DE102018216446B4

DE102018216446B4 - Verfahren zum Überwachen einer Ausrüstung durch Analysieren von Temperaturwerten, die von einem Zylinder erfasst und in einer Koordinatenebene verteilt sind

Info

Publication number: DE102018216446B4
Application number: DE102018216446.0A
Authority: DE
Inventors: Chien-Chih CHANG; Yuan-Chen Chang; Ko-Yun Lee
Original assignee: Tcc Information Systems Corp
Current assignee: Tcc Information Systems Corp
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2024-02-15
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: GB2567515A; GB2567515B; TW201917339A; CN109668654B; GB201811869D0; JP6546327B2; CN109668654A; TWI620908B; DE102018216446A1; US10147300B1; JP2019074508A

Abstract

Verfahren zum Überwachen einer Ausrüstung, wobei die Ausrüstung einen Zylinder aufweist, wobei der Zylinder eine Länge, die zu einer horizontalen Achse einer Koordinatenebene korrespondiert, und eine Mehrzahl von Rotationsgraden, die zu einer vertikalen Achse der Koordinatenebene korrespondiert, aufweist, und das Verfahren aufweist:Erfassen einer ersten Gruppe von Temperaturpunkten, wenn der Zylinder rotiert, unter Verwendung einer Gruppe von Sensoren, die neben dem Zylinder angeordnet sind, wobei jeder Temperaturpunkt eine horizontale Koordinate der horizontalen Achse, eine vertikale Koordinate der vertikalen Achse und einen Temperaturwert aufweist;Aktualisieren und Verteilen der ersten Gruppe von Temperaturpunkten auf der Koordinatenebene;Segmentieren der Koordinatenebene entlang der horizontalen Achse mit einer festen Länge, um eine rechteckige Fläche zu definieren, wobei eine zweite Gruppe von Temperaturpunkten auf der rechteckigen Fläche verteilt ist, und die zweiten Gruppe von Temperaturpunkten eine Untergruppe der ersten Gruppe von Temperaturpunkten ist;Clustern der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten in n Gruppen von Temperaturpunkten auf der rechteckigen Fläche unter Verwendung eines k-Mittelwert-Algorithmus; undSenden eines Benachrichtigungssignals gemäß mindestens einer x-ten Gruppe von Temperaturpunkten der n Gruppen von Temperaturpunkten;wobei n und x positive ganze Zahlen sind, n>1, 0<x<(n+1), und die x-te Gruppe von Temperaturpunkten eine höchste Mittelwerttemperatur unter den n Gruppen von Temperaturpunkten aufweist.

Description

Querverweis auf eine artverwandte Anwendung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der taiwanesischen Patentanmeldung Nr. 106135256 mit der Veröffentlichungsnummer TW 201917339 A , eingereicht am 16. Oktober 2017 und hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen.
Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen einer Ausrüstung und insbesondere ein Verfahren zum Überwachen von Änderungen und einer Verteilung einer Temperatur einer Ausrüstung und ein entsprechendes Versenden einer Benachrichtigung.
Beschreibung des Stands der Technik
In der Industrie wie der Zement-, Pharmazie- oder Nahrungsmittelverarbeitung sind zylindrische Heizvorrichtungen weitverbreitet verwendet worden, um Materialien zu erhitzen. Um eine zylindrische Heizvorrichtung zu betreiben und/oder zu warten, kann ein Temperatursensor auf oder neben einem Zylinder angeordnet sein. Wenn eine ungewöhnliche Temperatur (z.B. eine Übertemperatur) gemessen wird, kann eine Warnung zum Auslösen eines Notfallstopps abgesetzt werden. Die Ausrüstung kann dann überprüft und abgekühlt werden, um Beschädigungen zu vermeiden.
Das vorstehend genannte Überwachungsverfahren weist Unzulänglichkeiten auf. Wenn das Verfahren in der Praxis ausgeführt wird, ist die Beschädigung der Ausrüstung manchmal unbemerkt, weil Temperaturen, die durch Sensoren gemessen werden, normal sind. Dies geschieht aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung von Temperaturen über einen Zylinder.
Die WO 2011/000430 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Prozesses zum Brennen einer kalkhaltigen Mischung und deren Umwandlung in kalzinierten Kalk in einem Drehrohrofen.
Die WO 2013/005063 A1 offenbart ein System zur automatischen Überwachung und Steuerung der Herstellung und Endverarbeitung von Kunststoff-Spiralrohren.[0005] In der Industrie ist eine frühe Warnung nutzlos, wenn eine Benachrichtigung nicht gesendet werden kann, bevor ein Unfall auftritt. Daher ist eine Lösung erforderlich, um eine frühe Warnung abzusetzen, bevor eine Ausrüstung beschädigt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Ausführungsform stellt ein Verfahren zum Überwachen einer Ausrüstung zur Verfügung. Die Ausrüstung weist einen Zylinder auf, der eine Länge, die zu einer horizontalen Achse einer Koordinatenebene korrespondiert, und eine Mehrzahl von Rotationsgraden, die zu einer vertikalen Achse der Koordinatenebene korrespondieren, aufweist. Das Verfahren weist nachfolgende Schritte auf. Erfasse eine erste Gruppe von Temperaturpunkten, wenn der Zylinder rotiert, unter Verwendung einer Gruppe von Sensoren, die neben dem Zylinder angeordnet sind, wobei jeder Temperaturpunkt eine horizontale Koordinate der horizontalen Achse, eine vertikale Koordinate der vertikalen Achse und einen Temperaturwert aufweist. Aktualisiere und Verteile die erste Gruppe von Temperaturpunkten auf der Koordinatenebene. Segmentiere die Koordinatenebene entlang der horizontalen Achse mit einer festen Länge, um eine rechteckige Fläche zu definieren, wobei eine zweite Gruppe von Temperaturpunkten auf der rechteckigen Fläche verteilt ist, und die zweite Gruppe von Temperaturpunkten eine Untergruppe der ersten Gruppe von Temperaturpunkten ist. Cluster die zweite Gruppe von Temperaturpunkten in n Gruppen von Temperaturpunkten auf der rechteckigen Fläche unter Verwendung eines k-Mittelwert-Algorithmus. Sende ein Benachrichtigungssignal gemäß mindestens einer x-ten Gruppe von Temperaturpunkten der n Gruppen von Temperaturpunkten. Die x-te Gruppe von Temperaturpunkten weist eine höchste Mittelwerttemperatur unter den n Gruppen von Temperaturpunkten auf.
Eine andere Ausführungsform stellt ein Ausrüstungsüberwachungssystem zum Überwachen eines Zylinders zur Verfügung. Das System weist eine Gruppe von Sensoren, einen Prozessor und eine Schnittstelleneinheit auf. Die Gruppe von Sensoren ist neben dem Zylinder angeordnet und wird verwendet, um eine erste Gruppe von Temperaturpunkten zu erfassen, wenn der Zylinder rotiert, wobei jeder Temperaturpunkt eine horizontale Koordinate einer horizontalen Achse, eine vertikale Koordinate einer vertikalen Achse und einen Temperaturwert aufweist. Der Prozessor ist mit der Gruppe von Sensoren verbunden und wird verwendet zum Empfangen der ersten Gruppe von Temperaturpunkten, Generieren einer Koordinatenebene mit der horizontalen Achse, die zu einer Länge des Zylinders korrespondiert, und der vertikalen Achse, die zu einer Mehrzahl von Rotationsgraden des Zylinders korrespondiert, Aktualisieren und Verteilen der ersten Gruppe von Temperaturpunkten auf der Koordinatenebene, Segmentieren der Koordinatenebene entlang der horizontalen Achse mit einer festen Länge, um eine rechteckige Fläche mit einer zweiten Gruppe von Temperaturpunkten zu definieren, die auf der rechteckigen Fläche verteilt sind, Verwenden eines k-Mittelwert-Algorithmus, um die zweite Gruppe von Temperaturpunkten in n Gruppen von Temperaturpunkten zu clustern, und Senden eines Benachrichtigungssignals gemäß mindestens einer x-ten Gruppe von Temperaturpunkten der n Gruppen von Temperaturpunkten, wobei die zweite Gruppe von Temperaturpunkten eine Untergruppe der ersten Gruppe von Temperaturpunkten ist, und die x-te Gruppe von Temperaturpunkten eine höchste Mittelwerttemperatur unter den n Gruppen von Temperaturpunkten aufweist. Die Schnittstelleneinheit ist mit dem Prozessor verbunden und wird verwendet, um das Benachrichtigungssignal zu empfangen und eine für Menschen wahrnehmbare Warnung gemäß mindestens dem Benachrichtigungssignal zu übertragen. Die x-te Gruppe von Temperaturpunkten weist eine höchste Mittelwerttemperatur unter den n Gruppen von Temperaturpunkten auf.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden zweifellos für diejenigen mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem Gebiet nach einem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform, welche in den verschiedenen Figuren und Zeichnungen dargestellt ist, offenbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 stellt ein System gemäß einer Ausführungsform dar.
2 stellt dar, dass Temperaturpunkte, die durch die Sensoren von 1 erfasst worden sind, auf einer Koordinatenebene gezeigt werden.
3 stellt ein Verfahren zum Überwachen einer Ausrüstung gemäß einer Ausführungsform dar.
4 stellt Temperaturpunkte dar, die auf der rechteckigen Fläche von 2 verteilt sind.
5 stellt ein Ergebnis eines Clusterns der Temperaturpunkte in der rechteckigen Fläche von 2 dar.
6 stellt ein Flussdiagramm eines Ausführens eines Schritts von 3 gemäß einer Ausführungsform dar.
7 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen einer Ausrüstung gemäß einer anderen Ausführungsform dar.
8 stellt einen statistischen Graphen gemäß den Temperaturwerten dar, die während einer vorbestimmten Zeitspanne gemäß einer Ausführungsform erfasst worden sind.

Detaillierte Beschreibung
1 stellt ein System 100 gemäß einer Ausführungsform dar. Das System 100 wird verwendet, um eine Ausrüstung zu überwachen, und die Ausrüstung kann einen Zylinder 155 aufweisen. Das System 100 kann eine Gruppe von Sensoren 110, einen Prozessor 120 und eine Schnittstelleneinheit 130 aufweisen. Die Gruppe von Sensoren 110 kann Temperatursensoren umfassen, die neben dem Zylinder 155 angeordnet sind und verwendet werden, um Temperaturwerte zu erfassen. Der Prozessor 120 kann durch eine Verdrahtung oder drahtlos mit der Gruppe von Sensoren 110 verbunden sein und verwendet werden, um die Temperaturwerte zu empfangen, um ein Benachrichtigungssignal Sn zu generieren. Die Schnittstelleneinheit 130 kann durch eine Verdrahtung oder drahtlos mit dem Prozessor 120 verbunden sein und verwendet werden, um das Benachrichtigungssignal Sn zu empfangen und eine für Menschen wahrnehmbare Warnung Sw gemäß mindestens dem Benachrichtigungssignal Sn zu übertragen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Prozessor 120 auch ein Bestätigungssignal Sc generieren, und die Schnittstelleneinheit 130 kann die Warnung Sw gemäß dem Benachrichtigungssignal Sn und dem Bestätigungssignal Sc übertragen. Was eine Generierung des Benachrichtigungssignals Sn und des Bestätigungssignals Sc betrifft, ist diese nachfolgend beschrieben.
Die Schnittstelleneinheit 130 kann einen Lautsprecher, eine Anzeige oder eine Warnlampe aufweisen. Die Warnung 130 kann einen Warnton, ein angezeigtes Bild oder ein Warnlicht aufweisen. Der Zylinder 155 kann ein Zementdrehofen oder ein Zylinder einer Heizvorrichtung zum Erhitzen von chemischen Materialien oder Nahrungsmittelmaterialien sein. Eine Anzahl und eine Anordnung der Sensoren 110 in 1 dienen nur als eine Referenz. Die Sensoren 110 können gemäß Abmessungen einer Ausrüstung, einer erforderlichen Genauigkeit und einer Spezifikation der Sensoren angeordnet sein.
2 stellt dar, dass die Temperaturwerte, die durch die Sensoren 110 erfasst werden, auf einer Koordinatenebene 200 gezeigt werden. Zum Beispiel können, wenn das System 100 30 Sensoren 110 aufweist, die unter dem Zylinder 155 angeordnet sind, die Sensoren 110 ständig Temperaturwerte erfassen, wenn der Zylinder 155 rotiert. Obwohl der Zylinder 155 zylindrisch ist, kann der Zylinder 155 erweitert werden, sodass er eine zweidimensionale Form ist. Eine Länge des Zylinders 155 (korrespondierend zu einer langen Seite 155L in 1) kann zu einer horizontalen Achse 200a einer Koordinatenebene 200 korrespondieren. Eine Mehrzahl von Rotationsgraden (z. B. 0° bis 360°) des Zylinders 155 kann zu einer vertikalen Achse 200b der Koordinatenebene 200 korrespondieren. Daher können die Temperaturwerte, die durch die Sensoren 110 erfasst werden, auf der Koordinatenebene 200 gemäß Positionen auf der Koordinatenebene 200 dargestellt werden, wo die Temperaturwerte erfasst werden. In 2 kann die Verteilung der Temperaturwerte auf der Koordinatenebene 200 verlaufend (z. B. ansteigend oder abfallend) sein. Die Temperaturverteilung kann unter Verwendung von unterschiedlichen Mustern veranschaulicht werden. Die Darstellung ist nur ein Beispiel, und ein anderes geeignetes visuelles Format kann der Einfachheit halber von einem Gestalter verwendet werden. Zum Beispiel können unterschiedliche Farben, die verlaufend variieren, verwendet werden, um die Verteilung einer Temperatur zu zeigen.
3 stellt ein Verfahren 300 zum Überwachen einer Ausrüstung dar, und das Verfahren 300 kann nachfolgende Schritte aufweisen.
Schritt 310: Erfasse eine erste Gruppe von Temperaturpunkten T1, wenn der Zylinder 155 rotiert, unter Verwendung einer Gruppe von Sensoren 110, die neben dem Zylinder 155 angeordnet sind, wobei jeder Temperaturpunkt eine horizontale Koordinate der horizontalen Achse 200a, eine vertikale Koordinate der vertikalen Achse 200b und einen Temperaturwert aufweist;
Schritt 315: Aktualisiere und verteile die erste Gruppe von Temperaturpunkten T1 auf der Koordinatenebene 200;
Schritt 320: Segmentiere die Koordinatenebene 200 entlang der horizontalen Achse 200a mit einer festen Länge L1, um eine rechteckige Fläche 410 zu definieren, wobei eine zweite Gruppte von Temperaturpunkten T2 auf der rechteckigen Fläche 410 verteilt sein kann, und die zweite Gruppe von Temperaturpunkten T2 eine Untergruppe der ersten Gruppe von Temperaturpunkten T1 sein kann;
Schritt 325: Clustere die zweite Gruppe von Temperaturpunkten T2 in n Gruppen von Temperaturpunkten G1 - Gn auf der rechteckigen Fläche 410 unter Verwendung eines k-Mittelwert-Algorithmus; und
Schritt 330: Sende das Benachrichtigungssignal Sn gemäß mindestens einer x-ten Gruppe von Temperaturpunkten Gx der n Gruppen von Temperaturpunkten G1 - Gn.
Die vorstehend genannten n und x können positive ganze Zahlen sein, n>1, 0<x<n+1), und die x-te Gruppe von Temperaturpunkten Gx kann einen höchsten mittleren Temperaturwert unter den n Gruppen von Temperaturpunkten G1 - Gn aufweisen. Die Schritte 315 - 330 können durch den Prozessor 120 ausgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Warnung Sw gemäß dem Benachrichtigungssignal Sn, das in Schritt 330 gesendet wird, gesendet werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform können jedoch Schritte für eine Bestätigung ausgeführt werden, um zu bestätigen, dass eine Verteilung und eine Variation von Temperaturwerten gemäß vorausgegangenen Daten ungewöhnlich sind, und die Warnung Sw kann gemäß dem Benachrichtigungssignal Sn und dem Bestätigungssignal Sc gesendet werden, wie anschließend in 7 beschrieben.
In Schritt 315 kann die erste Gruppe von Temperaturpunkten T1 periodisch mit einer festen Zeitspanne aktualisiert und auf der Koordinatenebene 200 verteilt werden. Die feste Zeitspanne kann zum Beispiel 5 Minuten oder eine andere geeignete Zeitspanne sein. Eine Genauigkeit kann verringert werden, wenn die feste Zeitspanne übermäßig lang ist. Eine Berechnung durch den Prozessor und eine Speicherverwendung können unnötig erhöht werden, wenn die feste Zeitspanne übermäßig kurz ist. Daher kann die feste Zeitspanne für unterschiedliche industrielle Anwendungen angepasst werden.
Zum Beispiel können, wenn der Zylinder 155 ein Zementdrehofen mit einer Länge von 70 Metern ist, alle Temperaturwerte, die durch die Gruppe von Sensoren 110 gemessen werden, (d.h. die Temperaturwerte der ersten Gruppe von Temperaturpunkten T1) auf die Koordinatenebene 200 aufgetragen werden, wie in 2 gezeigt. Wenn die feste Länge L1 in Schritt 320 5 Meter lang ist, kann der Zylinder 155 in (70÷5) Segmente, das heißt 14 Segmente, unterteilt werden. Eins der Segmente kann die rechteckige Fläche 410 sein.
4 stellt die rechteckige Fläche 410 von 2 dar. Alle Temperaturwerte, die in der rechteckigen Fläche 410 verteilt sind, können von der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten T2 sein und sind durch korrespondierende Graustufen dargestellt.
5 stellt ein Ergebnis eines Clusterns der Temperaturpunkte in der rechteckigen Fläche 410 dar. Ein Beispiel, in welchem n=6 und x=1 ist, wird nachfolgende beschrieben. In 5 kann die zweite Gruppe von Temperaturpunkten T2, die in der rechteckigen Fläche 410 in 4 verteilt sind, unter Verwendung des k-Mittelwert-Algorithmus in 6 Gruppen G1 - G6 geclustert werden. In den Gruppen kann die erste Gruppe von Temperaturpunkten G1 eine höchste mittlere Temperatur unter den 6 Gruppen von Temperaturpunkten G1 - G6 aufweisen. Daher kann in diesem Beispiel in Schritt 330 das Benachrichtigungssignal Sn gemäß mindestens der ersten Gruppe von Temperaturpunkten G1 gesendet werden.
Wie in 5 gezeigt, kann die erste Gruppe von Temperaturpunkten G1 auf einer ersten Fläche R1 liegen. Die erste Fläche R1 kann eine linke Grenze BL und eine rechte Grenze BR der ersten Fläche aufweisen. Eine zweite Fläche R2 kann gemäß der linken Grenze BL und der rechten Grenze BR der ersten Fläche R1 in der rechteckigen Fläche 410 definiert sein. Die erste Fläche R1 kann innerhalb der zweiten Fläche R2 liegen. Wie auf der rechten Seite von 5 gezeigt ist, können bezüglich der sechs Gruppen von Temperaturpunkten G1 - G6 unterschiedliche Graustufen zu unterschiedlichen Gruppen korrespondieren.
Gemäß einer Ausführungsform kann in Schritt 330, wenn ein höchster Temperaturwert der ersten Gruppe von Temperaturpunkten G1 (d.h. ein höchster Temperaturwert in der ersten Fläche R1) einen ersten Schwellenwert (z.B. 300°C) überschreitet, eine erste Bedingung erfüllt sein, und der Prozessor 120 kann entsprechend das Benachrichtigungssignal Sn senden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann in Schritt 330, wenn ein Quotient einen zweiten Schwellenwert überschreitet (z.B. 110%), eine zweite Bedingung erfüllt sein, und der Prozessor 120 kann entsprechend das Benachrichtigungssignal Sn senden. Der Quotient kann durch Dividieren einer mittleren Temperatur der ersten Gruppe von Temperaturpunkten G1 durch eine mittlere Temperatur von Temperaturpunkten der zweiten Fläche R2 ausschließlich der ersten Fläche R1 erhalten werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann in Schritt 330, wenn die erste Bedingung und die zweite Bedingung beide erfüllt sind, der Prozessor 120 entsprechend das Benachrichtigungssignal Sn senden. In diesem Beispiel kann die Anzahl von Fehlalarmen durch doppeltes Prüfen der zwei Bedingungen reduziert werden. Der vorstehend genannte erste Schwellenwert und der vorstehend genannte zweite Schwellenwert können gemäß erfassten Daten und einer von praktischer Beobachtung gemachten Erfahrung eingestellt werden, um eine Warnung im Voraus zu senden, ohne einen Fehlalarm auszulösen.
6 stellt ein Flussdiagramm eines Ausführens von Schritt 325 gemäß einer Ausführungsform dar. In Schritt 325 kann die zweite Gruppe von Temperaturpunkten T2 in n Gruppen von Temperaturpunkten G1 - Gn wie nachfolgend geclustert werden.
Schritt 615: Lege eine Variable p fest, sodass sie 2 ist;
Schritt 620: Wähle anfängliche p Mittelwertpunkte auf der rechteckigen Fläche 410, um p korrespondierende Cluster zu bilden;
Schritt 625: Weise jeden Temperaturpunkt der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten T2 einem Cluster zu, der einen Mittelwertpunkt am nächsten an dem Temperaturpunkt aufweist, um p Cluster von Temperaturpunkten zu generieren;
Schritt 630: Berechne einen Mittelwert für jeden der p Cluster von Temperaturpunkten, um Positionen der p Mittelwertpunkte in der rechteckigen Fläche 410 zu aktualisieren;
Schritt 640: Bestimme, ob die p Mittelwertpunkte festgelegt worden sind? Wenn ja, fahre bei Schritt 645 fort; andernfalls fahre bei Schritt 625 fort;
Schritt 645: Berechne ein Verhältnis Rt einer Abweichung jedes der p Cluster von Temperaturpunkten und eine Gesamtabweichung der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten T2;
Schritt 650: Bestimme, ob das Verhältnis Rt einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet? Wenn ja, fahre bei Schritt 655 fort; andernfalls fahre bei Schritt 660 fort;
Schritt 655: Erhöhe p um 1; fahre bei Schritt 620 fort; und
Schritt 660: Verwende die p Cluster von Temperaturpunkten, sodass sie die n Gruppen von Temperaturpunkten G1 - Gn sind.
In dem Vorstehenden kann p eine positive ganze Zahl und p>1 sein. Der in 6 gezeigte Ablauf kann verwendet werden, um zu verhindern, dass die Variation in jeder der n Gruppen von Temperaturpunkten G1 - Gn übermäßig ist, um somit die Anzahl n zu erhalten.
In dem Schritt 615 ist p auf 2 festgelegt, und dies ist eine anfängliche Einstellung des Ablaufs. Wenn p=2 ist, gibt es zwei Mittelwertpunkte, und die zwei Mittelwertpunkte können verwendet werden, um entsprechend zwei Cluster von Temperaturpunkten zu bilden. Daher können gemäß der anfänglichen Einstellung die Temperaturpunkte in zwei Cluster geclustert werden.
In Schritt 625 wird jeder der Temperaturpunkte durch die Gleichung eq1 einem Cluster zugewiesen, der einen Mittelwertpunkt am nächsten an dem Temperaturpunkt aufweist: $G (x_{j}) = {min}_{i = 1 \sim p} \sum_{h = 1}^{3} {(x_{jh} - μ_{ih})}^{2}$
Weil die rechteckige Fläche 410 in 4 zu drei Dimensionen korrespondiert (d.h. einer horizontale Achse, einer vertikale Achse und einer Temperatur), kann die Dimensionsvariable h in Gleichung eq1 von 1 auf 3 hochgezählt werden. G(x_j) kann eine Gruppe von Temperaturpunkten repräsentieren, welcher ein Temperaturpunkt x_j zugewiesen ist. Die Variable i wird für eine Berechnung und zum Ausdrücken einer i-ten Gruppe von Temperaturpunkten verwendet. Die Variable x_jh kann einen Datenwert eines j-ten Temperaturpunkts der i-ten Gruppe von Temperaturpunkten in einer h-ten Dimension repräsentieren. Die Variable µ_ih kann ein Mittelwert der i-ten Gruppe von Temperaturpunkten in der h-ten Dimension sein. Mit anderen Worten kann in einem dreidimensionalen Raum ein Temperaturpunkt einem Cluster mit einem nächsten Mittelwert zugewiesen werden.
In Schritt 630 kann ein Mittelwertpunkt eines Clusters von Temperaturpunkten durch die Gleichung eq2 aktualisiert werden: $μ_{ih} = \frac{1}{| s_{i} |} \sum_{x_{j} \in s_{i}} x_{jh}; h = 1, 2, 3$
In der Gleichung kann die Variable S_i eine Gruppe sein, die eine i-te Gruppe von Temperaturpunkten einschließt, und |S_i| kann die Zahl der i-ten Gruppe von Temperaturpunkten sein. Mit anderen Worten können in einem dreidimensionalen Raum Mittelwertpunkte gemäß verteilten Positionen von Temperaturpunkten erhalten und verwendet werden, um aktualisierte Mittelwertpunkte zu sein.
In Schritt 640 kann geprüft werden, ob ein erhaltener Mittelwertpunkt festgelegt worden ist. Wenn der Mittelwertpunkt weiterhin verändert wird, müssen die Temperaturpunkte erneut zugewiesen werden, um den Mittelwertpunkt erneut zu bestätigen.
In Schritt 645 und 650 kann auf die Gleichungen eq3a bis eq3c Bezug genommen werden. $A 1 = \sum_{i = 1}^{p} \sum_{x_{j} \in s_{i}} \sum_{h = 1}^{3} {(x_{jh} - μ_{ih})}^{2}$
$A 2 = \sum_{x_{j} \in s_{i}} \sum_{h = 1}^{3} {(x_{jh} - μ_{h})}^{2}$
$A 1 / A 2 = Rt$
Der Zähler A1 kann zu einer Abweichung jedes von p Clustern der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten T2 korrespondieren. Der Nenner A2 kann zu einer Gesamtabweichung korrespondieren, die durch Betrachten der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten T2 auf der rechteckigen Fläche 410 als eine gesamte Gruppe erhalten wird. Wenn das Verhältnis Rt den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet (z.B. 10%), kann eine Variation in jeder Gruppe von Temperaturpunkten übermäßig sein, sodass p (d.h. die Anzahl von Clustern) erhöht werden muss, um das Ergebnis eines Clusterns von Temperaturpunkten sinnvoller zu machen. In diesem Fall kann Schritt 655 ausgeführt werden, um p durch Erhöhen um 1 zu aktualisieren. Andererseits kann, wenn das Verhältnis Rt kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert, p (d.h. die Anzahl von Clustern) sinnvoll sein. Daher können die p Cluster von Temperaturpunkten als die n Gruppen von Temperaturpunkten G1 - Gn angesehen werden. Mit anderen Worten ist zu der Zeit p=n. Dies kann ein Clustern der Temperaturpunkte abschließen.
7 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen einer Ausrüstung gemäß einer anderen Ausführungsform dar. Der Ablauf in 7 kann nach Schritt 330 von 3 ausgeführt werden und kann die nachfolgenden Schritte aufweisen.
Schritt 740: Greife auf eine Gruppe von Temperaturwerten Th zu, die auf einer ersten Fläche R1 des Zylinders 155 gemäß der x-ten Gruppe von Temperaturpunkten Gx während einer vergangenen vorbestimmten Zeitspanne Dh erfasst worden sind;
Schritt 745: Erhalte eine Standardabweichung, eine Mittelwertlinie Ac und eine geglättete Linie Rc gemäß der Gruppe von Temperaturwerten Th der ersten Fläche R1;
Schritt 750: Bestimme, ob die Standardabweichung größer ist als ein Schwellenwert, und ob die Anzahl von Malen, dass die geglättete Linie Rc die Mittelwertlinie Ac kreuzt, kleiner ist als eine vorbestimmte Anzahl. Wenn ja, fahre bei Schritt 755 fort; andernfalls fahre bei Schritt 315 fort;
Schritt 755: Sende das Bestätigungssignal Sc; und
Schritt 760: Übertrage die Warnung Sw durch die Schnittstelleneinheit 130 gemäß dem Benachrichtigungssignal Sn und dem Bestätigungssignal Sc.
Die vorbestimmte Zeitspanne Dh in Schritt 740 kann 72 Stunden, 120 Stunden oder eine andere geeignete Zeitspanne sein. Die Gruppe von Temperaturwerten Th, die während der vorbestimmten Zeitspanne Dh erfasst werden, können vorausgegangene Temperaturdaten auf der ersten Fläche R1 sein und können von einer Protokolldatei erhalten werden. Die Schritte 740 bis 750 können Bestätigungsschritte sein. Wenn eine x-te Gruppe von Temperaturpunkten Gx auf der ersten Fläche R1 die erste Bedingung und die zweite Bedingung, die vorstehend genannt sind, erfüllt hat, können die Schritte 740 bis 750 ausgeführt werden, um zu bestätigen, ob die Warnung Sw zu übertragen ist oder nicht.
8 stellt einen statistischen Graphen gemäß den Temperaturwerten Th, die während der vorbestimmten Zeitspanne Dh erfasst werden, gemäß einer Ausführungsform dar. Der Liniengraph der Temperaturwerte Th in 8 kann durch Ausführen einer Berechnung mit Temperaturwerten bei Zeitpunkten der vorbestimmten Zeitspanne Dh dargestellt werden. Eine lokale Regressionsanpassungsberechnung kann verwendet werden, um die geglättete Linie Rc zu erhalten. Die geglättete Linie Rc kann Tendenzen von Veränderungen der Temperaturwerte Th repräsentieren. Wenn die Standardabweichung der Temperaturwerte Th den Schwellenwert überschreitet, können die Temperaturwerte zu einer geringeren Stabilität korrespondieren. Außerdem können, wenn die Anzahl von Malen, dass die geglättete Linie Rc die Mittelwertlinie Ac kreuzt, geringer ist als eine vorbestimmte Anzahl, die Temperaturwerte Th weiter von einem Mittelwert streuen. Daher kann eine Anomalität der Temperatur festgestellt werden. Somit kann, wenn die Bedingung von Schritt 750 erfüllt ist, die Warnung Sw gesendet werden. Auf nachfolgende Tabelle-1 kann Bezug genommen werden. 8 liefert nur ein Beispiel, und die geglättete Linie Rc kann die Mittelwertlinie Ac durch zwei Kreuzungspunkte Pt1 und Pt2 kreuzen.

Die nachfolgende Tabelle-1 kann Bedingungen beschreiben, wenn die Abläufe von 3 und 7 ausgeführt werden, um einen Zementdrehofen zu prüfen. Wenn das Benachrichtigungssignal Sn in Schritt 330 gesendet wird, kann gemäß den Schritten 740 bis 750 geprüft werden, ob die Standardabweichung der Temperaturwerte Th der ersten Fläche R1 größer ist als der Schwellenwert und die Anzahl von Malen, dass die geglättete Linie Rc die Mittelwertlinie Ac kreuzt, kleiner ist als die vorbestimmte Anzahl. Daher können vier Bedingungen auftreten, wie in der nachfolgenden Tabelle gezeigt. Tabelle-1

Bedingungen eines Prüfens eines Zementdrehofens	Standardabweichung der Temperaturwerte Th der ersten Fläche R1 überschreitet den Schwellenwert.	Standardabweichung der Temperaturwerte Th der ersten Fläche R1 ist kleiner als der Schwellenwert.
Anzahl von Malen, dass die geglättete Linie Rc die Mittelwertlinie Ac kreuzt, überschreitet die vorbestimmte Anzahl.	(Bedingung 1) Ein Krustenproblem kann auf dem Zementdrehofen auftreten.	(Bedingung 2) Ein Krustenproblem kann auf dem Zementdrehofen auftreten.
Anzahl von Malen, dass die geglättete Linie Rc die Mittelwertlinie Ac kreuzt, ist kleiner als die vorbestimmte Anzahl.	(Bedingung 3) Ein Überhitzungsproblem kann auf dem Zementdrehofen auftreten, und es wird festgestellt, dass dies unnormal ist.	(Bedingung 4) Ein Überhitzungsproblem kann auf dem Zementdrehofen auftreten.

Wie in Tabelle-1 gezeigt, kann die Bedingung 3 dazu korrespondieren, dass die Bedingungen von Schritt 750 erfüllt sind, sodass das Bestätigungssignal Sc durch die Schnittstelleneinheit 130 unter der Bedingung 3 gesendet werden kann. Unter den Bedingungen 1, 2 und 4 kann ein Benutzer daran erinnert werden, mehr Aufmerksamkeit darauf zu verwenden, die Ausrüstung zu beaufsichtigen, und die Ergebnisse können in einer Protokolldatei aufgezeichnet werden, um nachträglich gelesen zu werden. Zu Beispiel kann eine außergewöhnliche Warnung einer höheren Dringlichkeitsstufe unter der Bedingung 3 gesendet werden, und ein Alarm einer geringeren Dringlichkeitsstufe kann unter den Bedingungen 1, 2 und 4 gesendet werden. Tabelle-1 ist eher nur gezeigt, um ein Beispiel bereitzustellen, um eine Anwendung gemäß einer Ausführungsform zu beschreiben, als den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken. Ein Benutzer kann Einstellungen eines Auslösens einer Warnung gemäß technischen Anforderungen und Erfahrungen einstellen.
Das Benachrichtigungssignal Sn und das Bestätigungssignal Sc, die vorstehend beschrieben sind (z.B. Sn und Sc in 1), dienen nur als Bezug und sind dargestellt, um Betriebsprinzipien gemäß von Ausführungsformen zu beschreiben. Wenn das System 100 aufgebaut wird, kann eine detaillierte Struktur angemessen angepasst werden. Zum Beispiel können das Benachrichtigungssignal Sn und das Bestätigungssignal Sc verwendet werden, um unter Verwendung eines Logikgatters oder eines Steuerprogramms ein Steuersignal für eine einfachere Steuerung zu generieren. Es liegt noch in dem Schutzumfang der Erfindung, die Techniken angemessen anzupassen.
Zusammengefasst können mit Hilfe von System und Verfahren, die vorstehend beschrieben sind, Verteilung, Veränderungen und ablaufgemäße Aufzeichnung von Temperaturwerten auf einem Zylinder überwacht werden. Eine Unregelmäßigkeit einer Temperatur kann erfasst werden, sodass eine Warnung gesendet wird. Die überwachte Ausrüstung kann geprüft und repariert werden, um zu verhindern, dass sie beschädigt wird. Außerdem kann die Anzahl von Fehlalarmen reduziert werden, um eine Zuverlässigkeit einer Frühwarnung zu verbessern. Daher ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft für eine Industrie wie Zement, Nahrungsmittelverarbeitung, chemische, pharmazeutische oder Papier, welche Zylinder verwenden, um Materialien zu erhitzen.
Diejenigen mit Kenntnissen auf dem Gebiet werden leicht erkennen, dass zahlreiche Modifikationen und Veränderungen der Vorrichtung und des Verfahrens vorgenommen werden können, während die Lehren der Erfindung beibehalten werden. Entsprechend sollte die vorstehende Offenbarung nur als durch die Maße und Grenzen der angehängten Ansprüche beschränkt angesehen werden.
Zusammengefasst ist eine Gruppe von Sensoren neben einem Zylinder angeordnet, um eine erste Gruppe von Temperaturpunkten zu erfassen. Die erste Gruppe von Temperaturpunkten wird auf einer Koordinatenebene, die zu einer Länge und zu Rotationsgraden des Zylinders korrespondiert, aktualisiert und verteilt. Die Koordinatenebene wird entlang einer horizontalen Achse mit einer festen Länge segmentiert, um eine rechteckige Fläche zu definieren, und eine zweite Gruppe von Temperaturpunkten wird auf der rechteckigen Fläche verteilt. Die zweite Gruppe von Temperaturpunkten ist eine Untergruppe der ersten Gruppe von Temperaturpunkten. Auf der rechteckigen Fläche wird die zweite Gruppe von Temperaturpunkten unter Verwendung eines k-Mittelwert-Algorithmus in n Gruppen von Temperaturpunkten geclustert. Ein Benachrichtigungssignal wird gemäß einer x-ten Gruppe von Temperaturpunkten der n Gruppen von Temperaturpunkten gesendet. Die x-te Gruppe von Temperaturpunkten weist eine höchste Mittelwerttemperatur unter den n Gruppen von Temperaturpunkten auf.
Bezugszeichenliste

100: System
110: Sensor
120: Prozessor
130: Schnittstelleneinheit
155: Zylinder
155L: lange Seite des Zylinders
200: Koordinatenebene
200a: horizontale Achse
200b: vertikale Achse
410: rechteckige Fläche
Sn: Benachrichtigungssignal
Sc: Bestätigungssignal
Sw: Warnsignal

Claims

Verfahren zum Überwachen einer Ausrüstung, wobei die Ausrüstung einen Zylinder aufweist, wobei der Zylinder eine Länge, die zu einer horizontalen Achse einer Koordinatenebene korrespondiert, und eine Mehrzahl von Rotationsgraden, die zu einer vertikalen Achse der Koordinatenebene korrespondiert, aufweist, und das Verfahren aufweist: Erfassen einer ersten Gruppe von Temperaturpunkten, wenn der Zylinder rotiert, unter Verwendung einer Gruppe von Sensoren, die neben dem Zylinder angeordnet sind, wobei jeder Temperaturpunkt eine horizontale Koordinate der horizontalen Achse, eine vertikale Koordinate der vertikalen Achse und einen Temperaturwert aufweist; Aktualisieren und Verteilen der ersten Gruppe von Temperaturpunkten auf der Koordinatenebene; Segmentieren der Koordinatenebene entlang der horizontalen Achse mit einer festen Länge, um eine rechteckige Fläche zu definieren, wobei eine zweite Gruppe von Temperaturpunkten auf der rechteckigen Fläche verteilt ist, und die zweiten Gruppe von Temperaturpunkten eine Untergruppe der ersten Gruppe von Temperaturpunkten ist; Clustern der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten in n Gruppen von Temperaturpunkten auf der rechteckigen Fläche unter Verwendung eines k-Mittelwert-Algorithmus; und Senden eines Benachrichtigungssignals gemäß mindestens einer x-ten Gruppe von Temperaturpunkten der n Gruppen von Temperaturpunkten; wobei n und x positive ganze Zahlen sind, n>1, 0<x<(n+1), und die x-te Gruppe von Temperaturpunkten eine höchste Mittelwerttemperatur unter den n Gruppen von Temperaturpunkten aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Senden des Benachrichtigungssignals gemäß mindestens der x-ten Gruppe von Temperaturpunkten der n Gruppen von Temperaturpunkten aufweist: Senden des Benachrichtigungssignals, wenn ein höchster Temperaturwert der x-ten Gruppen von Temperaturpunkten einen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Senden des Benachrichtigungssignals gemäß mindestens der x-ten Gruppe von Temperaturpunkten der n Gruppen von Temperaturpunkten aufweist: Definieren einer zweiten Fläche in der rechteckigen Fläche gemäß einer linken Grenze und einer rechten Grenze einer ersten Fläche, wobei die x-te Gruppe von Temperaturwerten auf der ersten Fläche liegt und die erste Fläche innerhalb der zweiten Fläche liegt; und Senden des Benachrichtigungssignals, wenn ein Quotient einen Schwellenwert überschreitet, wobei der Quotient durch Dividieren eines Mittelwerts der x-ten Gruppe von Temperaturwerten durch einen Mittelwert von Temperaturwerten der zweiten Fläche ausschließlich der ersten Fläche erhalten wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Senden des Benachrichtigungssignals gemäß mindestens der x-ten Gruppe von Temperaturpunkten der n Gruppen von Temperaturpunkten aufweist: Definieren einer zweiten Fläche in der rechteckigen Fläche gemäß einer linken Grenze und einer rechten Grenze einer ersten Fläche, wobei die x-te Gruppe von Temperaturpunkten auf der ersten Fläche liegt und die erste Fläche innerhalb der zweiten Fläche liegt; und Senden des Benachrichtigungssignals, wenn ein höchster Temperaturwert der x-ten Gruppe von Temperaturwerten einen ersten Schwellenwert überschreitet, und ein Quotient einen zweiten Schwellenwert überschreitet, wobei der Quotient durch Dividieren einer Mittelwerttemperatur der x-ten Gruppe von Temperaturpunkten durch eine Mittelwerttemperatur von Temperaturpunkten der zweiten Fläche ausschließlich der ersten Fläche erhalten wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Gruppe von Temperaturpunkten periodisch mit einer festen Zeitperiode aktualisiert und auf der Koordinatenebene verteilt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Clustern der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten in die n Gruppen von Temperaturpunkten auf der rechteckigen Fläche unter Verwendung des k-Mittelwert-Algorithmus aufweist: Auswählen von anfänglichen p Mittelwertpunkten auf der rechteckigen Fläche; Zuweisen jedes Temperaturpunkts der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten zu einem Cluster, der einen Mittelwertpunkt am nächsten an dem Temperaturpunkt aufweist, um p Cluster von Temperaturpunkten zu generieren; Berechnen eines Mittelwerts für jeden der p Cluster von Temperaturpunkten, um die p Mittelwerte zu aktualisieren; nachdem die p Mittelwertpunkte festgelegt sind, Berechnen eines Verhältnisses einer Abweichung jedes der p Cluster von Temperaturpunkten und einer Gesamtabweichung der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten; und wenn das Verhältnis einen Schwellenwert überschreitet, Erhöhen von p um 1; wobei p eine positive ganze Zahl und p>1 ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Clustern der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten in die n Gruppen von Temperaturpunkten auf der rechteckigen Fläche unter Verwendung des k-Mittelwert-Algorithmus aufweist: Auswählen von anfänglichen p Mittelwertpunkten auf der rechteckigen Fläche; Zuweisen jedes Temperaturpunkts der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten zu einem Cluster, der einen Mittelwertpunkt am nächsten an dem Temperaturpunkt aufweist, um p Cluster von Temperaturpunkten zu generieren; Berechnen eines Mittelwerts für jeden der p Cluster von Temperaturpunkten, um die p Mittelwerte zu aktualisieren; nachdem die p Mittelwertpunkte festgelegt sind, Berechnen eines Verhältnisses einer Abweichung jedes der p Cluster von Temperaturpunkten und einer Gesamtabweichung der zweiten Gruppe von Temperaturpunkten; und wenn das Verhältnis kleiner ist als ein Schwellenwert, Verwenden der p Cluster von Temperaturpunkten, um die n Gruppen von Temperaturpunkten zu sein; wobei p eine positive ganze Zahl und p>1 ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter aufweisend: Zugreifen auf eine Gruppe von Temperaturwerten, die auf einer ersten Fläche des Zylinders erfasst werden, die zu der x-ten Gruppe von Temperaturpunkten korrespondieren, während einer vergangenen vorbestimmten Zeitspanne; Erhalten einer Standardabweichung, einer Mittelwertlinie und einer geglätteten Linie gemäß der Gruppe von Temperaturwerten der ersten Fläche; und Senden eines Bestätigungssignals, wenn die Standardabweichung größer ist als ein Schwellenwert und eine Anzahl von Malen, dass die geglättete Linie die Mittelwertlinie kreuzt, kleiner ist als eine vorbestimmte Anzahl.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei eine lokale Regressionsanpassungsrechnung verwendet wird, um die geglättete Linie gemäß der Gruppe von Temperaturwerten der ersten Fläche zu erhalten.
Ausrüstungsüberwachungssystem, das eingerichtet ist, einen Zylinder zu überwachen, aufweisend: eine Gruppe von Sensoren, die neben dem Zylinder angeordnet und eingerichtet sind, eine erste Gruppe von Temperaturpunkten zu erfassen, wenn der Zylinder rotiert, wobei jeder Temperaturpunkt eine horizontale Koordinate einer horizontalen Achse, eine vertikale Koordinate einer vertikale Achse und einen Temperaturwert aufweist; einen Prozessor, der mit der Gruppe von Sensoren verbunden und eingerichtet ist zum Empfangen der ersten Gruppe von Temperaturpunkten, Generieren einer Koordinatenebene mit der horizontalen Achse, die zu einer Länge des Zylinders korrespondiert, und der vertikalen Achse, die zu einer Mehrzahl von Rotationsgraden des Zylinders korrespondiert, Aktualisieren und Verteilen der ersten Gruppe von Temperaturpunkten auf der Koordinatenebene, Segmentieren der Koordinatenebene entlang der horizontalen Achse mit einer festen Länge, um eine rechteckige Fläche mit einer zweiten Gruppe von Temperaturpunkten, die auf der rechteckigen Fläche verteilt sind, zu definieren, Verwenden eines k-Mittelwert-Algorithmus, um die zweite Gruppe von Temperaturpunkten in n Gruppen von Temperaturpunkten zu clustern, und Senden eines Benachrichtigungssignals gemäß mindestens einer x-ten Gruppe von Temperaturpunkten der n Gruppen von Temperaturpunkten, wobei die zweite Gruppe von Temperaturpunkten eine Untergruppe der ersten Gruppe von Temperaturpunkten ist, n und x positive ganze Zahlen sind, n>1, 0<x<(n+1), und die x-te Gruppe von Temperaturpunkten eine höchste Mittelwerttemperatur unter den n Gruppen von Temperaturpunkten aufweist; eine Schnittstelleneinheit, die mit dem Prozessor verbunden und eingerichtet ist, das Benachrichtigungssignal zu empfangen und eine für Menschen wahrnehmbare Warnung gemäß mindestens dem Benachrichtigungssignal zu übertragen.