多个传感器单元6安置在该设备1上，其中，利用传感器单元6分别能够检测至少一个测量参量8，

C) 使用按照步骤B)安置的传感器单元6，利用根据前述权利要求中任一项的方法来监视设备1。

所述方法的步骤C)如图1和2中所示那样进行。

图5示出了设备1的示意图，其被设置通过图4的方法用于监视根据图1至3的方法。所示设备1是做功机械13。该做功机械具有马达14、两个液压元件15和链条驱动件16作为组件2。组件中的每个组件2都分配有相应的传感器单元6，该传感器单元通过无线电与控制单元5连接。

附图标记列表

1 设备

2 组件

3 数据组

4 数据网络

5 控制单元

6 传感器单元

7 对配备类型进行分配

8 测量参量

9 设备类型

10 测量参量接口

11 数据库

12 处理器

13 做功机械

14 马达

15 液压单元

16 链条驱动件

Claims (13)

1.一种用于监视带有至少一个组件（2）的设备（1）的方法，所述方法至少包括如下步骤：

a) 提供数据组（3），所述数据组包括多个可能的设备类型（9），

b) 检测多个测量参量（8），其中，所述测量参量中的每个测量参量（8）分别分配给所述设备（1）的组件中的至少一个组件（2），

c) 通过按照步骤b)检测的测量参量（8）与在按照步骤a)提供的所述数据组（3）中的多个可能的设备类型（9）的比较，获知所监视的所述设备（1）的设备类型（9），并且

d) 根据按照步骤b)检测的测量参量（8）和按照步骤c)确定的设备类型（9），获知所述设备（1）的组件中的至少一个组件（2）的状态。

2.按权利要求1所述的方法，其中，在步骤b)中还检测至少一个上级的测量参量（8），所述至少一个上级的测量参量在整体上分配给所述设备（1）的至少一部分。

3.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)中获知按照步骤b)检测的测量参量中的多个测量参量（8）之间的关系，并与所述测量参量（8）的针对不同的设备类型（9）存储在所述数据组（3）中的关系相比较。

4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中利用神经网络通过学习来提供所述数据组（3），从而利用神经网络针对多个在所述数据组中含有的设备类型（9）处理按照步骤b)待检测的测量参量（8）的值。

5.按权利要求4所述的方法，其中，由所述神经网络处理的值通过多个可能的待监视的设备（1）上测量相应的测量参量（8）利用已知的设备类型（9）来得到。

6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤d)中获知的状态包括所述设备（1）的相应组件（2）的至少一个磨损状态。

7.按前述权利要求中任一项所述的方法，还至少包括如下方法步骤：

e) 根据按照步骤d)获知的状态，调节所述设备（1）的至少一个运行参数。

8.一种用于设置和监视设备的方法，至少包括如下方法步骤：

A) 提供设备（1），

B) 把多个传感器单元（6）安置在所述设备（1）上，其中，利用所述传感器单元（6）分别能够检测至少一个测量参量（8），

C) 使用按照步骤B)安置的传感器单元（6），利用根据前述权利要求中任一项的方法来监视所述设备（1）。

9.一种数据网络（4），包括至少一个用于应用在根据前述权利要求中任一项的方法中的数据组（3）。

10.一种控制器单元（5），其被确定和设置用于执行根据权利要求1至7中任一项的方法的所有步骤。

11.一种设备（1），具有多个组件（2）和多个传感器单元（6），利用它们能够检测多个测量参量（8），所述测量参量分别分配给所述设备（1）的组件中的至少一个组件（2），其中，所述设备还包括至少一个根据权利要求10所述的控制单元（5）。

12.一种计算机程序，其被确定和设置用于执行根据权利要求1至7中任一项的方法的所有步骤。

13.一种机器可读的存储介质，在所述机器可读的存储介质上存储着根据权利要求12所述的计算机程序。