CN115146895A - 机械系统的健康评估 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于评估机械系统的健康的方法。该方法包括：接收间歇获得的且与系统的健康相关联的不连续系统数据；生成基于不连续系统数据的不连续健康指数；接收连续获得的且与系统的健康相关联的连续系统数据；以及生成基于连续系统数据的连续健康指数，其中，不连续健康指数和连续健康指数被配置为是可组合的。该方法还包括将不连续健康指数和连续健康指数组合；基于不连续健康指数和连续健康指数的组合来生成总体健康指数；以及基于总体健康指数，自动采取一个或多个行动来维持或改善机械系统的健康和/或避免风险。

Description

机械系统的健康评估
技术领域
本公开涉及机械系统的健康评估，更具体地，涉及利用不连续获得的数据进行健康评估。
背景技术
预防性维持和状况监测可以用于在周期性或非周期性时间监测机械系统，生成不连续数据。例如，非破坏性测试(NDT)检查可以在离散时间执行，需要各种清单检查项目的执行。NDT检查的一些示例包括红外成像、超声波厚度测量勘测、裂纹指示检测(例如，使用磁性粒子检查)等。检查可以指示问题的开始，诸如当超过阈值变量时。然而，这种不连续类型的监测本身不足以避免机械系统的故障。即使当清单上的所有项目都指示令人满意的性能，机械系统也可能发生故障。
压力容器是使用维持和状况监测来监测的机械系统的示例。压力容器的故障可以是危险的和灾难性的。因此，改善机械系统的监测而不是单独依靠不连续的预防性维持和状况监测将是有益的。
虽然常规的方法和系统已经通常被认为满足其预期目的，但是在本领域中仍然有对改善的机械系统的健康评估的需要，这些机械系统传统上是通过不连续的预防性维持和状况监测来监测的。本公开提供了解决方案。
发明内容
下文描述示出的实施例的目的和优势将在随后的描述中阐述并从中显而易见。示出的实施例的附加优势将通过在本文中的书面描述和权利要求以及附图中特别指出的设备、系统和方法来实现和获得。为了实现这些和其他优势，以及根据示出的实施例的目的，在一个方面中，公开了一种用于评估机械系统的健康的计算机实现的方法。该方法包括：接收间歇获得的且与系统的健康相关联的不连续系统数据；生成基于不连续系统数据的不连续健康指数；接收连续获得的且与系统的健康相关联的连续系统数据；以及生成基于连续系统数据的连续健康指数。不连续健康指数和连续健康指数被配置为是可组合的。该方法还包括将不连续健康指数和连续健康指数组合，其包括将随时间生成的一个或多个不连续健康指数和随时间生成的一个或多个连续健康指数组合。该方法还包括基于不连续健康指数和连续健康指数的组合来生成总体健康指数；以及基于总体健康指数，自动采取一个或多个行动来维持或改善机械系统的健康和/或避免风险。
在一个或多个实施例中，将不连续系统数据和连续系统数据组合可以包括应用组合方法来将随时间生成的一个或多个不连续和连续健康指数组合。
在一个或多个实施例中，该方法还可以包括捕获不连续系统数据和连续系统数据中的至少一个。
在一个或多个实施例中，一个或多个行动可以包括调整捕获不连续系统数据和/或连续系统数据的方式。
在一个或多个实施例中，一个或多个行动可以包括执行与机械系统相关联的相关设备的紧急关闭以避免风险。
在一个或多个实施例中，一个或多个行动可以包括向系统用户或操作员提供通知以指示机械系统的健康的评估的变化和/或对响应机械系统的健康的评估的变化的建议。
在一个或多个实施例中，总体健康指数可以被表示为得分，并且将不连续健康指数和连续健康指数组合成总体健康指数还可以包括将一个或多个先前确定的总体健康指数组合，其中，生成总体健康指数可以是基于不连续健康指数、连续健康指数和一个或多个先前确定的总体健康指数的组合。
在一个或多个实施例中，该方法还可以包括当新的不连续系统数据被接收到时，响应于不连续系统数据的接收，实时更新不连续健康指数；以及响应于对不连续健康指数的更新，实时更新总体健康指数。
在一个或多个实施例中，该方法还可以包括确定不连续置信度指示符(DC-CI)和连续置信度指示符(C-CI)中的至少一个。DC-CI指示所接收到的不连续系统数据和所确定的不连续健康指数中的至少一个的置信度水平。C-CI指示所接收到的连续系统数据和所确定的连续健康指数中的至少一个的置信度水平。该方法还可以包括生成总体置信度指示符(O-CI)，该总体置信度指示符是DC-CI和C-CI中的至少一个和/或DC-CI和C-CI中的至少一个的趋势的函数。是否自动采取一个或多个行动的确定和/或要采取的一个或多个行动的选择可以是基于O-CI和/或O-CI的变化。
在一个或多个实施例中，用于将不连续康指数和连续健康指数组合的组合方法将权重应用到不连续系统数据和连续系统数据中的每一个。
在一个或多个实施例中，应用到不连续健康指数和连续健康指数的权重分别作为DC-CI和C-CI的函数被动态确定。根据本公开的其他方面，提供了一种用于评估机械系统的健康的健康评估系统。该健康评估系统包括被配置为存储多个可编程指令的存储器，以及与存储器通信的至少一个处理设备，其中，在执行多个可编程指令时，至少一个处理设备被配置为执行所公开的方法。
在一个或多个实施例中，机械系统可以与工业过程相关联。
在一个或多个实施例中，机械系统可以包括压力容器。在一个或多个实施例中，压力容器可以是与造纸过程相关联的纸浆蒸煮器。
根据本公开的又一方面，一种具有嵌入其中的一个或多个计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质，该一个或多个计算机程序在由计算机系统执行时，使计算机系统执行所公开的方法。
附图说明
通过参考各种实施例，可以获得上面简要概述的本公开的更详细的描述，各种实施例中的一些在附图中示出。虽然附图示出了本公开的选择实施例，但是这些图不被认为是对其范围的限制，因为本公开可以允许其他同等有效的实施例。
图1是示出根据本公开的实施例的示例健康评估系统的框图；
图2是示出根据本公开的实施例的图1所示的示例连续数据处理器的框图；
图3是示出根据本公开的实施例的图1所示的示例不连续数据处理器的框图；
图4是示出根据本公开的实施例的与健康评估系统的其他组件和/或与一个或多个其他健康评估系统通信的图1所示的示例组合健康评价器的框图；
图5是根据本公开的实施例的评估机械系统的健康的示例方法的流程图；以及
图6是根据本公开的实施例的实现图1所示的健康评估系统的组件的示例性计算机系统的框图。
在可能的情况下，使用相同的附图标记来指定图中共有的相同元件。然而，在一个实施例中公开的元件可以在没有具体详述的情况下在其他实施例中有益地利用。
具体实施方式
现在将参考附图，其中相同的附图标记标识本主题公开的相似的结构特征或方面。出于解释和说明而非限制的目的，根据本公开的健康评估系统的示例性实施例的示意图在图1中示出，并且通常由附图标记100指定。根据本公开的健康评估系统的其他实施例或其方面在图2-图6中提供，如将要描述的。
健康评估系统100包括一个或多个连续系统数据源102和一个或多个不连续系统数据源112，它们分别感测和输出与被对健康进行评估的机械系统相关的连续系统数据和不连续系统数据。该机械系统可以是例如炼油厂中的例如压力容器、锅炉管道系统、给水加热器、热回收蒸汽发生器、发酵或生物反应器以及催化剂裂化器。
连续系统数据被提供给输出连续健康指数的连续数据处理器104。不连续系统数据被提供给输出不连续健康指数的不连续数据处理器114。组合健康评价器120通过应用组合算法来评价连续健康指数和不连续健康指数。组合健康评价器120还可以从一个或多个外部数据源122接收外部数据，并且将外部数据应用到组合算法或其结果。可以在执行组合算法之前、期间或之后应用外部数据。
可以在无故障状况下执行机械系统的无故障评价，以获得无故障连续系统数据和/或无故障状况下不连续系统数据。例如，当机械系统是新的、刚维修过的等时，无故障评价可以物理地执行或模拟。连续健康指数可以是无故障连续系统数据和在被监测的机械系统的操作期间获得的连续系统数据之间的比较的函数。类似地，不连续健康指数可以是无故障不连续系统数据和在被监测的机械系统的操作期间获得的不连续系统数据之间的比较的函数。在一个或多个实施例中，当满足某些状况时，无故障不连续系统数据可以被分类为无故障。例如，小于指示最小变化的预先确定阈值的热图像的热变化，或者在指示低支出的预先确定范围内的磁性粒子裂纹指示的测量分布的均值和标准差可以被确定为无故障。
连续数据处理器104、不连续数据处理器114和组合健康评价器120在一个或多个计算机系统上实现，并且可以在单独设备中集成(例如，容纳在相同外壳中)或者在一个或多个分离的设备中提供。连续数据处理器104、不连续数据处理器114和组合健康评价器120中的任何可以共享一个或多个组件和/或功能，或者可以彼此完全分离。
组合健康评价器120基于组合算法的输出来评估机械系统的健康，该组合算法可以任选地包括外部数据的应用。可以通过应用健康评估算法来执行健康评估。健康评估算法的输出可以表示为健康评估得分。健康评估得分可以包括表示机械系统的相应特性的一个或多个得分和/或表示机械系统的总体健康的总体得分。
基于健康评估得分，组合健康评价器120向系统相关组件130输出命令和/或通知。命令和通知可以使系统相关组件130采取一个或多个自动行动来维持或改善机械系统的健康和/或避免风险。这些行动可以包括，例如，执行与机械系统相关联的相关设备的紧急关闭以避免风险，或者调整由相应的不连续系统数据源112和/或连续系统数据源102捕获不连续系统数据和/或连续系统数据的方式。此外，行动可以包括向系统用户或操作员显示和/或通告通知，以指示机械系统的健康的评估的变化和/或对响应系统的健康的评估的变化的建议。示例建议可以包括发出警报声和闪烁灯光，以提醒附近的人员撤离该区域。另一示例建议可以是通知：状况已经稳定，使得返回该区域是安全的。
在一个或多个实施例中，健康评估得分可以作为评估反馈数据输出，该评估反馈数据作为输入提供给组合健康评价器120。以这种方式，组合健康评价器120利用健康评估算法的应用的下一次迭代来处理评估反馈数据，如应用到后来接收的连续健康指数和不连续健康指数的组合算法的组合的输出。评估反馈数据可以在执行健康评估算法之前、期间或之后应用到健康评估算法。
例如，连续系统数据源102可以包括不断地监测机械系统且输出连续系统数据的摄像机、温度传感器、流量传感器、压力传感器、PH传感器、速度传感器、化学浓度传感器、例如红外或可见光谱的成像器、振动传感器等。每个连续系统数据源102的输出可以提供连续系统数据通道。
连续系统数据源102可以被永久安装。此外，与结合具体的检查或测试相反，连续系统数据源可以在机械系统的操作期间连续地实时感测。连续系统数据可以是原始数据，或者可以是经处理的数据。连续系统数据的处理可以由连续系统数据源使用中间设备来执行。该处理可以包括例如聚合、从模拟到数字的转换、使用信号处理技术的加强或滤波等。
连续数据处理器104评价接收到的连续系统数据，并输出连续健康指数，该连续健康指数是连续系统数据通道的函数，以基于连续系统数据来提供机械系统的健康的定量测量。
参考图2，连续数据处理器104包括连续数据分析器202和连续健康指数估计器204。连续数据分析器202从连续系统数据源102接收连续系统数据。连续数据分析器202将算法和/或模型(诸如连续模型212)应用到连续系统数据，并且输出连续评价数据。在不限于特定的设备或技术的情况下，连续数据分析器202可以被实现为例如AVEVATM预测性分析软件(先前称为PRiSM预测性资产分析)、通用电气TMPredixTM和西门子TMMindSphereTM。
连续数据分析器202可以使用连续模型212来应用一个或多个算法，诸如统计分析、概率分析、机器学习或数值求解器技术。数值求解器技术可以应用目标函数来将连续系统数据与最佳操作点进行比较。数值求解器技术可以包括最小二乘法技术、线性规划(LP)技术、二次规划技术、回归技术、混合整数线性规划技术、混合整数非线性规划技术等中的一个或多个。来自连续模型的输出作为连续评价数据来输出。连续评价数据可以作为反馈提供给连续数据分析器202，诸如用于检测趋势。
连续健康指数估计器204接收和处理连续评价数据，并将其变换成连续健康指数，该连续健康指数是表示由连续系统数据指示的机械系统的健康的数值。连续健康指数以与组合健康评价器120兼容的预先确定格式来提供。当接收到连续系统数据时，可以实时确定连续健康指数估计器204。
确定连续置信度指示符(C-CI)，其指示连续系统数据和由此确定的连续评价数据中的置信度水平。C-CI可以被认为是与连续健康指数相关联的+/-变化性的度量。用于确定C-CI的技术可以包括例如统计技术、商业规则的应用等。
例如，当置信度由于如连续评价数据的反馈所指示的、鉴于历史连续系统数据在连续系统数据中检测到的非期望变化性而降低时，可以降低C-CI。
C-CI还可以被与稳定性相关的连续系统数据的物理特性的测量组合的范围值的包络的正或负变化影响，诸如指示空气动力稳定性的飞行包络。当连续系统数据与预期一致和/或连续系统数据的分辨率相对较高时，可以提高C-CI。当包络偏离稳定状况、连续系统数据与预期不一致和/或连续系统数据的分辨率低时，可以降低C-CI。
可以将C-CI作为反馈提供给连续数据分析器202，以检测C-CI的趋势，诸如C-CI的降低，这可以归因于连续系统数据中的可能错误或者连续数据分析器202用来分析连续系统数据的技术中的可能错误。随着C-CI降低(指示连续健康指数的置信度降低)，连续健康指数的下一次和后续计算的重要性可以降低，诸如通过调整应用到连续健康指数以用于未来计算的权重。返回参考图1，不连续系统数据源112可以包括例如相机(其获取静态照片或视频)、声学传感器、热传感器、热成像仪、X射线成像仪、压力传感器、光谱仪、电流传感器、超声波传感器、实验室结果(诸如用于测量冶金性质或纸浆卡伯值)、手动或自动生成的其中输入数据的清单，但不限于此。每个不连续系统数据源112的输出可以提供不连续系统数据通道。
不连续系统数据源112向不连续数据处理器114提供不连续系统数据，在数据提供之间具有间隔。不连续系统数据源112可以被激活，以在周期性或非周期性检查过程期间感测或测量物理性质，或者获得手动输入的数据。检查过程可以通过管理测试来获得，诸如使用非破坏性测试方法，其可以涉及能量场、能量脉冲、流体等的应用，以及感测、测量和/或观察机械系统响应时的物理特性。
与连续系统数据对照，不连续系统数据是间歇获得的。不同类型的不连续系统数据可以通过管理不同的测试来获得。测试可以由不同的实体在不同的时间单独地执行。各种测试的结果可以与各种阈值进行比较，以确定机械系统的健康是否劣化。在某些情况下，单独测试可能无法指示健康的劣化，而这些单独结果的组合可以指示已经发生了健康劣化。此外，即使当不连续系统数据传感器112的组合不输出指示健康劣化的结果时，可以基于来自一个或多个不连续系统数据源112的不连续系统数据与来自连续系统数据源102的输出的组合来通知健康劣化。
不连续数据处理器114接收并评价不连续系统数据。可以为每个不连续系统数据通道生成单独不连续健康得分，例如，作为与特定不连续系统数据通道对应的无故障不连续系统数据的函数。不连续数据处理器114可以计算和输出作为单独不连续健康得分的函数(例如，加权平均)的不连续健康指数。不连续健康指数基于不连续系统数据来提供机械系统的健康的定量度量。
提供连续健康指数和不连续健康指数给组合健康评价器120。组合健康评价器120可以组合连续健康指数和不连续健康指数，以生成机械系统的健康的总体评估。总体健康评估可以被输出，诸如到用于显示的显示模块132。此外，总体健康评估可以作为评估反馈数据输出到组合健康评价器120，诸如用于跟踪历史健康评估、与历史健康评估进行比较和/或检测趋势。
总体健康评估可以由组合健康评价器120来评价，以确定是否需要采取行动，诸如维持或改善机械系统的健康、避免风险和/或收集附加的连续系统数据或不连续系统数据。当确定需要采取行动时，组合健康评价器120向系统相关组件130提交命令和/或通知。例如，可以发送命令来关闭机械系统的一个或多个组件。在另一示例中，可以请求对机械系统的组件的维持或维修。在进一步的示例中，可以激活警报来警告个人撤离机械系统附近。在又一示例中，可以发布命令来委托附加的连续系统数据源或不连续系统数据源，或者改变现有连续系统数据源102和不连续系统数据源112的设置(例如，灵敏度或分辨率)。
此外，外部数据源122可以直接向组合健康评价器120提供除连续系统数据和不连续系统数据以外的外部数据。外部数据源122可以在机械系统的外部，或者在由连续系统数据源102和不连续系统数据源112使用以用于分别与连续数据处理器104和不连续数据处理器114通信的网络的外部。例如，外部数据源可以测量环境物理特性，诸如温度或地震性质，或者提供关于极端温度、极端风力或地震活动的预测。
参考图3，不连续数据处理器114包括不连续数据分析器302和连续健康指数估计器。不连续数据分析器302从不连续系统数据源112接收不连续系统数据。不连续数据分析器302将算法和/或模型(诸如不连续模型312)应用到不连续系统数据，并输出不连续评价数据。所应用的技术可以包括最小二乘法技术、线性规划(LP)技术、二次规划技术、回归技术、混合整数线性规划技术、混合整数非线性规划技术等中的一个或多个。不连续评价数据可以作为反馈提供给不连续数据分析器302，诸如用于检测趋势。
不连续健康指数估计器304处理不连续评价数据并将其变换成不连续健康指数。不连续健康指数可以是与相应不连续系统数据通道对应的单独不连续健康得分的函数。单独不连续健康得分是与相应不连续系统数据通道对应的不连续系统数据的函数，并且在一个或多个实施例中可以是对应的无故障不连续系统数据的函数。不连续健康指数可以是表示机械系统的健康的定量(例如，数字)或定性(例如，定性范围，诸如优秀、良好、一般、差或严重)值。不连续健康指数以与组合健康评价器120兼容的预先确定格式提供。当接收到不连续系统数据时，可以实时确定不连续健康指数估计器204。
确定不连续置信度指示符(DC-CI)，其指示不连续系统数据和由此确定不连续评价数据的置信度水平。用于确定DC-CI的技术可以包括例如统计技术、商业规则的应用等。
例如，当置信度由于如不连续反馈数据或来自不连续评价数据的反馈所指示的、不连续系统数据或不连续系统数据随时间的趋势而降低时，可以降低DC-CI，该不连续系统数据或不连续系统数据随时间的趋势指示稳定性的降低(例如，向与不稳定性相关联的值的趋势的加速)和/或鉴于历史不连续系统数据在不连续系统数据中检测到的非期望变化性。
在前者的示例中，DC-CI可以被与稳定性相关的不连续系统数据的物理特性的测量组合的范围值的包络的正或负变化影响。当不连续系统数据与预期一致和/或不连续系统数据的分辨率相对较高时，可以提高DC-CI。当包络偏离稳定状况、不连续系统数据与预期不一致和/或不连续系统数据的分辨率低时，可以降低DC-CI。
可以将DC-CI作为反馈提供给不连续数据分析器302，以检测DC-CI的趋势，诸如DC-CI的降低，这可以归因于不连续系统数据中的可能错误或者不连续数据分析器302用来分析不连续系统数据的技术中的可能错误。随着DC-CI降低(指示不连续健康指数的置信度降低)，不连续健康指数的下一次和后续计算的重要性可以降低，诸如通过调整应用到不连续健康指数以用于未来计算的权重。
在后者的示例中，如不连续反馈数据所指示的，当确定最近测量的不连续系统数据在逻辑上偏离历史趋势时，可以降低DC-CI。然而，不连续裂纹指示或测量不应随时间而减少，因为这将是不合逻辑的。这种不合逻辑的行为的原因指示在不连续系统数据中有不希望的变化性，这指示不连续系统数据的置信度的减小且因此指示不连续健康指数的减小，如DC-CI的降低所指示的。
参考图4，组合健康评价器120包括组合模块402和总体健康评价器404。组合模块402接收连续健康指数和不连续健康指数以及相关联的相应C-CI和DC-CI，并将它们组合成具有相关联的总体置信度指数(O-CI)的总体健康指数。接收到的连续健康指数和不连续健康指数以及C-CI和DC-CI可以存储为历史数据。
在一个或多个实施例中，可以通过应用组合方法来组合连续健康指数和不连续健康指数，以确定O-CI。组合方法可以利用C-CI和DC-CI的最近的值和/或一个或多个历史值。当使用C-CI或DC-CI的多个值用于确定O-CI时，可以使用组合方法来组合多个值，诸如选择最高值、选择最低值和/或求平均值，但不限于此。当组合C-CI和DC-CI来确定O-CI时，可以使用组合方法，诸如选择最高值、选择最低值和/或求平均值，但不限于此。当组合C-CI和DC-CI时以用于确定O-CI时，可以使用权重，诸如用于加权平均。可以基于C-CI和DC-CI值和/或C-CI和DC-CI值的趋势来确定权重。例如，当DC-CI低于阈值、显著小于C-CI或DC-CI呈下降趋势时，可以降低应用到DC-CI的权重。
可以以相同的预先确定格式和比例(scale)提供连续健康指数和不连续健康指数，以促进组合，或者组合模块402可以对连续健康指数和/或不连续健康指数执行转换(translation)操作，以便于促进组合。类似地，可以以相同的预先确定格式和比例来提供DC-CI和C-CI，以促进组合，或者组合模块402可以对DC-CI和/或C-CI执行转换操作，以便于促进组合。
连续健康指数和不连续健康指数的组合以及C-CI和DC-CI的组合均通过应用组合算法来执行，而不限于特定算法。在一个或多个实施例中，组合算法可以选择最低或最高值来表示所有被组合的值，或者对选定值进行加权，并使用方程(诸如计算均值(mean)或平均值(average)的方程)来组合所有被组合的加权和未加权的值。
在一个或多个实施例中，组合算法使用的权重可以是动态的。例如，当首次部署机械系统时，不连续系统数据可以是稀疏的，并且可以被非常轻地加权。随着时间的推移，随着更多不连续系统数据变得可用，应用到不连续健康指数的权重可以增加，诸如增加到50％。相反，如果不连续系统数据的收集之间的时间增加，则应用到不连续健康指数的权重可以减少。
在一个或多个实施例中，总体健康指数不仅可以是最近的连续健康指数和最近的不连续健康指数的函数，而且可以是存储的历史连续健康指数和/或历史不连续健康指数的函数，因此使用历史数据来预测未来健康相关的事件。
对初始总体健康指数和相关联的O-CI的确定或对总体健康指数和O-CI的更新可以通过执行导致不连续数据处理器接收到新的不连续系统数据的检查或者通过组合健康评价器120接收到更新的不连续健康指数来触发。
总体健康指数和相关联的O-CI可以被提供给显示模块132，显示模块132可以使总体健康指数和O-CI(和/或命令或通知)被显示。总体健康指数和O-CI可以进一步作为反馈提供给组合模块，以与用于确定总体健康指数和/或O-CI的组合方法一起使用。组合方法可以利用总体健康指数和/或O-CI的最近的值和/或一个或多个历史值。
在一个或多个实施例中，总体健康指数可以作为反馈提供给组合健康评价器120，诸如基于总体健康指数的变化来触发命令和/或通知。例如，对总体健康指数正在减少或已经下降到阈值以下的确定的响应，可以包括收集附加的不连续系统数据的建议，诸如增加数据收集的分辨率或增加附加的连续系统数据源或不连续系统数据源。对总体健康指数正在减少或已经下降到阈值以下的确定的另一示例响应可以包括降低机械系统的性能(例如，减少机械系统的操作设置)或暂时将电源从机械系统移除以允许离线检查。
在一个或多个实施例中，O-CI基于用于确定总体健康指数的数据的可靠性。例如，数据可靠性可以是用于向相应的连续数据处理器104和不连续数据处理器114提供连续系统数据和不连续系统数据的连续系统数据源和不连续系统数据源(102和112)的数量的函数。用于提供连续系统数据和/或不连续系统数据的连续系统数据源和/或不连续系统数据源(102和112)的数量的增加可以分别增加C-CI和/或DC-CI，并且因此可以增加O-CI的值。在另一示例中，O-CI可以是特定连续或不连续系统数据通道的变化率(如C-CI和DC-CI所指示的)、对应的连续健康得分或不连续健康得分和/或连续健康指数或不连续健康指数的函数。
总体健康指数和相关联的O-CI被提供给总体健康评价器404。总体健康评价器404应用评价算法来确定是否例如向系统相关组件130输出命令或通知。系统相关组件130和应用到组件的行动的示例包括，例如但不限于，由行动关闭的阀门、由行动激活以提醒个人正在进行撤离的警报系统、由行动委托以改变其灵敏度(对于更精细的数据更高或由于滋扰的警报而更低)的连续系统数据源或不连续系统数据源(102或112)、由行动绕过并由冗余机构替换的机构(例如，泵或阀门)、向供应商或技工发送通知以替换或提供服务的机构，等等。在一个或多个实施例中，行动可以包括对特定组件执行行动的建议。
在一个或多个实施例中，总体健康评价器404可以基于总体健康指数和/或O-CI的趋势来确定何时输出命令和/或通知以及/或者命令和/或通知的紧急度。例如，当确定总体健康指数和/或O-CI的变化率超过阈值时，可以触发行动。多个阈值可以与相应的不同行动和紧急度水平相关联。
在一个或多个实施例中，总体健康评价器404可以应用例如统计分析、概率分析、机器学习和/或数值求解器技术来确定何时输出命令和/或通知。总体健康指数可以与其相关联的O-CI一起存储以供新机械系统，并存储为基线总体健康指数。当故障出现时，可以确定最近的总体健康指数和相关联的O-CI，并将其存储为故障总体健康指数。与每个基线和/或故障总体健康指数相关联的O-CI可以用于确定更新的总体健康指数。
学习数据(诸如基线和/或故障总体健康指数及其相关联的O-CI)可以诸如由健康评估服务器406从多个健康评估系统100聚合，以提供具有聚合置信度指数(A-CI)的聚合学习数据。此外，聚合学习数据可以被分发给健康评估系统100。健康评估服务器406可以基于从各种健康评估系统100接收的基线和/或故障总体健康指数之间的相似性或差异来增加或减小A-CI。
每当总体健康评价器404实时评价总体健康时(例如，响应于新的不连续系统数据的接收)，总体健康评价器404可以将计算的总体健康指数与基线和故障总体健康指数进行比较。比较的结果可以用于确定是否发送命令和/或通知。是否发送命令和/或通知的确定可以基于与基线和故障总体健康指数以及与实时确定的当前总体健康指数、基线总体健康指数、和/或故障总体健康指数相关联的O-CI的比较的结果。
可以基于相关联的O-CI来调整命令和/或通知。例如，与当前和故障总体健康指数相关联的低O-CI可以导致具有弱建议的通知的提供。随着相关联的O-CI的强度的增加和/或连续健康指数、不连续健康指数或总体健康指数的变化率的增加，建议的强度可以增加。当相关联的OCI超过预先确定的置信度阈值时，建议可以伴随有引起强烈行动的命令，诸如关闭组件和/或警报撤离。
当确定需要采取行动时，组合健康评价器120向系统相关组件130提交命令和/或通知。例如，可以发送命令来关闭机械系统的一个或多个组件。在另一示例中，可以请求对机械系统的组件的维持或维修。在另一示例中，可以激活警报来警告个人撤离机械系统附近。在又一示例中，可以发布命令来委托附加的连续系统数据源或不连续系统数据源，或者改变现有连续系统数据源102和不连续系统数据源112的设置(例如，灵敏度或分辨率)。
来自外部数据源122的外部数据可以由组合模块402和/或总体健康评价器404接收。组合算法和/或评价算法可以被配置为使用外部数据来确定相应的总体健康指数、相关联的O-CI、和/或命令和/或通知。
在示例中，并且不限于该特定示例，机械系统是压力容器。连续数据处理器104可以从连续系统数据源102(如图1所示)、存储和提供历史连续系统数据的历史库、一个或多个可编程逻辑控制器(PLC)、监督控制和数据采集(SCADA)系统和/或分布式控制系统(DCS)接收连续系统数据。不连续数据处理器114可以接收压力和视频数据和/或来自非破坏性测试(通过间歇检查获得)的数据作为不连续系统数据，以及历史不连续系统数据。组合健康评价器120将从连续数据处理器104和不连续数据处理器114接收的连续健康指数和不连续健康指数组合。当实时确定总体健康指数与基线总体健康指数相似时，目标将是维持现在状况不变，并且命令和/或通知可以是中性的。当实时确定总体健康指数与故障总体健康指数相似时，命令和/或通知的目标将是避免潜在的故障。命令和/或通知可以包括紧急消息和/或行动。
图5示出了示例性且非限制性的流程图，该流程图示出了根据某些示出的实施例的用于生成软件应用的方法。示例方法可以由健康评估系统执行，诸如图1所示的健康评估系统100。在转到图5的描述之前，注意，虽然图5中的流程图示出了以如连接这些框的线所指示的特定顺序实行的操作框的示例，但是这些流程图中所示的各个框可以以不同的顺序或者以不同的组合或子组合来执行。应当理解，在一些实施例中，下面描述的一些框可以组合成单个框。在一些实施例中，可以包括一个或多个附加框。在一些实施例中，可以省略一个或多个框。
在框502处，接收关于机械系统的不连续健康相关信息。在框504处，基于不连续系统数据来生成不连续健康指数。在框506处，接收关于机械系统的连续健康相关信息。在框508处，基于连续系统数据来生成连续健康指数。不连续健康指数和连续健康指数被配置为是可组合的。在框510处，诸如通过应用组合算法将不连续健康指数和连续健康指数组合。在框512处，基于不连续健康指数和连续健康指数的组合来生成总体健康指数。在一个或多个实施例中，总体健康指数可以表示为得分。在框518处，引起自动行动以维持或改善机械系统的健康和/或避免风险。
在框514处，在一个或多个实施例中，基于用于确定总体健康指数的数据的可靠性，置信度得分可以可选地与总体健康指数相关联。在框516处，在一个或多个实施例中，总体健康指数可以可选地作为反馈应用以与不连续健康指数和连续健康指数组合，以用于总体健康指数的未来确定。例如，作为反馈的先前确定的总体健康指数可以与不连续健康指数和连续健康指数组合，用于确定更新的总体健康指数。
在一个或多个实施例中，当接收到新的不连续系统数据时，响应于不连续系统数据的接收，更新不连续健康指数，并且响应于对不连续健康指数的更新，更新总体健康指数。
行动的一些示例包括调整捕获不连续系统数据和/或连续系统数据的方式；执行与机械系统相关联的相关设备的紧急关闭以避免风险；以及向系统用户或操作员提供通知，以指示机械系统的健康的评估的变化和/或对响应机械系统的健康的评估的变化的建议。
参考图6，示出了示例计算系统600的框图，其提供了健康评估系统100的处理组件的示例配置，即连续数据处理器104、不连续数据处理器114和组合健康评价器120。附加地，健康评估系统100的所有或部分处理组件可以被配置为软件，并且计算系统600可以表示这些部分。计算系统600仅是合适系统的一个示例，并且不旨在对本文所描述的本公开的实施例的使用范围或功能提出任何限制。计算系统600可以使用硬件、软件和/或固件来实现。不管怎样，计算系统600能够实现和/或执行本公开中阐述的功能。
计算系统600以通用计算设备的形式示出。计算系统600包括处理设备602、存储器604、可以与诸如用户接口610的内部组件通信的输入/输出(I/O)接口(I/F)606，以及可选的外部组件608。
处理设备602可以包括例如可编程逻辑设备(PLD)、微处理器、DSP、微控制器、FPGA、ASIC和/或具有类似处理能力的其他分立或集成逻辑电路。
处理设备602和存储器604可以包括在例如FPGA、ASIC、微控制器或微处理器中提供的组件中。存储器604可以包括例如用于临时或长期存储数据以及用于存储可由处理设备602执行的可编程指令的易失性和非易失性存储器。存储器604可以是用于程序指令的存储的可移动的(例如，便携的)存储器。I/O I/F 606可以包括接口和/或导体，以耦合到一个或多个内部组件610和/或外部组件608。
这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式运转，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的指令的制造品。
计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以使一系列操作在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行来产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现框图的一个或多个框中指定的功能/动作的过程。
健康评估系统100的处理组件的实施例可以由一个或多个计算机系统(诸如微处理器)来实现或执行。每个计算机系统600可以包括在健康评估系统100的处理组件或其多个实例中。在所示的示例中，计算机系统600嵌入在健康评估系统100的处理组件中。在各种实施例中，计算机系统600可以包括微处理器、FPGA、专用集成电路(ASIC)、微控制器中的一个或多个。计算机系统600可以作为嵌入式设备来提供。计算机系统600的部分可以在外部提供，诸如通过中央计算机、数据集中器、控制间隙状态的显示(例如关于间隙的通知或警报)的驾驶舱计算设备，等。
计算机系统600仅是合适系统的一个示例，并且不旨在对本文所描述的本公开的实施例的使用范围或功能提出任何限制。不管怎样，计算机系统600能够实现和/或执行上文阐述的任何功能。
计算机系统600可以在由计算机系统执行计算机系统可执行的指令(诸如程序模块)的一般上下文中描述。通常，程序模块可以包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、逻辑、数据结构等。
在前述中，参考了各种实施例。然而，本公开的范围不限于具体描述的实施例。而是，所描述的特征和元素的任何组合，无论是否与不同的实施例相关，都被设想为实现和实践了所设想的实施例。此外，尽管实施例可以实现优于其他可能的解决方案或现有技术的优势，但是给定实施例是否实现特定优势不限制本公开的范围。因此，前述方面、特征、实施例和优势仅仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求的元素或限制，除非在权利要求中明确详述。
本文公开的各种实施例可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，各方面可以采取全硬件实施例、全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或将软件和硬件方面组合的实施例的形式，这些软件和硬件方面在本文中通常被称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，各方面可以采取包含在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有包含在其上的计算机可读程序代码。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质可以是但不限于例如电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或者前述的任何合适的组合。非暂时性计算机可读介质的更具体的示例(非穷举列表)可以包括以下：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。包含在计算机可读介质上的程序代码可以使用任何适当的介质来发送，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等，或前述的任何合适的组合。
用于执行本公开的各方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写。此外，这种计算机程序代码可以使用单独计算机系统或通过彼此通信的多个计算机系统(例如，使用局域网(LAN)、广域网(WAN)、因特网等)来执行。虽然参考流程图图示和/或框图描述了前述各种特征，但是本领域普通技术人员将理解，流程图图示和/或框图的每个框以及流程图图示和/或框图中的框的组合可以由计算机逻辑(例如，计算机程序指令、硬件逻辑、这两者的组合等)来实现。通常，计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器。此外，使用处理器的这种计算机程序指令的执行产生了可以执行流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能或动作的机器。
附图中的流程图和框图示出了本公开的各种实施例的可能实施方式的架构、功能和/或操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以表示模块、代码的片段或代码的部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。也应当注意，在一些替代实施方式中，框中注明的功能可以不按照图中注明的顺序出现。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，取决于所涉及的功能。也将注意到，框图和/或流程图图示中的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
应当理解，以上描述旨在是说明性的，而非限制性的。在阅读和理解以上描述后，许多其他实施方式示例是显而易见的。尽管本公开描述了具体的示例，但是应当认识到，本公开的系统和方法不限于本文描述的示例，而是可以在所附权利要求的范围内利用修改来实践。因此，说明书和附图将被视为是说明性的，而不是限制性的。因此，本公开的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求向其授予权利的等效物的全部范围来确定。

Claims (20)

1.一种用于评估机械系统的健康的方法，所述方法包括：
接收间歇获得的且与所述系统的健康相关联的不连续系统数据；
生成基于所述不连续系统数据的不连续健康指数；
接收连续获得的且与所述系统的健康相关联的连续系统数据；
生成基于所述连续系统数据的连续健康指数，其中，所述不连续健康指数和所述连续健康指数被配置为是可组合的；
将所述不连续健康指数和所述连续健康指数组合，包括将随时间生成的一个或多个不连续健康指数和随时间生成的一个或多个连续健康指数组合；
基于所述不连续健康指数和所述连续健康指数的组合来生成总体健康指数；以及
基于所述总体健康指数，自动采取一个或多个行动来维持或改善所述机械系统的健康和/或避免风险。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述不连续系统数据和所述连续系统数据组合包括应用组合方法来将随时间生成的所述一个或多个不连续和连续健康指数组合。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括捕获所述不连续系统数据和所述连续系统数据中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述一个或多个行动包括调整捕获所述不连续系统数据和/或所述连续系统数据的方式。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个行动包括执行与所述机械系统相关联的相关设备的紧急关闭以避免风险。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个行动包括向系统用户或操作员提供通知以指示所述机械系统的健康的评估的变化和/或对响应所述机械系统的健康的评估的变化的建议。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述总体健康指数被表示为得分，并且将所述不连续健康指数和所述连续健康指数组合成总体健康指数还包括将一个或多个先前确定的总体健康指数组合，其中，生成所述总体健康指数是基于所述不连续健康指数、所述连续健康指数和所述一个或多个先前确定的总体健康指数的组合。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在新的不连续系统数据被接收到时，响应于不连续系统数据的接收，实时更新所述不连续健康指数；以及
响应于对所述不连续健康指数的更新，实时更新所述总体健康指数。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定不连续置信度指示符(DC-CI)和连续置信度指示符(C-CI)中的至少一个，所述DC-CI指示所接收到的不连续系统数据和所确定的不连续健康指数中的至少一个的置信度水平，所述C-CI指示所接收到的连续系统数据和所确定的连续健康指数中的至少一个的置信度水平；以及
生成总体置信度指示符(O-CI)，所述总体置信度指示符是所述DC-CI和所述C-CI中的至少一个、所述DC-CI和C-CI中的至少一个的趋势、和/或一个或多个先前确定的O-CI的函数，其中，是否自动采取所述一个或多个行动的确定和/或要采取的所述一个或多个行动的选择是基于所述O-CI和/或所述O-CI的变化。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，用于将所述不连续健康指数和所述连续健康指数组合的所述组合方法将权重应用到所述不连续系统数据和所述连续系统数据中的每一个。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，应用到所述不连续健康指数和所述连续健康指数的所述权重分别作为DC-CI和所述C-CI的函数被动态确定。
12.一种用于评估机械系统的健康的健康评估系统，所述健康评估系统包括：
存储器，被配置为存储多个可编程指令；以及
与所述存储器通信的至少一个处理设备，其中，在执行所述多个可编程指令时，所述至少一个处理设备被配置为：
从一个或多个第一数据源接收间歇获得的且与所述系统的健康相关联的不连续系统数据；
生成基于所述不连续系统数据的不连续健康指数；
从一个或多个第二数据收集源接收连续获得的且与所述系统的健康相关联的连续系统数据；
生成基于所述连续系统数据的连续健康指数，其中，所述不连续健康指数和所述连续健康指数被配置为是可组合的；
将所述不连续健康指数和所述连续健康指数组合；
基于所述不连续健康指数和所述连续健康指数的组合来生成总体健康指数；以及
基于所述总体健康指数，自动采取一个或多个行动来维持或改善所述机械系统的健康和/或避免风险。
13.根据权利要求10所述的健康评估系统，其中，所述一个或多个行动包括以下中的至少一个：执行与所述机械系统相关联的相关设备的紧急关闭以避免风险、向系统用户或操作员提供通知以指示所述机械系统的健康的评估的变化和/或对响应所述机械系统的健康的评估的变化的建议，以及调整由所述第一和/或第二数据收集源捕获所述不连续系统数据和/或所述连续系统数据的方式。
14.根据权利要求12所述的健康评估系统，其中，所述机械系统与工业过程相关联。
15.根据权利要求12所述的健康评估系统，其中，所述机械系统包括压力容器。
16.根据权利要求15所述的健康评估系统，其中，所述压力容器是与造纸过程相关联的纸浆蒸煮器。
17.根据权利要求12所述的健康评估系统，其中，所述总体健康指数被表示为得分，并且将所述不连续健康指数和所述连续健康指数组合成总体健康指数还包括将先前确定的总体健康指数组合作为反馈，其中，生成所述总体健康指数是基于所述不连续健康指数、所述连续健康指数和所述先前确定的总体健康指数的组合。
18.根据权利要求12所述的健康评估系统，其中，在执行所述多个可编程指令时，所述处理器还被配置为：
当新的不连续系统数据被接收到时，响应于不连续系统数据的接收，实时更新所述不连续健康指数；以及
响应于对所述不连续健康指数的更新，实时更新所述总体健康指数。
19.根据权利要求12所述的健康评估系统，其中，在执行所述多个可编程指令时，所述处理器还被配置为：
确定不连续置信度指示符(DC-CI)和置信度指示符(C-CI)中的至少一个，所述DC-CI指示所接收到的不连续系统数据和所确定的不连续健康指数中的至少一个的置信度水平，所述C-CI指示所接收到的连续系统数据和所确定的连续健康指数中的至少一个的置信度水平；以及
生成总体置信度指示符(O-CI)，所述总体置信度指示符是所述DC-CI和所述C-CI中的至少一个和/或所述DC-CI和C-CI中的至少一个的趋势的函数，其中，是否自动采取所述一个或多个行动的确定和/或要采取的所述一个或多个行动的选择是基于所述O-CI和/或所述O-CI的变化。
20.一种非暂时性计算机可读存储介质，具有嵌入其中的一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序在由计算机系统执行时，使所述计算机系统：
从一个或多个第一数据源接收间歇获得的且与所述系统的健康相关联的不连续系统数据；
生成基于所述不连续系统数据的不连续健康指数；
从一个或多个第二数据收集源接收连续获得的且与所述系统的健康相关联的连续系统数据；
生成基于所述连续系统数据的连续健康指数，其中，所述不连续健康指数和所述连续健康指数被配置为是可组合的；
将所述不连续健康指数和所述连续健康指数组合；
基于所述不连续健康指数和所述连续健康指数的组合来生成总体健康指数；以及
基于所述总体健康指数，自动采取一个或多个行动来维持或改善所述机械系统的健康和/或避免风险。
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