CN114270364A

CN114270364A - 用于控制和监测泵的计算机实现的系统和方法

Info

Publication number: CN114270364A
Application number: CN202080058206.3A
Authority: CN
Inventors: T·霍尔加德; C·卡尔森; M·H·布林尼尔德森; T·A·汉森
Original assignee: Grundfos Holdings AS
Current assignee: Grundfos Holdings AS
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2022-04-01
Also published as: US12025972B2; US20220373995A1; WO2020253926A1; EP3983859A1

Abstract

本发明涉及一种被配置为控制和监测泵的计算机实现的系统，该系统包括：泵系统；至少一个传感器，其提供表示泵和/或泵系统的机械、流体、电气运行状态和/或其他系统数据的运行状态数据信号；以及控制模块，其响应于接收到的控制信号控制泵的机械、流体和/或运行状态。本发明还包括数字孪生模块，其被配置用于获得所述运行状态数据信号并将数据存储在IoT数据库中。

Description

用于控制和监测泵的计算机实现的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种使用聊天机器人(chatbot)来控制和监测泵系统的方法。

背景技术

本发明涉及泵系统的控制和监测。

控制和监测是泵系统的操作运行中的重要方面。通常使用位于泵系统的泵系统控制部件中的控制装置手动控制泵系统。然而，当泵位于难以伸手够到的地方或偏远位置时，这会造成困难。此外，当泵系统包括若干部件时或当附加组件已添加到泵系统时，使用多个控制装置。

泵系统可以包括用于围绕管道网(pipe network)泵送加热的液体的中央泵，以及控制流量的可控阀。泵系统还可以包括附加组件(称为子系统)，例如，热水器、传感器、阀等。这些功能的控制通常由位于子系统本身上或与子系统通信的单独的控制系统负责。

这些泵系统在很大程度上是利用内置传感器系统构建的，或者可能通过将传感器改装到泵系统中以控制和监测泵系统来构建泵系统。泵系统也越来越多地配备有连接硬件，使传感器系统和控制装置连接到互联网或其他服务器。此外，泵系统还可以具有报警功能或问题解决模式，它们可以相互通信并与控制装置进行通信。

然而，这些子系统通常不是使用相同的软件和连接标准来进行操作的。每个子系统可能具有不同的通信和输入输出标准，如果发生了子系统的改装，在交叉分析和控制整个泵系统时会造成兼容性问题。

这导致在实现传感器和泵子系统的新开发时遇到困难，因为在新传感器可用于泵的控制或子系统的控制可以发生之前，通常需要对用户的控制系统硬件和/或软件进行本地升级。但是，这并不能保证兼容性。

因此，为了访问与泵系统相关联的系统(传感器)数据，用户通常需要使用多个应用程序，并且必须使用用于控制泵系统的不同方法。这是用户负担的资源繁重的工作，因此更简单的方案是有利的。此外，可以通过标准的第三方通信装置控制和监测泵系统的系统可能是优选的。

因此，改进的监测和控制系统将是有利的，特别是用户友好的系统是优选的。

发明目的

本发明的其他目的是提供现有技术的替代方案。

发明内容

因此，在本发明的第一方面旨在通过提供一种被配置为控制和监测泵和/或泵系统的计算机实现的系统来获得上述目的和若干其他目的，该系统优选地包括

-泵系统，包括：至少一个泵；至少一个传感器，其被配置为提供表示泵系统的机械、流体、电气运行状态和/或其他系统数据的运行状态数据信号；以及至少一个控制模块，其响应于接收到的控制信号来控制泵和/或泵系统的机械、流体和/或运行状态；

-数字孪生(digital twin)模块，包括数据处理API和IoT数据库，所述数字孪生模块被配置为获得所述运行状态数据信号并将数据存储在IoT数据库中，并被配置为与聊天机器人代理进行通信，

-聊天机器人代理(agent)，被配置为与数字孪生模块的API、用户和泵系统进行数据通信，并被配置为：根据来自用户的请求：

-通过使用数字孪生模块的API从来自所述IoT数据库的信息进行提取来提供泵的实际或历史运行状态，以及

-将通常代表参数的控制信号传输到泵系统以将泵设置在请求的机械和/或电气运行状态下。

其他系统数据优选的是指任何可能影响泵系统的运行的数据，并且可以包括泵系统的温度、泵系统所在房间的温度，供暖的房间的温度(在热泵的情况下)，例如，舒适的供暖、GPS数据、阀压力、阀位置等。

在替代实现方式中，该系统适于与泵系统进行通信。

在优选实施例中，数字孪生模块还可以包括机器学习应用，所述机器学习应用可以就泵系统或处于其特定用途中的泵的数值液压/流体建模进行训练，以预测泵系统的机械、流体和/或电气变量或处于其特定用途中的泵的此类变量的预期值，其中，此类变量可以包括对此类变量的预期值的预测以及泵或可使用泵的系统的运行状态的分类。

在优选实施例中，聊天机器人代理还可被配置为基于(一个或多个)算法和/或(一个或多个)机器学习应用自主地控制泵系统。

在优选实施例中，该系统还可以包括数据连接模块，其可以被配置为：

-从所述至少一个传感器接收所述运行状态数据信号并将所述信号传输到数字孪生模块和聊天机器人代理，

-从聊天机器人代理接收所述控制信号并将所述信号传输到泵系统的控制模块。

在优选实施例中，聊天机器人代理和数字孪生模块还可以被配置为与以下模块中的一个或多个进行数据通信：自然语言理解模块，其可被配置为将用户输入文本或语音转换为适合由数字孪生模块执行的格式；CRM模块；知识库模块或第三方通信平台(例如，Skype、Messenger、Facebook、聊天平台、SMS、MSS服务或其他通讯和社交媒体)。

在优选实施例中，该系统还可以包括知识库模块，其包括数据库，该数据库可以存储通用数据和特定数据，其中，该通用数据包含关于泵模型的通用信息和泵的通用运行状态，特定类型数据可以包含信息，具体地为与泵有关的信息，例如，泵的位置、年限和使用情况，该知识库模块可以被配置为在接收到来自聊天机器人代理的请求时通过从知识库模块的数据库中提取数据或将数据存储在知识库模块的数据库中来向聊天机器人代理提供通用数据和/或特定数据。

在优选实施例中，数字孪生模块可以包含元数据，优选地存储在IoT数据库中的元数据，特定泵能够从所述元数据接收到数据，例如，泵的空间位置、模型、总操作时间和具体应用。

在优选实施例中，泵系统的传感器可以选自以下中的一个或多个：压差传感器(压头)、温度传感器、振动传感器、流量传感器(例如，体积流量传感器)、RPM传感器、功率传感器、声音传感器、水位传感器、pH传感器、超声波传感器、效率传感器、振动传感器、浊度传感器、粘度传感器、阀传感器。

在优选实施例中，数字孪生体可以向多个控制模块发送多个控制信号以改变泵系统的设置。

在优选实施例中，聊天机器人代理可适于接收泵系统的房间的情境(contextual)3d扫描和/或温度的扫描和/或标签的扫描作为输入，以标识不同的子组件。

在第二方面，本发明涉及一种使用根据本发明的第一方面的系统的方法，该方法优选地包括以下步骤：

-数字孪生模块从泵系统接收或检索所获得的运行状态数据信号，该运行状态数据信号是通过传感器获得的(例如感测到的)并且表示泵和/或泵系统的运行状况，

-聊天机器人代理接收来自用户的请求，该请求是以下中的任一个

i)对泵的(一个或多个)实际或历史运行状态或预期的未来运行状态的请求，或

ii)对泵的特定机械、流体和/或电气运行状态的请求，

iii)对指导、问题解决和/或优化的请求，例如，泵系统应具有的那些流量设置，

-在i)的情况下，聊天机器人代理将请求处理为数字孪生模块的输入，并且数字孪生模块处理输入并通过从数据库提取数据来向聊天机器人代理提供(一个或多个)实际和/或历史运行状态；

-在ii)的情况下，聊天机器人代理将请求处理为适合控制模块的输入；

-在iii)的情况下，聊天机器人(1)使用知识库系统或其他模块来回答请求，并且可选地向控制模块发送请求。

在实施例中，聊天机器人可以以正确的格式并向正确的控制模块发送所需的输入，这将改变泵系统的状态。这是有利的，因为中央外部系统将对可能具有不同的输入和输出规范的整个泵系统进行控制，并确保泵系统的最佳操作分析。聊天机器人还可以确保对于控制模块来说控制输入是可读的。

数字孪生体可以缓解传感器数据收集的兼容性问题，因为数字输出和输入标准可以被集中地改变和更新以反映在该领域的发展。

在优选实施例中，数字孪生模块可以处理输入，例如查找、外推、插值、机器学习算法、可视化。

在优选实施例中，来自数字孪生模块的输出数据可以是以下中的一个或多个：原始数据、来自所述至少一个传感器的经处理的数据，例如图表、图片、对控制模块的可能命令、视频等。

在优选实施例中，聊天机器人代理还可以被配置为基于经处理的输出来显示一个或多个可能动作的列表，并根据用户对动作的选择来改变泵系统的设置。

在优选实施例中，聊天机器人代理还可以与知识库模块传输数据，该知识库模块可以被配置为基于经验获得的泵系统知识(例如，实验室测试、其他泵系统的先前应用历史、基于来自聊天机器人的输入的预期数据)来处理来自数字孪生模块的输出，以诸如为用户生成可能动作的列表，以解决可能的操作错误。

在优选实施例中，聊天机器人代理还可以被配置为接收和/或检测来自泵系统的不一致并且可以将警报传达给用户。

在优选实施例中，如果系统未能生成解决方案，则可以经由聊天机器人促进与远程支持服务的连接。

在优选实施例中，数字孪生模块可以从数据连接应用接收泵系统数据，并且聊天机器人可以将用于改变泵系统的设置的指令发送到数据连接应用。

在优选实施例中，可以使用学习循环(例如，自主训练循环、人工反馈循环、多级反馈训练等)来训练机器学习算法。

在优选实施例中，用户可以在聊天机器人代理进行提示时或者作为数字孪生体的设置阶段的一部分通过使用成像或扫描装置的集合来扫描房间并可以将数据用作聊天机器人代理的输入。

在另一方面，本发明涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品适于使包括具有与其连接的数据存储装置的至少一个计算机(例如，移动电话、平板电脑)的计算机系统能够控制根据本发明的第一方面的系统，例如包括指令的计算机程序产品，该指令在该程序由计算机执行时，使计算机执行本发明的第二方面的方法。

本发明的这个方面特别但非排他地有利，因为本发明可以通过计算机程序产品来实现，该计算机程序产品在被下载或上传到计算机系统中时，使计算机系统能够执行本发明的第一方面的系统的操作。这种计算机程序产品可以在任何类型的计算机可读介质上提供，或者通过网络提供。

本发明的各个方面可以各自与任何其他方面结合。本发明的这些和其他方面将通过参考描述的实施例的以下描述而变得明显。

如本文所使用的，数字孪生体通常且优选地用于引用物理泵和/或泵系统的数字表示。如本文所公开的，数字孪生体可以通过机器学习应用、基于表格的表示泵或泵系统(或其组合)的逻辑和/或表示泵或泵系统(或其组合)的逻辑编程、IoT数据、制造数据、服务数据、与泵系统有关的先验知识和与泵系统有关的因素。

然后可以将数字孪生体视为表示泵系统的动态模型。此外，数字孪生体可以具有用于基于运行状态历史预测泵的当前状态以及泵系统的未来状态的模块。数字孪生体可以使用AI引擎来基于来自聊天机器人的输入或来自聊天机器人的请求确定泵的未来运行状态。

如本文所使用的，“IoT数据库”可以是包括存储传感器数据和/或其他数据的各种数据库系统的数据库。IoT数据库可以包括时间序列数据库和/或历史数据。

“IoT”以对技术人员来说是常见的方式使用。通常，IoT通常包括许多装置，每个装置都具有唯一标识符，并且可以通过互联网或类似的通信信道进行通信。

如本文所使用的，“传感器”优选地被广义解释为传感器元件、致动器或类似物。此外，感测到的(例如，测量得的)值可以是直接感测到的值或导出的值。感测到的值可以由电信号提供并且可以通过例如模数转换器以被本发明的各种模块、代理和平台处理。例如，流量值(m/s；m³/s)通常是基于其他变量(例如，压力)导出的。致动器可以是由泵系统(或其他元件)激活并对应地提供读数的致动器和/或从本文公开的系统接收例如设置的致动器和/或通过其他源的致动器。

如本文所使用的，“知识数据库”优选地被广义解释为存储与泵系统和泵进行操作所处的情况有关的复杂结构化和非结构化数据的数据库。知识数据库中的条目可以选自以下各项：泵的类型、到用户的其他条目动作的链接、泵在使用期间的反应等。这些点可以使用历史数据、专家输入和用户输入来找到。条目可以被表示为图形结构中的节点(具有类别、子类别和实例)，该节点可以由聊天机器人检索。

泵系统优选地是指包括至少一个泵和连接到泵的至少一个或多个子系统的系统，例如，HVAC系统。

本文的“连接”通常用于引用模块代理与平台之间的连接。这种连接在许多情况下是用于传达数据的数据连接，并且这种连接可以建立为无线和/或有线连接。

连接模块优选地是指适于促进模块之间的数据转移和数据输入/输出语法的转换的软件。在某些实施例中，连接模块可以是连接到泵系统或形成泵系统的一部分的物理硬件，优选地具有嵌入式软件。

“情境扫描”优选地用于引用以数字格式获得信息的方法，该信息与物理实体及其情境相互关系有关。情境相互关系可以包括维度、绝对和/或相对于其他装置或物理实体的物理定位、关于功能和/或操作的数据、和/或用于提供情境描述的其他参数中的一个或多个。

注意，适于共享本文公开的信息的各种模块和系统通常并且优选地包含API。

在以下详细描述以及从属权利要求中呈现了其他方面和实施例。

附图说明

现在将关于附图对根据本发明的系统和方法进行更详细的描述。附图示出了实现本发明的一种方式，并且将不被解释为限制落入所附权利要求集合的范围内的其它可能的实施例。

图1是根据本发明的实施例的系统的示意图，

图2是本发明的实施例中的数据连接模块的示意图，

图3示意性地示出了泵系统向用户发送关于泵不一致的消息的实施例，

图4示意性地示出了包括连接到聊天机器人的数据连接模块的实施例，

图5示意性地示出了知识库模块的实施例，

图6示意性地示出了根据本发明的系统的实现方式的优选实施例，以及

图7示出了本发明的实现方式的示例。

具体实施方式

下面的图中描绘的箭头表示系统之间的信息流。

参考图1，示出了根据本发明的实施例的系统。

根据图1所示的优选实施例的系统包括在图1中用泵表示的泵系统1、数字孪生模块2和聊天机器人代理3。如图所示，系统与系统的用户4进行通信。泵系统还包括至少一个泵20、用于提供表示泵机械和/或电气运行状态的运行状态数据信号的传感器21、以及用于响应于接收到的控制信号来控制泵的机械和运行状态的控制模块。

数字孪生模块2包括数据处理API和IoT数据库10。数字孪生模块2被配置为从泵系统1获得所述运行状态数据信号并将数据存储在IoT数据库10中。数字孪生模块2与聊天机器人代理3进行数据通信，其中，该聊天机器人代理3被配置为与数字孪生模块的API 11进行数据通信。

聊天机器人代理3还与用户4和泵系统1进行通信，并且被配置为在接收到来自用户的请求时，通过使用数字孪生模块2的API、从所述数据库中提取信息或将控制信号传输到泵系统1以将泵20设置在所请求的机械、流体和/或电气运行状态来提供泵20的实际或历史运行状态。

聊天机器人代理3会引导用户找到正确的控制参数来改变关联的控制信号，并将关联的控制信号发送到泵系统3以改变运行状态。聊天机器人可以在泵系统1的控制和操作中提供指导，其可以为被动回应的和主动的。这包括利用问题来提示用户并使用答案来收集有关情况的数据，例如，泵的情境3d扫描、错误消息等等。

情境扫描可以包括获取，例如通过提示用户扫描泵系统所在的房间和/或其他相关空间，例如连接到泵系统的空间(例如，包含由泵系统供应的散热器(radiator)(例如，图7中的管道29)的房间)。扫描可用作数字孪生模块2的设置和建模的底层(underlining)数据，或用作聊天机器人代理3提供的指导中的附加数据输入，或用作知识库模块15的输入。此类扫描可以包括扫描泵系统的各个组件或子系统，例如关联的产品标签。它还可以涵盖扫描泵系统所在的房间，并使用数字孪生体中的关联的情境数据或知识网络的输入。该数据可以是受2-d静态、动态成像、3d扫描等干扰的三维数据。它也可以从照片中生成。

可以有利地使用诸如移动电话之类的扫描装置，可选地使用聊天机器人代理的内置功能或外部摄像头或其他合适的装置来执行扫描。还可以组合扫描，或扫描可以通过扫描房间并添加有关各个组件的信息，例如年龄、使用量、位置和连接点等而添加信息以创建带注释的扫描。这可以通过以下方式来完成：扫描各个组件和/或手动添加信息，可选地，通过选择扫描区域并将特定信息添加到该区域。信息和注释可以是媒体、360度图像、语音、文本、热、声音记录、振动、传感器数据、视频、URL、GPS坐标、流方向等。注释可以是AI生成的注释。

通过扫描提供的信息可以是泵系统1的配置、结构或安置(其通常包括系统的管道系统，例如管道的安置和配置)、房间的尺寸、泵系统或子系统的物理缺陷或其他相关的、可见的或隐藏的因素。附加信息和装置也可用于生成扫描和扫描信息，例如外部温度计、湿度计或不属于泵系统的其他测量装置。

因此，扫描可以理解为收集有关系统的信息，其可以为使用手机上的摄像头进行的扫描，并使用情境3d处理或者通过使用不同的测量装置扫描周围环境以获得其他参数，例如温度、湿度等来重建房间。也可以使用红外摄像头扫描泵系统的不同组件、部分和子系统的温度。

扫描的处理可以在单独的提取模块中完成，该模块可以部署机器学习技术、成像技术或其他处理技术，以便处理来自扫描的信息并从扫描中提取信息，例如，空间数据、持久性、情境集成IoT数据、创建和恢复持久、准确的数字锚点。

在本实施例中，用户4可以向聊天机器人3发出请求，这种请求可以是获取泵20最近7天的操作数据。聊天机器人3处理来自用户的请求并将请求转发给数字孪生模块2。数字孪生模块2处理来自聊天机器人代理4的请求，通过使用数字孪生模块2的API 11分析泵20IoT数据库10并将处理后的数据转发给聊天机器人代理3。聊天机器人代理3将接收到的数据呈现给用户5，这可以包括对来自数字孪生体的数据进行后处理以将数据表示为图表等以符合用户的规范。

在本发明的一个实施例中，数字孪生模块2能够基于IoT数据库10中的数据或其他传感器数据预测泵20的未来运行，该预测通常使用数字孪生体中的算法和/或机器学习算法或AI进行。

使用诸如自主训练循环、人工反馈循环、多级反馈训练等学习循环来训练机器学习算法。

在本发明中，数字孪生体和聊天机器人可以包括单独的机器学习/AI应用，其中，数字孪生体使用机器学习来预测泵系统的未来运行或应该实施哪些改变来满足请求，例如，改变房间里的温度。聊天机器人还可以包括机器学习/AI以用于诊断和收集相关信息和用户的指导。

这种应用可以称为聊天机器人的模型预测控制应用。聊天机器人会根据可用选项帮助用户决定控制参数和从数字孪生体接收到的适当的信息的最佳改变。这可以在物理实现之前测试操作参数的可能改变。在这里，聊天机器人可能向数字孪生体询问所提议的周长的改变的结果，并相应地调整设置。

用户4还可以请求改变泵20的运行状态，例如，将阀的位置从打开改变为关闭。在这种情况下，聊天机器人3向泵系统1的正确的控制模块发送控制信号，该控制模块根据用户4的请求改变泵系统1的设置。

在许多优选实施例中，数字孪生模块2对包括机器学习应用的预测控制应用进行建模。关于泵系统(1)或处于其特定用途中的泵(20)的数值液压/流体建模来训练机器学习或模型预测控制应用。这种液压/流体建模可以从适合离散化(例如，有限差分或有限元)的纳维尔-斯托克斯(Navier-Stokes)等式的定制公式变化到建模类似于所考虑的系统的参数之间的经验关系的模型。取决于系统的性质，建模可能包括或可能不包括泵20本身之外的组件，例如管道、阀或系统的其他机械和/或电气组件。

此外，建模通常还可以包括子系统的动力学的建模(不包括在其他方面的建模)。这还可能包括统计分析和在数字孪生体的机器学习算法中使用知识数据库。

从历史数据训练机器学习应用以预测泵系统1的机械、流体和/或电气变量的预期值或其特定用途中的泵20的此类变量，其中，此类变量包括对此类变量的预期值的预测。它还可以包括来自知识数据库和连接到系统的其他模块，以预测使用模式。使用模式的预测也可以在数字孪生体或聊天机器人中完成。数字孪生体的训练可以通过以下方式来完成：在来自聊天机器人的请求后比较泵的预测的未来状态，并且如果实现了改变，则将其与改变发生后的实际的未来状态进行比较。

应用的另一个功能也可以是对泵或在其中使用泵的系统的运行状态进行分类，这种分类算法可以有几种类型：数据驱动的机器学习分类算法、基于IoT数据或信号处理的符号推理(或这些AI范例的混合)。

因此，数字孪生模块2可被视为泵系统1的数字表示，其可在本发明中用作咨询模块以模拟泵系统1的操作，例如以允许用户通过聊天机器人代理3例如虚拟地操作泵系统1，而无需实际必须改变泵系统1的设置，并获得对这种改变的预测，这进而允许用户以故障风险有限的更优化的方式操作泵系统。此外，数字孪生体可用于诊断某个发生的故障的原因。

尽管数字孪生体2被公开为包括机器学习应用，但数字孪生体2可以在没有这种机器学习应用的情况下实现。在这种应用中，数字孪生体的功能可以是基于表格的逻辑语句和/或逻辑语句的编程。

如图2所示，本发明的另一个实施例包括数据连接模块12。如下面将详述的，图2的实施例可以与图1中所示的实施例相结合。数据连接模块12被配置为从泵系统1的一个或多个传感器21接收所述运行状态数据信号，并将所述信号传输到数字孪生模块2和/或聊天机器人代理3。数据连接模块12还被配置为从聊天机器人代理3接收所述控制信号并将所述信号传输到泵系统1的控制模块22，从而在泵20中实现控制信号。数据连接模块12的输入可以尤其来自数字孪生体、来自聊天机器人代理3、来自另一个模块，或者甚至可能来自外部装置。

注意，数据连接模块12可以在泵系统1中实现，或者它可以作为与泵系统1分离的模块来实现。此外，数据连接模块12可以在数字孪生体中实现，以便所有需要数据连接模块12存在的通信都通过数字孪生体。

运行状态数据通常由聊天机器人代理3提供或检索，该聊天机器人代理3向数据连接模块12发送请求信号，以请求转移数据的数据信号。在数据连接模块12接收到的这种请求时，该模块从(一个或多个)传感器21检索数据并将数据作为信号转发给聊天机器人代理3。这也可以是泵本身中的子系统。

这允许在无需泵子系统中的本地连接模块的情况下，聊天机器人代理3和数字孪生模块2与一系列不同的泵子系统连接，例如与改装的传感器系统和泵连接。数据连接模块12可以改装成现有的泵系统并连接到聊天机器人代理3和数字孪生模块2。

转到图3，在另一个实施例中，泵系统1和数据连接模块12适用于检测泵系统中的不一致并通知聊天机器人3，该聊天机器人3提醒用户。这种不一致可能是异常运行条件、泵20操作系统检测到的警报、传感器值超过工厂预定的阈值等。这也可以通过使用数字孪生体来检测，但经由聊天机器人传达到用户。

现在转向图4，在本发明的另一个实施例中，聊天机器人代理3还被配置为与以下模块中的一个或多个进行数据通信：自然语言理解模块13，其被配置为将用户输入的文本或语音转换为适合于数字孪生模块的格式；CRM模块；知识库模块15和第三方通信平台，例如，Skype、Messenger、Facebook或其他社交媒体。

在图4所示的实施例中，聊天机器人代理3适于从第三方通信平台16接收消息形式的指令。这可以是skype、短信或音频文件。聊天机器人代理3通过使用自然语言理解模块13将指令转换为计算机可执行命令。如果该命令与获取信息、分析或解决问题有关，则聊天机器人代理3还适于将命令发送到相关子系统，例如数字孪生模块2。

如果命令涉及获得泵20的当前运行状态，则适于与数据连接模块12进行通信的聊天机器人代理3将请求转发给数据连接模块12。数据连接模块12从泵系统获取请求的运行状态并将其转发给聊天机器人代理3。

如果命令涉及改变泵的运行状态，则聊天机器人代理3直接将该命令发送到数据连接模块12，该数据连接模块12进而将该命令发送到泵20的控制模块22，从而改变泵20的设置20。这种电子泵控制器通常被配置为响应于接收到的控制信号改变泵设置，例如泵的机械和/或运行状态，例如叶轮的RMP。

在一个实施例中，数字孪生模块2包含关于接收到针对其的数据的特定泵20的元数据。这种元数据可以包括泵20的空间位置(例如，地下室西北角)、型号(例如，制造商泵id)、总操作时间和具体应用。元数据通常存储在数字孪生体2的IoT数据库10中。

此外，聊天机器人代理3适于促进模块之间(例如，知识库模块15、自然语言理解模块13、第三方通信平台(例如，Skype、Messenger、Facebook或其他社交媒体)、CRM模块14、数据连接模块12与数字孪生模块2之间)的数据转移。例如，知识库模块15可能需要包含的元数据，例如存储在IoT数据库10、数字孪生模块2或CRM模块14中的元数据，例如，泵20的型号、传感器21类型等。元数据可以在知识库模块15中用作输入，并且聊天机器人代理3适于促进数字孪生模块2与知识库模块15之间的数据转移。该信息也可以是获得并存储在数字孪生模块2中的操作历史，例如以在知识库模块15中使用。

转移也可以直接发生在模块之间，因为它们可以使用相同的系统架构来实现。

如图5所描绘的，在实施例中知识库模块15包括数据库24。数据库24存储与许多不同的泵有关的通用数据17和特定数据18。通用数据17包含与泵20的特定泵型号和运行状态相关的通用信息。特定数据包含与特定泵20有关的信息，例如泵20的位置、年限和使用情况。知识库模块15被配置为在接收到来自聊天机器人代理3的请求时，通过从知识库模块15的数据库中提取数据或将数据存储在知识库模块15的数据库中来向聊天机器人代理3提供通用数据和/或特定数据。在存储数据的情况下，数据是从聊天机器人代理3接收到的。

下表是关于存储在知识库模块的数据库24中的数据的非限制性示例：

因此，存储在知识库数据库24中的数据可以是一种或多种类型。第一类型的数据可以是通用数据17。通用数据17可以通过来自员工、专家、用户的经验知识和泵型号的历史数据获得。泵型号的历史数据可以基于泵型号的实验室或现场测试，其中，检查例如磨损的影响以产生变量之间的通用相关性。通用数据17没有考虑泵的位置和具体用途。

通用数据17还可以分为基于情况的数据和基于泵的数据。基于情况的数据可以是关于基于特定情况的操作困难、程序或解决方案的数据，例如阀过热。另一种类的通用数据与特定泵20型号有关。该种类的数据可能是泵在某些操作状况下经历了功率降低。

在上述实施例中存储的第二种类的数据是特定数据18。特定数据18考虑到例如泵的使用年限、位置和特定用途中的一项或多项，这可能包括有关特定泵在特定情况下运行(例如，用于地板下供暖的泵20的运行)的数据，其中，泵位于地下室，已经使用了两年等。这种情况的知识输出可能是泵的操作点偏移。具体类型的数据可以通过来自员工、专家、用户的经验知识和从用户获得的来自泵的历史数据获得。

经验知识也可以通过处理从用户和实验室测试获得的数据来获得，无论是否使用专家知识。知识库模块15从聊天机器人代理13和/或数字孪生模块2和/或本文公开的其他模块中的一个接收数据和输入指令。

知识库模块15尤其可以用于向系统提供与特定泵安装有关的数据的目的，其中，通用数据可以被视为为特定泵提供通用运行状态空间，并且特定数据可以被视为为特定泵20的特定安装提供特定运行状态空间。

知识库数据可以表示为图结构中的节点，其中，节点由通用信息和特定信息两者指定，其中分支节点从中心节点分出去。通用数据可以是中心节点，且特定信息可以是分支节点。节点和分支节点也可以是问题和解决方案，将操作状况与问题链接起来，其可以进一步链接到解决方案。节点和分支节点可以包含多个节点和分支。该图结构可以被视为关系数据。这也称为知识图，其中，这样的表示代表数据的分类的相互关联的描述的集合。尽管这也包括本体论(ontological)连接，例如与规则的连接。

与其他节点的连接是可能的，比如链接解决方案、问题以及在不同的中心节点与不同的分支节点之间进行通用连接。

当使用泵系统1时，聊天机器人代理3可以(如果事先不知道)通过数据连接模块12请求泵制造商ID，以从泵的控制模块22请求该信息(该信息通常预编码到控制模块22中)。基于该信息，聊天机器人代理3可以通过与知识库模块15进行通信来获得泵20的通用运行状态空间。然而，该信息通常不足以允许控制或检测泵20的故障，因为这通常取决于泵的具体应用；该信息可以由知识库模块15来获得以作为特定的运行状态空间。

在例如更改泵20的设置时，聊天机器人代理3与用户进行通信(如本文所公开的)并且例如如果用户请求泵在特定运行状态空间的限制之外但在通用运行状态空间的限制以内操作时，聊天机器人代理3被配置为在更改泵的设置之前传达新设置在特定应用的正常(或推荐的设置)之外但可以将泵设置到该新设置。如果用户接受这一点，则聊天机器人代理3更改泵的设置(如本文另外公开的)。取决于实际实现方式，知识库模块15和/或数字孪生体2可以用于或可以不用于通过使用编程逻辑和/或机器学习应用来确定或预测合适的运行状态或者通过使用编程逻辑和/或机器学习应用来协助确定或预测合适的运行状态。

类似地，在一些实施例中，聊天机器人代理3可以被配置为通过经由数据连接模块12自主地请求运行状态信号并将状态信号与特定运行状态空间进行比较来自主地检测泵的故障。如果状态信号在特定运行状态空间之外，则由聊天机器人代理3发起警报，从而就关于警报原因以及减轻故障的可能措施的信息与用户进行联系。

警报也可以直接从泵20的控制模块22发起，通过具有检测某些类型的故障(例如，叶轮不转、过热等)的内置能力的控制模块。在这种情况下，控制模块22生成警报信号并将其转发给数据连接模块12，该数据连接模块12将信号转发给聊天机器人代理3。在聊天机器人代理3接收到警报信号时，聊天机器人代理3可能会或可能不会查阅知识库模块15，例如找到缓解故障的设置并与用户进行通信。

知识库模块15的内容还可以包含制造商拥有的关于泵系统特别是泵的大部分或甚至所有“主(master)”信息，例如泵类型层次结构、应用、关于安装的信息、服务例程/程序、客户数据等。

聊天机器人代理3执行的操作有利地通过将聊天机器人代理3实现为AI引擎来执行，其中，训练包括在经过训练或未经训练的情况下使用(基于)通用(17)数据和特定(18)数据作为训练材料来训练AI引擎。

由聊天机器人代理3执行的操作的结果可以包括：关于泵20的设置的建议、可能动作的列表、警告和通知，以便：订购新部件、安排维修和改变泵设置。

如本文所公开的，泵系统1可包括一个或多个传感器以提供表示泵的机械、流体和/或电气运行状态的运行状态数据信号。此类传感器的非限制性示例包括：差压传感器(压头)、温度传感器、振动传感器、流量传感器，(例如，体积流量传感器)、RPM传感器、功率传感器、声音传感器、水位传感器，pH传感器，超声波传感器、效率传感器。

如图6所示，在本发明的实施例中，用户在连接到第三方通信平台16的通信装置19上输入命令。第三方应用适于与聊天机器人代理3进行通信。聊天机器人代理3将接收到输入发送到自然语言理解模块13，该自然语言理解模块13将输入处理成计算机可执行命令。基于输入，聊天机器人代理3将计算机可执行命令发送到改变泵20的设置的数据连接模块12、发送到可以与泵制造商的代表建立联系的CRM模块14、发送到与IoT数据库10连接的数字孪生模块的API，该IoT数据库10发送回泵20的历史或当前操作信息，或者如果命令未被理解，则回复用户。

在聊天机器人代理3将用户输入发送到其他模块之前，可以执行授权步骤。这样的步骤可以包括聊天机器人代理3向用户请求泵系统1的用户名和密码。这样的验证步骤意味着用户4可以从任何可用的通信装置19与聊天机器人进行通信，不限于特定的通信装置。

数据连接模块将操作数据发送到数字孪生模块2的IoT数据库10，该IoT数据库10与数字孪生模块2的API进行通信。当聊天机器人代理3从数字孪生模块2请求数据时，API处理存储在IoT数据库中的数据并将处理后的数据发送到聊天机器人代理3。

如果来自用户的输入涉及泵系统1的诊断或故障排除，则聊天机器人代理3将输入指令转发到知识库模块。知识库模块15可以经由聊天机器人代理3从数字孪生模块2请求附加数据。知识库模块向聊天机器人代理3输出可能的动作和分析结果的列表。

聊天机器人代理3经由第三方通信平台将信息转发给用户。如果知识库模块15无法产生问题的解决方案，则聊天机器人代理3将经由CRM模块14中的查找或者通过远程支持服务23将用户连接到泵制造商的代表。

如果知识库模块15找到问题的解决方案，则聊天机器人代理3可以将信息发送给用户，该用户可以从可能的动作列表中确认要采取的动作。聊天机器人代理3经由数据连接模块12将选择的控制命令发送到泵系统1或如果用户选择对相关子系统进行更多诊断，则将选择的控制命令发送到泵系统1。

在另一个实施例中，知识库模块15的输入来自聊天机器人代理3，该聊天机器人代理3已经从数字孪生模块3获取了该信息。

在结合附图公开的优选实施例中，各个模块之间的信息交换被示为通过聊天机器人代理3。然而，在本发明的范围内考虑提供各个模块之间的直接数据交换，例如，数字孪生体2被配置为与知识库模块15或CRM存储库模块14进行数据交换。

在优选实施例中，泵20或泵系统1的操作数据或其他数据被存储在数字孪生体3中，并且这些或这样的数据可以被收集在知识库15中。

例如基于用户请求以例如满足要求的例如泵系统设置的计算和/或预测通常由优选地在数字孪生体2和/或知识库模块15中的(一个或多个)算法来执行。数字孪生体2适于从知识库模块获取和/或上传算法，例如更新的算法。例如如果知识模块15包括“更新的”并且可能更适合的算法，则这是有益的，该算法可能能够预测数字孪生体2的当前算法无法预测的未来操作状况，反之亦然。此外，在数字孪生体2使用机器学习应用的情况下，这种实现方式可以提供培训材料的整合(consolidation)。

因此，虽然图6没有示出数字孪生体2与知识库模块15之间的直接通信，但这种通信在本发明的范围内。

此外，所有单独的模块可以包括某种形式的AI或其他的AI。其中数字孪生体AI优选地针对泵系统和关联的子系统的操作预测。聊天机器人将用户引导到使用其他子系统的正确的解决方案，并将来自用户的信息转换为其他模块的输入。知识库模块查找正确的解决方案。这些AI可以作为与不同模块相关联的单独组件实现，也可以在聊天机器人中集中实现，其中，模块然后充当数据库。

此外，聊天机器人或数字孪生体被配置为为泵系统控制模块找到正确的控制输入。

此外，以这种方式虽然图6示出了通过聊天机器人代理3路由信息，但是各个模块可以直接相互通信。

在图7中，本发明在房屋供暖实施例中实现。在这样的实施例中，来自市政当局的热水被提供给热交换器，该热交换器是泵系统的一部分。在房屋内设置供暖回路以供暖。

在这样的泵系统中，存在多个传感器和闭合回路。热交换器26将包含传感器，用于除了别的之外还测量流量、交换的热量、液体的入口和出口温度等。热交换器还将包含用于控制设置的控制模块22。

在将热量传递给加热回路中的液体之后，泵20将使液体在回路中循环。如果加热回路很大，则可能存在两个或更多个泵以使水循环。每个泵都有控制模块和监测运行状态的传感器。

使用可控阀将水泵送入房间中。这些阀还将包含控制模块和传感器。每个房间通常都被配置为闭环，在需要时用热水代替冷水，并使用散热器加热房间。这是使用可控阀和室温传感器28完成的。

所有这些传感器和组件都需要协同工作才能加热房间或房屋。如果系统中出现问题，则可能需要改变不同的组件以缓解问题。

在本实施例中，数字孪生体2与所有传感器和子系统(例如，热交换器、可控阀等)进行通信。由于这些子系统可能需要不同的输入标准，因此数字孪生体适于提供子系统所需的输入。优选地，聊天机器人仅连接到子系统的控制模块而不是传感器。

输入可以直接从数字孪生体或经由聊天机器人转发到泵系统。这将取决于手头的情况，数字孪生体和聊天机器人两者都可能能够将请求转换成控制模块的合适的输入格式。

在实施例的使用示例中，用户4请求应将房间的温度设置为22摄氏度。聊天机器人将从传感器中检索当前温度并改变所需的参数，可选地，使用知识库模块，并利用数字孪生体测试预测，改变周长，直到实现正确的设置为止。数字孪生体可以以将呈现给用户的时间估计、预计的能耗等进行响应。

如果系统出现问题，用户2可以要求数字孪生体来诊断问题。这可以通过聊天机器人来完成。聊天机器人2将利用用于标识问题和收集所需的信息的请求提示用户。这可以通过AI引擎实现。聊天机器人可能使用知识库系统来解决问题，可选地，在将指令发送给用户之前，可以在数字孪生体上测试解决方案。用户将选择解决方案，如果可能，该解决方案将由聊天机器人实现，如果没有，该解决方案将呈现用于解决问题或促进与服务中心进行联系的用户说明。

数字孪生体2还将使用传感器监测泵系统，并在检测到问题时提醒用户。例如，如果传感器检测到水温相比于预期较低，或者没有水压或水循环，则会发生这种情况。该监测可以使用利用泵历史数据训练的AI引擎来完成。在这种情况下，数字孪生体将通过聊天机器人使用第三方通信平台提醒用户。本发明可以借助硬件、软件、固件或它们的任何组合来实施。本发明或者它的一些特征也可被实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的软件。

本发明的实施例的各个元件能够以任何合适的方式(诸如在单个单元中、在多个单元中或作为单独功能单元的一部分)来物理地、功能地和逻辑地实施。本发明可以在单个单元中实施，或者在不同的单元与处理器之间既物理地又功能地分布。

虽然已经结合特定的实施例描述了本发明，但其不应该被解释为以任何方式限制于所提出的示例。本发明的范围将根据所附权利要求的集合来解释。在权利要求的背景下，术语“包括”或“包含”不排除其它可能的元件或步骤。而且，诸如“一”或“一个”等的引用的提及不应该被解释为排除多个。在权利要求中相对于在附图中表示的元件的参考标记的使用也不应该被解释为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提及的各个特征可能有利地结合，并且在不同权利要求中的这些特征的提及并不排除特征的组合不是可能的和有利的。

使用的参考列表：

1 泵系统

2 数字孪生模块

3 聊天机器人代理

4 用户

10 IoT数据库

11 数字孪生模块的数据处理API

12 数据连接模块

13 自然语言理解模块

14 CRM模块

15 知识库模块

16 第三方通信平台

17 通用数据

18 特定数据

19 通信装置

20 泵

21 传感器

22 控制模块

23 远程支持服务

24 知识库模块数据库

25 阀

26 热交换器

27 散热器

28 室温传感器

29 管道

引用连接

引用元件，例如，模块、代理

Claims

1.一种被配置为控制和监测泵的计算机实现的系统，所述系统包括：

-泵系统(1)，包括：至少一个泵(20)；至少一个传感器(21)，其被配置为提供表示泵(20)和/或泵系统(1)的机械、流体、电气运行状态和/或其他系统数据的运行状态数据信号；以及控制模块(22)，其响应于接收到的控制信号来控制所述泵的机械、流体和/或运行状态；

-数字孪生模块(2)，包括数据处理API(11)和IoT数据库(10)，所述数字孪生模块(2)被配置为获得所述运行状态数据信号并将数据存储在所述IoT数据库(10)中，并被配置为与聊天机器人代理(3)进行通信，

-所述聊天机器人代理(3)，被配置为与所述数字孪生模块(2)的API(11)、用户(4)和泵系统(1)进行数据通信，并被配置为：基于来自用户(4)的请求：

-通过使用所述数字孪生模块的API从来自所述IoT数据库(10)的信息进行提取来提供泵(20)的实际或历史运行状态，以及

-将控制信号传输到泵系统(1)以将泵(20)设置在请求的机械和/或电气运行状态下，所述控制信号通常代表参数。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数字孪生模块还包括机器学习应用，关于所述泵系统(1)或处于泵(20)的特定用途中的所述泵(20)的数值液压/流体建模来训练所述机器学习应用，以预测所述泵系统(1)的机械、流体和/或电气变量或处于泵的特定用途中的所述泵的机械、流体和/或电气变量的预期值，其中，机械、流体和/或电气变量包括对所述变量的预期值的预测以及所述泵或使用所述泵的系统的运行状态的分类。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述聊天机器人代理(3)还被配置为基于一个或多个算法和/或一个或多个机器学习应用自主地控制所述泵系统。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统(2)还包括数据连接模块(12)，其被配置为：

-从所述至少一个传感器(21)接收所述运行状态数据信号并将所述信号传输到所述数字孪生模块(2)和所述聊天机器人代理(3)，

-从所述聊天机器人代理(3)接收所述控制信号并将所述信号传输到所述泵系统(1)的控制模块(22)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述聊天机器人代理(3)和所述数字孪生模块(2)还被配置为与以下模块中的一个或多个进行数据通信：自然语言理解模块(13)，其被配置为将用户输入文本或语音转换为适合由所述数字孪生模块(2)执行的格式；CRM模块(14)；知识库模块(15)或第三方通信平台，所述第三方通信平台例如Skype、Messenger、Facebook、聊天平台、SMS、MSS服务或其他通信和社交媒体。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括知识库模块(15)，其包括数据库，所述数据库存储通用数据和特定数据，其中，所述通用数据包含关于泵模型的通用信息和泵的通用运行状态，所述特定类型数据包含信息，具体的是与泵有关的信息，例如泵的位置、年限和使用情况，所述知识库模块(15)被配置为在接收到来自所述聊天机器人代理(3)的请求时通过从所述知识库模块(15)的数据库中提取数据或将数据存储在所述知识库模块(15)的数据库中来向所述聊天机器人代理(3)提供通用数据和/或特定数据。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述数字孪生模块(2)包含接收的数据所来自于的特定泵(20)的元数据，所述元数据例如泵的空间位置、模型、总操作时间和具体应用，所述元数据优选地存储在所述IoT数据库(10)中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述泵系统的传感器选自以下各项中的一个或多个：压差传感器(压头)、温度传感器、振动传感器、流量传感器、RPM传感器、功率传感器、声音传感器、水位传感器、pH传感器、超声波传感器、效率传感器、振动传感器、浊度传感器、粘度传感器、阀传感器，其中，所述流量传感器例如体积流量传感器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述数字孪生模块向多个控制模块发送多个控制信号以改变所述泵系统的设置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述聊天机器人代理适于接收所述泵系统的房间的情境3d扫描和/或温度的扫描和/或标签的扫描作为输入，以标识不同的子组件。

11.一种使用根据权利要求1-10所述的系统的方法，所述方法包括以下步骤：

-所述数字孪生模块(2)从所述泵系统(2)接收运行状态数据信号，所述运行状态数据信号是由所述传感器获得的并且表示所述泵系统(20)的操作状况，

-所述聊天机器人代理(3)接收来自所述用户(4)的请求(5)，所述请求是以下各项中的任一个：

i)对所述泵(20)和/或所述泵系统(1)的一个或多个实际或历史运行状态或预期数据的请求，或

ii)对所述泵的特定机械、流体和/或电气运行状态的请求，

iii)对指导、问题解决和/或优化的请求，对指导、问题解决和/或优化的请求例如是所述泵系统应该具有的流量设置，

-在i)的情况下，所述聊天机器人代理(3)将所述请求(5)处理为所述数字孪生模块(2)的输入，并且所述数字孪生模块(2)处理所述输入并通过从所述数据库提取数据来向所述聊天机器人代理(3)提供所述一个或多个实际和/或历史运行状态；

-在ii)的情况下，所述聊天机器人代理(3)将所述请求(5)处理为适合所述控制模块的输入；

-在iii)的情况下，所述聊天机器人(1)使用知识库系统或其他模块来回答所述请求，以及可选地向所述控制模块发送请求。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述数字孪生模块(2)处理所述输入，所述输入例如查找、外推、插值、机器学习算法、可视化。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其中，来自所述数字孪生模块的输出数据是以下各项中的一个或多个：原始数据、来自所述至少一个传感器的经处理的数据，其中来自所述至少一个传感器的经处理的数据例如为图表、图片、对所述控制模块的可能命令、视频等。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述聊天机器人代理(3)还被配置为基于经处理的输出来显示一个或多个可能动作的列表，以及根据用户对动作的选择来改变所述泵系统的设置。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述聊天机器人代理(3)还与所述知识库模块(15)传输数据，所述知识库模块(15)被配置为基于所述泵系统的经验获得的知识来处理来自所述数字孪生模块的输出，以例如为用户生成可能动作的列表从而解决可能的操作错误，所述经验获得的知识例如实验室测试、其他泵系统的先前应用历史、基于来自所述聊天机器人的输入的预期数据。

16.根据权利要求11-15中任一项所述的方法，其中，所述聊天机器人代理(3)还被配置为接收和/或检测来自所述泵系统的不一致以及将警报传达给所述用户(4)。

17.根据权利要求11-16中任一项所述的方法，其中，如果所述系统未能生成解决方案，则经由所述聊天机器人(3)促进(14)与远程支持服务的连接。

18.根据权利要求11-17中任一项所述的方法，其中，所述数字孪生模块(2)从数据连接应用接收泵系统数据，并且所述聊天机器人将用于改变所述泵系统的设置的指令发送到所述数据连接应用。

19.根据权利要求11-18中任一项所述的方法，其中，使用学习循环来训练机器学习算法，其中，所述学习循环例如自主训练循环、人工反馈循环、多级反馈训练等。

20.根据权利要求11-19中任一项所述的方法，其中，在被所述聊天机器人代理(3)提示时或者作为所述数字孪生模块的设置阶段的一部分，所述用户通过使用成像装置或扫描装置的集合来扫描房间并且将数据用作所述聊天机器人代理(3)的输入。