DE102018210380A1

DE102018210380A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten

Info

Publication number: DE102018210380A1
Application number: DE102018210380.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Stanek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-01-02
Also published as: US11550822B2; WO2020002036A1; US20210165806A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verarbeitung, d.h. Speicherung und Analyse von Messdaten, bei dem zur Speicherung der Messdaten eine jeweilige Dateneinheit bzw. Datensatz für Stützstellen angelegt werden, wobei mehrere dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte Messdaten innerhalb dieser Dateneinheit gespeichert werden. Ein Zeitintervall zwischen Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfolgender Dateneinheiten zumindest wird dabei näherungsweise auf ein Vielfaches eines Entnahmezeitintervalls, d.h. einem Kehrwert der Messwertaufnahmerate bzw. Sampling Rate, eingestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert eine Bereitstellung von Dateneinheiten dadurch, dass eine einzelne Dateneinheit neben einem Stützstellenmessdatum weitere, mit dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte Messdaten enthält. Diese Maßnahme reduziert die in einer Datenbank erforderliche Verwaltung von Datensätzen in etwa um einen Faktor, welcher der Anzahl von Messdaten innerhalb der erfindungsgemäß gestalteten Dateneinheit entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung, insbesondere zur optimierten Speicherung von Messdaten und zum optimierten Zugriff auf diese, welcher vorzugsweise in einem einer Simulation, im Test oder im Betrieb einer technischen Anlage zur Anwendung kommt.
Eine Erfassung von Mess- oder Prozessdaten erfolgt üblicherweise durch eine Mehrzahl von Sensoren oder Recheneinheiten im Umfeld eines technischen Systems, welche die Messdaten nach Erfassung in einer Datenbank hinterlegen.
Zum Zwecke einer Datenanalyse werden die in der Datenbank hinterlegten Messdaten von einer Anwendung zur Messdatenauswertung ausgelesen. Auf eine solche Anwendung wird in der Fachwelt auch als Dashboard Bezug genommen.
Im Stand der Technik werden häufig relationale Datenbanken eingesetzt, in denen in regelmäßigen oder unregelmäßigen - also beispielsweise bedarfsgesteuerten - Entnahmezeitintervallen ein Messdatum gespeichert wird. Ein Messdatum besteht üblicherweise aus einem Messwert als Ergebnis einer mit dem Entnahmezeitintervall erfassten Messwertentnahme und einem einen Zeitpunkt der Messwertentnahme repräsentierenden Zeitwert oder auch »Zeitstempel« bzw. »Time Stamp«. Dabei wird üblicherweise zur Ablage eines Messdatums ein jeweiliger Datensatz der Datenbank angelegt.
In einer tabellenbasierten Veranschaulichung einer Datenbank entspricht ein Datensatz einer Zeile innerhalb einer Tabelle. Zur eindeutigen Identifikation eines Datensatzes wird ein Schlüssel oder Key verwendet. Eine datenbankinterne Verwaltung der Schlüssel verursacht im Fall vieler Datensätze einen gesteigerten Ressourcenaufwand.
Eine Erfassung von Mess- oder Prozessdaten ist sehr speicherintensiv, da in einer technischen Anlage oder einem technischen Prozess üblicherweise eine Vielzahl von Daten aus unterschiedlichen Datenquellen anfallen, welche zur Analyse der Messdaten mit einer angemessen hohen Abtastrate erfasst werden müssen und ein demenentsprechend hohes Datenvolumen zur Erfassung, Speicherung und Analyse der Messdaten anfällt. Die Ablage jedes Messdatums in einem jeweiligen Datensatz der Datenbank führt dazu, dass die Datenbank ein entsprechend hohes Datenvolumen einnimmt und aufgrund des hohen Datenvolumens bei einer Vielzahl von Schreib- und Leseoperationen einschließlich der hierfür notwendigen datenbankinterne Verwaltung der Schlüssel entsprechend träge reagiert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich Messdaten mit reduziertem Datenvolumen abspeichern lassen, um diese während oder nach Abschluss der Messung zu Analysezwecken leichter handhaben zu können. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht ein Verfahren zur Verarbeitung von Messdaten vor, bei dem zur Speicherung der Messdaten eine Mehrzahl von Messdaten entgegengenommen wird, wobei jedes Messdatum zumindest einen Messwert als Ergebnis einer mit einer vordefinierbaren Entnahmezeitintervall erfassten Messwertentnahme und einen den Zeitpunkt der Messwertentnahme repräsentierenden Zeitwert umfasst und bei dem eine Zuordnung der Messdaten zu Dateneinheiten in einer zeitlichen Reihenfolge anhand des Zeitwerts der Messdaten erfolgt. Dabei umfasst eine jeweilige Dateneinheit ein Stützstellenmessdatum sowie mehrere dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte - also dem Stützstellenmessdatum zeitlich folgende oder zeitlich vorausgehende - Messdaten, so dass ein Zeitintervall zwischen den Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfolgender Dateneinheiten zumindest näherungsweise einem Vielfachen des Entnahmezeitintervalls entspricht.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist in der Reduzierung der Dateneinheiten zu sehen, deren Ablage in einer Datenbank einem jeweiligen Datensatz entsprechen. Während im Stand der Technik pro Messdatum eine Dateneinheit angelegt wird, reduziert das erfindungsgemäße Verfahren eine Bereitstellung von Dateneinheiten dadurch, dass eine einzelne Dateneinheit neben einem Stützstellenmessdatum weitere, mit dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte Messdaten enthält. Diese Maßnahme reduziert die in einer Datenbank erforderliche Verwaltung von Datensätzen in etwa um einen Faktor, welcher der Anzahl von Messdaten innerhalb der erfindungsgemäß gestalteten Dateneinheit entspricht.
Mehrere namensgebende Stützstellen können bei einer Analyse der Messwerte in vorteilhafter Weise für eine erste grobe Abschätzung eines zeitlichen Verlaufs des Messwerts ausgelesen bzw. geladen werden, während die weiteren Messdaten erst im Falle eines Bedarfs für eine Detailanalyse nachgeladen werden. Eine solche Detaillierung der Analyse eines zeitlichen Verlaufs wird in der Fachwelt auch als »Deep Drill« bezeichnet. Die Erfindung unterstützt einen derartigen Deep Drill alleine aufgrund der vorteilhaften Speicherstruktur, ohne dass hierzu weitere signaltheoretische Algorithmen erforderlich wären.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass innerhalb der Dateneinheit eine vordefinierbare Anzahl an zeitlich aufeinanderfolgenden Messdaten enthalten ist. Eine definierte Anzahl an zeitlich aufeinanderfolgenden Messdaten innerhalb der Dateneinheit steigert die Effizienz bei der Ablage und Entnahme von Messwerten gegenüber der erfindungsgemäß ebenfalls denkbaren Variante einer ereignis- oder bedarfsorientierten Anzahl an zeitlich aufeinanderfolgenden Messdaten innerhalb der Dateneinheit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die in der Dateneinheit enthaltenen Messdaten in zwei getrennten Tupel bzw. Vektoren vorzuhalten. Die ein Messdatum bestimmenden Mess- und Zeitwerte werden getrennt in einem jeweiligen Tupel abgelegt, also in ein erstes Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten und in ein zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten. Die Zugehörigkeit zwischen dem Messwert und dem Zeitwert eines jeweiligen Messdatums wird durch die Position im jeweiligen Tupel hergestellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Zugriff auf Messdaten vorgesehen, bei dem folgende Schritte durchgeführt werden:

- Empfangen einer Anfrage zum Abruf von Messdaten innerhalb eines gewählten ersten Zeitraums;
- Laden einer zeitlich aufeinanderfolgenden und innerhalb des gewählten ersten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Stützstellenmessdaten aus den Dateneinheiten;
- Aggregieren der geladenen Stützstellenmessdaten durch einen Prozessor; und;
- Anzeigen der aggregierten Stützstellenmessdaten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Zugriff auf Messdaten vorgesehen, bei dem für einen ausschnittsweisen Zugriff auf Messdaten folgende zusätzliche Schritte durchgeführt werden:

- Empfangen einer Anfrage zum Abruf detaillierter Messdaten aus einem innerhalb des ersten Zeitraums liegenden zweiten Zeitraums;
- Laden der zeitlich aufeinanderfolgenden und innerhalb des gewählten zweiten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Messdaten aus den Dateneinheiten;
- Aggregieren der innerhalb des gewählten ersten Zeitraums geladenen Stützstellenmessdaten mit den innerhalb des gewählten zweiten Zeitraums geladenen Messdaten durch einen Prozessor; und;
- Anzeigen der mit den Messdaten aggregierten Stützstellenmessdaten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten vorgesehen, welche zur Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung eingerichtet ist. Eine solche Vorrichtung wäre im Fall einer Verarbeitung von Messdaten im Sinne einer Speicherung der Messdaten beispielsweise zwischen einer Datenerfassungseinheit bzw. Sensor und einem Datenbankmanagementsystem vorgesehen, um die von der Datenerfassungseinheit gelieferten Rohdaten in erfindungsgemäße Dateneinheiten zu strukturieren und diese dem Datenbankmanagementsystem zur Ablage in der Datenbank zu übergeben.
Im Fall einer Verarbeitung von Messdaten im Sinne einer Analyse der Messdaten wäre eine solche Vorrichtung beispielsweise zwischen einem Datenbankmanagementsystem und einer Anwendung zur Datenauswertung vorgesehen, um durch das Datenbankmanagementsystem aus der Datenbank geladene Dateneinheiten in eine zeitlich aufeinanderfolgende und innerhalb eines gewählten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Stützstellenmessdaten bzw. Messdaten zu extrahieren.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:

1: eine exemplarische Darstellung zweier Datenstrukturen zur Beschreibung einer Gewinnung einer optimierten Datenstruktur aus einer Rohdatenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und;
2: eine exemplarische Darstellung eines aus einer Datenstruktur rekonstruierten zeitlichen Verlaufs von Messwerten unter Verwendung von Stützstellenmessdaten sowie unter Verwendung von mit Messdaten aggregierten Stützstellenmessdaten.

1 zeigt eine exemplarische Darstellung zweier Datenstrukturen zur Beschreibung einer Gewinnung einer Datenstruktur aus einer Rohdatenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Im linken Teil der 1 ist eine auch als Rohdatenstruktur bezeichnete erste Datenstruktur STR1 gezeigt, welche eine Mehrzahl von zeilenförmig angeordneten Datensätzen umfasst. Ein Datensatz entspricht einer Zeile innerhalb der tabellarischen Veranschaulichung der Datenstruktur STR1. Zur Ablage eines Messdatums wird in einer im Stand der Technik derzeit praktizierten Weise ein jeweiliger Datensatz - also Zeile - in der Datenstruktur STR1 angelegt. Zur eindeutigen Identifikation des Datensatzes wird ein Schlüssel oder Key verwendet, welcher in der Zeichnung auch als Spaltenidentifikationsnummer bzw. rowid bezeichnet wird. Die gezeigten Spaltenidentifikationsnummern werden durch inkrementierte natürliche Zahlen 1,2,3,4... gebildet.
Eine weitere optionale Spalte der Datenstruktur STR1 umfasst eine Ereignis- bzw. Quellenidentifikation »event_id«, welcher im gezeigten Beispiel für alle Datensätze mit der Bezeichnung »MchP_SP200« belegt ist. Eine weitere optionale Spalte der Datenstruktur STR1 umfasst eine Signalbezeichnung »signal_name«, welcher im gezeigten Beispiel für alle Datensätze mit der Bezeichnung »sinus« belegt ist.
In zwei weiteren Spalten »time_10Hz« und »Signal_10Hz« wird schließlich das Messdatum abgelegt. Das Messdatum umfasst einen Messwert »Signal_10Hz« als Ergebnis einer mit dem Entnahmezeitintervall - hier 0,1 Sekunden entsprechend einer Messwertentnahmerate von 10 Hertz - erfassten Messwertentnahme und einem einen Zeitpunkt der Messwertentnahme repräsentierenden Zeitwert »time_10Hz«.
Eine weitere optionale Spalte der Datenstruktur STR1 umfasst eine Dimension »V« des Messwerts, welcher im gezeigten Beispiel für alle Datensätze mit der Bezeichnung »V« belegt ist. Als Messwert wird entsprechend eine elektrische Spannung mit der Dimension Volt gemessen.
Zur illustrativen Darstellung der Ausführungsbeispiele wird eine Datenwertentnahme bzw. »Sampling« eines sinusförmigen Signals mit einem Entnahmezeitintervall von 0,1 Sekunden, entsprechend einer Sampling Rate von 10 Hz (Hertz) erläutert. In der Zeichnung zeigt die Spalte »time_10Hz« die den Zeitpunkt der Messwertentnahme repräsentierenden Zeitwerte, gemäß derer das Entnahmezeitintervall nicht genau bei 0,1 Sekunden, sondern bei 0,10101 Sekunden liegt (vergleiche den ersten auf einen Zeitwert von Null folgenden Zeitwert »time_10Hz« in der zweite Zeile mit einer rowid von 2). Diese Abweichung ist für die Beschreibung des Ausführungsbeispiels nicht relevant.
Die gezeigte erste Datenstruktur STR1 könnte insoweit einen herkömmlich abgelegten Datensatz innerhalb einer Datenbank repräsentieren, bei dem zu einem regelmäßigen Entnahmezeitintervall von 0,1 Sekunden ein Messdatum gespeichert wurde und bei dem zur Ablage eines Messdatums ein jeweiliger Datensatz bzw. Zeile angelegt wurde.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dient diese erste Datenstruktur STR1 allerdings lediglich als Rohdatenstruktur, welche nicht notwendigerweise in einer Datenbank, sondern z.B. in einem flüchtigen Speicher, beispielsweise einem Cache, abgelegt ist, um in einem weiteren Schritt in einen erfindungsgemäß optimierten Datenstruktur STR2 transformiert zu werden.
Zur Transformation der ersten Datenstruktur STR1 in die optimierte Datenstruktur STR2 ist vorgesehen, in einer jeweiligen Dateneinheit - also einem Datensatz oder eine Zeile - der optimierten Datenstruktur STR2 mehrere Messdaten zu integrieren, nämlich ein Stützstellenmessdatum sowie eine Mehrzahl von mit dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarten Messdaten.
Zur Veranschaulichung sind in der ersten Datenstruktur STR1 zwei Abschnitte SCT1,SCT2 mit jeweils neun Datensätzen in der Zeichnung markiert. Die ersten neun Messdaten mit einer rowid von 2, 3,..., 10 innerhalb des ersten Abschnitts SCT1 werden gemeinsam mit einem Stützstellenmessdatum eines dem ersten Abschnitt SCT1 folgenden Datensatz mit der rowid 11 in einen ersten optimierten Datensatz abgelegt. Die zweiten neun Messdaten mit einer rowid von 12, 13,..., 20 innerhalb des zweiten Abschnitts SCT2 werden gemeinsam mit einem Stützstellenmessdatum eines dem zweiten Abschnitt SCT2 folgenden Datensatz mit der rowid 21 in einen zweiten optimierten Datensatz abgelegt. Entsprechend wird mit weiteren Datensätzen vorgegangen, welche zeichnerisch nicht dargestellt sind.
Im rechten Teil der 1 ist die zweite optimierten Datenstruktur STR2 gezeigt, welche den voraus beschriebenen ersten optimierten Datensatz als erste Zeile mit einer rowid von 1, sowie den voraus beschriebenen zweiten optimierten Datensatz als zweite Zeile mit einer rowid von 2 enthält. Die darauf folgend dargestellten optimierten Datensätze mit einer rowid von 3, 4...9 der zweiten optimierten Datenstruktur STR2 werden in entsprechender Weise aus den - nicht dargestellten - jeweiligen Datensätzen der ersten Datenstruktur STR1 gebildet.
Jeder der erfindungsgemäß zu bildenden optimierten Datensätze - bzw. Dateneinheiten - enthält ein Stützstellenmessdatum sowie eine Mehrzahl von dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarten - gemäß der hier dargestellten Ausführungsform mit neun zeitlich vorausgehenden - Messdaten.
Das Stützstellenmessdatum unterscheidet sich von einem Messdatum dabei nicht strukturell, wird aber, wie im Folgenden gezeigt wird, an einer »prominenteren« Stelle innerhalb eines Datensatzes abgelegt, um einen gegenüber einem Messdatum schnelleren Zugriff auf das Stützstellenmessdatum zu gewährleisten.
Jeder der erfindungsgemäß zu bildenden optimierten Datensätze - bzw. Dateneinheiten - ist so gestaltet, dass ein Zeitintervall - hier eine Sekunde, entsprechend 1 Hz - zwischen den Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfolgender Dateneinheiten zumindest näherungsweise einem Vielfachen - hier einem Faktor von 10 - des Entnahmezeitintervalls - hier 0,1 Sekunde, entsprechend einer Sampling Rate von 10 Hz - entspricht. In der dargestellten Ausführungsform wird das Zeitintervall zwischen den Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zu einer Sekunde gewählt, was einem Faktor von 10 gegenüber dem Entnahmezeitintervall von 0,1 Sekunden entspricht. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass eine bloße Betrachtung der Stützstellenmessdaten einer Sampling Rate von 1 Hertz entspräche gegenüber einer Sampling Rate von 10 Hertz bei einer Betrachtung aller Messstellen.
In der Zeichnung zeigen die Einträge »time_10Hz« bei den Stützstellenmessdaten mit der rowid 11 und der rowid 21 der ersten Datenstruktur STR1 nicht genau die an sich zu erwartenden Werte von 1,0000 bzw. 2,0000 Sekunden, sondern einen Wert von 1,0101 bzw. 2,0202 Sekunden. Diese Abweichung ist - wie bereits vorher ausgeführt - lediglich auf Abrundungen und Rechenungenauigkeiten zur Simulation des Ausführungsbeispiels anhand eines sinusförmigen Signals zurückzuführen.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, enthält die optimierte Dateneinheit - also der optimierte Datensatz oder Zeile - mit der rowid 1 in der zweiten optimierten Datenstruktur STR2 ein Stützstellenmessdatum, welches einen Messwert »signal_1Hz_str« mit einem Wert von 0,81747 V (Volt) und einen den Zeitpunkt dieses Messwerts repräsentierenden Zeitwert »time_1Hz_str« mit einem Wert von 1 s (Sekunde) umfasst. Auch hier weicht also das Stützstellenmessdatum mit der rowid 11 von der ersten Datenstruktur STR1 ab, welche einen Messwert »signal_10Hz« mit einem Wert von 0,84689 V (Volt) und einen den Zeitpunkt dieses Messwerts repräsentierenden Zeitwert »time_10Hz« mit einem Wert von 1,0101 s (Sekunde) erwarten ließe. Die Abweichung erklärt sich aufgrund von Rundungsungenauigkeiten und geringfügigen Zeitverschiebungen in der Wertermittlung. Diese Abweichung ist - wie bereits vorher ausgeführt - lediglich auf Abrundungen und Rechenungenauigkeiten zur Simulation des Ausführungsbeispiels anhand eines sinusförmigen Signals zurückzuführen und hat keinen Einfluss auf die Ausführbarkeit oder die Bedeutung der Erfindung.
Die optimierte Dateneinheit - also der optimierte Datensatz oder Zeile - mit der rowid 2 in der zweiten optimierten Datenstruktur STR2 enthält ein Stützstellenmessdatum, welches einen Messwert »signal_1Hz_str« mit einem Wert von 0,9093 V (Volt) und einen den Zeitpunkt dieses Messwerts repräsentierenden Zeitwert »time_1Hz_str« mit einem Wert von 2 s (Sekunde) umfasst. Auch hier weicht also das Stützstellenmessdatum mit der rowid 21 von der ersten Datenstruktur STR1 ab, welche einen Messwert »signal_10Hz« mit einem Wert von 0,90071 V (Volt) und einen den Zeitpunkt dieses Messwerts repräsentierenden Zeitwert »time _10Hz« mit einem Wert von 2,0202 s (Sekunde) erwarten ließe. Für die Bedeutung dieser Abweichung gilt das vorgesagte.
Die neun Messdaten mit einer rowid von 2, 3,..., 10 innerhalb des ersten Abschnitts SCT1 der ersten Datenstruktur STR1 werden jeweils in zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerte und in zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerte getrennt und dann in ein erstes Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten und ein zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten eingeordnet. Die Zugehörigkeit zwischen dem Messwert und dem Zeitwert eines jeweiligen Messdatums wird dabei durch die Position im jeweiligen Tupel gewährleistet.
Das erste Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten wird im Feld »signal_10Hz_json« des optimierten Datensatzes mit der rowid 1 gespeichert, das zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten im Feld »time_10Hz_json« des optimierten Datensatzes mit der rowid 1 gespeichert. Wie in der Zeichnung ersichtlich, enthält das erste Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten im Feld »signal_1Hz_json« enthält einen durch die Zeichnung beschränkten Werteausschnitt (0, 0.09983341664682...). Das zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten im Feld »time_10Hz_json« enthält die gerundeten Werte (0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.5,...). Ein Dezimaltrennzeichen ist dabei durch einen Punkt (.), eine Trennung der geordneten Einträge bzw. Positionen des Tupels durch ein jeweiliges Komme (,) dargestellt.
In entsprechender Weise werden die neun Messdaten mit einer rowid von 12, 13,..., 20 innerhalb des zweiten Abschnitts SCT2 der ersten Datenstruktur STR1 jeweils in zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerte und in zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten getrennt und in ein erstes Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten und ein zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten eingeordnet. Das erste Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten wird im Feld »signal_10Hz_json« des optimierten Datensatzes mit der rowid 2 gespeichert, das zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten im Feld »time_10Hz_json« des optimierten Datensatzes mit der rowid 2 gespeichert. Wie in der Zeichnung ersichtlich, enthält das erste Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten im Feld »signal_1Hz_json« einen durch die Zeichnung beschränkten Werteausschnitt (0.841470984807896...). Das zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten im Feld »time_10Hz_json« enthält die gerundeten Werte (1.1, 1.2, 1.3, 1.2, 1,5 ...).
Entsprechend wird mit weiteren Messdaten und optimierten Datensätzen vorgegangen. Die Zugehörigkeit zwischen dem Messwert und dem Zeitwert eines jeweiligen Messdatums wird durch die Position im jeweiligen Tupel gewährleistet.
Ein beispielhafter Code zur Umwandlung der ersten Datenstruktur STR1 in die zweite Datenstruktur STR2 wird im Folgenden gezeigt:

 % Import Data into MATLAB
 conn = sqlite (‚flight.db‘, ‚readonly‘);


 
 measurement _Table_data = fetch (conn, ‚SELECT * FROM measurement_table‘);

 
 close (conn);
 time = [];
 signal = [];
 for i=1:size (measurement_Table_data,1)
     time_10Hz_json (1,i) = jsondecode (measurement_Table_data {i,4});
     time = [time,transpose(time_10Hz_json{1,i})];
     signal_10Hz_json{1,i} = jsondecode (measurement_Table_data {i,6});
     signal = [signal,transpose(signal_10Hz_json{1,i})];
 end

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist in der Reduzierung der zweiten Datenstruktur STR2 im Vergleich zur ersten Datenstruktur STR1 zu sehen. Bei einer Speicherung der ersten Datenstruktur STR1 in einer Datei in einem datenbankbearbeitbaren Format *.db weist diese Datei eine Speichergröße von 9 kB auf, während eine Speicherung der zweiten Datenstruktur STR2 eine Speichergröße von lediglich 2 kB aufweist.

Die erfindungsgemäße Maßnahme Speicherung der Messdaten reduziert die in einer Datenbank erforderliche Verwaltung von Datensätzen in etwa um einen Faktor, welcher der Anzahl von Messdaten innerhalb der erfindungsgemäß gestalteten Dateneinheit entspricht. Der in diesem Ausführungsbeispiel gewählte Faktor kann demgemäß auch auf Werte von 20 oder 100 erhöht werden, um eine weitere Reduzierung der Speichergröße zu erzielen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Zugriff auf die erfindungsgemäß abgelegten Messdaten durch Laden der zeitlich aufeinanderfolgenden und innerhalb eines durch einen Bediener wählbaren ersten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Stützstellenmessdaten aus den Dateneinheiten. Für einen Grobanalyse des zeitlichen Verlaufs reichen diese Stützstellenmessdaten eventuell bereits aus. Im linken Teil der 2 ist eine Darstellung eines aus einer Datenstruktur rekonstruierten zeitlichen Verlaufs von Messwerten unter ausschließlicher Verwendung von Stützstellenmessdaten - ohne Verwendung der im jeweils selben Datensatz zugeordneten Messdaten - dargestellt. Die Stützstellenmessdaten werden durch einen Prozessor aggregiert, indem aus den Stützstellen entnommene Messwerte über den aus den Stützstellen entnommenen Zeitwerten aufgetragen werden. Der im linken Teil von 2 aufgetragene Werteverlauf Verlauf lässt die Sinusform bereits erahnen.

Für einen Feinanalyse bzw. »Deep Drill« des zeitlichen Verlaufs werden zu den Stützstellenmessdaten noch die in Tupeln vorgehaltenen Messdaten geladen. Im rechten Teil der 2 ist eine Darstellung eines aus einer Datenstruktur rekonstruierten zeitlichen Verlaufs von Messwerten unter Verwendung von Stützstellenmessdaten und Messdaten dargestellt. Die geladenen Stützstellenmessdaten werden durch einen Prozessor mit den geladenen Messdaten aggregiert. Der im rechten Teil von 2 aufgetragene Werteverlauf Verlauf lässt die Sinusform deutlich erkennen.

Die Erfindung betrifft zusammenfassend eine Verarbeitung, d.h. Speicherung und Analyse von Messdaten, bei dem zur Speicherung der Messdaten eine jeweilige Dateneinheit bzw. Datensatz für Stützstellen angelegt werden, wobei mehrere dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte Messdaten innerhalb dieser Dateneinheit gespeichert werden. Ein Zeitintervall zwischen Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfolgender Dateneinheiten zumindest wird dabei näherungsweise auf ein Vielfaches eines Entnahmezeitintervalls, d.h. einem Kehrwert der Messwertaufnahmerate bzw. Sampling Rate, eingestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert eine Bereitstellung von Dateneinheiten dadurch, dass eine einzelne Dateneinheit neben einem Stützstellenmessdatum weitere, mit dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte Messdaten enthält. Diese Maßnahme reduziert die in einer Datenbank erforderliche Verwaltung von Datensätzen in etwa um einen Faktor, welcher der Anzahl von Messdaten innerhalb der erfindungsgemäß gestalteten Dateneinheit entspricht.

Zusammenfassend bietet die Erfindung folgende Vorteile:

- Die Erfindung gewährleistet eine Kombination eines Stützstellen-Ansatzes aus der Signaltheorie mit einem »Deep Drill«-Handhabung von Analysewerkzeugen oder Dashboards, umgesetzt durcheine abschnittsweise definierte Zeit- und Signalreihe für eine höhere Auflösung.
- Das Konzept von Stützstellen zur Reduktion von Dateneinheiten bzw. Datensätzen reduziert einen Overhead an Verwaltungsaufwand bei Datenbankoperationen.
- Laden und Speichern vorgehaltener Signalreihen und Zeitreihen, also Tupel zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte und Tupel zeitlich aufeinanderfolgender Zeitwerte, werden in vorteilhafter Weise einer identischen Softwareabarbeitung, also einem gleichartigen Algorithmus unterworfen.
- Eine Wahl eines größeren Verhältnis aus dem Zeitintervall zwischen den Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfolgender Dateneinheiten und dem Entnahmezeitintervall - mit anderen Worten das Verhältnis zwischen der Abtastrate und den Stützstellen - erhöht bei Bedarf die Einsparung an Speicherplatz bzw. Overhead für die Datenbank.
- Um die Effizienzvorteile bei einer Ablage der Messdaten zu erzielen, sind keine aufwendigen Signalverarbeitungs-Algorithmen erforderlich.
- Struktur und Inhalte der Tupel zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte und Tupel zeitlich aufeinanderfolgender Zeitwerte bleiben während der Ablage und auch während der Analyse fix bestehen. Es sind also keine aufwendigen Datenbank-Operationen, z.B. Insert Operationen, erforderlich.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung von Messdaten, bei dem zur Speicherung der Messdaten: - eine Mehrzahl von Messdaten entgegengenommen wird, wobei jedes Messdatum zumindest einen Messwert als Ergebnis einer mit einer vordefinierbaren Entnahmezeitintervall erfassten Messwertentnahme und einen den Zeitpunkt der Messwertentnahme repräsentierenden Zeitwert umfasst; und; - eine Zuordnung der Messdaten zu Dateneinheiten in einer zeitlichen Reihenfolge anhand des Zeitwerts der Messdaten erfolgt; wobei eine jeweilige Dateneinheit ein Stützstellenmessdatum sowie eine Mehrzahl von dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarten Messdaten umfasst, so dass ein Zeitintervall zwischen den Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfolgender Dateneinheiten zumindest näherungsweise einem Vielfachen des Entnahmezeitintervalls entspricht.
Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dateneinheiten Datensätze einer Datenbank sind.
Verfahren gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Dateneinheit eine vordefinierbare Anzahl an zeitlich aufeinanderfolgenden Messdaten enthalten ist.
Verfahren gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Dateneinheit enthaltenen Messdaten als ein erstes Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten und ein zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten vorgehalten werden, wobei die Zugehörigkeit zwischen dem Messwert und dem Zeitwert eines jeweiligen Messdatums durch die Position im jeweiligen Tupel hergestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche, bei dem für einen Zugriff auf Messdaten folgende Schritte durchgeführt werden: - Empfangen einer Anfrage zum Abruf von Messdaten innerhalb eines gewählten ersten Zeitraums; - Laden einer zeitlich aufeinanderfolgenden und innerhalb des gewählten ersten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Stützstellenmessdaten aus den Dateneinheiten; - Aggregieren der geladenen Stützstellenmessdaten durch einen Prozessor; und; - Anzeigen der aggregierten Stützstellenmessdaten.
Verfahren gemäß Patentanspruch 5, bei dem für einen ausschnittsweisen Zugriff auf Messdaten folgende zusätzliche Schritte durchgeführt werden: - Empfangen einer Anfrage zum Abruf detaillierter Messdaten aus einem innerhalb des ersten Zeitraums liegenden zweiten Zeitraums; - Laden der zeitlich aufeinanderfolgenden und innerhalb des gewählten zweiten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Messdaten aus den Dateneinheiten; - Aggregieren der innerhalb des gewählten ersten Zeitraums geladenen Stützstellenmessdaten mit den innerhalb des gewählten zweiten Zeitraums geladenen Messdaten durch einen Prozessor; und; - Anzeigen der mit den Messdaten aggregierten Stützstellenmessdaten.
Vorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist.
Computerprogrammprodukt zur Verarbeitung von Messdaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogrammprodukt Programmcode zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 enthält.