CN115214421A - 基于数据收集和分析的设备监测 - Google Patents

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Abstract

根据示例，基于数据收集和分析的设备监测可以包括在监测数据收集器处从用于监测设备的热特性的感测膜的光纤获得与设备的热特性的监测相关联的监测数据。监测数据可以被转发到远离监测数据收集器的监测数据分析器。基于监测数据分析器对监测数据的分析，可以从监测数据分析器接收设备的操作状态的指示。设备控制器可以基于设备的操作状态的指示来控制设备的操作。

Description

基于数据收集和分析的设备监测
优先权
本申请要求以下申请的优先权：于2021年4月16日提交的标题为“OPTICAL FIBER-BASED SENSING MEMBRANE LAYOUT”的共同转让和共同未决的欧洲专利申请第EP21305505.6号、2021年4月16日提交的标题为“OPTICAL FIBER-BASED SENSINGMEMBRANE”的共同转让和共同未决的欧洲专利申请第EP21305506.4号、2021年7月20日提交的标题为“DATA COLLECTION AND ANALYSIS-BASED DEVICE MONITORING”的共同转让和共同未决的欧洲专利申请第EP21186792.4号、2021年12月28日提交的标题为“DATACOLLECTION AND ANALYSIS-BASED DEVICE MONITORING”的共同转让和共同未决的美国专利申请第17/563,888号，上述申请的公开内容通过引用整体并入本文。
背景
光纤可以用于各种行业，诸如通信、医疗、军事、广播等，以传输数据和用于其他相关应用。应用的例子可以包括通过利用光纤来感测温度、机械应变和/或振动。为这种应用收集的数据可能需要以有效的方式进行处理，以控制与感测温度、机械应变和/或振动的交通工具相关的操作，和/或控制与其他交通工具相关的操作。
附图简述
本公开的特征通过下面的图中所示的示例来说明。在下面的图中，相似的数字表示相似的元素，其中：
图1A示出了根据本公开的示例，包括基于数据收集和分析的设备监测系统的电动交通工具，该设备监测系统包括基于光纤的感测膜；
图1B根据本公开的示例，示出了图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统的更多细节；
图2示出了根据本公开的示例的图1A的电动交通工具，其中移除了基于光纤的感测膜；
图3示出了示出根据本公开的示例的使用中的图1A的基于光纤的感测膜的示意图；
图4示出了根据本公开的示例，与图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统相关的用户界面显示的示意图；
图5示出了根据本公开的示例，与图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统相关的监测显示器的示意图；
图6A根据本公开的示例示出了用于说明图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统关于单个交通工具的操作的云和分析；
图6B根据本公开的示例，示出了关于多个交通工具的图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统的操作的云和分析；
图7示出了根据本公开的示例的分布式温度感测询问器(DTS),用于说明图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统的操作；
图8示出了根据本公开的示例的分布式数据处理，以说明图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统的操作；
图9示出了根据本公开的示例，图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统的操作的分解硬件考虑；
图10示出了根据本公开的示例，将数据收集与数据处理分离，以说明图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统的操作；
图11示出了根据本公开的示例的软件分离架构，用于说明图1A的基于数据收集和分析的设备监测系统的操作；
图12示出了根据本公开的示例的基于数据收集和分析的设备监测的示例框图；
图13示出了根据本公开的示例的基于数据收集和分析的设备监测示例方法的流程图；和
图14示出了根据本公开另一示例的基于数据收集和分析的设备监测的另一示例框图。
详细描述
为了简单和说明性目的，本公开主要通过参考其示例进行描述。在下面的描述中，阐述细节，以便提供对本公开的理解。然而，将明显的是，本公开可以在不限于这些细节的情况下实施。在其他情况下，尚未详细描述一些方法和结构，以免不必要地使本公开模糊。
在本公开中，术语“一(a)”和“一(an)”旨在表示特定元件中的至少一个。如本文所用，术语“包括(includes)”意味着包括但不限于，术语“包括(including)”意味着包括但不限于。术语“基于”意味着至少部分基于。
本文公开了基于数据收集和分析的设备监测系统、基于数据收集和分析的设备监测方法以及其上存储有用于提供基于数据收集和分析的设备监测的机器可读指令的非暂时性计算机可读介质。本文公开的系统、方法和非暂时性计算机可读介质提供了物理上彼此分离的监测数据收集器和监测数据分析器。基于数据收集和分析的设备监测系统在下文中可以被称为“监测系统”。
关于本文公开的系统、方法和非暂时性计算机可读介质，可对设备进行监测，如电动交通工具、混合动力交通工具和其他此类交通工具的电池，以保持设备处于安全运行状态。例如，可能需要在潜在问题妨碍电池运行之前对电动交通工具电池进行监测。电动交通工具和其他此类交通工具通常包括用于传感器、数据收集系统和数据分析系统的有限空间。在这点上，由于数据监测需求的增加，在电动交通工具中集成传感器、数据收集系统和数据分析系统在技术上具有挑战性。此外，集成传感器、数据收集系统和数据分析系统使得多个电动交通工具能够相互通信在技术上具有挑战性。
本文公开的系统、方法和非暂时性计算机可读介质可通过将监测数据收集器和监测数据分析器彼此分离来解决前述技术挑战。
根据本文公开的示例，监测数据收集器可代表包括数据收集功能的专用设备。监测数据分析器可以包括但不限于数据处理和分析的功能。
根据本文公开的示例，监测数据分析器可与监测数据收集器通信，例如，使用蜂窝信号、Wi-Fi信号和其他类型的无线连接。
根据本文公开的示例，与监测数据收集器和监测数据分析器相关的数据处理可通过使用和共享电动交通工具中的现有嵌入式设备来执行。
根据本文公开的示例，本文公开的系统、方法和非暂时性计算机可读介质可提供与监测数据收集器相关的处理，以在除电动交通工具之外的位置执行。例如，该处理可以由云、中心局等处的监测数据分析器来执行。处理的结果可以间歇地或在完成时传送回电动交通工具或多个电动交通工具。
根据本文公开的示例，本文公开的系统、方法和非暂时性计算机可读介质可利用电动交通工具的处理器。例如，由监测数据分析器执行的并且与监测数据收集器相关联的处理可以通过利用电动交通工具的处理器来执行。
根据本文公开的示例，一个或多个传感器可与单个监测数据收集器一起使用。在这点上，传感器可以包括本文公开的基于光纤的感测膜。
根据本文公开的实例，本文公开的系统、方法和非暂时性计算机可读介质可用于与基于光纤的感测膜相关的数据监测。基于光纤的感测膜可以包括至少一根光纤和柔性基底。至少一根光纤可以集成在柔性基底中。柔性基底可以包括厚度和材料特性，其被指定来经由至少一根光纤，并且针对与柔性基底的表面连续地接合、包括嵌入设备中的柔性基底或者包括在离设备一段预定距离处的柔性基底的表面的设备，获得与该设备相关联的热和/或机械特性。机械特性的示例可以包括应变(strain)、振动和其他这样的特性。该设备可以包括，例如，电动交通工具的电池组，或者任何其他类型的待监测的平坦或弯曲结构。此外，基底可以是柔性的或刚性的。例如，对于感测膜在设备上的表面应用或感测膜在设备中的嵌入式应用，光纤可以嵌入到由刚性基底形成的刚性感测膜中。根据另一示例，对于集成在诸如电池组的设备的模制部件中的光纤，光纤可以嵌入由刚性基底形成的刚性感测膜中。
根据本文公开的示例，监测数据收集器可包括光时域反射计(OTDR),以确定与设备相关的温度和/或应变。OTDR可以代表用于表征例如基于数据收集和分析的设备监测系统的光纤的光电仪器。OTDR可以将一系列光脉冲注入到被测试光纤中。基于注入的光脉冲，OTDR可以从其中注入光脉冲的光纤的同一端提取从沿光纤的点散射或反射回来的光。回聚的散射光或反射光可以用于表征光纤。例如，回聚的散射光或反射光可以用于检测、定位和测量光纤的任何位置处的事件。事件可以包括在光纤的任何位置处的故障。OTDR可以测量的其他类型的特征包括衰减均匀性和衰减率、段长度以及连接器和接头(splice)的位置和插入损耗。
OTDR可用于确定光纤的布里渊和瑞利迹线，例如，基于数据收集和分析的设备监测的光纤的布里渊和瑞利迹线。在一个示例中，在初始采集中，布里渊频移和布里渊功率可以用于实现瑞利参考迹线(或更多条迹线)的绝对参考。瑞利参考迹线可以表示用于瑞利频移的后续测量的参考点。在这点上，瑞利参考迹线(或更多条迹线)的绝对参考随后可以用于通过在后续采集中使用布里渊频移和瑞利频移来确定与光纤相关联的温度和/或应变。
根据本文公开的实例，基于数据收集和分析的设备监测系统可用于根据分布式测量确定与设备(如电池组)相关的温度、应变和/或振动。
对于本文公开的系统、方法和非暂时性计算机可读介质，本文公开的系统、方法和非暂时性计算机可读介质的元件可为硬件和程序的任意组合，以实现相应元件的功能。在本文描述的一些示例中，硬件和编程的组合可以以多种不同的方式实现。例如，元件的编程可以是存储在非暂时性机器可读存储介质上的处理器可执行指令，并且元件的硬件可以包括执行这些指令的处理资源。在这些示例中，实现这些元件的计算设备可以包括存储指令的机器可读存储介质和执行指令的处理资源，或者机器可读存储介质可以分开存储并可由计算设备和处理资源访问。在一些示例中，一些元件可以在电路中实现。
图1A示出了根据本公开的示例的交通工具150，其可包括混合动力交通工具(例如，电动和非电动组合)、电动交通工具或其他此类交通工具，包括基于数据收集和分析的设备监测系统100(以下称为“监测系统100”)。图1B示出了根据本公开示例的监测系统100的进一步细节。
参考图1A和1B，监测系统100可包括监测数据收集器152和处理监测数据收集器152收集的监测数据156的监测数据分析器154。将参考图1B更详细地描述监测数据收集器152和监测数据分析器154的操作。
交通工具150可包括设置在诸如电池组104的设备上的感测膜102。交通工具150可以包括其它已知部件，例如用于冷却交通工具的热系统106、辅助电池108、机载电池充电器110、交通工具变速器112、用于电池组104的充电端口114、转换器116、电力电子控制器118和电力牵引电动机120。
图1B显示了根据本公开的示例的监测系统100的更多细节。
参考图1B，监测系统100可包括监测数据收集器152，其由至少一个硬件处理器(例如，图12的硬件处理器1202和/或图14的硬件处理器1404)执行，以从用于监测设备160的热特性的感测膜102的光纤获得与设备160的热特性监测相关的监测数据156。
监测数据收集器152可将监测数据156转发至由至少一个硬件处理器(例如，图12的硬件处理器1202和/或图14的硬件处理器1404)执行的监测数据分析器154。监测数据分析器154可以远离监测数据收集器152。例如，监测数据分析器154可以在物理上远离监测数据收集器152。
监测数据收集器152可从监测数据分析器154基于监测数据分析器154对监测数据156的分析接收设备160的操作状态的指示。
由至少一个硬件处理器(例如，图12的硬件处理器1202和/或图14的硬件处理器1404)执行的设备控制器162可基于设备160的操作状态的指示164控制设备160的操作。
根据本文公开的示例，设备160可包括交通工具150的电池组104，交通工具150可包括混合动力交通工具(例如，电动和非电动组合)、电动交通工具或其他此类交通工具。
根据本文公开的实例，监测数据分析器154可在云中实施(例如，云计算)。
根据本文公开的实例，可在远程地理位置实施监测数据分析器154，远程地理位置可用于托管服务器和其他此类部件，以实施监测数据分析器154的操作。
根据本文公开的示例，感测膜102可包括大致平面的构型。例如，感测膜102可以包括平面构型以匹配电池组104的表面构型。在这点上，感测膜102的柔性可以促进感测膜102贴合电池组104的表面变化。
根据本文公开的实例，设备控制器162可根据设备160的操作状态的指示，控制设备160的操作，以切断流向和/或来自设备160的电流。
根据本文公开的示例，设备控制器162可基于设备160的操作状态的指示164，通过基于设备160的操作状态的指示164，生成与设备160的操作状态164相关的通知，控制设备160的操作。该通知可以包括给交通工具150的用户或监测交通工具150运行的远程授权人员的警报或另一种类型的消息。例如，如图1A所示，通知可以显示在监测数据收集器152的用户界面显示器166上。
根据本文公开的示例，监测数据收集器152可通过Wi-Fi信号将监测数据156转发至远离监测数据收集器152的监测数据分析器154。
根据本文公开的示例，监测数据收集器152可通过蜂窝信号将监测数据156转发至远离监测数据收集器152的监测数据分析器154。
根据本文公开的实例，监测数据分析器154可从远程布置的监测数据收集器152接收与设备160的热特性和/或机械特性监测相关的从用于监测设备160的热特性和/或机械特性的感测膜102的光纤获得的监测数据156。监测数据分析器154可以基于对监测数据156的分析，向监测数据收集器152转发设备160的操作状态的指示164。设备160的操作状态的指示164可用于控制设备160的操作，例如，通过切断设备160的电力、控制设备160的电流等。
图2示出了根据本公开的示例的图1A的交通工具150，移除了监测系统100和感测膜102。
参照图2，示出了移除感测膜102时的电池组104。在这点上，电池组104可以包括如所示的多个电池单元200。感测膜102可以被配置成感测与电池组104的一个、几个或全部电池单元200相关联的热和/或应变变化，和/或振动。
图3示出了示出根据本公开的示例的使用中的基于光纤的感测膜102的示意图。
参照图3，基于光纤的感测膜102可以包括集成在粘合剂基底(adhesivesubstrate)中的至少一根光纤。在图3的示例中，如放大视图所示，多根光纤300可以集成在粘合剂基底302中。
在图3的示例中，感测膜可以在图3的取向上设置在电池组104的上表面和下表面上。电池组104可以包括多个电池单元。在所示的示例中，电池单元可以包括在图3的取向上的上组电池单元和下组电池单元之间的冷却系统304。上部感测膜和下部感测膜以及电池组104可以封装在外壳中，外壳的上部层306和下部层308以图3的取向示出。
对于图3的示例，在310处的感测膜102可以用于感测在312处的上部电池单元的热和/或应变变化和/或振动，并且在314处的感测膜102可以用于感测在316处的下部电池单元的热和/或应变变化和/或振动。
粘合剂基底可以包括聚酰亚胺或其他此类材料。聚酰亚胺材料可以针对与电池组104和/或可与感测膜102接合的其他部件相关联的振动提供必要的耐久性。类似地，聚酰亚胺材料可以相对于与电池组104和/或其他部件相关联的温度变化提供必要的耐久性，该温度变化可以在-40℃到140℃的量级，或者包括大于-40℃到140℃的范围。此外，聚酰亚胺材料可以提供与表面变化相关联的必要的柔性，该表面变化与电池组104和/或可以与感测膜102接合的其他部件相关联。聚酰亚胺材料也可以是透明的，并因此提供足够的光到光纤中的传输，用于检测光或与电池组104相关联的异常(例如，高温事件)。
感测膜102可以是轻质的(例如，200-500g/m2)。在这一点上，感测膜102可以向针对热和/或应变变化和/或振动进行监测的设备增加最小的重量。
感测膜102可以约为0.5mm，因此最小化关于被监测热和/或应变变化和/或振动的设备的集成挑战。就此而言，嵌入感测膜102中的光纤的厚度可以约为0.25mm。对于包括光纤交叉的光纤的几何图案，可以在组装了感测膜之后，例如通过压力和高于光纤涂层的熔点的温度的组合作用来处理这样的光纤，而感测膜材料不受影响。因此，0.5mm的总厚度可以因此增加与电池组104相关联的最小厚度。
继续参考图3，示出了用于评估基于分布式温度感测询问器(DTS)318(在本文中也称为分布式温度传感器)和光纤感测膜320的分布式温度感测系统的性能的测试设置的一个示例，并且其可以被用来感测温度，但也可以使用分布式应变感测询问器替换DTS来感测应变变化。就这一点而言，可包括OTDR的分布式温度感测询问器318可以与本文所公开的感测膜102的各种示例一起使用。
图4根据本公开的示例，示出了与监测系统100相关的用户界面显示器的示意图。
参考图4，如本文所述，监测系统100可包括监测数据分析器154。在这点上，监测数据分析器154可以通过智能设备402上的用户界面显示器400生成电池组104的操作状态的显示。例如，显示器400可以包括交通工具150的显示、电池组104的剪切显示、以及与电池组104的一个、选定的几个或所有电池单元相关的操作温度的图形显示404。
图5根据本公开的示例，示出了与监测系统100相关的监测显示器的示意图。
参考图5，监测数据收集器152可包括光时域反射计(OTDR),以确定与设备160相关的温度和/或应变。对于图1A-5的例子，该设备可以包括电池组104。OTDR可以代表用于表征例如感测膜102的光纤的光电仪器。OTDR可以将一系列光脉冲注入被测光纤(例如，感测膜102的光纤)。基于注入的光脉冲，OTDR可以从其中注入光脉冲的光纤的同一端提取从沿光纤的点散射或反射回来的光。回聚的散射光或反射光可以用于表征光纤。例如，回聚的散射光或反射光可以用于检测、定位和测量光纤的任何位置处的事件。事件可以包括在光纤的任何位置处的故障。OTDR可以测量的其他类型的特征包括衰减均匀性和衰减率、段长度以及连接器和接头(splice)的位置和插入损耗。
对于图5的示例，设备500(可为OTDR或另一种类型的显示设备)可操作地连接至电池组104，以测量和/或显示与电池组104的一个、选定的几个或所有电池单元相关的操作温度。
根据本公开的示例，图6A示出了用于说明监测系统100对单个交通工具的操作的云和分析。
参考图1B和图6A，如本文所述，可将监测数据156从监测数据收集器152发送至监测数据分析器154。在这点上，监测数据分析器154可以例如在云环境600中实现，以对监测数据156执行分析。监测数据156可被发送到云环境600，和/或企业私有云602以获得额外的安全性。在云环境600和/或企业私有云602处，可以在604处执行关于电池组104的操作状态的分析，以生成洞察606，例如电池温度、电池剩余寿命、操作条件(例如，正确、不正确等)，等等。洞察606可以显示在显示器中，例如图4的显示器404。关于洞察606，电池剩余寿命可以基于电池组104的测量电压和库仑计来确定，该库仑计数器测量获得或输送到电池组104的电流。知道了电池化学和行为，电池组104的操作条件和健康状况可以基于传感器膜102和其他输入来确定。
监测数据156可实时上传至云(例如，当数据发生任何变化时)，或以预设间隔上传至云(例如，每2秒、10秒、30秒等)。在这点上，云中的处理资源也可以被节省。
根据本公开的示例，图6B示出了云和分析，以说明监测系统100对多个交通工具的操作。
参考图6B，关于608所示的多个交通工具，可从几个交通工具收集监测数据156，以确定与电池组104的操作相关联的趋势、异常等。在这点上，如果特定交通工具上的电池组104的状态指示由于特定事件的潜在异常，则这种事件的通知可以被中继到其他交通工具以防止在其他交通工具中出现该异常。关于与多个交通工具相关的事件的确定，如果通过监测电池组104，确定特定事件先于更一般的故障，对该事件的监测可用于预测多个交通工具的所有其他电池组中的故障。一个例子可以包括电池单元电压。如果先前已经在交通工具上观察到特定电池组的电池单元电压的变化，并且在这种情况下，其导致其他电池单元和/或电池组的级联故障，则如果在监测多个交通工具时，查看特定电池单元和/或电池组的信息可以用于防止未来的级联故障。
图7示出了根据本公开的示例的分布式温度感测询问器(DTS),用于说明监测系统100的操作。
参考图7，对于图7的示例，监测数据收集器152可包括显示器，类似于图4的显示器404。在这点上，从监测数据分析器154中继到监测数据收集器152的智能可以包括各种洞察606的显示，例如电池温度、剩余寿命、操作条件等。在这点上，监测数据收集器152的OTDR功能被描述为分布式温度感测询问器(DTS)700。DTS 700可以确定电池组104的电池单元的热状况。热控制系统702可以控制电池组104的电池单元的操作，例如，通过断开去往/来自特定电池单元(例如，电池单元704)的电力，该特定电池单元可以被识别为可能经历异常(例如，高温、故障等)的电池单元。
图8根据本公开的示例，说明了分布式数据处理，以说明监测系统100的操作。
参考图8，可实施关于监测系统100的分布式数据处理，以包括光学器件802、数据采样804和OTDR采集806，它们是监测数据收集器152的一部分。光学器件802可以包括将一系列光脉冲注入被测光纤(例如，感测膜102的光纤)的激光器、相关联的模数转换器硬件和相关部件。数据采样804可以包括脉冲生成和模数转换器样本的收集。OTDR采集806可以包括线性缓冲器平均，以及线性缓冲器到对数缓冲器。
此外，关于监测系统100的分布式数据处理可实施为包括OTDR分析808和温度分析810，其为监测数据分析器154的一部分。OTDR分析808可以包括关于被测光纤(例如，感测膜102的光纤)的光学事件检测。温度分析810可以包括温度结果生成，以及电池和感测膜逻辑应用。电池和感测膜逻辑应用的例子可以包括确定温度和减少电池充电、禁止充电或减少从电池汲取的电流。
关于分布式数据处理，可对相应的OTDR分析808和温度分析810进行单次OTDR采集806。备选地，可对单个OTDR分析808执行多个OTDR采集，并对所有多个OTDR采集执行温度分析810。以这种方式，相对于多个OTDR采集，可以节省处理资源。例如，可以对多个OTDR采集执行OTDR分析808和温度分析810，以确定与OTDR采集相关的趋势，所述多个OTDR采集包括指定数量的采集或者在指定时间间隔内执行的多个采集。
将OTDR采集806与OTDR分析808和温度分析810分离，可增加与电池组104相关的热事件监测的安全性。例如，在监测系统100的一个或更多个采集特征损坏的情况下，监测数据分析器154仍然可以继续处理由监测数据收集器152收集的监测数据156。
将OTDR采集806与OTDR分析808和温度分析810分离，可实现从多个交通工具收集监测数据156。例如，监测数据156可以从几个交通工具收集，用于性能分析，以确定与电池组104的操作相关联的趋势、异常等。在这点上，如果特定交通工具上的电池组104的状态指示由于特定事件的潜在异常，则这种事件的通知可以被中继到其他交通工具以防止在其他交通工具中出现该异常。基于OTDR采集806与OTDR分析808的分离，该分离可以减轻来自交通工具的分析负荷，并因此导致更快的数据分析。用于OTDR分析808的远程分析设备也可以利用诸如VIAVI NITRO BI解决方案的解决方案来分析大数据集以揭示趋势。
监测数据分析器154可处理监测数据收集器152收集的监测数据156，以生成设备热模型158。设备热模型158可以从各种参数生成，例如内部/外部温度、交通工具和/或电池大小、交通工具和/或电池类型、交通工具速度、交通工具加速度、海拔、交通工具和/或电池寿命等。设备热模型158可以基于机器学习(ML)、人工智能(AI)和其他这样的技术来实现，以生成与设备160(例如电池组104)相关联的综合模型。在这点上，监测数据156可以用于连续更新设备热模型158，以及利用设备热模型158来预测与设备160相关联的趋势和异常。此外，与交通工具上提供的处理资源相比，监测数据收集器152和监测数据分析器154的分离以及监测数据分析器154在交通工具外部的实现可以实现实际上无限的处理资源的利用。
监测数据收集器152可与监测数据分析器154通信，反之亦然，例如，使用Wi-Fi、长期演进(LTE)、蜂窝通用和其他此类协议。可以基于相对于范围和带宽需求的成本权衡来选择通信接口的类型。
如果异常(例如，高温、电池退化等)被检测到，监测数据分析器154可将电池组104的操作状态164与监测数据收集器152或交通工具150的另一系统通信。例如，电池组104的操作状态164可以与监测数据收集器152或交通工具150的中央控制单元通信。在这点上，监测数据收集器152或中央控制单元可以产生音频、视频、振动或另一种类型的通知，以警告交通工具150的用户需要在交通工具150上执行维护或其他活动。电池组104的操作状态164可以包括各种参数，例如剩余电池寿命、电池温度、电池运行状态等。电池组104的操作状态164可被确定，例如，通过利用AI和ML算法来关联来自多个交通工具的监测数据156，以确定可用于确定与前述参数相关的值的趋势。例如，可以基于电池组104的温度阈值来确定电池组104产生警报/通知的状态，并且基于阈值来确定电池组104是否仍然可以使用或者电池组104的使用是否需要基于测量的温度来修改。由于利用感测膜102的测量是分布式的，如果温度太高，可能只有部分电池组104需要调整使用。例如，可以指定多个阈值来对电池组104执行不同的调整(例如，阈值-1<区域温度<阈值-2，将相应区域的电池组使用减少10％，阈值-2<区域温度<阈值-3，将相应区域的电池组使用减少20％(其中阈值-2大于阈值-1)，阈值-2<区域温度<阈值-3，关闭电池组的相应区域(其中阈值-3大于阈值-2)，等等。
由OTDR采集806实施的收集功能和由OTDR分析808和温度分析810实施的分析功能的分离可按比例进行，如812、814、816和818所示。在这点上，可以以固定或可变的方式(例如，可变的)来实现配比。例如，在812，所有的分析可以在云中执行，而在814、816和818，云中的分析可以分别减少到80％、50％和25％，剩余的分析使用交通工具150上可用的处理器或通过另一个现场可编程门阵列(FPGA)执行。
分离由OTDR采集806实施的收集功能和由OTDR分析808和温度分析810实施的分析功能，可用于组合与交通工具150相关的其他类型的分析。例如，关于电池组104的监测数据156，以及与交通工具150的其他系统和/或部件相关联的其他类型的监测数据可以被组合以供监测数据分析器154分析。在这点上，监测数据分析器154可以对来自几个交通工具系统和/或部件的与例如交通工具速度、交通工具和/或电池温度、时间、压力、海拔等相关的监测数据进行分析，以对所有的交通工具系统和/或部件进行分析。因此，由监测数据分析器154产生的结果可以应用于交通工具150的各种其他系统和/或部件。
关于利用FPGA与云相比可考虑的因素，对于需要所有交通工具处理的数据，包括样本收集时间和/或收集速度风险的数据，此类处理可利用FPGA。可能需要更高处理能力的其他类型的分析可以在云中执行。
关于由OTDR采集806(例如，监测数据收集器152)实施的收集功能，电池组监测数据156，如热、压力、电流、充电状态等，可以关于由OTDR分析808和温度分析810(例如，监测数据分析器154)实现的分析功能来分析。
图9根据本公开的示例，说明了用于说明监测系统100操作的分解硬件考虑因素。
参考图9，关于由OTDR采集806(例如，监测数据收集器152)实施的收集功能，可利用所示的各种硬件元件实施监测数据收集器152。例如，对于900处的硬件元件，可以为每个产品执行特定的校准。对于902处的硬件元件，考虑可以包括串行数据速率、多个引脚等。对于904处的硬件元件，考虑因素可以包括信号是快/弱以及相关联的采样分辨率。对于906处的硬件元件，考虑因素可以包括信号是快/弱等。
图10根据本公开的示例，说明了数据收集与数据分析的分离，以说明监测系统100的操作。
参考图10，关于由OTDR采集806(例如，监测数据收集器152)实施的收集功能和由OTDR分析808和温度分析810(例如，监测数据分析器154)实施的分析功能的分离，这些功能可如1000、1002或1004所示进行分离。1000、1002和1004处的分离可以分别表示相对较低水平的分离、相对中等水平的分离和相对较高水平的分离，其中收集功能可以由图10的取向中的1000、1002和1004处的水平线以上的部件来执行，而分析功能可以由1000、1002和1004处的水平线以下的部件来执行。例如，在1000的分离可以关于DTS温度测量分离收集功能。在1002的分离可以关于DTS温度测量和OTDR测量分离收集功能。此外，1004处的分离可以关于DTS温度测量、OTDR测量和图10中所示的其他部件来分离收集功能。
图11示出了根据本公开的示例，用于说明监测系统100的操作的软件分离架构。
参考图11，根据另一实例，关于分离由OTDR采集806(例如，监测数据收集器152)实施的收集功能，和由OTDR分析808和温度分析810(例如，监测数据分析器154)实施的分析功能，这些功能可如1100所示分离，不同的实施选项列在1102、1104和1106栏中。例如，1102处的选项可以关于DTS温度测量分离收集功能。1104处的选项可以关于DTS温度测量和OTDR测量分离收集功能。此外，1106处的选项可以关于DTS温度测量、OTDR测量和图11所示的其他部件来分离收集功能。关于1102、1104和1106处的分离，通过将软件分离成各种部件，软件可以在单独的模块或处理子系统上执行。这种功能可以使每个软件模块所需的处理能力最小化。它还允许将软件模块移动到可能不直接绑定到交通工具中的物理硬件的各种硬件上。
根据实例，图12-14分别示出了基于数据收集和分析的设备监测的示例框图1200、示例方法1300的流程图和另一示例框图1400。作为示例而非限制，框图1200、方法1300和框图1400可以在上面参考图1A和1B描述的系统100上实现。框图1200、方法1300和框图1400可以在其他系统中实施。除了示出框图1200，图12还示出了可以执行框图1200的指令的系统100的硬件。硬件可以包括处理器1202和存储机器可读指令的存储器1204，当由处理器执行时，所述机器可读指令使得处理器执行框图1200的指令。存储器1204可以代表非暂时性计算机可读介质。图13可以表示用于基于数据收集和分析的设备监测的示例方法，以及该方法的步骤。图14可以表示其上存储有机器可读指令的非暂时性计算机可读介质1402，以根据示例提供基于数据收集和分析的设备监测。当被执行时，机器可读指令使得处理器1404执行也在图14中示出的框图1400的指令。
图12的处理器1202和/或图14的处理器1404可包括单个或多个处理器或其他硬件处理电路，以执行本文所述的方法、功能和其他过程。这些方法、功能和其他过程可以实现为存储在计算机可读介质上的机器可读指令，该计算机可读介质可以是非暂时性的(例如，图14的非暂时性计算机可读介质1402)，例如硬件存储设备(例如，RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除可编程ROM)、EEPROM(电可擦除可编程ROM)、硬盘驱动器和闪存)。存储器1204可以包括RAM，处理器的机器可读指令和数据可以在运行时驻留在其中。
参考图1A-图12，特别是图12所示的框图1200，存储器1204可包括指令1206，以从用于监测设备160热特性的感测膜102的光纤中获取与设备160热特性监测相关的监测数据156。
处理器1202可提取、解码和执行指令1208，以将监测数据156转发至远离监测数据收集器152的监测数据分析器154。
处理器1202可提取、解码和执行指令1210，以从监测数据分析器154接收并基于监测数据分析器154对监测数据156的分析，接收设备160的操作状态的指示。
处理器1202可提取、解码和执行指令1212，以根据设备160的操作状态的指示控制设备160的操作。
参考图1A-11和图13，特别是图13，对于方法1300，在方框1302，该方法可包括从远程布置的监测数据收集器152接收与设备160的热特性监测相关的监测数据156，该监测数据收集器152从用于监测设备160的热特性的感测膜102的光纤获得监测数据156。
在块1304处，该方法可包括基于对监测数据156的分析，向监测数据收集器152转发设备160的操作状态的指示164。
参考图1A-12和图14，尤其是图14，对于框图1400，非暂时性计算机可读介质1402可包括指令1406，以从用于监测设备160的热特性或机械特性中的至少一个的感测膜102的光纤获得与设备160的热特性或机械特性中的至少一个的监测相关的监测数据156。
处理器1404可提取、解码和执行指令1408，以将监测数据156转发至远程布置的监测数据分析器154。
处理器1404可提取、解码和执行指令1410，以基于监测数据分析器154对监测数据156的分析从监测数据分析器154接收设备160的操作状态的指示164。
处理器1404可提取、解码和执行指令1412，以基于设备160的操作状态的指示164控制设备160的操作。
本文所描述和说明的是示例及其一些变体。本文使用的术语、描述和附图仅通过说明的方式来阐述，而不意味着限制。在本主题的精神和范围内可以有许多变化，本主题旨在由所附权利要求及其等同物来定义，其中所有术语都是指其最广泛的合理含义，除非另有说明。

Claims (20)

1.一种基于数据收集和分析的设备监测系统，包括:
至少一个硬件处理器；
监测数据收集器，其由所述至少一个硬件处理器执行以
从用于监测设备的热特性的感测膜的光纤获得与所述设备的热特性的监测相关联的监测数据，
将所述监测数据转发到远离所述监测数据收集器的监测数据分析器，以及
从所述监测数据分析器并基于所述监测数据分析器对所述监测数据的分析，接收所述设备的操作状态的指示；和
设备控制器，其由所述至少一个硬件处理器执行以
基于所述设备的操作状态的指示来控制所述设备的操作。
2.根据权利要求1所述的基于数据收集和分析的设备监测系统，其中，所述设备包括电动交通工具的电池组。
3.根据权利要求1所述的基于数据收集和分析的设备监测系统，其中，所述监测数据分析器在云中实现。
4.根据权利要求1所述的基于数据收集和分析的设备监测系统，其中，所述感测膜包括大致平面的构型。
5.根据权利要求1所述的基于数据收集和分析的设备监测系统，其中，所述设备控制器由所述至少一个硬件处理器执行，以基于所述设备的操作状态的指示，通过以下方式控制所述设备的操作:
基于所述设备的操作状态的指示，控制所述设备的操作，以切断去往或来自所述设备的电流中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的基于数据收集和分析的设备监测系统，其中，所述设备控制器由所述至少一个硬件处理器执行，以基于所述设备的操作状态的指示，通过以下方式控制所述设备的操作:
基于所述设备的操作状态的指示，生成与所述设备的操作状态相关联的通知。
7.根据权利要求1所述的基于数据收集和分析的设备监测系统，其中所述监测数据收集器由所述至少一个硬件处理器执行，以通过以下方式将所述监测数据转发到远离所述监测数据收集器的所述监测数据分析器:
经由Wi-Fi信号将所述监测数据转发到远离所述监测数据收集器的所述监测数据分析器。
8.根据权利要求1所述的基于数据收集和分析的设备监测系统，其中所述监测数据收集器由所述至少一个硬件处理器执行，以通过以下方式将所述监测数据转发到远离所述监测数据收集器的所述监测数据分析器:
经由蜂窝信号将所述监测数据转发到远离所述监测数据收集器的所述监测数据分析器。
9.一种用于基于数据收集和分析的设备监测的方法，所述方法包括:
由至少一个硬件处理器从远程布置的监测数据收集器接收与设备的热特性的监测相关联的监测数据，所述监测数据收集器从用于监测所述设备的热特性的感测膜的光纤获得所述监测数据；和
由所述至少一个硬件处理器基于对所述监测数据的分析向所述监测数据收集器转发所述设备的操作状态的指示，其中所述设备的操作状态的指示将用于控制所述设备的操作。
10.根据权利要求9所述的用于基于数据收集和分析的设备监测的方法，其中，所述设备包括电动交通工具的电池组。
11.根据权利要求9所述的用于基于数据收集和分析的设备监测的方法，其中所述监测数据收集器在电动交通工具中实现。
12.根据权利要求9所述的用于基于数据收集和分析的设备监测的方法，其中由所述至少一个硬件处理器基于对所述监测数据的分析向所述监测数据收集器转发所述设备的操作状态的指示还包括:
由所述至少一个硬件处理器基于对所述监测数据的分析经由Wi-Fi信号向所述监测数据收集器转发所述设备的操作状态的指示。
13.根据权利要求9所述的用于基于数据收集和分析的设备监测的方法，其中由所述至少一个硬件处理器基于对所述监测数据的分析向所述监测数据收集器转发所述设备的操作状态的指示还包括:
由所述至少一个硬件处理器基于对所述监测数据的分析经由蜂窝信号将所述设备的操作状态的指示转发给所述监测数据收集器。
14.一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有机器可读指令，当由至少一个硬件处理器执行时，所述机器可读指令使得所述至少一个硬件处理器:
从用于监测设备的热特性或机械特性中的至少一个的感测膜的光纤获得与所述设备的热特性或机械特性中的至少一个的监测相关联的监测数据；
将所述监测数据转发到远程布置的监测数据分析器；
从所述监测数据分析器基于所述监测数据分析器对所述监测数据的分析，接收所述设备的操作状态的指示；和
基于所述设备的操作状态的指示来控制所述设备的操作。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述设备包括电动交通工具的电池组。
16.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述监测数据分析器在云中实现。
17.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述感测膜包括大致平面的构型。
18.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，基于所述设备的操作状态的指示来控制所述设备的操作的所述机器可读指令当由所述至少一个硬件处理器执行时还使得所述至少一个硬件处理器:
基于所述设备的操作状态的指示，控制所述设备的操作，以切断去往或来自所述设备的电流中的至少一个。
19.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，基于所述设备的操作状态的指示来控制所述设备的操作的所述机器可读指令当由所述至少一个硬件处理器执行时还使得所述至少一个硬件处理器:
基于所述设备的操作状态的指示，生成与所述设备的操作状态相关联的通知。
20.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中用于将所述监测数据转发到远程布置的所述监测数据分析器的所述机器可读指令当由所述至少一个硬件处理器执行时还使得所述至少一个硬件处理器:
通过Wi-Fi信号或蜂窝信号向远程布置的所述监测数据分析器进行转发。
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