DE102022211058B4 - Computer-implemented monitoring method, hydraulic system and computer-readable storage medium - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein computer-implementiertes Überwachungsverfahren zur Erkennung von Leckagen in einem hydraulischen System (1) mit den folgenden Schritten. Sensoren des hydraulischen Systems (1) erfassen Messwerte des hydraulischen Systems (1), insbesondere Druck in Leitungen und/oder von Aktoren des hydraulischen Systems (1). Die erfassten Messwerte werden in ein Clusteranalyse-Modell (7) eingegeben. Die erfassten Messwerte werden in unterschiedliche vordefinierte Cluster durch das Clusteranalyse-Modell (7) eingeteilt.The present disclosure relates to a computer-implemented monitoring method for detecting leaks in a hydraulic system (1) with the following steps. Sensors of the hydraulic system (1) record measured values of the hydraulic system (1), in particular pressure in lines and/or from actuators of the hydraulic system (1). The recorded measured values are entered into a cluster analysis model (7). The recorded measured values are divided into different predefined clusters by the cluster analysis model (7).
Description
Technischer HintergrundTechnical background
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein computer-implementiertes Überwachungsverfahren zur Erkennung von Leckagen in einem hydraulischen System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein hydraulisches System und ein computerlesbares Speichermedium.The present disclosure relates to a computer-implemented monitoring method for detecting leaks in a hydraulic system according to the preamble of
In bekannten hydraulischen Systemen wird ein Ölstand in einem Tank des hydraulischen Systems lediglich durch vordefinierte Warn- und Alarmgrenzwerte überwacht. D.h. ein Alarm wird dann ausgelöst, wenn der Ölstand in dem Tank unter einen bestimmten Grenzwert fällt. Der Ölstand in dem Öltank ist aber temperaturbedingten Schwankungen ausgesetzt. Ferner kann der Füllstand des Öltanks auch bedingt durch den Betrieb des hydraulischen Systems schwanken, beispielsweise durch Zylinderhub. D.h. der Grenzwert für das Auslösen des Alarms muss relativ gering sein, um Fehlalarme zu vermeiden. Dadurch kann bei einem Leck in dem hydraulischen System eine bestimmte Menge an Öl austreten, bevor die Leckage erkannt wird. Das austretende Öl muss ersetzt werden und ist außerdem ein Umweltrisiko. Ölaustritt aus dem hydraulischen System sollte also immer vermieden oder vermindert werden.In known hydraulic systems, an oil level in a tank of the hydraulic system is only monitored by predefined warning and alarm limits. This means that an alarm is triggered when the oil level in the tank falls below a certain limit. However, the oil level in the oil tank is subject to temperature-related fluctuations. Furthermore, the level of the oil tank can also fluctuate due to the operation of the hydraulic system, for example due to cylinder stroke. This means that the limit for triggering the alarm must be relatively low in order to avoid false alarms. This means that if there is a leak in the hydraulic system, a certain amount of oil can escape before the leak is detected. The leaking oil must be replaced and is also an environmental risk. Oil leaks from the hydraulic system should therefore always be avoided or reduced.
Alternativ wird der Ölstand durch ein Sichtfenster in einer Seitenwand des Öltanks manuell geprüft. Besonders bei großen hydraulischen System mit einsprechend großen Öltanks, ist es schwierig, einen Ölverlust manuell zu erkennen. Beispielsweise ist es sehr schwierig einen Leckageverlust von 20l in einem hydraulischen System mit einem Öltankvolumen von 600l zu erkennen. Durch die temperaturbedingten und/oder betriebsbedingten Schwankungen des Ölstands ist es also schwer, einen Ölverlust durch Prüfung des Ölstandes im Öltank (manuell) zu erkennen.Alternatively, the oil level is checked manually through a viewing window in a side wall of the oil tank. It is particularly difficult to detect an oil loss manually in large hydraulic systems with correspondingly large oil tanks. For example, it is very difficult to detect a leakage of 20l in a hydraulic system with an oil tank volume of 600l. Due to the temperature-related and/or operational fluctuations in the oil level, it is therefore difficult to detect an oil loss by checking the oil level in the oil tank (manually).
Zusammenfassend kann bei bekannten hydraulischen Systemen eine Ölstandüberwachung lediglich manuell durchgeführt werden oder eine Ölstandüberwachung löst erst bei Unterschreiten eines Grenzwertes einen Alarm aus, wodurch eine beträchtliche Menge Öl oder Arbeitsfluid aus dem hydraulischen System austreten kann, bevor die Leckage entdeckt wird.In summary, in known hydraulic systems, oil level monitoring can only be carried out manually or oil level monitoring only triggers an alarm when the level falls below a limit value, which can cause a considerable amount of oil or working fluid to escape from the hydraulic system before the leak is discovered.
Die
Zusammenfassung der vorliegenden OffenbarungSummary of the present disclosure
Es ist also die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die Nachteile des Standes der Technik zu überkommen oder zumindest zu vermindern und vorzugsweise ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Leckagen in einem hydraulischen System effektiv und kostengünstig erkannt werden können. Besonders bevorzugt soll das Verfahren keine zusätzlichen Sensoren als die Sensoren des hydraulischen Systems benötigen.It is therefore the object of the present disclosure to overcome or at least reduce the disadvantages of the prior art and preferably to provide a method with which leaks in a hydraulic system can be detected effectively and inexpensively. Particularly preferably, the method should not require any additional sensors other than the sensors of the hydraulic system.
Diese Aufgabe wird durch ein computer-implementiertes Überwachungsverfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung wird ferner durch ein hydraulisches System gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein computerlesbares Speichermedium gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.This object is achieved by a computer-implemented monitoring method according to the features of
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein computer-implementiertes Überwachungsverfahren zur Erkennung von Leckagen in einem hydraulischen System. Das Überwachungsverfahren weist die folgenden Schritte auf. Sensoren des hydraulischen Systems erfassen Messwerte des hydraulischen Systems, insbesondere Ölstand, Öltemperatur und/oder (ÖI-)Druck des hydraulischen Systems. Die erfassten Messwerte werden als Eingangswerte in ein trainiertes Clusteranalyse-Modell eingegeben. Das trainierte Clusteranalyse-Modell ordnet die erfassten Messwerte in unterschiedliche vordefinierte Cluster ein. Vorzugsweise kann eine Steuereinheit des hydraulischen Systems basierend auf dem Ergebnis der Clusteranalyse des Clusteranalyse-Modells eine Warnung an einen Benutzer über eine Ausgabeeinheit ausgeben.The present disclosure relates to a computer-implemented monitoring method for detecting leaks in a hydraulic system. The monitoring method has the following steps. Sensors of the hydraulic system record measured values of the hydraulic system, in particular oil level, oil temperature and/or (oil) pressure of the hydraulic system. The recorded measured values are entered as input values into a trained cluster analysis model. The trained cluster analysis model assigns the recorded measured values to different predefined clusters. Preferably, a control unit of the hydraulic system can issue a warning to a user via an output unit based on the result of the cluster analysis of the cluster analysis model.
Bei den erfassten Messwerten kann es sich vorzugsweise um einen Ölstand in einem Öltank des hydraulischen Systems und/oder eine Öltemperatur in dem Öltank handeln. Ferner können Druckwerte in Leitungen und/oder Aktoren, beispielsweise Pumpen, des hydraulischen Systems erfasst werden. Betriebszustände von Ventilen und/oder den Aktoren des hydraulischen Systems können ebenfalls als Messwerte erfasst werden.The measured values recorded can preferably be an oil level in an oil tank of the hydraulic system and/or an oil temperature in the oil tank. Furthermore, pressure values in lines and/or actuators, such as pumps, of the hydraulic system can be recorded. Operating states of valves and/or the actuators of the hydraulic system can also be recorded as measured values.
Bei den erfassten Messwerten kann es sich ferner um sämtliche Messwerte von sämtlichen Sensoren des hydraulischen Systems handeln. Da die Messwerte dieser Sensoren im Betrieb des hydraulischen Systems erfasst werden, stellt das Erfassen der Messwerte keinen Mehraufwand zu einem Betrieb ohne das Überwachungsverfahren dar. Vorzugsweise werden für das Überwachungsverfahren lediglich Messwerte von Sensoren genutzt, die in herkömmlichen und bekannten hydraulischen Systemen verwendet werden.The measured values recorded can also be all measured values from all sensors in the hydraulic system. Since the measured values of these sensors are recorded when the hydraulic system is in operation, recording the measured values does not represent any additional effort compared to operation without the monitoring method. Preferably, only measured values from sensors that are used in conventional and known hydraulic systems are used for the monitoring method.
Eine Leckage des hydraulischen Systems kann beispielsweise vorliegen, wenn eine Leitung des hydraulischen Systems platzt oder undicht ist.A leak in the hydraulic system can occur, for example, if a line in the hydraulic system bursts or leaks.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird der Ölstand und die Öltemperatur in dem Öltank des hydraulischen Systems und Druckwerte an verschiedenen Leitungen des hydraulischen Systems von Sensoren erfasst. Die erfassten Messwerte werden in das trainierte Clusteranalyse-Modell eingegeben, das die erfassten Messwerte in die unterschiedlichen Cluster einteilt.In an exemplary embodiment of the present disclosure, the oil level and oil temperature in the oil tank of the hydraulic system and pressure values on various lines of the hydraulic system are detected by sensors. The detected measurements are input into the trained cluster analysis model, which classifies the detected measurements into the different clusters.
Durch das Überwachungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung kann Leckage in dem hydraulischen System erkannt werden. Insbesondere kann auch eine langsame oder schleichende Leckage erkannt werden, bevor ein Grenzwert für den Ölstand des Öltanks erreicht wird. So wird verhindert, dass Öl unerkannt austritt. Ferner können durch das Überwachungsverfahren temperaturbedingte Schwankungen und/oder betriebsbedingte Schwankungen kompensiert werden und erkannt werden, ob ein niedriger Ölstand durch eine Leckage oder den regulären Betrieb eines hydraulischen Systems bedingt ist. Fehlalarme durch betriebsbedingte Schwankungen können derart vermieden werden.The monitoring method according to the present disclosure can detect leakage in the hydraulic system. In particular, a slow or creeping leak can also be detected before a limit value for the oil level in the oil tank is reached. This prevents oil from leaking undetected. Furthermore, the monitoring method can compensate for temperature-related fluctuations and/or operational fluctuations and detect whether a low oil level is caused by a leak or the regular operation of a hydraulic system. False alarms caused by operational fluctuations can be avoided in this way.
Durch das rechtzeitige Erkennen der Leckage kann eine defekte Komponente rechtzeitig identifiziert und ausgetauscht werden, ohne das ein Stillstand des gesamten hydraulischen Systems notwendig ist. Durch das nichtüberwachte Trainingsverfahren können die erfassten Messwerte in Echtzeit verarbeitet werden. Ferner kann der Trainingsdatensatz lediglich die erfassten Rohdaten der Sensoren aufweisen und muss keine zugehörige Klasse aufweisen. Somit können erfasste Messwerte in Echtzeit zu dem Trainingsdatensatz hinzugefügt werden und erhöhen so die Genauigkeit des Clusteranalyse-Modells.By detecting the leak early, a defective component can be identified and replaced in good time without having to shut down the entire hydraulic system. The unsupervised training process allows the recorded measured values to be processed in real time. Furthermore, the training data set can only contain the raw data recorded by the sensors and does not have to have an associated class. Recorded measured values can therefore be added to the training data set in real time, increasing the accuracy of the cluster analysis model.
Mit anderen Worten liegt der vorliegenden Offenbarung die Aufgabe zugrunde, die schleichende Leckage in einem hydraulischen System zu überwachen, dergestalt, dass in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen und der Überwachung des Hydraulikmediums (Qualität, Menge) eine dauerhafte Überwachung und stetige Analyse möglich ist. Mithilfe des maschinellen Lernens werden auf Basis vorhandener Datenbestände (ideale/ schleichende / extrem abfallende Leckage bei unterschiedlichen Betriebszuständen) und Algorithmen, Muster und Gesetzmäßigkeiten erkannt und das System dauerhaft überwacht und analysiert.In other words, the present disclosure is based on the task of monitoring the creeping leakage in a hydraulic system in such a way that permanent monitoring and continuous analysis is possible depending on the operating conditions and the monitoring of the hydraulic medium (quality, quantity). With the help of machine learning, patterns and regularities are recognized on the basis of existing data sets (ideal/creeping/extremely decreasing leakage in different operating states) and algorithms, and the system is permanently monitored and analyzed.
Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung wird ferner durch ein hydraulisches System gelöst. Das hydraulische System weist eine Anzahl an Sensoren, die Messwerte des hydraulischen Systems erfassen und eine Überwachungsvorrichtung zur Erkennung von Leckagen in dem hydraulischen System mit einem Clusteranalyse-Modell auf. Das Clusteranalyse-Modell ist dafür angepasst und ausgebildet, die durch die Sensoren erfassten Messwerte in verschiedene Cluster einzuordnen.The object of the present disclosure is further achieved by a hydraulic system. The hydraulic system has a number of sensors that record measured values of the hydraulic system and a monitoring device for detecting leaks in the hydraulic system using a cluster analysis model. The cluster analysis model is adapted and designed to classify the measured values recorded by the sensors into different clusters.
Die Sensoren des hydraulischen Systems erfassen eine Anzahl an Messdaten / Daten, während des Betriebs des hydraulischen Systems. Die Überwachungsvorrichtung zur Erkennung von Leckagen weist das Clusteranalyse-Modell auf, das konfiguriert ist, anhand der erfassten Messwerte eine Einteilung der Messwerte in unterschiedliche Cluster vorzunehmen. Dadurch können verschiedene Betriebszustände des hydraulischen Systems unterschieden werden. Wenn das Clusteranalyse-Modell determiniert, dass eine Leckage an dem hydraulischen System vorliegt, kann vorzugsweise der Benutzer des hydraulischen Systems durch eine Ausgabeeinheit gewarnt oder benachrichtigt werden.The sensors of the hydraulic system record a number of measurement data / data during operation of the hydraulic system. The monitoring device for detecting leaks has the cluster analysis model, which is configured to classify the measured values into different clusters based on the recorded measured values. This makes it possible to distinguish between different operating states of the hydraulic system. If the cluster analysis model determines that there is a leak in the hydraulic system, the user of the hydraulic system can preferably be warned or notified by an output unit.
Die Überwachungsvorrichtung kann eine CPU, eine Speichereinheit und eine RAM aufweisen.The monitoring device may include a CPU, a storage unit and a RAM.
Die Ausgabeeinheit kann ein Display sein, der dem Benutzer Betriebszustände des hydraulischen Systems anzeigt. Über die Ausgabeeinheit können dem Benutzer die Ergebnisse der Clusteranalyse oder Warnungen ausgegeben werden.The output unit can be a display that shows the user the operating status of the hydraulic system. The output unit can provide the user with the results of the cluster analysis or warnings.
Durch die Überwachungsvorrichtung kann das hydraulische System in Echtzeit auf mögliche Lecks überwacht werden. Erfasste Messwerte können ferner in Echtzeit zu dem Datensatz des Clusteranalyse-Modells hinzugefügt werden und verbessern somit die Genauigkeit des Clusteranalyse-Modells. D.h. durch die Skalierbarkeit des Clusteranalyse-Modells kann das Clusteranalyse-Modell immer weiter trainiert werden, sodass sich das Clusteranalyse-Modell mit steigendem Dateninput weiter optimiert.The monitoring device can monitor the hydraulic system for possible leaks in real time. Recorded measured values can also be added to the cluster analysis model's data set in real time, thereby improving the accuracy of the cluster analysis model. This means that the cluster analysis model can be continuously trained due to the scalability of the cluster analysis model, so that the cluster analysis model is further optimized as the data input increases.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Offenbarung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.Advantageous further developments of the present disclosure are the subject of the appended subclaims.
Nach der vorliegenden Offenbarung weist das Clusteranalyse-Modell drei Cluster auf. Ein erstes Cluster ist vorzugsweise ein Betrieb des hydraulischen Systems ohne Leckage, ein zweites Cluster ist vorzugsweise ein Betrieb des hydraulischen Systems mit einer schleichenden Leckage und ein drittes Cluster ist vorzugsweise ein Betrieb des hydraulischen Systems mit einer rapiden/extrem abfallenden Leckage.According to the present disclosure, the cluster analysis model has three clusters. A first cluster is preferably an operation of the hydraulic system with no leakage, a second cluster is preferably an operation of the hydraulic system with a gradual leakage, and a third cluster is preferably an operation of the hydraulic system with a rapidly/extremely decreasing leakage.
Das Clusteranalyse-Modell kann die erfassten Messwerte des hydraulischen Systems also in die drei Cluster einteilen. Dadurch kann das Clusteranalyse-Modell basierend auf den erfassten Messwerten eine Einteilung treffen, ob eine schleichende Leckage, eine rapide Leckage oder keine Leckage vorliegt. Der Betrieb des hydraulischen Systems mit der schleichenden Leckage kann beispielsweise vorliegen, wenn eine Leitung oder eine Dichtung undicht ist und Arbeitsfluid austritt. Der Betrieb des hydraulischen Systems mit der rapiden Leckage kann beispielsweise vorliegen, wenn eine Leitung geplatzt ist.The cluster analysis model can therefore divide the measured values of the hydraulic system into three clusters. This allows the cluster analysis model can determine whether there is a creeping leak, a rapid leak or no leak based on the measured values recorded. The hydraulic system can be operating with a creeping leak, for example, if a line or a seal is leaking and working fluid is escaping. The hydraulic system can be operating with a rapid leak, for example, if a line has burst.
Es ist natürlich denkbar, dass das Clusteranalyse-Modell die erfassten Messwerte in mehr als drei Cluster einteilt. Somit können die einzelnen Betriebszustände noch präzisier unterschieden werden.It is of course conceivable that the cluster analysis model divides the recorded measured values into more than three clusters. This allows the individual operating states to be differentiated even more precisely.
Nach einem weiteren optionalen Merkmal der vorliegenden Offenbarung wird eine Warnung an den Benutzer durch eine Ausgabeeinheit ausgegeben, wenn das Clusteranalyse-Modell die erfassten Messwerte dem Cluster des Betriebs des hydraulischen Systems mit der schleichenden Leckage oder dem Cluster des Betriebs des hydraulischen Systems mit der rapiden/extrem abfallenden Leckage zuordnet. In beiden Fällen kann die Leckage zu einem Unterschreiten des kritischen Ölstands führen. Vorzugsweise kann der Benutzer im Falle des Erkennens einer schleichenden Leckage lediglich einen Hinweis ausgegeben bekommen. Im Falle des Erkennens der rapiden Leckage kann ein Alarm ausgelöst werden und/oder der Betrieb des hydraulischen Systems unterbrochen werden.According to a further optional feature of the present disclosure, a warning is issued to the user by an output unit if the cluster analysis model assigns the acquired measured values to the cluster of the operation of the hydraulic system with the creeping leak or to the cluster of the operation of the hydraulic system with the rapid/extremely decreasing leak. In both cases, the leak can lead to the critical oil level being undershot. Preferably, the user can only be given a warning if a creeping leak is detected. If the rapid leak is detected, an alarm can be triggered and/or the operation of the hydraulic system can be interrupted.
Vorzugsweise weist das Überwachungsverfahren einen Schritt auf, in dem das Clusteranalyse-Modell mit einem Trainingsdatensatz trainiert wird, der als Eingangswerte historische Messwerte des hydraulischen Systems aufweist.Preferably, the monitoring method comprises a step in which the cluster analysis model is trained with a training data set having historical measured values of the hydraulic system as input values.
Das Clusteranalyse-Modell kann beispielsweise durch einen Trainingsdatensatz trainiert werden. Der Trainingsdatensatz weist dazu vorzugsweise historische Messdaten auf. Historische Messdaten kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Messwerte im vorangegangenen Betrieb des hydraulischen Systems erfasst wurden. Das Clusteranalyse-Modell kann mit dem Trainingsdatensatz durch ein nichtüberwachtes Trainingsverfahren trainiert werden. Insbesondere wird das Clusteranalyse-Modell trainiert, bevor die von den Sensoren erfassten Messwerte in das Clusteranalyse-Modell eingegeben werden.The cluster analysis model can be trained, for example, using a training data set. The training data set preferably contains historical measurement data. Historical measurement data in this context can mean that the measurement values were recorded during the previous operation of the hydraulic system. The cluster analysis model can be trained using the training data set using an unsupervised training procedure. In particular, the cluster analysis model is trained before the measurement values recorded by the sensors are entered into the cluster analysis model.
Der Trainingsdatensatz kann beispielsweise vorbereitet werden, indem aus den zeitabhängigen Verläufen der historischen Messwerte bestimmte relevante Abschnitte ausgewählt werden. Es kann auch eine Vorbehandlung der Messwerte vorgenommen werden, indem beispielsweise lediglich eine erste Ableitung und/oder eine zweite Ableitung der Messwerte betrachtet wird.The training data set can be prepared, for example, by selecting certain relevant sections from the time-dependent curves of the historical measured values. The measured values can also be pre-treated, for example by only considering a first derivative and/or a second derivative of the measured values.
Beim Prozess des Trainierens des Clusteranalyse-Modells mit dem Trainingsdatensatz kann das Clusteranalyse-Modell ausgehend von (zufälligen) Startpunkten Zentren der verschiedenen Cluster in den historischen Messwerten berechnen. Dabei können sich die Zentren iterativ einem rechnerischen Optimum annähern. Werden dann (in Echtzeit) erfasste Messwerte in das trainierte Clusteranalyse-Modell eingegeben, können die erfassten Messwerte dem nächsten Zentrum und somit einem Cluster zugeordnet werden. Da das Training des Clusteranalyse-Modells vorzugsweise nicht überwacht ist, können die erfassten Messwerte zu dem Clusteranalyse-Modell hinzugefügt werden und somit die Genauigkeit des Clusteranalyse-Modells mit steigender Datenmenge erhöhen.During the process of training the cluster analysis model with the training data set, the cluster analysis model can calculate centers of the various clusters in the historical measured values starting from (random) starting points. The centers can iteratively approach a computational optimum. If measured values recorded (in real time) are then entered into the trained cluster analysis model, the measured values recorded can be assigned to the next center and thus to a cluster. Since the training of the cluster analysis model is preferably unsupervised, the measured values recorded can be added to the cluster analysis model, thus increasing the accuracy of the cluster analysis model as the amount of data increases.
Vorzugsweise basiert das Clusteranalyse-Modell auf einem k means-Algorithmus. Vorteilhaft an der Verwendung des k means-Algorithmus ist, dass die Anzahl der Cluster bekannt ist. Somit kann die Genauigkeit des Trainings des Clusteranalyse-Modells erhöht werden.Preferably, the cluster analysis model is based on a k means algorithm. The advantage of using the k means algorithm is that the number of clusters is known. This can increase the accuracy of training the cluster analysis model.
Vorzugsweise basiert das Clusteranalyse-Modell auf einem DBSCAN-Algorithmus.Preferably, the cluster analysis model is based on a DBSCAN algorithm.
Nach einem weiteren optionalen Merkmal der vorliegenden Offenbarung weist das Überwachungsverfahren die folgenden Schritte auf, die vorzugsweise nach dem Schritt des Einteilen der erfassten Messwerte in die verschiedenen Cluster durchgeführt werden. Ein Prognosemodell des Clusteranalyse-Modells prognostiziert zukünftige Messwerte basierend auf den erfassten Messwerten. Basierend auf den prognostizierten zukünftigen Messwerten wird eine Zeitspanne bis zum Erreichen eines kritischen Ölstands in einem Öltank des hydraulischen Systems berechnet. Die Ausgabeeinheit gibt die berechnete Zeitspanne als Warnung oder Information an den Benutzer aus.According to a further optional feature of the present disclosure, the monitoring method comprises the following steps, which are preferably carried out after the step of classifying the acquired measurement values into the different clusters. A prediction model of the cluster analysis model predicts future measurement values based on the acquired measurement values. Based on the predicted future measurement values, a time period until a critical oil level is reached in an oil tank of the hydraulic system is calculated. The output unit outputs the calculated time period as a warning or information to the user.
D.h., wenn durch das Überwachungsverfahren feststellt wurde, dass eine Leckage, insbesondere eine schleichende Leckage, vorliegt, kann das Prognosemodell basierend auf den erfassten Messwerten die zukünftigen Messwerte prognostizieren. This means that if the monitoring procedure has determined that a leak, especially a creeping leak, is present, the forecast model can predict future measured values based on the measured values recorded.
Somit kann berechnet werden, wie lange es dauert, bis der Ölstand in dem Öltank unter einen kritischen Grenzwert fällt. Diese Zeitspanne kann an den Benutzer als Warnung über die Ausgabeeinheit ausgegeben werden. Somit kann zeitnah gegen die Leckage vorgegangen werden, bevor der Ölstand unter den kritischen Grenzwert fällt. Beispielsweise kann dem Benutzer ausgegeben werden, wie viele Stunden oder Tage es dauert, bis der kritische Ölstand erreicht wird.This makes it possible to calculate how long it will take until the oil level in the oil tank falls below a critical limit. This time period can be issued to the user as a warning via the output unit. This means that the leak can be dealt with promptly before the oil level falls below the critical limit. For example, the user can be given information on how many Hours or days it takes until the critical oil level is reached.
Das Prognosemodell kann also einen Verlauf der erfassten Messwerte vorhersagen oder extrapolieren. Das Prognosemodell kann beispielsweise ein künstliches neuronales Netzwerk sein. Das künstliche neuronale Netzwerk kann dabei auf das Verarbeiten von zeitabhängigen Messwerten spezialisiert sein, beispielsweise ein convolutional neural network (CNN) oder ein long short time memory (LSTM) network sein. Das Prognosemodell kann ebenfalls auf einer linearer und/oder polynomischen Extrapolation basieren.The forecast model can therefore predict or extrapolate a course of the recorded measured values. The forecast model can be, for example, an artificial neural network. The artificial neural network can be specialized in processing time-dependent measured values, for example a convolutional neural network (CNN) or a long short time memory (LSTM) network. The forecast model can also be based on linear and/or polynomial extrapolation.
Vorzugsweise wird das Prognosemodell mit einem Trainingsdatensatz trainiert, der zumindest einen zeitlichen Abschnitt der historischen Messwerte als Eingangswerte aufweist und einen anderen zeitlichen Abschnitt der historischen Messwerte als Ausgangswerte aufweist. Somit kann das Prognosemodell für eingegebene Messwerte einen prognostizierten Messwert ausgeben.Preferably, the forecast model is trained with a training data set that has at least one time period of the historical measured values as input values and another time period of the historical measured values as output values. The forecast model can thus output a forecast measured value for input measured values.
Die Berechnung der Zeitspanne bis zum Erreichen des kritischen Ölstands kann durch eine Steuereinheit des hydraulischen Systems oder durch das Clusteranalyse-Modell durchgeführt werden.The calculation of the time until the critical oil level is reached can be carried out by a control unit of the hydraulic system or by the cluster analysis model.
Durch die Vorhersage des Unterschreitens des kritischen Ölstands kann eine frühzeitige Warnung an den Benutzer ergehen. Dadurch kann Öl aufgefüllt werden, bevor der kritische Ölstand erreicht wird und es kann evtl. eine Ursache der Leckage oder des Lecks gefunden und behoben werden.By predicting when the oil level will fall below the critical level, an early warning can be given to the user. This allows oil to be topped up before the critical level is reached and a possible cause of the leak or leak can be found and corrected.
Nach einem weiteren optionalen Merkmal der vorliegenden Offenbarung kann das Clusteranalyse-Modell mit einem Trainingsdatensatz trainiert werden, der historische Messwerte aufweist, bei denen Defekte im Betrieb des hydraulischen Systems aufgetreten sind. Werden die erfassten Messwerte von dem Modell als ähnlich zu den historischen Messwerten klassifiziert, kann eine Warnung an den Benutzer ausgegeben werden. Der Benutzer kann aufgefordert werden, eine Komponente auszutauschen oder zu warten. Dadurch können ein Ausfall der Komponente und damit ein Stillstand des hydraulischen Systems vermieden werden.According to a further optional feature of the present disclosure, the cluster analysis model can be trained with a training data set that includes historical measurements in which defects occurred in the operation of the hydraulic system. If the recorded measurements are classified by the model as similar to the historical measurements, a warning can be issued to the user. The user can be prompted to replace or maintain a component. This can prevent a failure of the component and thus a downtime of the hydraulic system.
Vorzugsweise weist die Überwachungsvorrichtung ein Prognosemodell zum Prognostizieren des zukünftigen Verlaufs der Messwerte basierend auf den erfassten Messwerten auf. Das Prognosemodell kann den prognostizierten Verlauf der Messwerte ausgeben. Basierend auf dem prognostizierten Verlauf kann eine Warnung ausgegeben werden, die vor Erreichen des kritischen Ölstands warnt.Preferably, the monitoring device has a forecast model for forecasting the future course of the measured values based on the recorded measured values. The forecast model can output the forecast course of the measured values. Based on the forecast course, a warning can be issued that warns of reaching the critical oil level.
Vorzugsweise weist die Überwachungsvorrichtung die Ausgabeeinheit auf, die eine Warnung an einen Benutzer ausgibt, wenn eine Leckage durch das Clusteranalyse-Modell erkannt wurde.Preferably, the monitoring device comprises the output unit that issues a warning to a user when a leakage is detected by the cluster analysis model.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein computerlesbares Speichermedium. Das Speichermedium umfasst Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Überwachungsverfahren nach einem der vorstehenden Aspekte auszuführen.The present disclosure further relates to a computer-readable storage medium. The storage medium comprises instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the monitoring method according to one of the above aspects.
Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines hydraulischen Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung;1 shows a schematic representation of a hydraulic system according to the present disclosure; -
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Überwachungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung;2 shows a flowchart of a monitoring method according to the present disclosure; -
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Überwachungsverfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;3 shows a flowchart of a monitoring method according to another embodiment of the present disclosure; -
4 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Ölstands in einem Öltank des hydraulischen Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung ohne Leckage;4 shows a time course of an oil level in an oil tank of the hydraulic system according to the present disclosure without leakage; -
5 zeigt eine beispielhafte Darstellung von unterschiedlichen Clustern eines Clusteranalyse-Modells; und5 shows an example representation of different clusters of a cluster analysis model; and -
6 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Ölstands in einem Öltank des hydraulischen Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Leckage.6 shows a time course of an oil level in an oil tank of the hydraulic system according to the present disclosure with leakage.
Detaillierte Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures
Natürlich kann das Clusteranalyse-Modell 7 mit einem beliebigen anderen System oder Modell trainiert werden.Of course, the
Die Berechnung in Schritt S105 kann sowohl durch die Steuereinheit 4 als auch durch die Überwachungsvorrichtung 6 durchgeführt werden.The calculation in step S105 can be performed both by the
Das Clusteranalyse-Modell 7 sucht dabei in einer Datenmenge die jeweiligen Zentren (mit X gekennzeichnet) der verschiedenen Cluster und ordnet die Messwerte, die von den Sensoren 2 erfasst wurden, zu einzelnen Zentren und damit zu einzelnen Clustern zu.The
Es ist selbstverständlich denkbar, dass die erfassten Messwerte in mehr als drei Cluster aufgeteilt werden.It is of course conceivable that the recorded measured values are divided into more than three clusters.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- hydraulisches Systemhydraulic system
- 22
- SensorenSensors
- 33
- ÖltankOil tank
- 44
- SteuereinheitControl unit
- 55
- AusgabeeinheitOutput unit
- 66
- ÜberwachungsvorrichtungMonitoring device
- 77
- Clusteranalyse-ModellCluster analysis model
- 88th
- Prognosemodell Forecast model
- C1C1
- erstes Clusterfirst cluster
- C2C2
- zweites Clustersecond cluster
- C3C3
- drittes Clusterthird cluster
Claims (9)
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