DE112016005497T5 - Prognose- und zustandsüberwachungssysteme für leuchten - Google Patents

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Adikaramge Asiri Jayawardena
Pulak Purkait
Joseph Michael Manahan
Richard E. Rothenberger
Raosaheb Shinde Abhay
Arpita Jain
Satish Tanksale Sonal
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Abstract

Eine Leuchte kann mindestens eine Leuchtenkomponente enthalten. Die Leuchte kann auch mindestens einen Sensor enthalten, der mindestens einen Parameter misst, der mit der mindestens einen Leuchtenkomponente assoziiert ist. Die Leuchte kann ferner ein Prognose- und Zustandsüberwachungs(PHM)-System enthalten, das mit dem mindestens einen Sensor gekoppelt ist, wobei das PHM-System mindestens eine Messung analysiert, die von dem mindestens einen Sensor durchgeführt wird, um mindestens einen Faktor zu identifizieren, der sich auf die Langlebigkeit der mindestens einen Leuchtenkomponente auswirkt.

Description

  • VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. §119 die Priorität der am 28. Dezember 2015 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/271,762 und mit dem Titel „Prognostic and Health Monitoring Systems For Light Fixtures“, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
  • GEBIET DER TECHNIK
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Überwachungssysteme für Leuchten, und genauer Systeme, Verfahren und Vorrichtungen für Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten.
  • HINTERGRUND
  • Leuchten werden in einer Reihe verschiedener Umgebungen verwendet werden. Für viele dieser Leuchten wird eine fortschrittliche Technik mit einer Anzahl von Komponenten verwendet. Infolgedessen können diese Leuchten eine Anzahl von Fehlerstellen aufweisen. Für Beleuchtungsanwendungen, wie etwa in gefährlichen Umgebungen, ist die Zuverlässigkeit des Beleuchtungssystems unverzichtbar. Leider können die Kennwerte (z.B. Feuchtigkeit, extreme Temperaturen, korrosives Gas) dieser Umgebungen ein Versagen einer oder mehrerer Komponenten einer Leuchte beschleunigen.
  • KURZFASSUNG
  • Im Allgemeinen betrifft die Offenbarung eine Leuchte. Die Leuchte kann mindestens eine Leuchtenkomponente aufweisen. Die Leuchte kann auch mindestens einen Sensor aufweisen, der mindestens einen Parameter misst, der mit der mindestens einen Leuchtenkomponente assoziiert ist. Die Leuchte kann ferner eine Prognose- und Zustandsüberwachungs(PHM)-System aufweisen, das mit dem mindestens einen Sensor gekoppelt ist, wobei das PHM-System mindestens eine Messung, die von dem mindestens einen Sensor vorgenommen worden ist, analysiert, um mindestens einen Faktor zu identifizieren, der sich auf die Langlebigkeit der mindestens einen Leuchtenkomponente auswirkt.
  • In einem anderen Aspekt kann die Offenbarung allgemein ein Prognose- und Zustandsüberwachungs(PHM)-System für eine Leuchte betreffen. Das PHM-System kann eine PHM-Engine aufweisen, die mindestens eine Messung mindestens eines mit einer Leuchtenkomponente assoziierten Parameters empfängt, wobei die PHM-Engine die mindestens eine Messung analysiert, um mindestens einen Faktor zu identifizieren, der sich auf die Langlebigkeit der Leuchtenkomponente auswirkt.
  • Diese und andere Aspekte, Ziele, Merkmale und Ausführungsformen werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen deutlich werden.
  • Figurenliste
  • Die Zeichnungen zeigen nur Ausführungsbeispiele und sollen daher nicht als Beschränkung für einen Bereich betrachtet werden, da Ausführungsbeispiele auch andere gleich wirksame Ausführungsformen zulassen können. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Merkmale sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, da die Betonung stattdessen auf der deutlichen Darstellung der Prinzipien der Ausführungsbeispiele liegt. Außerdem können bestimmte Abmessungen oder Positionierungen übertrieben dargestellt sein, um die visuelle Vermittlung dieser Prinzipien zu unterstützen. In den Zeichnungen bezeichnen Bezugszahlen gleiche oder entsprechende, aber nicht unbedingt identische Elemente.
    • 1 zeigt eine Systemskizze eines Beleuchtungssystems, das eine Leuchte gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen aufweist.
    • 2 zeigt eine Rechenvorrichtung gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
    • 3 zeigt eine Leuchte gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
    • 4 zeigt eine Systemskizze einer Leuchte gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
    • 5 ist ein Ablaufschema, das ein Verfahren für eine Prognose- und Zustandsüberwachung für eine Leuchte gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Allgemeinen geben Ausführungsbeispiele Systeme, Verfahren und Vorrichtungen für Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten an. Beispiele für Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten bieten eine Anzahl von Vorteilen. Diese Vorteile sind unter anderem die Verhinderung eines abrupten Versagens von Leuchten in kritischen Anwendungen, eine längere Nutzungsdauer von Leuchten, die Möglichkeit präventiver Wartungspraktiken, eine verbesserte Grundursachendiagnose von Leuchtenausfällen, verringerte Betriebskosten und Einhaltung von Industrienormen, die für Leuchten gelten, die in bestimmten Umgebungen angeordnet sind.
  • Zum Beispiel können Ausführungsformen Voraussagen für die verbliebene Nutzungsdauer einer Leuchte oder von Komponenten davon auf Basis tatsächlicher, in Echtzeit erhaltener Daten erzeugen. Ausführungsbeispiele können das Versagen einer Leuchte (oder Komponente davon) voraussagen, um die Sicherheit industrieller Umgebungen, in denen die Leuchte angeordnet wird, zu verbessern. Ausführungsbeispiele tragen auch dazu bei, eine effiziente Zuordnung von Wartungsressourcen innerhalb einer Anlage sicherzustellen. Ausführungsbeispiele können einem Benutzer ferner Optionen für die Verlängerung der Nutzungsdauer einer Leuchte oder von Komponenten derselben bereitstellen.
  • In manchen Fällen können die hierin erörterten Ausführungsbeispiele in irgendeiner Art von gefährlicher Umgebung verwendet werden, unter anderem in einem Flugzeughangar, einer Bohranlage (wie etwa für Öl, Gas oder Wasser), einer Förderanlage (wie etwa für Öl oder Gas), einer Raffinerie, einer Chemieanlage, einem Kraftwerk, einem Bergbaubetrieb, einer Abwasserbehandlungsanlage und einem Stahlwerk. Ein Benutzer kann jede Person sein, die mit Leuchten zu tun hat. Beispiele für einen Benutzer können unter anderem einen Ingenieur, einen Elektriker, einen Instrumenten- und Steuerungstechniker, einen Mechaniker, einen Bediener, einen Berater, ein Bestandsverwaltungssystem, einen Bestandsmanager, einen Vorarbeiter, ein Personaleinsatzplanungssystem, einen Vertragsnehmer und einen Herstellervertreter einschließen.
  • Die Beispielsleuchten, die hierin beschriebene Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme (oder deren Komponenten, einschließlich von Steuereinrichtungen) aufweisen, können aus einem oder mehreren einer Reihe verschiedener Materialien bestehen, damit die Leuchte und/oder andere zugehörige Komponenten eines Systems bestimmten Standards und/oder Vorschriften genügen, und dabei auch die Haltbarkeit angesichts der einen oder der mehreren Bedingungen, denen die Leuchte und/oder andere zugehörige Komponenten des Systems ausgesetzt sein können, aufrechtzuerhalten. Beispiele für solche Materialien können unter anderem Aluminium, Edelstahl, Glasfaser, Glas, Kunststoff, Keramik und Gummi einschließen.
  • Beispiele für Leuchten (oder Abschnitte davon), die hierin beschriebene Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme aufweisen, können aus einem einzigen Stück (beispielsweise anhand eines Form-, Spritzgieß-, Druckgieß- oder Extrusionsprozesses) hergestellt werden. Außerdem oder alternativ dazu können Beispiele für Leuchten (oder Abschnitte davon), die Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme aufweisen, aus mehreren Stücken hergestellt werden, die mechanisch miteinander verbunden werden. In einem solchen Fall können die mehreren Stücke unter Verwendung eines oder mehrerer einer Anzahl von Verbindungsverfahren mechanisch miteinander verbunden werden, unter anderem durch Epoxid, Schweißen, Befestigungsvorrichtungen, Klemmverbindungen, Gegengewinde und Schlitzverbindungen. Ein oder mehrere Stücke, die mechanisch miteinander verbunden werden, können auf eine oder mehrere Arten miteinander verbunden werden, unter anderem fest, gelenkig, lösbar, verschiebbar und verschraubbar.
  • In den oben genannten Figuren, die Ausführungsbeispiele für Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten zeigen, kann mindestens eine der gezeigten Komponenten weggelassen, wiederholt und/oder ersetzt werden. Demgemäß sollten Ausführungsbeispiele für Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten nicht als auf die konkreten Anordnungen von Komponenten, die in einer der Figuren gezeigt sind, beschränkt aufgefasst werden. Zum Beispiel können Merkmale in einer oder mehreren Figuren oder die in Bezug auf eine Ausführungsform beschrieben werden, auf eine andere Ausführungsform angewendet werden, die mit einer anderen Figur oder Beschreibung assoziiert ist.
  • Auch wenn hierin beschriebene Ausführungsformen auf Leuchten gerichtet sind, können Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme auf beliebige Vorrichtungen und/oder Komponenten angewendet werden, die in einer elektrischen Umhausung angeordnet sind. Wie hierin definiert, ist eine elektrische Umhausung jede Art von Schrank oder Gehäuse, in dem elektrische, mechanische, elektromechanische und/oder elektronische Anlagen angeordnet werden. Solche Anlagen können unter anderem eine Steuereinrichtung (auch als Steuermodul bezeichnet), einen Hardware-Prozessor, eine Leistungsquelle (z.B. eine Batterie, einen Treiber, ein Vorschaltgerät), ein Sensormodul, eine Sicherheitsbarriere, einen Sensor, eine Sensorschaltung, eine Lichtquelle, elektrische Kabel und elektrische Leiter einschließen. Beispiele für eine elektrische Umhausung können unter anderem ein Gehäuse für eine Leuchte, ein Gehäuse für eine Sensorvorrichtung, einen elektrischen Verbinder, einen Verteilerkasten, einen Motorschaltschrank, einen Unterbrecherkasten, ein elektrisches Gehäuses, eine Leitung, eine Steuertafel, eine Anzeigetafel und einen Steuerschrank einschließen.
  • In bestimmten Ausführungsbeispielen müssen Leuchten mit Prognose- und Zustandsüberwachungssystemen bestimmten Normen und/oder Anforderungen genügen. Zum Beispiel geben der National Electric Code (NEC), die National Electrical Manufacturers Association (NEMA), die Internationale Elektrotechnische Kommission (International Electrotechnical Commission, IEC), die Federal Communication Commission (FCC), die Illuminating Engineering Society (IES) und das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Standards für elektrische Umhausungen, Verkabelungen und elektrische Anschlüsse vor. Die Verwendung der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele erfüllt solche Normen (und/oder macht es möglich, dass eine entsprechende Vorrichtung diese erfüllt), falls nötig. In manchen (z.B. PV-Solar) Anwendungen können durch die hierin beschriebenen elektrischen Umhausungen zusätzliche Standards erfüllt werden, die für diese Anwendung gelten.
  • Wenn eine Komponente einer Figur beschrieben wird, aber in dieser Figur nicht ausdrücklich gezeigt oder bezeichnet ist, kann die Kennung, die für eine entsprechende Komponente in einer anderen Figur verwendet wird, auf diese Komponente übertragen werden. Wenn dagegen eine Komponente in einer Figur eine Kennung hat, aber nicht beschrieben wird, kann die Beschreibung für eine solche Komponente der Beschreibung für die entsprechende Komponente in einer anderen Figur im Wesentlichen gleich sein. Das Nummerierungsschema für die verschiedenen Komponenten in den Figuren hierin ist so, dass jede Komponente eine drei- oder vierstellige Zahl ist und dass bei entsprechenden Komponenten in anderen Figuren zumindest die letzten zwei Stellen gleich sind.
  • Außerdem bedeutet eine Angabe, dass eine bestimmte Ausführungsform (wie z.B. in einer Figur hierin gezeigt) ein bestimmtes Merkmal oder eine bestimmte Komponente nicht aufweist, nicht, dass eine solche Ausführungsform ein solches Merkmal oder eine solche Komponente nicht aufweisen könnte, wenn dies nicht ausdrücklich so angegeben ist. Zum Beispiel kann für die Zwecke der vorliegenden oder künftiger Ansprüche hierin ein Merkmal oder eine Komponente, das bzw. die laut Beschreibung nicht in einem Ausführungsbeispiel enthalten ist, das in einer oder mehreren konkreten Zeichnungen gezeigt ist, in einem oder mehreren Ansprüchen enthalten sein, die dieser einen oder diesen mehreren konkreten Zeichnungen hierin entsprechen.
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele für Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten ausführlicher unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen Ausführungsbeispiele für Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten gezeigt sind. Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten können jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollten nicht als beschränkt auf die hierin angegebenen Ausführungsbeispiele aufgefasst werden. Stattdessen werden diese Ausführungsbeispiele angegeben, damit die Offenbarung gründlich und vollständig ist und der Bereich der Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten für den Durchschnittsfachmann klarer wird. Ähnliche, aber nicht unbedingt gleiche Elemente (manchmal auch als Komponenten bezeichnet) in den verschiedenen Figuren werden um der Konsistenz willen mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
  • Begriffe wie „erste“, „zweite“ und „innerhalb“ werden nur verwendet, um eine Komponente (oder einen Teil einer Komponente oder einen Zustand einer Komponente) von einer anderen zu unterscheiden. Solche Begriffe sollen keine Bevorzugung oder bestimmte Ausrichtung bezeichnen und sollen die Ausführungsbeispiele für Prognose- und Zustandsüberwachungssysteme für Leuchten nicht beschränken. In der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden zahlreiche konkrete Einzelheiten angegeben, um ein gründlicheres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Jedoch wird ein Durchschnittsfachmann verstehen, dass die Erfindung ohne diese konkreten Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Fällen wurden bekannte Merkmale nicht ausführlich beschrieben, um die Beschreibung nicht unnötig zu überfrachten.
  • 1 zeigt eine Systemskizze eines Beleuchtungssystems 100, das ein Prognose- und Zustandsüberwachungs(„PHM“)-System 104 für eine Leuchte 102 gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen aufweist. Das Beleuchtungssystem 100 kann einen oder mehrere Sensoren 160 (manchmal auch als Sensormodule 160 bezeichnet), einen Anwender 150, einen Netzmanager 180 und mindestens eine Leuchte 102 einschließen. Zusätzlich zum PHM-System 104 kann die Leuchte 102 mindestens eine optionale Sicherheitsbarriere 136, mindestens eine Leistungsquelle 140 und mindestens eine Lichtquelle 142 aufweisen. Das PHM-System 104 kann eine oder mehrere von einer Anzahl von Komponenten aufweisen. Wie in 1 gezeigt ist, können solche Komponenten unter anderem eine PHM-Engine 106, ein Kommunikationsmodul 108, eine Echtzeituhr 110, ein Energiemessmodul 111, ein Leistungsmodul 112, ein Speicher-Repository 130, einen Hardware-Prozessor 120, einen Arbeitsspeicher bzw. Memory 122, einen Transceiver 124, eine Anwendungsschnittstelle 126 und optional ein Sicherheitsmodul 128 einschließen. Die in 1 gezeigten Komponenten sind nicht alles, was möglich ist, und in manchen Ausführungsbeispielen kann es sein, dass mindestens eine von den in 1 gezeigten Komponenten in einer als Beispiel angegebenen Leuchte nicht enthalten ist. Jede Komponente einer als Beispiel angegebenen Leuchte 102 kann eigenständig oder mit einer oder mehreren anderen Komponenten der Leuchte 102 kombiniert sein.
  • Der Anwender 150 ist der gleiche Anwender wie oben definiert. Der Anwender 150 kann ein Anwendersystem (nicht gezeigt) nutzen, das eine Anzeige (z.B. eine GUI) aufweisen kann. Der Anwender 150 interagiert mit dem PHM-System 104 der Leuchte 102 über die Anwendungsschnittstelle 126 (nachstehend beschrieben) (z.B. sendet er Daten an diese, empfängt Daten von dieser). Der Anwender 150 kann auch mit einem Netzmanager 180 und/oder einem oder mehreren von den Sensoren 160 interagieren. Eine Interaktion zwischen dem Anwender 150 und der Leuchte 102, dem Netzmanager 180 und den Sensoren 160 wird unter Verwendung von Kommunikationsverbindungen 105 durchgeführt. Jede Kommunikationsverbindung 105 kann eine Technik einschließen, die Kabel verwendet (z.B. Elektrokabel der Klasse 1, Elektrokabel der Klasse 2, elektrische Anschlüsse, Trägerfrequenzübertragung, DALI, RS485) und/oder die drahtlos ist (z.B. Wi-Fi, Kommunikation über sichtbares Licht, Mobilnetze, Bluetooth, WirelessHART, ISA100). Zum Beispiel kann eine Kommunikationsverbindung 105 aus einem oder mehreren elektrischen Leitern bestehen (oder unter anderem bestehen), die mit dem Gehäuse 103 der Leuchte 102 und mit einem Sensor 160 gekoppelt sind. Die Kommunikationsverbindung 105 kann Signale (z.B. Leistungssignale, Kommunikationssignale, Steuersignale, Daten) zwischen der Leuchte 102, dem Anwender 150, dem Netzmanager 180 und/oder einem oder mehreren von den Sensoren 160 senden.
  • Der Netzmanager 180 ist eine Vorrichtung oder eine Komponente, die ein Kommunikationsnetz, welches das PHM-System 104 der Leuchte 102, zusätzliche Leuchten und die kommunikationstechnisch mit der Steuereinrichtung 104 gekoppelten Sensoren 160 einschließt, zur Gänze oder in Teilen steuert. Der Netzmanager 180 kann dem PHM-System 104 im Wesentlichen ähnlich sein. Alternativ dazu kann der Netzmanager 180 eines oder mehrere einer Anzahl von Merkmalen zusätzlich oder alternativ zu den nachstehend beschriebenen Merkmalen des PHM-Systems 104 einschließen. Wie hierin beschrieben, kann eine Kommunikation mit dem Netzmanager 180 ein Kommunizieren mit einer oder mehreren anderen Komponenten (z.B. einer anderen Leuchte) des Systems 100 beinhalten. In einem solchen Fall kann der Netzmanager 180 eine solche Kommunikation ermöglichen bzw. erleichtern.
  • Bei dem einen oder den mehreren Sensoren 160 kann es sich um jede Art von Sensorvorrichtung handeln, die einen oder mehrere Parameter misst. Beispiele für Arten von Sensoren 160 können unter anderem einen passiven Infrarotsensor, eine Photozelle, einen Drucksensor, einen Luftströmungsmonitor, einen Gasdetektor und einen Widerstandstemperaturdetektor einschließen. Ein Parameter, der von einem Sensor 160 gemessen werden kann, kann unter anderem eine Bewegung, eine Menge an Umgebungslicht, eine Temperatur innerhalb des Gehäuses 103 der Leuchte 102, Feuchtigkeit innerhalb des Gehäuses 103 der Leuchte 102, eine Luftqualität innerhalb des Gehäuses 103 der Leuchte 102, eine Vibration, eine Anwesenheit einer Person in einem Raum, einen Druck, einen Luftstrom, Rauch (wie etwa von einem Feuer), eine Temperatur (z.B. übermäßige Wärme, übermäßige Kälte, eine Umgebungstemperatur, eine Umgebungslichtstärke) außerhalb des Gehäuses 103 der Leuchte 102 einschließen. In manchen Fällen kann der mindestens eine von einem Sensor 160 gemessene Parameter verwendet werden, um eine oder mehrere Lichtquellen 142 der Leuchte 102 zu betätigen. Jeder Sensor 160 kann eines oder mehrere von einer Anzahl von Kommunikationsprotokollen verwenden. Ein Sensor 160 kann der Leuchte 102 oder einer anderen Leuchte im System 100 zugeordnet sein. Ein Sensor 160 kann innerhalb des Gehäuses 103 der Leuchte 102 liegen, am Gehäuse 103 der Leuchte 102 angeordnet sein oder außerhalb des Gehäuses 103 der Leuchte 102 liegen.
  • In bestimmten Ausführungsbeispielen kann ein Sensor 160 eine Batterie einschließen, die verwendet wird, um Leistung zumindest zum Teil am ganzen übrigen Sensor 160 oder einem Teil davon bereitzustellen. Wenn das System 100 (oder zumindest ein Sensor 160) in einer gefährlichen Umgebung angeordnet wird, kann der Sensor 160 eigensicher sein. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „eigensicher“ eine Vorrichtung (z.B. einen hierin beschriebenen Sensor), die (der) in einer gefährlichen Umgebung angeordnet wird. Um eigensicher zu sein, verwendet die Vorrichtung eine begrenzte Menge elektrischer Energie, so dass keine Funken aus einem Kurzschluss oder aus Ausfällen entstehen können, die bewirken können, dass sich eine explosive Atmosphäre, wie sie in gefährlichen Umgebungen anzutreffen ist, entzündet. Üblicherweise wird mit einer eigensicheren Vorrichtung eine Sicherheitsbarriere 136 verwendet, wobei die Sicherheitsbarriere 136 die Leistungsmenge begrenzt, die zum Sensor oder einer anderen Vorrichtung geliefert wird, um das Risiko für eine Explosion, ein Feuer oder eine andere ungünstige Bedingungen, die durch große Leistungsmengen in der gefährlichen Umgebung bewirkt werden können, zu verringern. Eine ungünstige Bedingung kann auch eine anomale Bedingung sein, die ihrer Natur nach nicht potentiell katastrophal ist.
  • Die optionale Sicherheitsbarriere 136 kann einen Schutz (z.B. einen Überspannungsschutz, einen Überstromschutz) für eine oder mehrere Komponenten der Leuchte 102 bereitstellen, wenn die Leuchte 102 in einer gefährlichen Umgebung angeordnet wird. Zum Beispiel kann die Sicherheitsbarriere 136 die Leistungsmenge begrenzen, die zum Leistungsmodul 112 der Steuereinrichtung 104 geliefert wird, um das Risiko für eine Explosion, ein Feuer oder eine andere ungünstige Bedingung, die durch große Leistungsmengen in der gefährlichen Umgebung bewirkt werden können zu verringern. Die Sicherheitsbarriere 136 kann eine erforderliche Komponente sein, wenn die Leuchte 102 in einer gefährlichen Umgebung angeordnet wird. Zum Beispiel fordert IEC 60079-11, dass eine Leistung während einer Fehlerbedingung unter 1,3 W liegen muss. Die Sicherheitsbarriere 136 kann eine oder mehrere einer Anzahl einzelner oder mehrfacher diskreter Komponenten (z.B. einen Kondensator, einen Induktor, einen Transistor, eine Diode, einen Widerstand, eine Schmelzsicherung) und/oder einen Mikroprozessor einschließen.
  • Der Anwender 150, der Netzmanager 180 und/oder die Sensoren 160 kann bzw. können gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen mit dem PHM-System 104 der Leuchte 102 unter Verwendung der Anwendungsschnittstelle 126 interagieren. Genauer empfängt die Anwendungsschnittstelle 126 des PHM-Systems 104 Daten (z.B. Informationen, Kommunikationen, Befehle, Firmware-Aktualisierungen) vom Anwender 150, vom Netzmanager 180 und/oder von den einzelnen Sensoren 160 und sendet Daten (z.B. Informationen, Kommunikationen, Befehle) an dieselbe. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann bzw. können der Anwender 150, der Netzmanager 180 und/oder die einzelnen Sensoren 160 eine Schnittstelle zum Empfangen und zum Senden von Daten von der bzw. an das PHM-System 104 aufweisen. Beispiele für eine solche Schnittstelle können unter anderem eine grafische Benutzeroberfläche, einen Touchscreen, eine Anwendungsprogrammierungsschnittstelle, eine Tastatur, einen Monitor, eine Maus, einen Web-Dienst, einen Datenprotokolladapter, irgendeine Hardware und/oder Software oder irgendwelche geeigneten Kombinationen davon beinhalten.
  • Das PHM-System 104, der Anwender 150, der Netzmanager 180 und/oder die Sensoren 160 können jeweils ihr eigenes System verwenden oder in manchen Ausführungsbeispielen ein gemeinsames System verwenden. Ein solches System kann beispielsweise eine Form eines Internet-gestützten oder Intranet-gestützten Computersystems sein oder enthalten, das in der Lage ist, mit unterschiedlicher Software zu kommunizieren. Ein Computersystem schließt jede Art von Rechenvorrichtung und/oder Kommunikationsvorrichtung ein, unter anderem das PHM-System 104. Beispiele für solch ein System können unter anderem einen Desktop-Computer mit LAN, WAN, Internet- oder Intranet-Zugang, einen Laptop-Computer mit LAN, WAN, Internet- oder Intranet-Zugang, ein Smartphone, einen Server, eine Serverfarm, eine Android-Vorrichtung (oder ein Äquivalent davon), ein Tablet, Smartphones und einen persönlichen digitalen Assistenten (ein PDA) einschließen. Ein solches System kann einem Computersystem entsprechen, wie es nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird.
  • Wie oben beschrieben, kann ein solches System ferner entsprechende Software (z.B. Anwender-Software, Sensor-Software, Steuereinrichtungs-Software, Netzmanager-Software) einschließen. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann die Software auf derselben oder einer separaten Vorrichtung (z.B. einem Server, einem Mainframe, einem Desktop-Personal-Computer (PC), einem Laptop, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Fernseher, einer Kabeldose, einem Kiosk, einem Telefon, einem Mobiltelefon oder anderen Rechenvorrichtungen) ausgeführt werden und kann über das Kommunikationsnetz (z.B. das Internet, ein Intranet, ein Extranet, ein lokales Netz (Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN) oder andere Netzkommunikationsverfahren) und/oder Kommunikationskanäle mit Kabel- und/oder kabellosen Segmenten gekoppelt sein. Die Software eines Systems kann Teil der Software eines anderen Systems innerhalb des Systems 100 sein oder separat, aber in Verbindung mit demselben arbeiten.
  • Die Leuchte 102 kann ein Gehäuse 103 einschließen. Das Gehäuse 103 kann mindestens eine Wand einschließen, die einen Hohlraum 101 bildet. In manchen Fällen kann das Gehäuse dafür ausgelegt sein, einschlägigen Standards zu genügen, so dass die Leuchte 102 in einer bestimmten Umgebung (z.B. einer gefährlichen Umgebung) angeordnet werden kann. Wenn die Leuchte 102 beispielsweise in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordnet wird, kann das Gehäuse 103 explosionssicher sein. Gemäß geltenden Industriestandards ist eine explosionssichere Umhausung eine Umhausung, die dafür ausgelegt ist, eine Explosion, die in ihrem Inneren stattfindet oder die sich durch die Umhausung hindurch fortpflanzen kann, einzuschließen.
  • Bleibt man bei diesem Beispiel, so ist die explosionssichere Umhausung dafür ausgelegt, Gase aus dem Inneren der Umhausung über Fugen der Umhausung entweichen und abkühlen zu lassen, während die Gase die explosionssichere Umhausung verlassen. Die Fugen werden auch als Flammenbahnen bezeichnet und sind da vorhanden, wo sich zwei Oberflächen treffen, und stellen eine Bahn aus dem Inneren der explosionssicheren Umhausung zur Außenseite der explosionssicheren Umhausung bereit, auf der sich ein oder mehrere Gase fortbewegen können. Eine Fuge kann eine Verbindung beliebiger zweier oder mehrerer Oberflächen sein. Jede Oberfläche kann irgendeine Art von Oberfläche sein, unter anderem eine flache Oberfläche, eine mit Gewinde versehene Oberfläche und eine gezackte Oberfläche. Falls die explosionssichere Umhausung eine Umhausung gemäß Division 2 ist, kann sie abgedichtet sein, um das Eindringen eines gefährlichen Gases in die Umhausung zu verhindern/weniger wahrscheinlich zu machen, aber dann hätte sie keine „Flammenbahnen“ für den Fall, dass das Gas eindringt und sich entzündet.
  • Das Gehäuse 103 der Leuchte 102 kann verwendet werden, um eine oder mehrere Komponenten der Leuchte 102 aufzunehmen, einschließlich von einer oder mehreren Komponenten des PHM-Systems 104. Wie in 1 gezeigt ist, sind das PHM-System 104 (das in diesem Fall die PHM-Engine 106, das Kommunikationsmodul 108, die Echtzeituhr 110, das Leistungsmodul 112, das Speicher-Repository 130, den Hardware-Prozessor 120, den Arbeitsspeicher 122, den Transceiver 124, die Anwendungsschnittstelle 126 und das optionale Sicherheitsmodul 128 einschließt), das Leistungsmodul 140 und die Leuchtenkomponenten 142 in dem Hohlraum 101 angeordnet, der vom Gehäuse 103 gebildet wird. In alternativen Ausführungsbeispielen kann irgendeine oder können irgendwelche von diesen oder anderen Komponenten der Leuchte 102 am Gehäuse 103 und/oder abseits vom Gehäuse 103 angeordnet sein.
  • Das Speicher-Repository 130 kann eine persistente Speichervorrichtung (oder ein Satz von Vorrichtungen) sein, in der (in dem) Software und Daten gespeichert werden, die verwendet werden, um das PHM-System 104 zu unterstützen, das mit dem Anwender 150, dem Netzmanager 180 und einem oder mehreren Sensoren 160 innerhalb des Systems 100 kommuniziert. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen speichert das Speicher-Repository 130 ein oder mehrere Kommunikationsprotokolle 132, Algorithmen 133 und gespeicherte Daten 134. Die Kommunikationsprotokolle 132 können beliebige von einer Anzahl von Kommunikationsprotokollen sein, die verwendet werden, um Daten zwischen dem PHM-System 104 und dem Anwender 150, dem Netzmanager 180 und einem oder mehreren Sensoren 160 zu senden und/oder zu empfangen. Mindestens ein Kommunikationsprotokoll 132 kann ein zeitsynchronisiertes Protokoll sein. Beispiele für solche zeitsynchronisierten Protokolle sind unter anderem ein Highway Addressable Remote Transducer(HART)-Protokoll, ein WirelessHART-Protokoll und ein 100-Protokoll der International Society of Automation (ISA). Auf diese Weise kann mindestens eines der Kommunikationsprotokolle 132 eine Sicherheitsschicht für die Daten bereitstellen, die innerhalb des Systems 100 übertragen werden.
  • Die Algorithmen 133 können irgendwelche Abläufe (z.B. eine Reihe von Verfahrensschritten, wie sie etwa nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben werden), Formeln, Logikschritte, mathematische Modell, Prognosen, Simulationen und/oder ähnliche Betriebsabläufe sein, die von der PHM-Engine 106 des PHM-Systems 104 auf der Basis bestimmter Bedingungen zu einem jeweiligen Zeitpunkt befolgt werden. Ein Beispiel für einen Algorithmus 133 ist eine Messung anhand des Energiemessmoduls 111), Speicherung (anhand der gespeicherten Daten 134 im Speicher-Repository 130) und Evaluierung des Stroms und der Spannung, die im Laufe der Zeit an die von der Leistungsquelle 140 geliefert werden.
  • Algorithmen können auf bestimmte Komponenten der Leuchte 102 abgestellt sein. Zum Beispiel kann es einen oder mehrere Algorithmen 133 geben, die auf die Integrität des Gehäuses 103 der Leuchte 102 abgestellt sind. Ein solches Beispiel für einen Algorithmus 133 ist die Vorhersage der Lebenszeit einer Dichtung der Leuchte 102 (die beispielsweise zwischen einer Abdeckung und einem Körper des Gehäuses 103 angeordnet ist), auf Basis der Temperatur innerhalb des Gehäuses 101 (gemessen von einem Sensor 160 und gespeichert als gespeicherte Daten 134) und der Eigenschaften des Dichtungsmaterials (gespeichert als gespeicherte Daten 134).
  • Ein weiteres Beispiel eines Algorithmus 133 ist eine Überwachung der Integrität einer Dichtung der Leuchte 102 durch Messen einer Luftqualität innerhalb des Hohlraums 103 in der Nähe der Dichtung im Zeitverlauf (unter Verwendung eines Sensors 160) und eine Bestimmung, dass die Dichtung ersetzt werden muss, wenn die Luftqualität außerhalb eines Bereichs normaler Werte liegt, die als gespeicherte Daten 134 gespeichert worden sind (z.B. einen Schwellenwert überschreitet). Ein noch weiteres Beispiel für einen Algorithmus 133 ist eine Überwachung von Feuchtigkeitspegeln (gemessen von einem Sensor 160 und gespeichert als gespeicherte Daten 134) innerhalb des Gehäuses 103 im Zeitverlauf und Benachrichtigen des Anwenders, dass ein Leck im Gehäuse 103 vorhanden ist, wenn Feuchtigkeitspegel einen Schwellenwert (als gespeicherte Daten 134 gespeichert) überschreiten.
  • Als noch anderes Beispiel können für den Fall, dass ein Sensor 160 ein Luftqualitätssensor ist, der in der Lage ist, flüchtige organische Verbindungen (VOCs) oder eine Konzentration von Staubteilchen im Zeitverlauf zu messen, einer oder mehrere Algorithmen 133 verwendet werden, um einen Ausfall eines Dichtungselements (z.B. einer Dichtungsbeilage) der Leuchte 102 zu bestimmen. Als weiteres Beispiel können für den Fall, dass ein Sensor 160 ein Gassensor ist, der innerhalb des Resonanzraums der Leuchte 102 (z.B. in einem Raumvolumen, das durch eine Linse in der Nähe der Lichtquellen 142 definiert wird) platziert ist, und für den Fall, dass der Sensor 160 Konzentrationen von explosiven Gasen (z.B. H2, CH4) messen kann, einer oder mehrere Algorithmen 133 verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Konzentration an explosivem Gas einen Schwellenwert überschreitet und dadurch eine gefährliche Situation erzeugt.
  • Einer oder mehrere Algorithmen 133, die in Ausführungsbeispielen verwendet werden, können auch verwendet werden, um in Echtzeit momentane Ausfälle einer oder mehrerer Komponenten der Leuchte 102 zu erfassen. Falls beispielsweise vom Energiemessmodul 111 eine Spannungsspitze (z.B. eine Störung) an der Leistungsquelle 140 gemessen wird, dann kann die PHM-Engine 106 einen oder mehrere Algorithmen 133 verwenden, um den übermäßig hohen Spannungsmesswert sofort und in Echtzeit mit einem Schwellenwert zu vergleichen, bestimmen, dass die Spannungsmessung eine Störung wiedergibt und sofort Maßnahmen ergreifen (z.B. einen Schalter öffnen, um die Aufnahme von Leistung aus der Störungsquelle zu beenden, eine sekundäre Leistungsquelle verwenden, um den Betrieb der Leuchte 102 aufrechtzuerhalten), um einen Schaden an den Komponenten der Leuchte 102 zu minimieren, der durch die Störung bewirkt werden kann, und eine sichere Betriebsumgebung im Bereich der Leuchte 102 aufrechtzuerhalten (z.B. zuzulassen, dass die Lichtquellen 142 weiterhin Leistung aufnehmen, um weiterhin Licht zu emittieren).
  • Ferner kann mindestens ein Algorithmus 133 Unterspannungsbedingungen nachverfolgen, die außerhalb der Auslegungsgrenzen (z.B. von Schwellenwerten) liegen, um einen Schaden an einer oder mehreren von den Komponenten der Leuchte 102 (z.B. dem PHM-System 104, der Leistungsquelle 140) aufgrund einer Überwärmung, die durch die Unterspannungsbedingungen bewirkt worden ist, festzustellen. Mindestens ein Algorithmus 133 kann auch kurzzeitige Spannungs- und Stromschwankungen nachverfolgen, die kurzfristig keinen schweren Schaden an einer oder mehreren Komponenten der Leuchte 102 verursachen, die aber einen schweren Schaden an diesen Komponenten bewirken können, wenn sie sich über einen Zeitraum häufen. Diese Daten würden das Wissen über ein Leistungssystem einer Anlage verbessern und zu einer robusteren Auslegung einer oder mehrerer Komponenten (z.B. von Elektronik) der Leuchte 102 führen.
  • Mindestens ein Algorithmus 133 kann auf dem Prinzip „Kanarienvogel im Kohlebergwerk“ basieren, wo der Leuchte 102 eine redundante Komponente hinzugefügt wird, die so ausgelegt ist, dass sie vor den anderen Komponenten ausfällt, welche die gleiche Funktion erfüllen. Wenn die redundante Komponente ausfällt, kann es sein, dass die anderen Komponenten, welche die gleiche Funktion erfüllen, ebenfalls bald ausfallen. Zum Beispiel kann bei den Lichtquellen 142, für die eine LED-Technik verwendet wird, ein Streifen von LEDs (der „Kanarienvogel“), die bei einer in Bezug auf die übrigen LEDs (Lichtquellen 142) höheren Temperatur arbeiten, im Zeitverlauf überwacht werden (unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 160). Sobald die „Kanarienvogel“-Lichtquelle 142 nicht mehr richtig funktioniert, kann ein Algorithmus 133 bestimmen, wie bald die anderen Lichtquellen 142 ausfallen werden.
  • Andere Algorithmen 133 können auf die Lichtquellen 142 der Leuchte 102 gerichtet sein. Zum Beispiel können Lichtstromrückgangsdaten, die gemäß der LM-80-Norm erfasst werden, vom IES entwickelt wurden und von Herstellern von LED-Packungen veröffentlicht werden, als gespeicherte Daten 134 gespeichert werden und mit Temperaturen von Lichtquellen 142 der Leuchte 102 (gemessen von einem oder mehreren Sensoren 160 und als gespeicherte Daten 134 gespeichert) verglichen werden, um zu sehen, ob eine Korrelation entwickelt werden kann. Als weiteres Beispiel kann der Algorithmus 133, sobald bestimmt wird, dass eine oder mehrere Lichtquellen 142 der Leuchte 102 nicht mehr richtig funktionieren, die PHM-Engine 106 anweisen, einen Alarm für eine vorausschauende Instandhaltung zu erzeugen.
  • Als Beispiel kann ein Algorithmus 133 den Strom, der durch die Leistungsquelle 140 ausgegeben wird (gemessen anhand des Energiemessmoduls 111 und gespeichert als gespeicherte Daten 134), und den Bezugsstrom kontinuierlich überwachen. Zusätzlich zur Dimmereinstellung kann der Algorithmus Veränderungen des Ausgangsstroms der Leistungsquelle 140 und des Bezugsstroms für eine bestimmte Dimmereinstellung erfassen und einen Ausfall der Leistungsquelle 140 voraussagen. In einem solchen Fall kann die Richtung der Veränderung angeben, ob ein Kurzschluss oder ein offener Stromkreis beteiligt ist.
  • Ein weiterer Beispielsalgorithmus 133 kann die Stromausgabe und die Stromwelligkeit der Leistungsquelle 140 im Zeitverlauf messen und analysieren. Falls die Stromwelligkeit in Bezug auf die Stromausgabe einen Schwellenwert überschreitet, kann die Leistungsquelle 140 als gestört bzw. fehlerhaft eingestuft werden. Ein noch anderer Beispielsalgorithmus 133 kann eine Temperatur einer kritischen Komponente (z.B. von elektrolytischen Kondensatoren, einem Controller IC, einer Sperrdiode, einer TVS) der Leistungsquelle 140 im Zeitverlauf überwachen. Die vorausberechnete verbliebene Lebensdauer der Leistungsquelle 140 kann auf Verschlechterungskurven dieser Komponenten und Schwellenwerten, die für diese Komponenten aufgestellt wurden, basieren.
  • Ein weiterer Beispielsalgorithmus 133 kann den äquivalenten Reihenwiderstand der elektrolytischen Ausgangskondensatoren der Leistungsquelle 140 im Zeitverlauf messen und analysieren. Ein Alarm kann von der PHM-Engine 106 erzeugt werden, wenn der Widerstand einen Schwellenwert überschreitet, der einen Ausfall der Leistungsquelle 140 anzeigt. Ein noch weiterer Beispielsalgorithmus 133 kann die Stärke und die Anzahl von Spannungsstößen (Ringing Waves), denen die Leistungsquelle 140 im Zeitverlauf ausgesetzt wird, messen und analysieren. Der Algorithmus 133 kann die erwartete nutzbare Lebensdauer der Leistungsquelle 140 auf Basis eines Schwellenwerts voraussagen. Ein noch weiterer Beispielsalgorithmus 133 kann den Wirkungsgrad der Leistungsquelle 140 im Zeitverlauf messen und analysieren. Ein Alarm kann von der PHM-Engine 106 erzeugt werden, wenn der Wirkungsgrad der Leistungsquelle 140 untern einen Schwellenwert sinkt, der einen Ausfall der Leistungsquelle 140 anzeigt.
  • Ein Algorithmus 133 kann auf Belastungsmodellen basieren. Zum Beispiel kann ein Algorithmus 133 eine Beziehung zwischen Belastung und Lebensdauer der Leuchte 102 oder eine Komponente davon unter Verwendung einer beschleunigten Lebensdauerprüfung entwickeln. Ein Fall wäre eine tatsächliche Temperatur der Leistungsquelle 140 zu einem Zeitpunkt der Lebenszeit gegenüber einem modellierten oder vorausberechneten Temperaturprofil der Leistungsquelle 140. Ein anderer Fall wäre die Verwendung von LM-80-Prüfdaten, die für die Lichtquellen 142 entwickelt wurden.
  • Als weiteres Beispiel kann ein Algorithmus 133 Belastungsbedingungen der Leuchte 102 oder von Komponenten davon im Zeitverlauf bei einer Echtzeitanwendung messen und analysieren und entwickelte Modelle für die Schätzung bzw. Vorausberechnung der Lebenszeit der Leuchte oder von Komponenten davon verwenden. In einem solchen Fall können mathematische Modelle unter Verwendung einer oder mehrerer mathematischer Theorien (z.B. Arrhenius-Theorie, Palgram-Miner-Regeln) entwickelt werden, um die Lebensdauer der Leuchten 102 oder von Komponenten davon unter echten Belastungsbedingungen vorauszusagen. Als noch anderes Beispiel kann ein Algorithmus 133 vorausgesagte Werte und tatsächliche Daten verwenden, um die restliche Lebensdauer der Leuchte 102 oder von Komponenten davon vorauszuberechnen.
  • Gespeicherte Daten 134 können beliebige Daten, die mit der Leuchte 102 (einschließlich anderer Leuchten und/oder irgendwelcher Komponenten davon) assoziiert sind, beliebige Messungen, die von den Sensoren 160 vorgenommen wurden, beliebige Messungen, die von Energiemessmodul 111 vorgenommen wurden, Schwellenwerte, Ergebnisse von zuvor durchgeführten oder berechneten Algorithmen und/oder irgendwelche anderen geeigneten Daten sein. Solche Daten können jede Art von Daten sein, unter anderem aus der Vergangenheit stammende Daten für die Leuchte 102, aus der Vergangenheit stammende Daten für andere Leuchten, Berechnungen, Messungen, die vom Energiemessmodul 111 vorgenommen wurden, und Messungen, die von einem oder mehreren Sensoren 160 vorgenommen wurden. Die gespeicherten Daten 134 können mit irgendeiner Zeitmessung assoziiert sein, die beispielsweise von der Echtzeituhr 110 abgeleitet worden ist.
  • Beispiele für ein Speicher-Repository 130 können unter anderem eine Datenbank (oder eine Anzahl von Datenbanken), ein Dateisystem, ein Festplattenlaufwerk, einen Flash-Speicher, irgendeine andere Form von Festkörper-Datenspeicher oder irgendeine geeignete Kombination davon einschließen. Das Speicher-Repository 130 kann auf mehreren physischen Maschinen liegen, die jeweils alle oder einen Teil von den Kommunikationsprotokollen 132, den Algorithmen 133 und/oder den gespeicherten Daten 134 gemäß manchen Ausführungsbeispielen speichern. Jede Speichereinheit oder - vorrichtung kann physisch an derselben oder an einer anderen geographischen Stelle liegen.
  • Das Speicher-Repository 130 kann betriebsmäßig mit der PHM 106 verbunden sein. In einer oder mehreren Ausführungsbeispielen weist die PHM-Engine 106 eine Funktionalität auf, um dem Anwender 150, dem Netzmanager 180 und den Sensoren 160 im System 100 zu kommunizieren. Genauer sendet und/oder empfängt die PHM-Engine 106 Informationen an das bzw. von dem Speicher-Repository 130, um mit dem Anwender 150, dem Netzmanager 180 und den Sensoren 160 zu kommunizieren. Wie nachstehend erörtert wurde, kann das Speicher-Repository 130 in bestimmten Ausführungsbeispielen betriebsmäßig mit dem Kommunikationsmodul 108 verbunden sein.
  • In bestimmten Ausführungsbeispielen steuert die PHM-Engine 106 des PHM-Systems 104 den Betrieb einer oder mehrerer Komponenten (z.B. des Kommunikationsmoduls 108, der Echtzeituhr 110, des Transceivers 124) des PHM-Systems 104. Zum Beispiel kann die PHM-Engine 106 das Kommunikationsmodul 108 aktivieren, wenn das Kommunikationsmodul 108 im „Schlummer“-Modus ist und wenn das Kommunikationsmodul 108 Daten, die von einer anderen Komponente (z.B. einem Sensor 160, dem Anwender 150) im System 100 empfangen werden, senden muss.
  • Als weiteres Beispiel kann die PHM-Engine 106 die aktuelle Zeit unter Verwendung der Echtzeituhr 110 ermitteln. Die Echtzeituhr 110 kann das PHM-System 104 in die Lage versetzen, die Leuchte 102 auch dann zu steuern, wenn das PHM-System 104 keine Kommunikation mit dem Netzmanager 180 hat. Als noch anderes Beispiel kann die PHM-Engine 106 das Energiemessmodul 111 anweisen, Leistungsverbrauchsinformationen der Leuchte 102 zu messen und an den Netzmanager 180 zu senden. In manchen Fällen kann die PHM-Engine 106 des PHM-Systems 104 ein Dimmsignal (z.B. 0-10 V Gleichspannung) erzeugen und an die Leistungsquelle 140 senden, was bewirkt, dass die Leistungsquelle 140 die Lichtabgabe der Lichtquellen 142 anpasst.
  • Die PHM-Engine 106 kann dafür ausgelegt sein, eine Anzahl von Funktionen durchzuführen, die dabei helfen, den Zustand der Leuchte 102 (oder von Komponenten davon) entweder kontinuierlich oder auf einer periodischen Basis zu prognostizieren und zu überwachen. Anders ausgedrückt analysiert die PHM-Engine 106 einen oder mehrere Faktoren, die sich auf die Langlebigkeit (z.B. die Leistung, die Zuverlässigkeit) einer oder mehrerer Komponenten der Leuchte 102 auswirken kann bzw. können. Zum Beispiel kann die PHM-Engine 106 beliebige von den Algorithmen 133 ausführen, die im Speicher-Repository 130 gespeichert sind. Als konkretes Beispiel kann die PHM-Engine 106 den Strom und die Spannung, die im Zeitverlauf an die von der Leistungsquelle 140 geliefert werden, messen (unter Verwendung des Energiemessmoduls 111), speichern (als gespeicherte Daten 134 im Speicher-Repository 130) und unter Verwendung eines Algorithmus 133 evaluieren.
  • Als weiteres konkretes Beispiel kann die PHM-Engine 106 einen oder mehrere Algorithmen 133 verwenden, die auf bestimmte Komponenten der Leuchte 102 abgestellt sind. Zum Beispiel kann die PHM-Engine 106 einen oder mehrere Algorithmen 133 verwenden, die auf die Integrität des Gehäuses 103 der Leuchte 102 abgestellt sind. Wie oben angegeben, ist ein solches Beispiel für einen Algorithmus 133 die Vorhersage der Lebenszeit einer Dichtung der Leuchte 102 (die beispielsweise zwischen einer Abdeckung und einem Körper des Gehäuses 103 angeordnet ist), auf Basis der Temperatur innerhalb des Gehäuses 101 (gemessen von einem Sensor 160 und gespeichert als gespeicherte Daten 134) und der Eigenschaften des Dichtungsmaterials (gespeichert als gespeicherte Daten 134). In einem solchen Fall kann die PHM-Engine 106 die Sensoren 160 steuern, welche die Messungen durchführen.
  • Die PHM-Engine 106 kann auch die Integrität einer Dichtung der Leuchte 102 durch Messen einer Luftqualität innerhalb des Hohlraums 103 in der Nähe der Dichtung im Zeitverlauf (unter Verwendung eines Sensors 160) voraussagen und bestimmen, dass die Dichtung ersetzt werden muss, wenn die Luftqualität außerhalb eines Bereichs normaler Werte liegt (die als gespeicherte Daten 134 gespeichert worden sind (z.B. einen Schwellenwert überschreitet). Die PHM-Engine 106 kann auch Feuchtigkeitspegel (gemessen von einem Sensor 160 und gespeichert als gespeicherte Daten 134) innerhalb des Gehäuses 103 im Zeitverlauf überwachen und den Anwender benachrichtigen, dass ein Leck im Gehäuse 103 vorhanden ist, wenn Feuchtigkeitspegel einen Schwellenwert (als gespeicherte Daten 134 gespeichert) überschreiten.
  • Als noch anderes Beispiel kann die PHM-Engine 106 einen Ausfall eines Dichtelements (z.B. einer Dichtungsbeilage) der Leuchte 102 bestimmen. In einem solchen Fall kann ein Sensor 160 ein Luftqualitätssensor sein, der in der Lage ist, flüchtige organische Verbindungen (VOCs) oder Staubpartikelkonzentrationen im Zeitverlauf zu messen, und die PHM-Engine 106 kann einen oder mehrere Algorithmen 133 zusammen mit den von einem oder mehreren Sensoren 106 vorgenommenen Messungen verwenden, um einen Ausfall des Dichtungselements zu bestimmen (oder die Wahrscheinlichkeit dafür vorauszusagen). Als weiteres Beispiel kann die PHM-Engine 106 bestimmen, ob eine Konzentration an einem explosiven Gas einen Schwellenwert überschreitet und dadurch eine gefährliche Situation erzeugt. In einem solchen Fall kann ein Sensor 160 ein Gassensor sein, der im Resonanzraum der Leuchte 102 platziert ist (z.B. in einem Raumvolumen, das von einer Linse in der Nähe der Lichtquellen 142) definiert wird), und die PHM-Engine 106 kann Messungen der Konzentration an explosivem Gas (z.B. H2, CH4), die vom Sensor 160 vorgenommen werden, in Verbindung mit einem oder mehreren Algorithmen 133 verwenden, um zu bestimmen, ob eine Konzentration an explosivem Gas hoch ist.
  • Die PHM-Engine 106 kann auch in Echtzeit momentane Ausfälle einer oder mehrerer Komponenten der Leuchte 102 erfassen. Falls beispielsweise vom Energiemessmodul 111 eine Spannungsspitze (z.B. eine Störung) an der Leistungsquelle 140 gemessen wird, dann kann die PHM-Engine 106 sofort und in Echtzeit den übermäßig hohen Spannungsmesswert mit einem Schwellenwert vergleichen, bestimmen, dass die Spannungsmessung eine Störung wiedergibt und sofort Maßnahmen ergreifen (z.B. einen Schalter öffnen, um die Aufnahme von Leistung aus der Störungsquelle zu beenden, eine sekundäre Leistungsquelle verwenden, um den Betrieb der Leuchte 102 aufrechtzuerhalten), um einen Schaden an den Komponenten der Leuchte 102 zu minimieren, der durch die Störung bewirkt werden kann, und eine sichere Betriebsumgebung im Bereich der Leuchte 102 aufrechtzuerhalten (z.B. zuzulassen, dass die Lichtquellen 142 weiterhin Leistung aufnehmen, um weiterhin Licht zu emittieren).
  • Ferner kann die PHM-Engine 106 (unter Verwendung von Messungen von einem oder mehreren Sensoren 160 und einem oder mehreren Algorithmen 133) Unterspannungsbedingungen nachverfolgen, die außerhalb der Auslegungsgrenzen (z.B. von Schwellenwerten) liegen, um einen Schaden an einer oder mehreren von den Komponenten der Leuchte 102 (z.B. dem PHM-System 104, der Leistungsquelle 140) aufgrund einer Überwärmung, die durch die Unterspannungsbedingungen bewirkt worden ist, festzustellen. Die PHM-Engine 106 kann auch unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 160 und eines oder mehrerer Algorithmen 133 kurzzeitige Spannungs- und Stromschwankungen nachverfolgen, die kurzfristig keinen schweren Schaden an einer oder mehreren Komponenten der Leuchte 102 verursachen, die aber einen schweren Schaden an diesen Komponenten bewirken können, wenn sie sich über einen Zeitraum häufen. Auf diese Weise kann die PHM-Engine 106 das Wissen über Leistungssysteme einer Anlage proaktiv verbessern und zu einer robusteren Auslegung einer oder mehrerer Komponenten (z.B. von Elektronik) der Leuchte 102 führen.
  • Die PHM-Engine 106 kann ein Prinzip „Kanarienvogel im Kohlebergwerk“ verwenden, wo der Leuchte 102 eine redundante Komponente hinzugefügt wird, die so ausgelegt ist, dass sie vor den anderen Komponenten ausfällt, welche die gleiche Funktion erfüllen. Wenn die redundante Komponente ausfällt, kann es sein, dass die anderen Komponenten, welche die gleiche Funktion erfüllen, ebenfalls bald ausfallen. Zum Beispiel kann bei den Lichtquellen 142, für die eine LED-Technik verwendet wird, ein Streifen von LEDs (der „Kanarienvogel“), die bei einer in Bezug auf die übrigen LEDs (Lichtquellen 142) höheren Temperatur arbeiten, durch die PHM-Engine 106 im Zeitverlauf überwacht werden (unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 160). Sobald die „Kanarienvogel“-Lichtquelle 142 nicht mehr richtig funktioniert, kann die PHM-Engine 106 unter Verwendung eines oder mehrerer Algorithmen 133 bestimmen, wie bald die anderen Lichtquellen 142 ausfallen werden.
  • Die PHM-Engine 106 kann gemäß der LM-80-auch Daten über eine oder mehrere Lichtquellen 142 erfassen, die Daten als gespeicherte Daten 134 speichern und diese Daten mit Temperaturen von Lichtquellen 142 der Leuchte 102 (gemessen von einem oder mehreren Sensoren 160 und als gespeicherte Daten 134 gespeichert) vergleichen, um zu sehen, ob eine Korrelation entwickelt werden kann. Zum Beispiel können Daten, die von einem Hersteller von Komponenten unter Verwendung eines Zuverlässigkeitsprüfprotokolls (z.B. IES LM-80) erzeugt werden (z.B. Informationen über die Lichtquelle 142, die auf der Verpackung für die Leuchte 102 aufgeführt sind), verwendet werden, um Modelle für Korrelationen von Belastung und Lebensdauer zu erzeugen. Anschließend können diese Modelle von der PHM-Engine 106 im Speicher-Repository 130 als Algorithmen 133 gespeichert werden. Die Echtzeit-Belastungsinformationen, die unter Verwendung mehrerer Sensoren 160 in der Anwendungsumgebung gesammelt werden, können von der PHM-Engine 106 zusammen mit Belastungs-Lebensdauer-Modellen im Speicher-Repository 130 gespeichert werden, um die nutzbare Lebensdauer der Leuchte 102 und/oder von Komponenten davon vorauszusagen. Als weiteres Beispiel kann die PHM-Engine 106 bestimmen, ob eine oder mehrere Lichtquellen 142 der Leuchte 102 ausfallen und einen Alarm für eine vorausschauende Instandhaltung erzeugen.
  • Als weiteres Beispiel kann die PHM-Engine 106 verwendet werden, um den Strom, der durch die Leistungsquelle 140 ausgegeben wird (gemessen anhand des Energiemessmoduls 111 und gespeichert als gespeicherte Daten 134), und den Bezugsstrom kontinuierlich zu überwachen. Die PHM-Engine 106 kann auch die Dimmereinstellung bestimmen, und somit Veränderungen des Ausgangsstroms der Leistungsquelle 140 und des Bezugsstroms für eine bestimmte Dimmereinstellung erfassen und einen Ausfall der Leistungsquelle 140 voraussagen. In einem solchen Fall kann die Richtung der Veränderung angeben, ob ein Kurzschluss oder ein offener Stromkreis beteiligt ist.
  • Als noch anderes Beispiel kann die PHM-Engine 106 die Stromausgabe und die Stromwelligkeit der Leistungsquelle 140 im Zeitverlauf messen und analysieren (unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 160). Falls die Stromwelligkeit (z.B. ein Peak-zu-Peak-Welligkeitsstrom, RMS-Strom) in Bezug auf die Stromausgabe einen Schwellenwert überschreitet, kann die PHM-Engine 106 die Leistungsquelle 140 als ausgefallen einstufen. Als noch anderes Beispiel kann die PHM-Engine 106 eine Temperatur einer kritischen Komponente (z.B. von elektrolytischen Kondensatoren, einem Controller IC, einer Sperrdiode, einer TVS) der Leistungsquelle 140 (unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 160) im Zeitverlauf überwachen. Die PHM-Engine 106 kann die verbliebene Lebensdauer der Leistungsquelle 140 auf Basis von Verschlechterungskurven dieser Komponenten und von Schwellenwerten, die für diese Komponenten aufgestellt wurden, vorausberechnen.
  • Die PHM-Engine 106 kann auch (unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 160) den äquivalenten Reihenwiderstand der elektrolytischen Ausgangskatalysatoren der Leistungsquellen 140 im Zeitverlauf messen und analysieren. In einem solchen Fall kann die PHM-Engine 106 einen Alarm erzeugen, wenn der Widerstand einen Schwellenwert überschreitet, der einen Ausfall der Leistungsquelle 140 angibt. Die PHM-Engine 106 kann ferner (unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 160) den absoluten Wert und die Anzahl von Spannungsspitzen (Ringing Waves) messen und analysieren, denen die Leistungsquelle 140 im Zeitverlauf ausgesetzt wird. Unter Verwendung eines Algorithmus 133 kann die PHM-Engine 106 die erwartete nutzbare Lebensdauer der Leistungsquelle 140 auf Basis eines Schwellenwerts voraussagen. Die PHM-Engine 106 kann auch (unter Verwendung eines oder mehrerer Sensoren 160) den Wirkungsgrad der Leistungsquelle 140 im Zeitverlauf messen und analysieren. Ein Alarm kann von der PHM-Engine 106 erzeugt werden, wenn der Wirkungsgrad der Leistungsquelle 140 untern einen Schwellenwert sinkt, der einen Ausfall der Leistungsquelle 140 anzeigt.
  • Die PHM-Engine 106 kann Steuer-, Kommunikations-, und/oder andere ähnliche Signale an den Anwender 150, den Netzmanager 180 und einen oder mehrere von den Sensoren 160 ausgeben. Ebenso kann die PHM-Engine 106 Steuer-, Kommunikations-, und/oder andere ähnliche Signale vom Anwender 150, vom Netzmanager 180 und von einem oder mehreren von den Sensoren 160 empfangen. Die PHM-Engine 106 kann jeden Sensor 160 automatisch (beispielsweise auf Basis eines oder mehrerer Algorithmen, die in der PHM-Engine 106 gespeichert sind) und/oder auf Basis von Steuer-, Kommunikations- und/oder anderen, ähnlichen Signalen, die von einer anderen Vorrichtung über eine Kommunikationsverbindung 105 empfangen werden, steuern. Die PHM-Engine 106 kann eine gedruckte Schaltung einschließen, auf welcher der Hardware-Prozessor 120 und/oder eine oder mehrere eigenständige Komponenten des PHM-Systems 104 positioniert sind.
  • Die PHM-Engine 106 kann im physischen Arbeitsspeicher 122 liegen, der innerhalb der Leuchte 102 vorhanden ist, oder auf einem Anwendungsserver, in einer Cloud-Infrastruktur und/oder auf jeder anderen geeigneten Plattform und/oder an jedem anderen geeigneten Ort. In manchen Fällen kann die PHM-Engine 106 an allen diesen Plattformen und/oder Orten gleichzeitig vorhanden sein. In solchen Fällen kann eine Variierung einer Analysekomplexität an diesen Plattformen und/oder Orten durchgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Datenschwellenwerttypanalyse auf Leuchtenebene durchgeführt werden, während eine Trend- oder statistische Analyse, die einen erheblichen Umfang an Data Mining erfordert, auf der Ebene des Anwendungsservers oder einer Cloud-Datenbank durchgeführt werden kann.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die PHM-Engine 106 des PHM-Systems 104 mit einer oder mehreren Komponenten eines Systems, das außerhalb des Systems 100 liegt, kommunizieren, um eine Prognosestellung und eine Evaluierung der Leuchte 102 zu fördern. Zum Beispiel kann die PHM-Engine 106 mit einem Bestandsverwaltungssystem durch Bestellen einer Leuchte (oder einer oder mehrerer Komponenten davon) interagieren, um die Leuchte 102 (oder eine oder mehrere Komponenten davon) zu ersetzen, von denen die PHM-Engine 106 bestimmt hat, dass sie ausgefallen sind oder ausfallen werden. Als weiteres Beispiel kann die PHM-Engine 106 mit einem Personaleinsatzplanungssystem interagieren, durch Planen des Einsatzes eines Wartungsteams zum Reparieren oder Ersetzen der Leuchte 102 (oder von Abschnitten davon), wenn die PHNM Engine 106 bestimmt, dass die Leuchte 102 oder ein Abschnitt davon gewartet oder ersetzt werden muss. Auf diese Weise ist das PHM-System 104 in der Lage, eine Anzahl von Funktionen über das hinaus durchzuführen, was allgemein als Routineaufgabe angesehen wird.
  • In bestimmten Ausführungsbeispielen kann die PHM-Engine 106 eine Schnittstelle einschließen, die der PHM-Engine 106 eine Kommunikation mit einer oder mehreren Komponenten (z.B. der Leistungsquelle 140) der Leuchte 102 ermöglicht. Wenn die Leistungsquelle 140 der Leuchte 102 beispielsweise gemäß der IEC-Norm 62386 arbeitet, dann kann die Leistungsquelle 140 eine serielle Kommunikationsschnittstelle aufweisen, die Daten (z.B. gespeicherte Daten 134), die von den Sensoren 160 gemessen werden, überträgt. In einem solchen Fall kann die PHM-Engine 106 auch eine serielle Schnittstelle einschließen, um eine Kommunikation mit der Leistungsquelle 140 innerhalb der Leuchte 102 zu ermöglichen. Eine solche Schnittstelle kann in Verbindung mit oder unabhängig von den Kommunikationsprotokollen 132 arbeiten, die verwendet werden, um zwischen dem PHM-System 104 und dem Anwender 150, dem Netzmanager 180 und den Sensoren 160 zu kommunizieren.
  • Die PHM-Engine 106 (oder andere Komponenten der PHM-Systems 104) kann (können) auch eine oder mehrere Hardwarekomponenten und/oder Softwareelemente einschließen, um ihre Funktionen zu erfüllen. Solche Komponenten können unter anderem einen universellen asynchronen Empfänger/Sender (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART), eine serielle periphere Schnittstelle (Serial Peripheral Interface, SPI), eine Direct-Attached Capacity (DAC)-Speichervorrichtung, einen Analog-zu-Digital-Wandler, eine inter-integrierte Schaltung (I2C) und einen Impulsbreitenmodulator (pulse width modulator, PWM) einschließen.
  • Das Kommunikationsmodul 108 des PHM-Systems 104 bestimmt und implementiert das Kommunikationsprotokoll (z.B. aus den Kommunikationsprotokollen 132 des Speicher-Repository 130), das verwendet wird, wenn die PHM-Engine 106 mit dem Anwender 150, dem Netzmanager 180 und/oder einem oder mehreren Sensoren 160 kommuniziert (z.B. Signale an diese sendet, Signale von diesen empfängt). In manchen Fällen greift das Kommunikationsmodul 108 auf die gespeicherten Daten 134 zu, um zu bestimmen, welches Kommunikationsprotokoll verwendet wird, um mit dem Sensor 160 zu kommunizieren, der mit den gespeicherten Daten 134 assoziiert ist. Außerdem kann das Kommunikationsmodul 108 das Kommunikationsprotokoll einer Kommunikation, die vom PHM-System 104 empfangen wird, interpretieren, so dass die PHM-Engine 106 die Kommunikation interpretieren kann.
  • Das Kommunikationsmodul 108 kann Daten zwischen dem Netzmanager 180, den Sensoren 160 und/oder den Anwendern 150 des PHM-Systems 104 senden und empfangen. Das Kommunikationsmodul 108 kann Daten in einem gegebenen Format, das einem bestimmten Protokoll 132 folgt, senden und/oder empfangen. Die PHM-Engine 106 kann das vom Kommunikationsmodul 108 her empfangene Datenpaket unter Verwendung der Informationen aus dem Kommunikationsprotokoll 132, die im Speicher-Repository 130 gespeichert sind, interpretieren. Die PHM-Engine 106 kann auch die Datenübertragung zwischen einem oder mehreren Sensoren 160 und dem Netzmanager 180 oder einem Anwender 150 durch Umwandeln der Daten in ein Format, das vom Kommunikationsmodul 108 verstanden wird, ermöglichen.
  • Das Kommunikationsmodul 108 kann Daten (z.B. Kommunikationsprotokolle 132, Algorithmen 133, gespeicherte Daten 134, Betriebsinformationen, Alarme) direkt an das Speicher-Repository 130 senden und/oder von diesem abrufen. Alternativ dazu kann die PHM-Engine 106 die Datenübertragung zwischen dem Kommunikationsmodul 108 und dem Speicher-Repository 130 erleichtern. Das Kommunikationsmodul 108 kann auch eine Verschlüsselung von Daten, die vom PHM-System 104 gesendet werden, und eine Entschlüsselung von Daten, die vom PHM-System 104 empfangen werden, bereitstellen. Das Kommunikationsmodul 108 kann auch einen oder mehrere einer Anzahl anderer Dienste mit Bezug auf Daten bereitstellen, die vom PHM-System 104 gesendet und empfangen werden. Solche Dienste können unter anderem Datenpaket-Routinginformationen und Abläufe, die im Falle einer Datenunterbrechung einzuhalten sind, einschließen.
  • Die Echtzeituhr 110 des PHM-Systems 104 kann eine Uhrzeit, Zeitintervalle, eine Zeitspanne und/oder irgendeine andere Zeitmessung nachverfolgen. Die Echtzeituhr 110 kann auch die Häufigkeit eines Ereignisses zählen, und zwar mit oder ohne Bezug auf die Zeit. Alternativ dazu kann die PHM-Engine 106 die Zählfunktion durchführen. Die Echtzeituhr 110 ist in der Lage, mehrere Zeitmessungen gleichzeitig zu verfolgen. Die Echtzeituhr 110 kann Zeitspannen auf Basis eines von der PHM-Engine 106 empfangenen Befehls, auf Basis eines Befehls, der vom Anwender 150 empfangen wird, auf Basis eines Befehls, der in der Software des PHM-Systems 104 einprogrammiert ist, auf Basis irgendeiner anderen Bedingung oder von irgendeiner anderen Komponente oder von irgendeiner Kombination davon nachverfolgen.
  • Die Echtzeituhr 110 kann dafür ausgelegt sein, eine Zeit zu verfolgen, zu der keine Leistung zum PHM-System 104 geliefert wird (z.B. wenn das Leistungsmodul 112 eine Fehlfunktion hat), beispielsweise unter Verwendung eines Superkondensators oder einer Notstromversorgung aus einer Batterie. In einem solchen Fall kann die Echtzeituhr 110 jeden Aspekt der Zeit an das PHM-System 104 übermitteln, wenn die Leistungsabgabe an das PHM-System 104 wieder aufgenommen wird. In einem solchen Fall kann die Echtzeituhr 110 eine oder mehrere von einer Anzahl von Komponenten (z.B. einen Superkondensator, eine integrierte Schaltung) einschließen, um diese Funktionen durchzuführen.
  • Das Energiemessmodul 111 des PHM-Systems 104 misst eine oder mehrere Leistungskomponenten (z.B. einen Strom, eine Spannung, eines Widerstands, VARs Watt) an einem oder mehreren Punkten innerhalb der Leuchte 102. Das Energiemessmodul 111 kann beliebige von einer Anzahl von Messvorrichtungen und zugehörigen Vorrichtungen einschließen, unter anderem ein Voltmeter, ein Amperemeter, einen Leistungsmesser, ein Ohmmeter, einen Stromwandler, eine Widerstand, einen Spannungswandler und eine elektrische Verdrahtung. Das Energiemessmodul 111 kann eine Komponente der Leistung kontinuierlich, periodisch, basierend auf dem Eintritt eines Ereignisses, basierend auf einem Befehl, den es von der Control Engine 106 empfängt, und/oder basierend auf irgendeinem anderen Faktor messen. Für die vorliegenden Zwecke kann das Energiemessmodul 111 als eine Art von Sensor (z.B. als Sensor 160) betrachtet werden. Auf diese Weise kann eine Leistungskomponente, die vom Energiemessmodul 111 gemessen wird, hierin als Parameter betrachtet werden.
  • Das Leistungsmodul 112 des PHM-Systems 104 liefert Leistung für eine oder mehrere andere Komponenten (z.B. die Echtzeituhr 110, die PHM-Engine 106) des PHM-Systems 104. Zusätzlich dazu kann das Leistungsmodul 112 in bestimmten Ausführungsbeispielen Leistung zur Leistungsquelle 140 der Leuchte 102 liefern. Das Leistungsmodul 112 kann eine oder mehrere einer Anzahl einzelner oder mehrfacher diskreter Komponenten (z.B. einen Transistor, eine Diode, einen Widerstand) und/oder einen Mikroprozessor einschließen. Das Leistungsmodul 112 kann eine gedruckte Schaltung einschließen, auf welcher der Mikroprozessor und/oder eine oder mehrere eigenständige Komponenten positioniert sind. In manchen Fällen kann das Leistungsmodul 112 eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die dem Leistungsmodul 112 ermöglichen, ein oder mehrere Elemente einer Leistung (z.B. Spannung, Strom), die zum bzw. vom Leistungsmodul 112 geliefert und/oder gesendet wird, zu messen. Alternativ dazu kann das PHM-System 104 ein Leistungsmessmodul (nicht gezeigt) aufweisen, um ein oder mehrere Elemente einer Leistung zu messen, die in das, aus dem und/oder in dem PHM-System 104 fließt. Ein solches Leistungsmessmodul kann hierin auch als eine Art von Sensor (z.B. als Sensor 160) betrachtet werden.
  • Das Leistungsmodul 112 kann eine oder mehrere Komponenten (z.B. einen Transformator, eine Diodenbrücke, einen Wechselrichter, einen Wandler) einschließen, die Leistung von einer Quelle außerhalb der Leuchte 102 (beispielsweise über ein elektrisches Kabel) empfangen und Leistung einer Art (z.B. Wechselstrom, Gleichstrom) und Stärke (z.B. 12 V, 24 V, 120 V), die von den anderen Komponenten des PHM-Systems 104 und/oder von der Leistungsquelle 140 verwendet werden kann, erzeugen. Das Leistungsmodul 112 kann eine geschlossene Regelschleife verwenden, um eine vorkonfigurierte Spannung oder einen vorkonfigurierten Strom mit einer geringen Toleranz am Ausgang aufrechtzuerhalten. Das Leistungsmodul 112 kann auch die übrigen Teilen der Elektronik (z.B. den Hardware-Prozessor 120, den Transceiver 124) in der Leuchte 102 vor Überspannungen schützen, die in der Leitung erzeugt werden.
  • Außerdem oder alternativ dazu kann das Leistungsmodul 112 selbst eine Leistungsquelle sein, um Signale an die anderen Komponenten des PHM-Systems 104 und/oder die Leistungsquelle 140 zu liefern. Zum Beispiel kann das Leistungsmodul 112 eine Batterie sein. Als weiteres Beispiel kann das Leistungsmodul 112 ein lokales photovoltaisches Leistungssystem sein. Das Leistungsmodul 112 kann in den zugeordneten Komponenten des Leistungsmoduls 112 (z.B. Transformatoren, Opto-Kopplern, Strom- und Spannungsbegrenzungsvorrichtungen) ausreichend isoliert sein, damit das Leistungsmodul 112 für die Bereitstellung von Leistung für eine eigensichere Schaltung zertifiziert werden kann.
  • In bestimmten Ausführungsbeispielen kann das Leistungsmodul 112 des PHM-Systems 104 auch Leistungs- und/oder Steuersignale direkt oder indirekt an einen oder mehrere von den Sensoren 160 ausgeben. In einem solchen Fall kann die PHM-Engine 106 die Leistung, die vom Leistungsmodul 112 erzeugt wird, auf die Sensoren 160 und/oder die Leistungsquelle 140 der Leuchte 102 richten. Auf diese Weise kann Leistung dadurch gespart werden, dass Leistung an die Sensoren 160 und die Leistungsquelle 140 der Leuchte 102 geschickt wird, wenn diese Vorrichtungen Leistung benötigen, wie von der PHM-Engine 106 bestimmt wird.
  • Der Hardware-Prozessor 120 des PHM-Systems 104 führt Software, Algorithmen und Firmware gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen aus. Genauer kann der Hardware-Prozessor 120 Software auf der PHM-Engine 106 oder irgendeinem anderen Teil des PHM-Systems 104 ebenso wie Software, die vom Anwender 150, vom Netzwerkmanager 180 und/oder einem oder mehreren der Sensoren 160 verwendet wird, ausführen. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann der Hardware-Prozessor 120 eine integrierte Schaltung, eine zentrale Verarbeitungseinheit, ein mehrkerniger Prozessor-Chip, ein SoC, ein Multi-Chip-Modul einschließlich mehrerer mehrkerniger Verarbeitungs-Chips oder irgendein anderer Hardware-Prozessor sein. Der Hardware-Prozessor 120 kann auch anders bezeichnet werden, unter anderem als Computer-Prozessor, als Mikroprozessor und als mehrkerniger Prozessor.
  • In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen führt der Hardware-Prozessor 120 Software-Befehle aus, die im Arbeitsspeicher 122 gespeichert sind. Der Arbeitsspeicher 122 beinhaltet einen oder mehrere Cache-Speicher, einen Hauptspeicher und/oder irgendeine andere geeignete Art von Arbeitsspeicher. Der Speicher 122 kann einen flüchtigen und/oder einen nicht-flüchtigen Speicher beinhalten. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen ist der Arbeitsspeicher 122 in Bezug auf den Hardware-Prozessor 120 eigenständig innerhalb des PHM-Systems 104 angeordnet. In bestimmten Gestaltungen kann der Arbeitsspeicher 122 in den Hardware-Prozessor 120 integriert sein.
  • In bestimmten Ausführungsbeispielen weist das PHM-System 104 keinen Hardware-Prozessor 120 auf. In einem solchen Fall kann das PHM-System 104 beispielsweise ein oder mehrere im Feld programmierbare Gatteranordnungen (FPGA), einen oder mehrere Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) eine oder mehrere integrierte Schaltungen (ICs) einschließen. Durch die Verwendung von FPGAs, IGBTs, ICs und anderen ähnlichen Vorrichtungen, die in der Technik bekannt sind, kann das PHM-System 104 (oder können Teile davon) programmiert werden und gemäß bestimmten logischen Regeln und Schwellenwerten ohne die Verwendung eines Hardware-Prozessors funktionieren. Alternativ dazu können FPGAs, IGBTs, ICs und/oder andere ähnliche Vorrichtungen in Verbindung mit einem oder mehreren Hardware-Prozessoren 120 verwendet werden.
  • Der Transceiver 124 des PHM-Systems 104 kann Steuer- und/oder Kommunikationssignale senden und/oder empfangen. Genauer kann der Transceiver 124 verwendet werden, um Daten zwischen dem PHM-System 104 und dem Anwender 150, dem Netzmanager 180 und/oder den Sensoren 160 zu übertragen. Der Transceiver 124 kann eine kabelgebundene und/oder kabellose Technologie verwenden. Der Transceiver 124 kann auf solche Weise gestaltet sein, dass die Steuer- und/oder Kommunikationssignale, die vom Transceiver 124 gesendet und/oder empfangen werden, von einem anderen Transceiver empfangen und/oder gesendet werden können, der Teil des Anwenders 150, des Netzmanagers 180 und/oder der Sensoren 160 ist. Der Transceiver 124 kann beliebige von einer Anzahl von Signaltypen verwenden, unter anderem Funksignale.
  • Wenn der Transceiver 124 eine kabellose Technologie verwendet, kann beim Senden und Empfangen von Signalen jede Art von kabelloser Technologie vom Transceiver 124 verwendet werden. Eine solche kabellose Technologie kann unter anderem WiFi, Kommunikation mit sichtbarem Licht, Mobilnetze und Bluetooth einschließen. Der Transceiver 124 kann beim Senden und/oder Empfangen von Signalen eines oder mehrere einer beliebigen Zahl geeigneter Kommunikationsprotokolle (z.B. ISA100, HART) verwenden. Solche Kommunikationsprotokolle können in den Kommunikationsprotokollen 132 des Speicher-Repository 130 gespeichert werden. Ferner können Transceiver-Informationen für den Anwender 150, den Netzmanager 180 und/oder die Sensoren 160 Teil der gespeicherten Daten 134 (oder ähnlicher Bereiche) des Speicher-Repository 130 sein.
  • Optional sichert in einem oder mehreren Ausführungsbeispielen das Sicherheitsmodul 128 Interaktionen zwischen dem PHM-System 104, dem Anwender 150, dem Netzmanager 180 und/oder den Sensoren 160. Genauer authentifiziert das Sicherheitsmodul 128 eine Kommunikation von Software auf Basis von Sicherheitsschlüsseln, welche die Identität der Quelle der Kommunikation verifizieren. Zum Beispiel kann die Anwender-Software mit einem Sicherheitsschlüssel assoziiert ein, der eine Interaktion des Anwenders 150 mit dem PHM-System 104 und/oder den Sensoren 160 ermöglicht. Ferner kann das Sicherheitsmodul 128 in manchen Ausführungsbeispielen den Empfang von Informationen beschränken und Informationen und/oder einen Zugang zu Informationen anfordern.
  • Wie oben angegeben, kann die Leuchte 102 abgesehen vom PHM-System 104 und seinen Komponenten eine Leistungsquelle 140 und eine oder mehrere Lichtquellen 142 aufweisen. Die Lichtquellen 142 der Leuchte 102 sind Vorrichtungen und/oder Komponenten, wie sie typischerweise in einer Leuchte zu finden sind, damit die Leuchte 102 arbeiten kann. Die Leuchte 102 kann eine oder mehrere von einer Anzahl und/oder Art von Lichtquellen 142 aufweisen. Beispiele für solche Lichtquellen 142 können unter anderem ein lokales Steuermodul, eine Lichtquelle, eine Lichtmaschine, eine Wärmesenke, einen elektrischen Leiter oder ein elektrisches Kabel, eine Klemmenleiste, eine Linse, einen Diffusor, einen Reflektor, eine Luftbewegungsvorrichtung, ein Prallblech, einen Dimmer und eine Schaltplatte einschließen. Eine Lichtquelle 142 kann jede Art von Beleuchtungstechnik verwenden, unter anderem LED, Glühfaden, Natriumdampf und Fluoreszenz.
  • Die Leistungsquelle 140 der Leuchte 102 liefert Leistung zu einer oder mehreren von den Lichtquellen 142. Die Leistungsquelle 140 kann mit beliebigen von einer Anzahl anderer Namen bezeichnet werden, unter anderem als Treiber, LED-Treiber und Vorschaltgerät. Die Leistungsquelle 140 kann dem Leistungsmodul 112 des PHM-Systems 104 im Wesentlichen gleich oder verschieden davon sein. Die Leistungsquelle 140 kann eine oder mehrere einer Anzahl einzelner oder mehrfacher diskreter Komponenten (z.B. einen Transistor, eine Diode, einen Widerstand) und/oder einen Mikroprozessor einschließen. Die Leistungsquelle 140 kann eine gedruckte Schaltung, auf welcher der Mikroprozessor und/oder eine oder mehrere eigenständige Komponenten positioniert sind, und/oder einen Dimmer einschließen.
  • Die Leistungsquelle 140 kann eine oder mehrere Komponenten (z.B. einen Transformator, eine Diodenbrücke, einen Wechselrichter, einen Wandler) einschließen, die Leistung vom Leistungsmodul 112 des PHM-Systems 104 empfängt (beispielsweise über ein elektrisches Kabel) und Leistung einer Art (z.B. Wechselstrom, Gleichstrom) und Stärke (z.B. 12 V, 24 V, 120 V), die von den Lichtquellen 142 verwendet werden kann, erzeugen. Außerdem oder alternativ dazu kann die Leistungsquelle 140 Leistung von einer Quelle empfangen, die außerhalb der Leuchte 102 liegt. Außerdem oder alternativ dazu kann die Leistungsquelle 140 selbst ein Ursprung von Leistung sein. Zum Beispiel kann die Leistungsquelle 140 eine Batterie, ein lokales photovoltaisches Leistungssystem oder irgendeine andere Quelle für unabhängige Leistung sein.
  • Wie oben angegeben, kann die Leuchte 102 in einer beliebigen einer Anzahl von Umgebungen platziert werden. In einem solchen Fall kann das Gehäuse 102 der Leuchte 102 dafür ausgelegt sein, geltende Normen für irgendeine einer Anzahl von Umgebungen zu erfüllen. Zum Beispiel kann die Leuchte 102 gemäß NEC-Normen als Umhausung der Division 1 oder Division 2 eingestuft werden. Ebenso kann irgendeine(r) der Sensoren 160 oder anderen Vorrichtungen, die kommunikationstechnisch mit der Leuchte 102 verbunden sind, dafür ausgelegt sein, geltende Normen für irgendeine einer Anzahl von Umgebungen zu erfüllen. Zum Beispiel kann ein Sensor 160 gemäß NEC-Normen als Umhausung der Division 1 oder Division 2 eingestuft werden.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform einer Rechenvorrichtung 218, die eine oder mehrere der verschiedenen hierin beschriebenen Techniken implementiert und die im Ganzen oder in Teilen für die hierin beschriebenen Elemente steht, die bestimmten Ausführungsbeispielen entsprechen. Die Rechenvorrichtung 218 ist ein Beispiel für eine Rechenvorrichtung und soll keine Beschränkung des Anwendungsbereichs oder der Funktionalität der Rechenvorrichtung und/oder ihrer möglichen Architekturen bedeuten. Auch sollte die Rechenvorrichtung 218 nicht so interpretiert werden, als bestünde bei ihr irgendeine Abhängigkeit oder Notwendigkeit in Bezug auf irgendeine der in der Beispielsrechenvorrichtung 218 dargestellten Komponenten oder Kombinationen davon.
  • Die Rechenvorrichtung 218 weist eine(n) oder mehrere Prozessoren oder Verarbeitungseinheiten 214, eine oder mehrere Arbeitsspeicher- bzw. Memory-/Speicherkomponenten 215, eine oder mehrere Eingabe/Ausgabe(I/O)-Vorrichtungen 216 und einen Bus 217 auf, der den verschiedenen Komponenten und Vorrichtungen eine gegenseitige Kommunikation ermöglicht. Der Bus 217 stellt eine oder mehrere von mehreren Arten von Busstrukturen dar, einschließlich eines Memory-Busses oder eines Memory-Controllers, eines peripheren Busses, eines Accelerated Graphics Port und eines Prozessors oder eines lokalen Busses, der irgendeine von verschiedenen Busarchitekturen verwendet. Der Bus 217 schließt kabelgebundene und/oder kabellose Busse ein.
  • Die Memory-/Speicherkomponente 215 stellt ein oder mehrere Computer-Speichermedien dar. Die Memory-/Speicherkomponente 215 schließt flüchtige Medien (wie einen Schreib-/Lesespeicher (RAM) und/oder nichtflüchtige Medien (wie einen Nur-Lesespeicher (ROM), einen Flash-Speicher, optische Laufwerke, Magnetlaufwerke und so weiter) ein. Die Memory-/Speicherkomponente 215 schließt fest installierte Medien (z.B. RAM, ROM, eine fest installierte Festplatte usw.) ebenso wie Wechselmedien (z.B. einen Flash-Arbeitsspeicher, eine Wechselfestplatte, eine optische Festplatte und so weiter) ein.
  • Eine oder mehrere I/O-Vorrichtungen 216 ermöglichen einem Kunden, einem Dienstprogramm oder einem anderen Anwender, Befehle und Informationen in die Rechenvorrichtung 218 einzugeben, und ermöglichen auch die Anzeige von Informationen gegenüber dem Kunden, dem Dienstprogramm oder dem anderen Anwender und/oder anderen Komponenten oder Vorrichtungen. Beispiele für Eingabevorrichtungen schließen unter anderem eine Tastatur, eine Cursor-Steuervorrichtung (z.B. eine Maus, ein Mikrofon, einen Touchscreen und einen Scanner ein. Beispiele für Ausgabevorrichtungen schließen unter anderem eine Anzeigevorrichtung (z.B. einen Monitor oder einen Projektor), Lautsprecher, Ausgaben an ein Beleuchtungsnetz (z.B. eine DMX-Karte), einen Drucker und eine Netzkarte ein.
  • Hierin werden verschiedene Techniken im allgemeinen Kontext von Software oder Programmmodulen beschrieben. Allgemein schließt Software Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen und dergleichen ein, die bestimmte Aufgaben durchführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Eine Implementierung dieser Module und Techniken wird auf irgendeiner Form von computerlesbaren Medien gespeichert oder wird über diese übertragen. Zu computerlesbaren Medien gehört jedes verfügbare nichtflüchtige Medium oder nichtflüchtige Medien, das bzw. die für eine Rechenvorrichtung zugänglich ist. Beispielsweise, aber ohne dass dies eine Beschränkung darstellt, schließen computerlesbare Medien „Computer-Speichermedien“ ein.
  • „Computer-Speichermedien“ und „computerlesbares Medium“ beinhalten sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige, sowohl wechselfähige als auch nicht-wechselfähige Medien, die in Verfahren oder Technologien zur Speicherung von Informationen wie beispielsweise computerlesbaren Befehlen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten implementiert sind. Computer-Speichermedien beinhalten unter anderem computerbeschreibbare Medien wie RAM-, ROM-, EEPROM-, Flash-Memory- oder andere Memory-Technologie, CD-ROM, Digital Versatile Disks (DVD) oder andere optische Speicher, Magnetkassetten, Magnetband, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder jedes andere Medium, das verwendet werden kann, um die gewünschten Informationen zu speichern und das für einen Computer zugänglich ist.
  • Die Computervorrichtung 218 ist gemäß manchen Ausführungsbeispielen über eine Netzschnittstellenverbindung (nicht gezeigt) mit einem Netz (nicht gezeigt) (z.B. einem lokalen Netz (LAN), einem Weitbereichsnetz (Wide Area Network, WAN), beispielsweise dem Internet, der Cloud oder irgendeiner anderen, ähnlichen Art von Netz) verbunden. Der Fachmann wird erkennen, dass viele unterschiedliche Arten von Computersystemen existieren (z.B. Desktop-Computer, ein Laptop-Computer, ein persönliches Mediengerät, eine mobile Vorrichtung, beispielsweise ein Mobiltelefon oder ein persönlicher digitaler Assistent oder irgendein anderes Computersystem, das in der Lage ist, computerlesbare Befehle auszuführen), und dass die oben genannten Eingabe- und Ausgabeeinrichtungen in anderen Ausführungsbeispielen andere Formen haben können, die heute nicht bekannt sind oder die erste noch entwickelt werden. Allgemein gesprochen weist das Computersystem 218 zumindest die minimalen Verarbeitungs-, Eingabe- und/oder Ausgabeeinrichtungen auf, die nötig sind, um eine oder mehrere Ausführungsformen in die Praxis umzusetzen.
  • Ferner wird der Fachmann erkennen, dass in bestimmten Ausführungsbeispielen ein oder mehrere Elemente der oben genannten Computervorrichtung 218 an einem abseits gelegenen Ort angeordnet und über ein Netz mit den anderen Elementen gekoppelt ist bzw. sind. Ferner wird eine bzw. werden mehrere Ausführungsformen auf einem verteilten System verwirklicht, das einen oder mehrere Knoten aufweist, wobei jeder Abschnitt der Implementierung (z.B. die PHM-Engine 106) auf einem anderen Knoten in dem verteilten System liegt. In einer oder mehreren Ausführungsformen entspricht der Knoten einem Computersystem. Alternativ dazu entspricht der Knoten in manchen Ausführungsbeispielen einem Prozessor mit einem zugehörigen physischen Speicher. Der Knoten entspricht in manchen Ausführungsbeispielen alternativ dazu einem Prozessor mit gemeinsamem Arbeitsspeicher und/oder gemeinsamen Ressourcen.
  • 3 zeigt eine Leuchte 302 gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen. Es wird auf die 1-3 Bezug genommen, in denen die Leuchte 302 von 3 die physische Ausführung der Leuchte 102 von 1 ist. Die Leuchte 302 von 3 weist ein Gehäuse 303, eine Anzahl von Lichtquellen 342 und einen Sensor 360 auf, der mit dem Gehäuse 303 gekoppelt ist.
  • 4 zeigt eine Systemskizze einer Leuchte 402 gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen. Es wird auf die 1-4 Bezug genommen, wo die Leuchte 402 von 4 der Leuchte 102 von 1 im Wesentlichen ähnlich ist, außer dass nur die PHM-Engine 406 und das Energiemessmodul 411 des PHM-Systems 404 in 4 ausdrücklich gezeigt sind. Ebenso sind zwischen dem PHM-System 404, den Leistungsquellen 440 und den Lichtquellen 442 die internen Verbindungen (Kommunikationsverbindungen 405) gezeigt. Ferner zeigt 4, dass die PHM-Engine 406 ein Dimmsignal erzeugt, das von den Leistungsquellen 440 verwendet wird, um die Ausgabe der Lichtquellen 442 anzupassen.
  • 5 ist ein Ablaufschema, das ein Verfahren 599 zur Prognostizierung und Zustandsüberwachung einer Leuchte gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen zeigt. Auch wenn verschiedene Schritte in dem hierin dargestellten Ablaufschema der Reihe nach beschrieben werden, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass manche oder alle von den Schritten in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, kombiniert oder weggelassen werden können, und dass alle Schritte parallel ausgeführt werden können. Ferner kann in einem oder mehreren von den Ausführungsbeispielen einer oder mehrere der nachstehend beschriebenen Schritte weggelassen, wiederholt und/oder in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden. Außerdem wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass zusätzliche Schritte bei der Durchführung der hierin beschriebenen Verfahren einbezogen werden können. Demgemäß sollte die konkrete Anordnung der gezeigten Schritte nicht als Beschränkung des Bereichs betrachtet werden. Ferner wird in einem oder mehreren Ausführungsbeispielen eine bestimmte Rechenvorrichtung, wie beispielsweise in der 2 oben beschrieben, verwendet, um einen oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen.
  • Es wird auf die 1-5 Bezug genommen, wo in Schritt 572 verschiedene Informationen bezüglich der Leuchte 102 erfasst werden. In bestimmten Ausführungsbeispielen werden die Informationen auf die Anweisung der PHM-Engine 106 des PHM-Systems 104 hin durch Sensoren 160 gemessen. Die Informationen können im Speicher-Repository 130 als gespeicherte Daten 134 gespeichert werden. Beispiele für solche Informationen können unter anderem Temperaturen, Feuchtigkeit und Vibration einschließen. Diese Informationen können als Belastungsinformationen bezeichnet werden. Die verschiedenen Informationen können mit einer Zeit assoziiert werden, die von der Echtzeituhr 110 bestimmt wird. Die Belastungsinformationen können auf die Leuchte 102, andere Leuchten, die in ähnlichen Umgebungen wie die Leuchte 102 angeordnet sind, andere Leuchten, für die die gleiche Technologie verwendet wird wie für die Leuchte 102, andere Leuchten vom selben Hersteller wie die Leuchte 102, andere Leuchten in der gleichen Anlage wie die Leuchte 102 und/oder Leuchten mit irgendeiner anderen relevanten Beziehung mit der Leuchte 102 bezogen sein.
  • In Schritt 574 werden Nutzungsinformationen erfasst. In bestimmten Ausführungsbeispielen werden die Nutzungsinformationen auf die Anweisung der PHM-Engine 106 des PHM-Systems 104 hin durch Sensoren 160 und/oder das Energiemessmodul 111 gemessen. Die Informationen können im Speicher-Repository 130 als gespeicherte Daten 134 gespeichert werden. Beispiele für solche Informationen können unter anderem Strom, Spannungen, Widerstand, VARs, Betriebsstunden, Lichtausgabe, Dimmpegel und Kapazität einschließen. Die Nutzungsinformationen können die gesamte Leuchte 102 oder Komponenten (z.B. Teilsysteme) davon betreffen. Beispiele für Komponenten der Leuchte 102 können unter anderem Lichtquellen 142, die Leistungsquelle 140 und das Gehäuse 103 einschließen.
  • Die verschiedenen Nutzungsinformationen können mit einer Zeit assoziiert werden, die von der Echtzeituhr 110 bestimmt wird. Die Nutzungsinformationen können auf die Leuchte 102, andere Leuchten, die in ähnlichen Umgebungen wie die Leuchte 102 angeordnet sind, andere Leuchten, für die die gleiche Technologie verwendet wird wie für die Leuchte 102, andere Leuchten vom selben Hersteller wie die Leuchte 102, andere Leuchten in der gleichen Anlage wie die Leuchte 102 und/oder Leuchten mit irgendeiner anderen relevanten Beziehung mit der Leuchte 102 bezogen sein.
  • In Schritt 576 wird mindestens ein Algorithmus 133 ausgeführt. Die Algorithmen 133 (z.B. Modelle) können von der PHM-Engine 106 ausgeführt werden. Die Algorithmen 133 können die Belastungsinformationen, die in Schritt 572 erfasst wurden, und/oder die Nutzungsinformationen, die in Schritt 574 erfasst wurden, verwenden. Im Schritt 578 wird die restliche nutzbare Lebensdauer der Leuchte 102 (oder eines Abschnitts davon) bestimmt. Die Bestimmung der restlichen nutzbaren Lebensdauer der Leuchte 102 (oder eines Abschnitts davon) kann von der PHM-Engine 106 durchgeführt werden und kann auf den Ergebnissen der Algorithmen 133 basieren, die in Schritt 576 ausgeführt worden sind. Sobald Schritt 578 abgeschlossen ist, geht der Prozess zu Schritt 588 weiter. Die geschätzte Lebensdauer, die in Schritt 578 bestimmt wird, kann auf einer oder mehreren Datenquellen basieren, unter anderem auf Echtzeit-Belastungsdaten (aus Schritt 572), Echtzeit-Nutzungsinformationen (aus Schritt 574) und Lebensdauer-Belastungs-Modellen (oder einer anderen Art von Algorithmus 133), die im Speicher-Repository 130 gespeichert sind.
  • Die Schritt 582-586 des Verfahrens 599 basieren zum Teil auf der oben beschriebenen Theorie „Kanarienvogel im Kohlebergwerk“. In Schritt 582 werden Betriebsdaten der Leuchte 102 erfasst. In bestimmten Ausführungsbeispielen werden die Betriebsdaten von Sensoren 160 und/oder dem Energiemessmodul 111 auf die Anweisung der PHM-Engine 106 des PHM-Systems 104 hin gemessen. Die Betriebsdaten können im Speicher-Repository 130 als gespeicherte Daten 134 gespeichert werden. Beispiele für solche Betriebsdaten können unter anderem Ausgangsstrom (z.B. RMS, Peak-zu-Peak), Eingangsspannung und -strom, Ausgangsspannung, Temperatur einer oder mehrerer Komponenten, äquivalenter Reihenwiderstand von Kondensatoren und Kontakten und Luftqualität des Abschnitts des Hohlraums 103, in dem die Lichtquellen 142 angeordnet sind, einschließen.
  • Die verschiedenen Betriebsdaten können mit einer Zeit assoziiert werden, wie sie von der Echtzeituhr 110 bestimmt wird, die eine Uhr in einer Anwendung/einem Server eines Anwenders 150 beinhalten kann. Die Betriebsdaten können auf die Leuchte 102, andere Leuchten, die in ähnlichen Umgebungen wie die Leuchte 102 angeordnet sind, andere Leuchten, für die die gleiche Technologie verwendet wird wie für die Leuchte 102, andere Leuchten vom selben Hersteller wie die Leuchte 102, andere Leuchten in der gleichen Anlage wie die Leuchte 102 und/oder Leuchten mit irgendeiner anderen relevanten Beziehung mit der Leuchte 102 bezogen sein.
  • In Schritt 584 wird der Zustand eines oder mehrerer „Kanarienvögel“ überprüft. Der Zustand der Kanarienvögel kann von der PHM-Engine 106 anhand eines oder mehrerer Algorithmen 133 bestimmt werden. Der Zustand der Kanarienvögel kann auch unter Verwendung von Informationen (z.B. Belastungsinformationen, Nutzungsinformationen, Betriebsdaten) bestimmt werden, die von Sensoren 160 und/oder dem Energiemessmodul 111 gemessen werden und als gespeicherte Daten 134 im Speicher-Repository 130 gespeichert werden.
  • Im Schritt 586 bestimmt die PHM-Engine 106, ob bestimmte Werte einen oder mehrere Schwellenwerte überschreiten oder unterschreiten. Die Schwellenwerte können im Speicher-Repository 130 als gespeicherte Daten 133 gespeichert werden. Die Werte, die mit den Schwellenwerten verglichen werden, können Ergebnisse eines oder mehrerer Algorithmen 133 und/oder von Messungen, die von den Sensoren 160 und/oder vom Energiemessmodul 111 vorgenommen werden, sein.
  • Die Schätzungen bzw. Vorausberechnungen der nutzbaren Lebensdauer, die in den Schritten 572-578 durchgeführt werden, könnten andere Faktoren (z.B. eine höhere statistische Ungenauigkeit) aufweisen im Vergleich zu der in den Schritten 582-586 erörterten Herangehensweise der Voraussage der nutzbaren Lebensdauer. Jedoch kann das in den Schritten 572-578 erörterte Verfahren in manchen Fällen eine Meldung an Anwender 150 ausgeben, die dem Anwender 150 ausreichend Zeit zum Reagieren gibt. Die Herangehensweise der Voraussage der nutzbaren Lebensdauer in den Schritten 582-586 könnte eine exaktere Voraussage eines drohenden Ausfalls und seiner Ursache bereitstellen, aber in manchen Fällen lässt sie den Anwendern 150 möglicherweise nicht genügend Zeit, um auf einen Ausfall zu reagieren, bevor der Ausfall tatsächlich stattfindet. Infolgedessen werden in manchen Fällen beide Herangehensweisen gleichzeitig genutzt. Alternativ dazu und abhängig von irgendeinem von einer Anzahl von Faktoren (z.B. Anwendungsanforderungen in Bezug auf Warnzeitanforderung, Exaktheitsanforderung, Kostenüberlegungen) können Ausführungsbeispiel nur eine dieser Herangehensweisen nutzen. Außerdem oder alternativ dazu können andere Verfahren der Bestimmung des Zustands einer Leuchte 102 und/oder der Prognostizierung der Integrität einer Leuchte 102, wie hierin beschrieben, verwendet werden.
  • In Schritt 588 kommuniziert die PHM-Engine 106 mit einem Anwender 150. Zum Beispiel übermittelt die PHM-Engine 106 die Ergebnisse von Schritt 578 und/oder Schritt 586 an einen Anwender 150. Die Kommunikation kann eine oder mehrere einer Anzahl von Arten der Kommunikation sein, die mit einem oder mehreren Anwendern 150 durchgeführt werden. Zum Beispiel kann die Kommunikation eine Warnung an einen Ingenieur sein. Als weiteres Beispiel kann die Kommunikation die Aufgabe einer Bestellung einer neuen Lampe (oder einer oder mehrerer Komponenten davon) bei einem Bestandsverwaltungssystem sein. Als weiteres Beispiel kann die Kommunikation die Einplanung eines Wartungsteams für die Reparatur oder den Austausch der Leuchte 102 (oder eines Abschnitts davon) mit einem Personaleinsatzplanungssystem sein. Jeder der obigen Schritte kann wiederholt werden, oder der Prozess kann zu einem vorangehenden Schritt zurückkehren, nachdem ein folgender Schritt abgeschlossen wurde.
  • Ausführungsbeispiele können Vorausberechnungen der restlichen nutzbaren Lebensdauer einer Leuchte oder einer Komponente davon auf Basis tatsächlicher Echtzeitdaten erzeugen. Ausführungsbeispiele können außerdem in Echtzeit momentane Ausfälle einer oder mehrerer Komponenten einer Leuchte erfassen. Ausführungsbeispiele können das Versagen einer Leuchte (oder von Komponenten davon) voraussagen, um die Sicherheit industrieller Umgebungen, in denen die Leuchte angeordnet wird, zu verbessern. Ausführungsbeispiele tragen auch dazu bei, eine effiziente Zuordnung von Wartungsressourcen innerhalb einer Anlage sicherzustellen. Ausführungsbeispiele können einem Benutzer ferner Optionen für die Verlängerung der Nutzungsdauer einer Leuchte oder von Komponenten derselben bereitstellen.
  • Ein Beispiel für eine hierin beschriebene Leuchte kann mindestens einen Sensor aufweisen, wobei der mindestens eine Sensor ein Energiemessmodul umfasst. Ferner kann der mindestens eine Sensor eines Beispiels für eine Leuchte mindestens eine Messung vornehmen, wobei die mindestens eine Messung außerhalb eines Bereichs normaler Werte liegt. Außerdem kann der mindestens eine Sensor eines Beispiels für eine Lampe innerhalb eines Gehäuses der Lampe angeordnet sein. Ferner kann das PHM-System eines Beispiels für eine Leuchte eine Kommunikation an einen Anwender senden, wobei die Kommunikation mit Ergebnissen einer Analyse der Messungen assoziiert ist. Außerdem kann ein Beispiel für ein PHM-System einer Leuchte einen Speicher und einen Hardware-Prozessor einschließen, wobei der Speicher mehrere Befehle enthalten kann, und wobei der Hardware-Prozessor die mehreren Befehle, die im Speicher gespeichert sind, ausführen kann, wobei die PHM-Engine die mehreren Befehle verwendet, um die mindestens eine Messung zu analysieren.
  • Auch wenn Ausführungsformen hierin unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen durchaus im Bereich und Gedanken der Offenbarung liegen. Der Fachmann wird erkennen, dass die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht auf irgendeine speziell erörterte Anwendung beschränkt sind und dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen erläuternd, aber nicht beschränkend sind. Aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden sich einem Fachmann Äquivalente der hierin gezeigten Elemente von selbst erschließen, und Methoden zum Konstruieren anderer Ausführungsformen unter Verwendung der vorliegenden Offenbarung werden sich Fachleuten von selbst erschließen. Daher ist der Bereich der Ausführungsbeispiele hierin nicht beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62/271762 [0001]

Claims (15)

  1. Leuchte, umfassend: mindestens eine Leuchtenkomponente; mindestens einen Sensor, der mindestens einen Parameter misst, der mit der mindestens einen Leuchtenkomponente assoziiert ist; und ein Prognose- und Zustandsüberwachungs(PHM)-System, das mit dem mindestens einen Sensor gekoppelt ist, wobei das PHM-System mindestens eine Messung analysiert, die von dem mindestens einen Sensor durchgeführt wird, um mindestens einen Faktor zu identifizieren, der sich auf die Langlebigkeit der mindestens einen Leuchtenkomponente auswirkt.
  2. Leuchte nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Leuchtenkomponente mindestens eine umfasst, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Spannungsversorgung, einer Dichtung, einer Lichtquelle und einem Gehäuse.
  3. Leuchte nach Anspruch 1, wobei das PHM-System eine PHM-Engine umfasst, um die mindestens eine Messung zu analysieren.
  4. Leuchte nach Anspruch 3, wobei die PHM-Engine mindestens einen Algorithmus verwendet, um die mindestens eine Messung zu analysieren.
  5. Leuchte nach Anspruch 4, wobei die PHM-Engine ferner aus der Vergangenheit stammende Messungen verwendet, um die mindestens eine Messung zu analysieren.
  6. Leuchte nach Anspruch 5, wobei die aus der Vergangenheit stammenden Messungen mit der mindestens einen Leuchtenkomponente assoziiert sind.
  7. Leuchte nach Anspruch 5, wobei die aus der Vergangenheit stammenden Messungen mit mindestens einer Leuchtenkomponente anderer Leuchten assoziiert sind.
  8. Leuchte nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensor mit einem Gehäuse der Leuchte gekoppelt ist.
  9. Leuchte nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse für eine gefährliche Umgebung ausgelegt ist.
  10. Leuchte nach Anspruch 9, wobei der Sensor eine Sicherheitsbarriere umfasst, wodurch der Sensor eigensicher ist.
  11. Leuchte nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Leuchtenkomponente mehrere Leuchtenkomponenten umfasst, wobei die mehreren Leuchtenkomponenten eine Testkomponente umfassen, wobei bekannt ist, dass die Testkomponente schneller ausfällt als die übrigen von den mehreren Leuchtenkomponenten, wobei das PHM-System mindestens eine Messung analysiert, die mit der Testkomponente assoziiert ist.
  12. Leuchte nach Anspruch 11, wobei das PHM-System eine restliche nutzbare Lebensdauer der übrigen von den mehreren Leuchtenkomponenten auf Basis einer Analyse der mindestens einen Messung, die mit der Testkomponente assoziiert ist, bestimmt.
  13. Prognose- und Zustandsüberwachungs(PHM)-System für eine Leuchte, wobei das System Folgendes umfasst: eine PHM-Engine, die mindestens eine Messung mindestens eines Parameters empfängt, der mit einer Leuchtenkomponente assoziiert ist, wobei die PHM-Engine die mindestens eine Messung analysiert, um mindestens einen Faktor zu identifizieren, der sich auf die Langlebigkeit der Leuchtenkomponente auswirkt.
  14. PHM-System nach Anspruch 13, ferner Folgendes umfassend: ein Speicher-Repository, das mit der PHM-Engine gekoppelt ist, wobei das Speicher-Repository aus der Vergangenheit stammende Daten umfasst, die mit der Leuchtenkomponente assoziiert sind, wobei die PHM-Engine ferner die aus der Vergangenheit stammenden Daten analysiert, um mindestens einen Faktor zu identifizieren, der sich auf die Langlebigkeit der Leuchtenkomponente auswirkt.
  15. PHM-System nach Anspruch 13, ferner Folgendes umfassend: ein Kommunikationsmodul, das mit der PHM-Engine gekoppelt ist, wobei das Kommunikationsmodul es der PHM-Engine ermöglicht, einem Anwender den mindestens einen Faktor zu melden, der sich auf die Langlebigkeit der Leuchtenkomponente auswirkt.
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