CN114509285A - 用于监测第一机器和第二机器的方法、传感器组及其用途 - Google Patents

用于监测第一机器和第二机器的方法、传感器组及其用途 Download PDF

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Abstract

本公开的各实施例涉及一种用于监测第一机器和第二机器的方法、传感器组及其用途。这些机器是旋转机器。传感器设备被耦合到机器。该方法包括：同步第一传感器设备和第二传感器设备；通过第一传感器设备感测第一机器的操作参数；通过第二传感器设备感测第二机器的操作参数。第二操作参数的感测与第一操作参数的感测同步。该方法还包括通过第一传感器设备广播数据包，该数据包包括所感测到的第一机器的操作参数；通过第二传感器设备接收第一传感器设备所发送的数据包；通过第二传感器设备根据所接收到的第一机器的操作参数和所感测到的第二机器的操作参数来计算性能指标。

Description

用于监测第一机器和第二机器的方法、传感器组及其用途
技术领域
本发明的方面涉及一种用于监测第一机器和第二机器的方法，具体涉及监测旋转机器(具体是驱动机器和从动机器)的方法。另一方面涉及用于监测第一机器和第二机器的传感器组。另一方面涉及使用传感器组来监测第一机器和第二机器。本发明的另一方面涉及一种用于同步传感器设备和发送传感器数据的方法，以及一种实现该方法的传感器组。
背景技术
工业机器，诸如电机、泵或安装轴承，是各种设施中的关键部件。对此类机器的持续监测可以提高工厂设备的效率和使用寿命，以及减少意外停机时间、维护和服务间隔频率。此类机械的自动化监测可以使用专用传感器设备来执行，诸如ABB AbilityTM智能传感器，它可以提供与被监测机器状态有关的持续数据流，并且使所测量的操作参数可以被用于远程访问和评估(通常以性能指标或警报的形式)。传感器设备通常是电池供电且工作寿命为数年的独立设备。
受监测的机械通常包括数个相互作用的部件，例如驱动机器(诸如电机)可以通过被容纳在安装轴承中的驱动轴驱动下游机器(诸如泵)。如果一个传感器设备监测数个部件，则每个传感器设备都可以获得一组单独的监测参数。相互作用部件的一些参数(诸如转速)可以是所有相互作用部件共有的，但通常可以通过传感器设备中的一个传感器设备比其他传感器设备更准确地测量。然而，来自一个传感器设备的最准确的传感器数据通常不可用于其他传感器设备。此外，已知的传感器设备不能准确同步或保持同步，因此不允许在动态系统中关联感测数据。因此，准确的传感器数据不能被任何其他传感器设备用于基于该公共参数确定准确的性能指标。
因此，需要能够在各个传感器设备之间有效地交换传感器数据的一组改进的传感器设备。
发明内容
鉴于此，根据权利要求1和9，提供了一种用于监测第一机器和第二机器的方法以及传感器组。
根据一方面，描述了一种用于监测第一机器和第二机器的方法。第一机器和第二机器是旋转机器。第一传感器设备被耦合到第一机器，用于感测第一机器的操作参数，并且第二传感器设备被耦合到第二机器，用于感测第二机器的操作参数。该方法包括：同步第一传感器设备和第二传感器设备；通过第一传感器设备感测第一机器的操作参数；通过第二传感器设备感测第二机器的操作参数。第二操作参数的感测与第一操作参数的感测同步。该方法还包括：通过第一传感器设备广播数据包，该数据包包括所感测到的第一机器的操作参数；通过第二传感器设备接收第一传感器设备所发送的数据包；以及通过第二传感器设备根据所接收到的第一机器的操作参数和所感测到的第二机器的操作参数来计算性能指标。
根据另一方面，描述了具有适于被耦合到第一机器的第一传感器设备和适于被耦合到第二机器的第二传感器设备的传感器组。第一机器和第二机器是旋转机器。第一传感器设备和第二传感器设备适于彼此同步。第一传感器设备包括第一传感器，用于感测第一机器的操作参数，和发送器，用于发送数据包。数据包包括所感测到的第一机器的操作参数。第二传感器设备包括第二传感器，用于与第一传感器设备同步感测第二机器的操作参数；以及接收器，用于与第一传感器设备同步接收来自第一传感器设备的数据包，数据包括第一机器的操作参数。第二传感器设备被配置为根据所接收到的第一机器的操作参数和所感测到的第二机器的操作参数来计算性能指标。
所提供的方法和所提供的传感器组的优点是能够获得第二机器的更高精度的性能指标，因为由第一传感器设备所感测的操作参数现在可用于第二传感器设备。
另一优点是提高了测量动态系统时的精度，因为第一传感器设备和第二传感器设备的同步可以确保同时执行两个传感器设备的测量。
另一优点是第二传感器设备的功率需求降低，因为同步接收来自第一传感器设备的数据包只需要在有限的时间内为第二设备的接收器供电。因此，增加了设备的电池寿命。
从从属权利要求、说明书和附图中可以明显看出可以与本文描述的实施例结合的其他优点、特征、方面和细节。
附图说明
下面将结合附图进行详细说明，其中：
图1是根据实施例的被安装在机器装置中的传感器组的示意图；
图2是根据实施例的用于监测第一机器和第二机器的方法的示意性流程图。
具体实施方式
现在将详细参考各种实施例，该各种实施例的一个或多个示例在每个图中示出。每个示例都是通过解释的方式提供的，并不意味着限制。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以被用于任何其他实施例或与任何其他实施例结合使用以产生又一实施例。本公开旨在包括这样的修改和变化。
参考图1，根据实施例，示出了具有第一传感器设备110和第二传感器设备120的传感器组100，第一传感器设备110被耦合到第一机器112，并且第二传感器设备120被耦合到第二机器122。第一传感器设备110和第二传感器设备120被耦合到第一机器112和第二机器122并且包括用于感测第一机器112或第二机器122的一个或多个操作参数的第一传感器和第二传感器。根据本公开，感测可以理解为测量原始传感输入。根据本公开，感测还可以包括处理原始传感输入以获得操作参数，该操作参数作为从原始传感器输入导出的量可以与其他输入相结合。操作参数可以是表示机器状态的参数。传感器设备110、112可以包括一个或多个传感器(诸如传感器元件或传感器装置)，用于感测操作参数。可能的传感器可以包括用于感测机器温度的温度传感器、用于感测可听信号(诸如机器产生的声音、频率或噪声)的声学传感器、用于感测由机器产生的振动的加速度计或振动传感器、或用于感测由机器产生的磁场(特别是可变磁场)的磁力计。传感器可以被包括在传感器设备的公共外壳中。传感器可以向传感器设备提供原始传感器输入或原始输入数据，并且传感器设备可以被配置为用于(例如，通过执行信号转换、计算、分析或变换，例如傅立叶变换，偏差校正等)来将原始输入数据转换为参数值。两个或更多操作参数或原始传感器输入可以被用于确定性能指标。
根据实施例，在这里给出以便更好地理解本发明的示例中，可以将表示由轴承产生的噪音的操作参数与表示轴承温度的操作参数组合以产生轴承健康指标，轴承健康指标是一个性能指标。在该示例中，故障轴承(通常会因摩擦增加而产生噪音和热量)，可以基于此轴承健康指标而被识别。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，第一传感器设备110和第二传感器设备被配置为彼此同步。可以根据本文描述的方法和/或任何已知方法，特别是根据参考图2所描述的方法200来执行同步。为了使传感器设备110、120获得并保持同步，传感器设备110、120可以被配置为发送和/或接收一个或多个同步包。同步包可以经由无线传输(特别是低功率射频传输)来发送。根据已知的无线传输协议，同步包可以被包括在数据包中。同步包可以被包含在蓝牙数据包中，诸如蓝牙低功耗广告包。传感器设备110、120可以包括收发器，用于根据无线传输协议来发送和接收传输。同步包可以被周期性地广播，间隔在1ms到10s之间。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，传感器设备110、120可以包括内部时钟模块。内部时钟模块可以被配置为用于根据同步数据包中所包括的同步时间信号，使用所接收到的同步数据包(例如通过根据同步时间信号设置内部时钟模块所包括的内部时钟)来同步传感器设备110、120。传感器设备110、120可以被配置为用于从外部源(诸如专用同步设备)接收同步包。传感器设备110、120可以被配置为被连接在网络(诸如网状网络)中，并且从网络内的节点接收同步包。传感器设备110、120可以是网状网络中的节点。传感器设备可以被配置为分层结构，例如，第一传感器设备110可以被配置为提供同步包，例如通过周期性地广播同步包，并且第二传感器设备120可以被配置为接收(特别是周期性地接收)例如，同步包通过第一传感器设备110发送。可以通过周期性地发送和接收同步包来保持同步。当第一传感器设备110的内部时钟模块被设置在第二传感器设备120的±5秒内，特别是±2秒内，特别是±1秒内时，可以认为传感器设备110、120是同步的。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，第一传感器设备110和第二传感器设备120可以以同步的方式感测第一机器112的第一操作参数和第二机器122的第二操作参数。第二设备120的第二传感器与第一传感器设备同步感测第二机器的操作参数，可以等效于第一设备110的第一传感器与第二传感器设备同步感测第一机器的操作参数。当第一传感器设备110和第二传感器设备120在彼此的±5秒内(特别是在±2秒内，特别是在±1秒内)感测第一操作参数和第二操作参数时，可以认为感测是同步的。可以周期性地执行同步感测。同步感测可以包括在对于两个传感器设备而言都已知的预定义时间点感测第一操作参数和第二操作参数。预定义时间点可以(例如以指令列表或指令集的形式)存储在两个传感器设备内。预定义时间点可以是周期时间点，诸如例如，周期时间点被定义为“每全小时后第n分钟”或“每UTC时间戳X之后第n秒”。用于定义周期性时间点的各种其他示例是已知的并且可以同样适用。预定时间点可以(例如在传感器设备的第一次初始化期间)被编程并且存储在传感器设备110、120中。在传感器设备的操作期间，预定时间点可以是可变的或可重新编程的。预定义时间点可以由第一传感器设备110和/或第二传感器设备120(例如与同步数据包一起或与单独数据包(诸如初始化数据包)一起)发送和/或接收。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，同步第一传感器设备和第二传感器设备可以使传感器设备能够执行第一机器的操作参数和第二机器的操作参数的同步感测.
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，同步第一传感器设备和第二传感器设备可以使传感器设备能够执行第一机器的操作参数的传输(通过第一传感器设备)和以同步方式接收和/或监听(通过第二传感器设备)。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，第一机器的操作参数和第二机器的操作参数的同步感测可以确保两个感测的操作参数之间的时间相关性。特别地，当已知所感测到的操作参数对应于机器组件的相同状态时，与不相关的操作参数相比，同步所感测到的操作参数可以提供附加的信息。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，第一和第二机器112、122彼此旋转耦合，从而使得第一机器112的旋转运动(例如，第一机器的轴的转速)确定第二机器122的旋转运动(例如，第二机器的轴的转速)。例如，第一机器112的轴可以直接或间接地经由齿轮箱等被耦合到第二机器122的轴。例如，第一机器112可以是被配置为旋转驱动第二机器122的电机。因此，第一机器112的转速测量可用于估计和/或验证第二机器122的转速测量。如果第一传感器设备110可以访问对于第二传感器设备120不可用的测量(例如访问由第一机器112产生的磁场)，则这种配置是特别有利的。例如，如果第一机器112驱动第二机器122使得第二机器122不产生可比较的磁场，第一传感器设备110的磁场测量允许获得关于旋转状态的信息，该旋转状态对于是第二传感器设备120不可访问的。
根据实施例，在这里给出以便更好地理解本发明的一个示例中，第一操作参数可以是系统的转速，并且第二操作参数可以是从动泵的声谱。当以同步方式(即在同一时间点)感测到两个操作参数时，从动泵的声谱与泵被驱动时的转速相关是已知的。如果没有以同步方式感测操作参数，则情况并非如此，因为转速可能在第一测量和第二测量之间改变。
如图1所示，根据实施例，第一传感器设备110包括用于发送数据包的发送器，而第二传感器设备120包括用于接收数据包的接收器。可以根据本文描述的方法，特别是根据参考图2描述的方法200来执行数据包的传输。数据包可以经由无线传输(特别是低功率射频传输)来发送。根据已知的无线传输协议，数据包可以被包括在数据包中。数据包可以被包括在蓝牙数据包(诸如蓝牙低功耗广告包)中。传感器设备110、120可以包括收发器(诸如蓝牙收发器模块)，用于根据无线传输协议来发送和接收传输。数据包可以被周期性地广播，间隔在1ms到10s之间。用于传输数据包的发送器、接收器和/或收发器可以是用于传输同步包的相同的发送器、接收器和/或收发器。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，可以使用数字的、基于包的传输协议来发送数据包和同步包。传输协议可以是低能量协议，其最大传输功率可达100mW(特别是可达10mW)。该协议可以具有低范围，特别是低于50m(特别是低于20m)。
在图1中，示意性地示出了来自第一传感器设备110的数据包的传输130。传输130被描绘为指向第二传感器设备120，然而，传输130可以是全向的、非排他的广播，例如传输可以被其他设备接收。传输包括数据包。数据包包括所感测到的第一机器110的操作参数。第二传感器设备120被配置为用于接收数据包。根据图1所示的实施例，第二传感器设备120与第一传感器设备110同步，并且数据包的接收与数据包的发送同步。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，传感器设备110、120可以是电池供电的设备。传感器设备110、120可以是小型、独立、无线和/或便携式设备，特别是嵌入式设备。传感器设备110、120可以是IP67等级的，例如，可以被提供在单个、公共的密封外壳中。电池可以与传感器设备110、120的其他部件一起被包括在密封外壳中。这些特征的组合可能是有益的，因为单个设备可以轻松安装，无需任何附加的基础设施(诸如电源线或有线数据连接)，并且甚至可以在恶劣的环境中运行。然而，在电池电量耗尽后，可能需要更换传感器设备。因此，存在最小化传感器设备的功耗并由此改进可用电池寿命的激励，理想地使得传感器设备的工作寿命在几年的范围内。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，最小化根据本文描述的实施例的传感器设备，特别，第二传感器设备120，(被配置为用于接收来自第一传感器设备的数据包)的功耗的有效方式是：最小化第二传感器设备的接收器主动监听传入传输的时间。这可以通过将传感器设备110、120配置为执行以下操作来实现：在预定的监听时间间隔将第二传感器设备120切换到监听模式，其中第二传感器设备120从监听时间间隔开始到监听时间间隔结束时处于监听模式，并且其中第二传感器设备120在监听时间间隔之外禁用监听模式；以及，由第一传感器设备110在预定监听时间间隔内广播数据包。监听模式可以是第二传感器设备120的接收器主动监听传入传输的模式。禁用监听模式可以将第二传感器设备120设置为第二传感器设备的接收器不消耗功率的模式，即非监听时间间隔。监听时间间隔可以周期性地重复。与非监听时间间隔相比，监听时间间隔可以较短。监听时间间隔最多可以是总时间的10％，优选最多是总时间的1％。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，第一传感器设备110和第二传感器设备120两者都可以以同步方式操作，以在预定监听时间间隔内执行发送和接收两者。前面已经讨论了第一设备和第二设备的同步。与预定义时间点一样，预定监听时间间隔可以(例如在传感器设备的第一次初始化期间)被编程并存储在传感器设备110、120中。在传感器设备的操作期间，预定监听时间间隔可以是可变的或可重新编程的。预定监听时间间隔可以由第一传感器设备110和/或第二传感器设备120(例如与同步数据包一起或与单独数据包(诸如初始化数据包)一起)发送和/或接收。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，预定监听时间间隔可以被定义为用于感测操作参数(例如第一传感器设备110所感测到的第一机器112的操作参数)的预定时间点之后的间隔。预定监听时间间隔可以被定义为在感测第一机器112的操作参数之后具有预定义长度的时间间隔。预定监听时间间隔可以在预定义时间点之后延迟开始，例如以允许在第一传感器设备110中将原始传感器数据处理成操作参数。即使当第二传感器设备在监听时间间隔内时，例如当已经成功接收到数据包时，第二传感器设备120可以在某些条件下禁用监听模式。在这种情况下，成功接收数据包可以结束监听时间间隔。
根据实施例，在这里给出以便更好地理解本发明的一个示例中，第一传感器设备110和第二传感器设备120是同步的并且预定义时间点对于两个设备而言都是已知的。在预定义时间点，第一传感器设备110感测第一机器112的操作参数，并且第二传感器设备与第一传感器设备同步感测第二机器的操作参数。同时，第二传感器设备120被切换到监听模式持续预定监听时间间隔。第一传感器设备110对所感测到的原始传感器数据进行计算以获得第一机器112的操作参数，并且一旦计算的结果(即操作参数)被确定，就发送第一机器112的操作参数。第二设备120等待并监听第一传感器设备110执行计算和发送数据包所需的时间段。在第二传感器设备120接收到数据包之后，第二传感器设备禁用120接收器以节省电力。第二设备120现在具有可用的第一机器的操作参数和第二机器的操作参数。操作参数可以由第二设备进一步处理，如下文进一步详细描述的。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，第一传感器设备110和/或第二传感器设备120可以被配置为使用监听时间间隔在监听时间间隔期间交换另外的数据，特别是发送和/或接收同步数据包以建立或保持同步。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，即使当第二设备120不在监听时间间隔内时，第二传感器设备120在一些情况下也可以启用收听模式。在一个示例中，如果已经确定没有执行同步或者同步可能已经丢失，则第二设备120可以保持监听模式直到已经接收到同步包。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，第一传感器设备110和/或第二传感器设备120可以被配置为用于将不同类型的数据组合成通用数据包，使得通用数据包可以包括同步时间信号、操作参数、性能指标或其他数据类型的任意组合。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，如本文描述的监听时间间隔的使用可以有益地降低传感器设备(特别是第二传感器设备120)的功耗。此外，监听时间间隔可以允许传感器设备110、120被设置为使得只在某些预定义时间点可以预期传输。这可以有益地减少所需的传输带宽，因此即使大量设备也可以在同一频率上广播，因为每个广播都限于一个短的、已知的时间窗口。
参考图1，根据实施例，第一机器112和第二机器122是旋转机器。旋转机器可以是包括旋转部件的机器。旋转机器可以是与旋转部件(诸如其他机器的旋转部件)相互作用的机器。机器112、122可以通过驱动器140耦合。驱动器140可以是驱动轴、驱动带、传动装置或用于在第一机器和第二机器之间传输机械能的另一已知部件。第一机器112可以是驱动机器，例如电机，特别是电动机，诸如低压电动机。第二机器122可以是从动机器或第二机器的从动部件，诸如泵、轴承或齿轮箱。第一机器112可以驱动第二机器122。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，第一传感器设备110可以包括磁力计(即用于感测磁场的传感器)并且第一机器112可以是电动机，诸如低压电动机。电动机可以是用于驱动另一机器(即从动机器)的驱动机器。第一传感器设备110可以被配置为利用磁力计来感测由电机产生的磁场的变化。磁场变化可以是电动机内磁场变化的结果，因此可以与电机的转速相关。根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，通过第一传感器设备110对第一机器112产生的磁场的感测可以产生第一机器的高精度操作参数。操作参数可以是第一机器112的转速。第一机器112的转速可以与第二机器122的转速相关，特别是如果第一机器112是驱动机器而第二机器122是由第一机器112驱动的从动机器。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，第二传感器设备120被配置为根据所接收到的第一机器的操作参数和所感测到的第二机器的操作参数来计算性能指标。性能指标可以是表示第二机器122的状态的值。性能指标可以是关键性能指标。在实施例中，性能指标可以被用于确定异常机器状态，其可以例如被用于预测即将发生的机器故障。因此，高度准确的性能指标可以有益地改进这种异常机器状态的检测。
参考图1，在这里给出以便更好地理解本发明的一个示例中，第一机器112和第二机器122通过驱动器140被耦合并且因此具有共同的操作参数，即机器112、驱动器140和第二机器122的转速。在该示例中，第一机器112是电动机并且第一传感器设备110包括磁力计。第一传感器设备110可以准确地测量电动机的转速，该转速也是第二机器122的转速。因此，转速是第一机器112和第二机器122的共同操作参数。在该示例中，第二机器122是泵，并且第二传感器设备120具有声学传感器。声学传感器数据只能不准确地测量转速。在该示例中，已经确定特定转速下某些频率的存在与泵的高级磨损相关，并且已知当检测到高级磨损时应执行维护。因此，为了基于来自第二传感器设备120的声学传感器数据和泵的转速来确定准确的性能指标，发送来自第一传感器设备110且将被第二传感器接收的公共操作参数“转速”(需要以同步方式执行第一传感器设备110和第二传感器设备120的测量)，可以有利地允许更准确地确定性能指标。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，传感器组可以包括第一传感器设备和多个第二传感器设备。多个第二传感器设备可以包括根据本文描述的实施例的任何第二传感器设备。多个第二传感器设备中的第二传感器设备可以独立于其他第二传感器设备来接收来自第一传感器设备的传输。该传输可以是由多个第二传感器设备同时接收的相同传输。传输可以包括如本文所述的同步包。传输可以包括如本文所述的数据包。因此，多个第二传感器设备可以与第一传感器设备同步，并且多个第二传感器设备可以被提供第一机器的操作参数。
参考图2，根据实施例，示出了用于监测第一机器112和第二机器122的方法200。对于方法200，第一传感器设备110被耦合到第一机器112，用于感测第一机器110的操作参数，并且第二传感器设备120被耦合到第二机器122，用于感测第二机器的操作参数122。第一传感器设备110可以是根据本文描述的实施例的第一传感器设备110，并且第二传感器设备120可以是根据本文描述的实施例的第二传感器设备。特别地，第一传感器设备110和第二传感器设备120可以是根据图1所示的传感器组100的第一传感器设备110和第二传感器设备120。该方法可以包括如在传感器设备110、120的实施例上下文中描述的任何操作。第一机器和第二机器是旋转机器并且可以是根据本文描述的实施例的机器112、122。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，在操作210，第一传感器设备与第二传感器设备同步。同步(synchronization)(本文也称为同步(synchronizing))，可以根据针对传感器设备110、120描述的同步来执行。同步可以包括：向第一传感器设备110和/或第二传感器设备120发送同步包，该同步包包括同步时间信号。同步可以包括：第一传感器设备110广播将被第二传感器设备120接收的同步包。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，在操作220，第一传感器设备110感测第一机器112的操作参数，并且在操作230，第二传感器设备120感测第二机器122的操作参数。操作220和230是同步的，使得第一机器和第二机器的操作参数的感测优选地在±5秒内执行，特别是在±2秒内，特别是在±1秒内。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，在操作240，方法200包括：通过第一传感器设备110广播数据包，该数据包包括所感测到的第一机器112的操作参数；并且在操作250包括：第二传感器设备120接收第一传感器设备所发送的数据包。广播240和接收250可以根据数据包的广播和接收来执行，如本文之前针对传感器设备110、120的实施例所描述的。广播240和接收250可以以同步的方式执行。可以在预定监听时间间隔内执行广播240和接收250。预定监听时间间隔可以基于同步时间信号来被确定。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，在操作240，方法200包括：通过第二传感器设备120根据所接收到的第一机器112的操作参数和所感测到的第二机器122的操作参数来计算性能指标。性能指标可以是关键性能指标。性能指标可以表示第二机器122的状态。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，方法200可以包括：第二传感器设备120在已经计算性能指标之后，将数据包发送到接收设备，该数据包包括性能指标。第二传感器设备120可以包括发送器，用于发送包括性能指标的数据包。接收设备可以包括网络接口，用于将接收设备连接到数据网络，其中接收设备可操作地被连接到网络接口以执行从数据网络接收的命令，和/或发送数据包(该数据包包括性能指标和/或设备状态信息)到数据网络。接收设备可以是暂态的，例如接收设备可以是技术人员携带的智能手机。当没有接收设备可用时，可以将包括性能指标的多个数据包存储在第二传感器设备120内。当接收设备请求时，可以批量发送数据包。接收设备可以是永久安装的，实时接收和发送数据包到数据网络。
根据可以与本文描述的其他实施例组合的实施例，本发明包括在根据本文所述的实施例的方法200中使用根据本文所述的实施例的传感器组100。
根据一方面，描述了根据本文指定的任一实施例的传感器组，其还包括：网络接口，用于将传感器组的第一传感器设备和/或第二传感器设备连接到数据网络，其中第一传感器设备或第二传感器设备可操作地被连接到网络接口，用于执行从数据网络接收的命令和将设备状态信息发送到数据网络中的至少一个。
根据一方面，描述了根据本文指定的任一实施例的传感器组，其中第一传感器设备与第二传感器设备配对，并且其中第二传感器设备的接收器被配置为仅选择性地接收来自所配对的广播发送器的包。配对广播发送器可以包括第二设备选择性地接受来自所配对的广播发送器的数据包，以及选择性地忽略来自未配对的广播发送器机的数据包。在一个示例中，如果第二传感器设备仅接受已经包括第一传感器设备的发送器的MAC地址的广播数据包，则第一传感器设备可以与第二传感器设备配对。
接下来，描述与网络接口有关的方面。
根据一方面，第一传感器设备和/或第二传感器设备还可以包括网络接口，用于将设备连接到数据网络，特别是全球数据网络。数据网络可以是诸如因特网之类的TCP/IP网络。第一传感器设备和/或第二传感器设备可操作地被连接到网络接口，以执行从数据网络接收的命令。该命令可以包括控制命令，用于控制设备执行任务，诸如执行测量或发送最新性能指标。在这种情况下，第一传感器设备和/或第二传感器设备适于执行任务以响应于控制命令。命令可以包括状态请求。响应于状态请求，或者在没有先前状态请求的情况下，第一传感器设备和/或第二传感器设备可以适于向网络接口发送状态信息，然后网络接口适于通过网络发送状态信息。命令可以包括包含更新数据的更新命令。在这种情况下，第一传感器设备和/或第二传感器设备适于响应于更新命令并使用更新数据来发起更新。
数据网络可以是使用TCP/IP的以太网网络，诸如LAN、WAN或互联网。数据网络可以包括分布式存储单元，诸如云。取决于应用程序，云可以采用公共云、私有云、混合云或社区云的形式。
根据另一方面，第一传感器设备和/或第二传感器设备包括处理单元，用于将原始传感器信号转换成数字信号。数字信号可以是操作参数。
附图标记
100 传感器组
110 第一传感器设备
112 第一机器
120 第二传感器设备
122 第二机器
130 传输
140 驱动器
200 方法
210 同步
220 感测
230 感测
240 广播
250 接收
260 计算

Claims (15)

1.一种用于监测第一机器(112)和第二机器(122)的方法(200)，其中
所述第一机器(112)和所述第二机器(122)是旋转机器，并且其中
第一传感器设备(110)被耦合到所述第一机器(112)，用于感测所述第一机器(112)的操作参数，并且其中
第二传感器设备(120)被耦合到所述第二机器(122)，用于感测所述第二机器(122)的操作参数，所述方法包括：
-同步(210)所述第一传感器设备(110)和所述第二传感器设备(120)；
-通过所述第一传感器设备(110)感测(220)所述第一机器(112)的操作参数；
-通过所述第二传感器设备(120)感测(230)所述第二机器(122)的操作参数，其中第二操作参数的所述感测与第一操作参数的所述感测同步；
-通过所述第一传感器设备(110)广播(240、130)数据包，所述数据包包括所感测到的所述第一机器(112)的操作参数；
-通过所述第二传感器设备(120)接收(250)由所述第一传感器设备(110)发送的所述数据包；
-通过所述第二传感器设备(120)根据所接收到的所述第一机器(112)的操作参数和所感测到的所述第二机器(122)的操作参数来计算(260)性能指标。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述方法包括：
-在预定监听时间间隔将所述第二传感器设备(120)切换到监听模式，其中所述第二传感器设备(120)从所述监听时间间隔的开始到所述监听时间间隔的结束处于所述监听模式，并且其中所述第二传感器设备(120)在所述监听时间间隔之外禁用所述监听模式；
-通过所述第一传感器设备(110)在所述预定监听时间间隔内广播(240、130)所述数据包。
3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述同步(210)包括向所述第一传感器设备(110)和所述第二传感器设备(120)中的一个或多个传感器设备发送(130)同步包，所述同步包包括同步时间信号，并且其中所述预定监听时间间隔是基于所述同步时间信号确定的。
4.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述第二传感器设备(120)，在已经计算所述性能指标之后，将包括所述性能指标的数据包发送到接收设备。
5.根据权利要求4所述的方法(200)，其中所述接收设备包括网络接口，所述网络接口用于将所述接收设备连接到数据网络，其中所述接收设备可操作地被连接到所述网络接口用于以下项中的至少一项：
-执行从所述数据网络接收到的命令；以及
-向所述数据网络发送数据包，所述数据包包括性能指标和设备状态信息中的一个或多个。
6.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述同步(210)通过广播(130)来自所述第一传感器设备(110)的同步包来执行。
7.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述数据包和同步包中的一个或多个包根据诸如蓝牙低功耗协议的无线通信协议来发送。
8.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述第一传感器设备(110)和所述第二传感器设备(120)是网状网络中的节点。
9.一种传感器组(100)，包括第一传感器设备(110)和第二传感器设备(120)，所述第一传感器设备(110)适于被耦合到第一机器(112)，并且所述第二传感器设备(120)适于被耦合到第二机器(122)，其中：
所述第一机器(112)和所述第二机器(122)是旋转机器，并且其中
所述第一传感器设备(110)和所述第二传感器设备(120)适于彼此同步，
所述第一传感器设备(110)包括：
第一传感器，用于感测所述第一机器(112)的操作参数，
发送器，用于发送(130)数据包，其中所述数据包包括所感测到的所述第一机器(112)的操作参数；并且
所述第二传感器设备(120)包括：
第二传感器，用于与所述第一传感器设备(110)同步感测所述第二机器(122)的操作参数，
接收器，用于与所述第一传感器设备(110)同步接收来自所述第一传感器设备(110)的数据包，所述数据包包括所述第一机器(112)的操作参数，其中
所述第二传感器设备(120)被配置为根据所接收到的所述第一机器(112)的操作参数和所感测到的所述第二机器(122)的操作参数来计算性能指标。
10.根据权利要求9所述的传感器组(100)或根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述第一机器(112)是驱动旋转机器，并且其中所述第二机器(122)是从动旋转机器。
11.根据权利要求9所述的传感器组(100)或根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述第一传感器设备(110)包括磁场传感器，所述磁场传感器用于感测(220)所述第一机器(112)的磁场，并且其中所述第二传感器设备(120)不利用磁场传感器测量来感测(230)所述第二机器(122)的所述操作参数。
12.根据权利要求9所述的传感器组(100)或根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中
所述第一机器(112)和所述第二机器(122)具有公共操作参数，其中
所述第一传感器设备(110)以比所述第二传感器设备(120)更高的精度来感测(220)所述公共操作参数。
13.根据权利要求9所述的传感器组(100)或根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述第一机器(112)或所述第二机器(122)是以下项中的一项或多项：
-电动机；
-低压电动机；
-泵；
-轴承；
-齿轮箱。
14.根据权利要求9所述的传感器组(100)或根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中所述第一传感器设备(110)或所述第二传感器设备(120)包括以下传感器中的一个或多个传感器：
-温度传感器；
-声学传感器；
-加速度计；
-磁力计。
15.根据权利要求9所述的传感器组(100)在根据权利要求1的方法(200)中的用途。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106128062A (zh) * 2016-06-24 2016-11-16 安徽容知日新科技股份有限公司 设备监测数据传输的方法、传感器、采集站及系统
US20180097353A1 (en) * 2016-10-04 2018-04-05 Abb Schweiz Ag Differential fault detection system
CN108027358A (zh) * 2015-09-22 2018-05-11 卡特彼勒公司 变速箱部件和润滑剂条件监测系统
US20200182684A1 (en) * 2017-04-26 2020-06-11 Augury Systems Ltd. Systems and methods for monitoring of mechanical and electrical machines
CN111465832A (zh) * 2017-11-09 2020-07-28 盖茨公司 皮带传动装置监测系统
US20200336878A1 (en) * 2017-11-27 2020-10-22 Willowmore Pte. Ltd. Gateway device for iot sensors or actuators

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6002996A (en) * 1997-11-26 1999-12-14 The Johns Hopkins University Networked sensor system
US20050240377A1 (en) * 2002-05-13 2005-10-27 Bibelhausen David J Wireless modular monitoring and protection system topology
US9565275B2 (en) * 2012-02-09 2017-02-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Transformation of industrial data into useful cloud information
US8149748B2 (en) * 2006-11-14 2012-04-03 Raytheon Company Wireless data networking
US10408645B2 (en) * 2016-11-01 2019-09-10 Deere & Company Correcting bias in parameter monitoring
US9913006B1 (en) * 2016-11-28 2018-03-06 01dB-METRAVIB, Société par Actions Simplifiée Power-efficient data-load-efficient method of wirelessly monitoring rotating machines
US20210123835A1 (en) * 2019-10-28 2021-04-29 Everactive, Inc. Machine health monitoring

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108027358A (zh) * 2015-09-22 2018-05-11 卡特彼勒公司 变速箱部件和润滑剂条件监测系统
CN106128062A (zh) * 2016-06-24 2016-11-16 安徽容知日新科技股份有限公司 设备监测数据传输的方法、传感器、采集站及系统
US20180097353A1 (en) * 2016-10-04 2018-04-05 Abb Schweiz Ag Differential fault detection system
US20200182684A1 (en) * 2017-04-26 2020-06-11 Augury Systems Ltd. Systems and methods for monitoring of mechanical and electrical machines
CN111465832A (zh) * 2017-11-09 2020-07-28 盖茨公司 皮带传动装置监测系统
US20200336878A1 (en) * 2017-11-27 2020-10-22 Willowmore Pte. Ltd. Gateway device for iot sensors or actuators

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