CN115618703A - 用于设置感测器于设备的电子装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用于设置感测器于设备的电子装置和方法。方法包括：通过第一感测器取得第一感测资料，并且通过第二感测器取得第二感测资料；将第一感测资料输入至能量模型以产生第一还原资料，并且将第二感测资料输入至能量模型以产生第二还原资料；计算第一感测资料与第一还原资料之间的第一能量，并且计算第二感测资料与第二还原资料之间的第二能量；响应于第一能量小于阈值并且第二能量小于阈值，产生第一建议位置，其中第一建议位置为第一位置与第二位置的其中之一；以及输出第一建议位置。借由所述电子装置和方法可选出设备上适于设置感测器的建议位置，并移除多余的感测器。

Description

用于设置感测器于设备的电子装置和方法

技术领域

本发明是有关于一种用于设置感测器于设备的电子装置和方法。

背景技术

为了监测设备，人员可将多个感测器设置在设备的不同位置，借以取得对应于不同位置的感测资料。基于成本考量，如何利用最少数量的感测器以自设备测量出最多的资讯量是本领域的重要课题。达到此目的的过程通常需要涉及大量的知识以及尝试错误。举例来说，为了侦测工业设备的震动状况，需要由对所述工业设备有深刻理解的专业人员从所述工业设备上选出多个震动感测器的候选位置。而后，专业人员需要利用尝试错误的方式选出能获得最大资讯量的多个位置，从而判断用最少的震动感测器分别安装在所述多个位置上。上述的方法需要仰赖专业人员的参与与经验。另一方面，专业人员的经验并无法套用在不同种类的设备上。因此，当有不同种类的设备需要被监测时，需有多名具备不同领域专业长才的人员参与感测器的安装过程。

发明内容

本发明提供一种用于设置感测器于设备的电子装置和方法，可选出设备上适于设置感测器的建议位置，并移除多余的感测器。

本发明的一种用于设置感测器于设备的电子装置，包括第一感测器、第二感测器、收发器、储存媒体以及处理器。第一感测器设置于设备的第一位置。第二感测器设置于设备的第二位置。储存媒体储存能量模型。处理器耦接储存媒体、收发器、第一感测器以及第二感测器，其中处理器经配置以执行：通过第一感测器取得第一感测资料，并且通过第二感测器取得第二感测资料；将第一感测资料输入至能量模型以产生第一还原资料，并且将第二感测资料输入至能量模型以产生第二还原资料；计算第一感测资料与第一还原资料之间的第一能量，并且计算第二感测资料与第二还原资料之间的第二能量；响应于第一能量小于阈值并且第二能量小于阈值，产生第一建议位置，其中第一建议位置为第一位置与第二位置的其中之一；以及通过收发器输出第一建议位置。

本发明的一种用于设置感测器于设备的方法，包括：将第一感测器设置于设备的第一位置，并且将第二感测器设置于设备的第二位置；通过第一感测器取得第一感测资料，并且通过第二感测器取得第二感测资料；将第一感测资料输入至能量模型以产生第一还原资料，并且将第二感测资料输入至能量模型以产生第二还原资料；计算第一感测资料与第一还原资料之间的第一能量，并且计算第二感测资料与第二还原资料之间的第二能量；响应于第一能量小于阈值并且第二能量小于阈值，产生第一建议位置，其中第一建议位置为第一位置与第二位置的其中之一；以及输出第一建议位置。

基于上述，本发明的电子装置可基于自设备的特定位置取得的训练资料来训练相对应的能量模型，并利用所述能量模型来分析自设备的其他位置取得的感测资料。电子装置可根据分析结果判断自所述特定位置以及所述其他位置所测量到的感测资料是否具有最大的资料多样性(variety)。若特定位置与其他位置所测量到的感测资料相似，电子装置可建议使用者仅需将感测器设置在特定位置与其他位置的其中之一，借以节省用于监视设置的感测器的数量。

附图说明

图1根据本发明的一实施例绘示一种电子装置的示意图。

图2根据本发明的一实施例绘示设备的示意图。

图3根据本发明的一实施例绘示一种用于设置感测器于设备的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，系代表相同或类似部件。

图1根据本发明的一实施例绘示一种电子装置100的示意图。电子装置100可用于设置感测器于设备，并可基于各个感测器于设备所感测到的资料的多样性来判断用于设置感测器的建议位置，借以在最少感测器数量的情况下自设备取得具有资料多样性的感测资料，也就是移除多余的感测器。电子装置100可包括处理器110、储存媒体120、收发器130以及N个感测器，其中N为任意的正整数。N个感测器可包括感测器141、感测器142、感测器143、…、感测器N等。电子装置100可从设备上分析出适于设置感测器的建议位置。上述的建议位置是设备中可取得最多资料多样性的感测资料的位置。

处理器110例如是中央处理单元(central processing unit，CPU)，或是其他可编程的一般用途或特殊用途的微控制单元(micro control unit，MCU)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、可编程控制器、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、算术逻辑单元(arithmetic logic unit，ALU)、复杂可编程逻辑装置(complex programmable logicdevice，CPLD)、现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)或其他类似元件或上述元件的组合。借由无线(例如WiFi,Bluetooth等)或有线(cable)的连接方式，处理器110可耦接至储存媒体120、收发器130、感测器141、感测器142、感测器143以及感测器N，并且存取和执行储存于储存媒体120中的多个软件(software)、模块和各种应用程式。

储存媒体120例如是任何型态的固定式或可移动式的随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、快闪存储器(flash memory)、硬盘驱动器(hard disk drive，HDD)、固态硬盘(solid state drive，SSD)或类似元件或上述元件的组合，而用于储存可由处理器110执行的多个软件、模块或各种应用程式。

收发器130以无线或有线的方式传送及接收讯号。收发器130还可以执行例如低噪声放大、阻抗匹配、混频、向上或向下频率转换、滤波、放大以及类似的操作。

感测器141(或感测器142、143、N)例如是图像感测器、加速度计、惯性测量单元、震动感测器、磁力计、温度计、湿度计、流量计、流速计、液位计、压力计、紫外线感测器、红外线感测器、超音波感测器、pH感测器、照度感测器、测距仪或位移感测器，但本发明不限于此。

图2根据本发明的一实施例绘示设备20的示意图。设备20例如是风扇或是泵，但本发明不限于此。在本实施例中，假设电子装置100的感测器的数量N等于3。亦即，电子装置100可包括感测器141、感测器142以及感测器143感测器等3个感测器。感测器141、感测器142以及感测器143可分别被设置20在设备的位置21、位置22以及位置23，其中位置21例如是风扇壳体前端的中心，位置22例如是风扇右上缘的一处，并且位置23例如是风扇左上缘的一处。在一实施例中，感测器141与感测器142(或感测器143)可以是相同的感测器。

处理器110可通过感测器141取得对应于位置21的第一感测资料，可通过感测器142取得对应于位置22的第二感测资料，并可通过感测器143取得对应于位置23的第三感测资料。第一感测资料、第二感测资料或第三感测资料例如是风扇的震动资料，但本发明不限于此。处理器110可根据由感测器141取得的第一感测资料训练能量模型(energy-basedmodel)，并将能量模型储存在储存媒体120中。能量模型可用于撷取输入资料中的特征(例如震动频率等)，并且根据所述特征还原输入资料，进而输出对应于输入资料的还原资料。能量模型可包括自编码神经网络(autoencoder neural network)模型、受限波尔兹曼机(restricted Boltzmann machine，RBM)或深度信念网络(deep belief net，DBN)，但本发明不限于此。能量模型的损失函数例如是输入资料与对应于输入资料的还原资料之间的能量，其中输入资料与对还原资料之间的能量例如是输入资料与对还原资料之间的均方差(mean square error，MSE)，但本发明不限于此。

能量模型的损失函数可关联于与第一感测资料相对应的第一能量。具体来说，在训练能量模型的过程中，处理器110可将对应于位置21的第一感测资料输入至能量模型以产生第一还原资料。处理器110可计算第一感测资料与第一还原资料之间的第一能量，其中第一能量可包括第一感测资料与第一还原资料之间的均方差，但本发明不限于此。若第一能量小于预设的阈值，代表能量模型已经训练完成。

在一实施例中，对第一感测资料与第一还原资料进行优化。在处理器110将第一感测资料输入至能量模型之前，处理器110可先对第一感测资料执行讯号平滑化以产生第一平滑资料。而后，处理器110可将第一平滑资料输入至能量模型以产生第一还原资料。在产生第一还原资料后，处理器110可对第一还原资料执行讯号平滑化以产生第二平滑资料。处理器110可根据第一平滑资料以及第二平滑资料计算对应于第一感测资料以及第一还原资料之间的第一能量。

在一实施例中，在处理器110将第一感测资料输入至能量模型之前，处理器110可先对第一感测资料执行滤波以产生第一滤波资料。而后，处理器110可将第一滤波资料输入至能量模型以产生第一还原资料。在产生第一还原资料后，处理器110可对第一还原资料执行滤波以产生第二滤波资料。处理器110可根据第一滤波资料以及第二滤波资料计算对应于第一感测资料以及第一还原资料之间的第一能量。

在能量模型训练完成后，处理器110可将对应于位置22的第二感测资料输入至能量模型以产生第二还原资料。接着，处理器110可计算第二感测资料与第二还原资料之间的第二能量。第二能量可包括第二感测资料与第二还原资料之间的均方差，但本发明不限于此。

在一实施例中，对第二感测资料与第二还原资料进行优化。在处理器110将第二感测资料输入至能量模型之前，处理器110可先对第二感测资料执行讯号平滑化以产生第三平滑资料。而后，处理器110可将第三平滑资料输入至能量模型以产生第二还原资料。在产生第二还原资料后，处理器110可对第二还原资料执行讯号平滑化以产生第四平滑资料。处理器110可根据第三平滑资料以及第四平滑资料计算对应于第二感测资料以及第二还原资料之间的第二能量。

在一实施例中，在处理器110将第二感测资料输入至能量模型之前，处理器110可先对第二感测资料执行滤波以产生第三滤波资料。而后，处理器110可将第三滤波资料输入至能量模型以产生第二还原资料。在产生第二还原资料后，处理器110可对第二还原资料执行滤波以产生第四滤波资料。处理器110可根据第三滤波资料以及第四滤波资料计算对应于第二感测资料以及第二还原资料之间的第二能量。

在取得第一感测资料与第一还原资料之间的第一能量以及第二感测资料与第二还原资料之间的第二能量后，处理器110可根据第一能量以及第二能量产生第一建议位置，其中第一建议位置可为位置21与位置22的其中之一。

具体来说，处理器110可判断第一能量以及第二能量是否均小于阈值。若第一能量以及第二能量均小于阈值，代表第一感测资料的特征与第二感测资料的特征的相关性较大。换句话说，第一感测资料与第二感测资料之间的资料多样性较小。因此，处理器110可判断仅需将感测器设置在位置21与位置22的其中之一，而不需将感测器设置在位置21与位置22的其中之另一，并移除在位置21与位置22的其中之一的感测器。举例来说，处理器110可将第一建议位置设为位置21。以风扇而言，其中资料多样性例如是震动幅度、震动频率与材质特性等类别的资料，本发明不加以限制。

在决定好第一建议位置后，处理器110可通过收发器130输出包括第一建议位置的建议讯息以供使用者参考。在一实施例中，建议讯息还可指示使用者将感测器(例如：感测器142)自设备20的位置22上移除。

在一实施例中，处理器110可根据第一能量以及第二能量产生第一建议位置以及第二建议位置，其中第一建议位置可为位置21与位置22的其中之一，并且第二建议位置可为位置21与位置22的其中之另一。

具体来说，处理器110可判断第一能量以及第二能量的其中之一是否大于或等于阈值。假设第一能量或第二能量的其中之一大于或等于阈值。举例来说，若第一能量小于阈值但第二能量大于或等于阈值，代表代表第一感测资料的特征与第二感测资料的特征的相关性较小。换句话说，第一感测资料与第二感测资料之间的资料多样性较大。因此，处理器110可判断将多个感测器分别设置在位置21与位置22。举例来说，处理器110可将第一建议位置设为位置21，并可将第二建议位置设为位置22。

在决定好第一建议位置以及第二建议位置后，处理器110可通过收发器130输出包括第一建议位置以及第二建议位置的建议讯息以供使用者参考。

在能量模型训练完成后，处理器110可将对应于位置23的第三感测资料输入至能量模型以产生第三还原资料。接着，处理器110可计算第三感测资料与第三还原资料之间的第三能量。第三能量可包括第三感测资料与第三还原资料之间的均方差，但本发明不限于此。

在一实施例中，对第三感测资料与第三还原资料进行优化。在处理器110将第三感测资料输入至能量模型之前，处理器110可先对第三感测资料执行讯号平滑化以产生第五平滑资料。而后，处理器110可将第五平滑资料输入至能量模型以产生第三还原资料。在产生第三还原资料后，处理器110可对第三还原资料执行讯号平滑化以产生第六平滑资料。处理器110可根据第五平滑资料以及第六平滑资料计算对应于第三感测资料以及第三还原资料之间的第三能量。

在一实施例中，在处理器110将第三感测资料输入至能量模型之前，处理器110可先对第三感测资料执行滤波以产生第五滤波资料。而后，处理器110可将第五滤波资料输入至能量模型以产生第三还原资料。在产生第三还原资料后，处理器110可对第三还原资料执行滤波以产生第六滤波资料。处理器110可根据第五滤波资料以及第六滤波资料计算对应于第三感测资料以及第三还原资料之间的第三能量。

在取得第一感测资料与第一还原资料之间的第一能量、第二感测资料与第二还原资料之间的第二能量以及第三感测资料与第三还原资料之间的第三能量后，处理器110可根据第一能量、第二能量以及第三能量产生第一建议位置，其中第一建议位置可为位置21、位置22与位置23的其中之一。

具体来说，处理器110可判断第一能量、第二能量以及第三能量是否均小于阈值。若第一能量、第二能量以及第三能量均小于阈值，代表第一感测资料的特征、第二感测资料的特征与第三感测资料的特征的相关性较大。换句话说，第一感测资料、第二感测资料与第三感测资料之间的资料多样性较小。因此，处理器110可判断仅需将感测器设置在位置21、位置22与位置23的其中之一即可。举例来说，处理器110可将第一建议位置设为对应于第一感测资料的位置21，其中第一感测资料用以训练能量模型。

在决定好第一建议位置后，处理器110可通过收发器130输出包括第一建议位置的建议讯息以供使用者参考。在一实施例中，建议讯息还可指示使用者将感测器(例如：感测器142或感测器143)自设备20的其他位置(例如：位置22或位置23)上移除。

在一实施例中，处理器110可根据第一能量、第二能量以及第三能量产生第一建议位置以及第二建议位置，其中第一建议位置可为位置21、位置22与位置23的其中之一，并且第二建议位置可为位置21、位置22与位置23的其中之另一。

具体来说，处理器110可判断第一能量、第二能量以及第三能量的其中之一是否大于或等于阈值。举例来说，若第一能量以及第二能量小于阈值但第三能量大于阈值，代表代表第一感测资料的特征与第二感测资料的特征的相关性较大，但第一感测资料的特征与第三感测资料的特征的相关性较小。换句话说，第一感测资料与第二感测资料之间的资料多样性较小，并且第一感测资料与第三感测资料之间的资料多样性较大。据此，处理器110可判断将两个感测器分别设置在位置21与位置23。举例来说，处理器110可将第一建议位置设为位置21，并可将第二建议位置设为位置23。

在决定好第一建议位置以及第二建议位置后，处理器110可通过收发器130输出包括第一建议位置以及第二建议位置的建议讯息以供使用者参考。在一实施例中，建议讯息还可指示使用者将感测器(例如：感测器142)自设备20的位置22上移除。

图3根据本发明的一实施例绘示一种用于设置感测器于设备的方法的流程图，其中所述方法可由如图1所示的电子装置100实施。在步骤S301中，将第一感测器设置于设备的第一位置，并且将第二感测器设置于设备的第二位置。在步骤S302中，通过第一感测器取得第一感测资料，并且通过第二感测器取得第二感测资料。在步骤S303中，将第一感测资料输入至能量模型以产生第一还原资料，并且将第二感测资料输入至能量模型以产生第二还原资料。在步骤S304中，计算第一感测资料与第一还原资料之间的第一能量，并且计算第二感测资料与第二还原资料之间的第二能量。在步骤S305中，响应于第一能量小于阈值并且第二能量小于阈值，产生第一建议位置，其中第一建议位置为第一位置与第二位置的其中之一。在步骤S306中，输出第一建议位置。

综上所述，本发明的电子装置可基于自设备的特定位置取得的训练资料来训练相对应的能量模型，并利用所述能量模型来分析自设备的其他位置取得的感测资料。若特定位置的能量与其他位置的能量均小于阈值，代表特定位置与其他位置所能感测到的资料相似。据此，电子装置可提示使用者从特定位置与其他位置中选出其中之一来设置感测器，而放弃将感测器设置于特定位置与其他位置的其中之另一，借以节省用于设备的感测器数量。另一方面，若特定位置的能量与其他位置的能量的其中之一大于或等于阈值，代表特定位置与其他位置所能感测到的资料不相似。据此，电子装置可提示使用者在特定位置与其他位置两处分别设置感测器，借以取得设备的最多资料量。

以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明

100:电子装置

110:处理器

120:储存媒体

130:收发器

141、142、143、14N:感测器

20:设备

21、22、23:位置

S301、S302、S303、S304、S305、S306:步骤。

Claims (10)

1.一种用于设置感测器于设备的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：

第一感测器，设置于所述设备的第一位置；

第二感测器，设置于所述设备的第二位置；

收发器；

储存媒体，储存能量模型；以及

处理器，耦接所述储存媒体、所述收发器、所述第一感测器以及所述第二感测器，其中所述处理器经配置以执行：

通过所述第一感测器取得第一感测资料，并且通过所述第二感测器取得第二感测资料；

将所述第一感测资料输入至所述能量模型以产生第一还原资料，并且将所述第二感测资料输入至所述能量模型以产生第二还原资料；

计算所述第一感测资料与所述第一还原资料之间的第一能量，并且计算所述第二感测资料与所述第二还原资料之间的第二能量；

响应于所述第一能量小于阈值并且所述第二能量小于所述阈值，产生第一建议位置，其中所述第一建议位置为所述第一位置与所述第二位置的其中之一；以及

通过所述收发器输出所述第一建议位置。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括：

第三感测器，设置于所述设备的第三位置并且耦接所述处理器，其中所述处理器更经配置以执行：

通过所述第三感测器取得第三感测资料；

将所述第三感测资料输入至所述能量模型以产生第三还原资料；

计算所述第三感测资料与所述第三还原资料之间的第三能量；以及

响应于所述第三能量小于所述阈值，产生所述第一建议位置，其中所述第一建议位置为所述第一位置、所述第二位置以及所述第三位置的其中之一。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述第一建议位置为所述第一位置。

4.根据权利要求3所述的电子装置，其特征在于，所述处理器通过所述收发器输出建议讯息，其中所述建议讯息指示将所述第二感测器自所述设备移除并且将所述第三感测器自所述设备移除。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述处理器更经配置以执行：

响应于所述第一能量以及所述第二能量的其中之一大于或等于所述阈值，产生所述第一建议位置以及第二建议位置，其中所述第一建议位置为所述第一位置，并且所述第二建议位置为所述第二位置；以及

通过所述收发器输出所述第一建议位置以及所述第二建议位置。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述能量模型包括下列中的一个：自编码神经网络模型、受限波尔兹曼机以及深度信念网络。

7.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述处理器根据所述第一感测资料训练所述能量模型。

8.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述处理器更经配置以执行：

对所述第一感测资料执行讯号平滑化以产生第一平滑资料，并且对所述第一还原资料执行讯号平滑化以产生第二平滑资料；以及

根据所述第一平滑资料以及所述第二平滑资料计算所述第一能量。

9.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述处理器更经配置以执行：

对所述第一感测资料执行滤波以产生第一滤波资料，并且对所述第一还原资料执行滤波以产生第二滤波资料；以及

根据所述第一滤波资料以及所述第二滤波资料计算所述第一能量。

10.一种用于设置感测器于设备的方法，其特征在于，所述方法包括：

将第一感测器设置于所述设备的第一位置，并且将第二感测器设置于所述设备的第二位置；

通过所述第一感测器取得第一感测资料，并且通过所述第二感测器取得第二感测资料；

将所述第一感测资料输入至能量模型以产生第一还原资料，并且将所述第二感测资料输入至所述能量模型以产生第二还原资料；

计算所述第一感测资料与所述第一还原资料之间的第一能量，并且计算所述第二感测资料与所述第二还原资料之间的第二能量；

响应于所述第一能量小于阈值并且所述第二能量小于所述阈值，产生第一建议位置，其中所述第一建议位置为所述第一位置与所述第二位置的其中之一；以及

输出所述第一建议位置。

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