DE112020005513T5

DE112020005513T5 - Ventilzustandserfassungssystem, Anzeigevorrichtung und Drehventil, Ventilzustandserfassungsprogramm, Aufzeichnungsmedium und Ventilzustandserfassungsverfahren

Info

Publication number: DE112020005513T5
Application number: DE112020005513.2T
Authority: DE
Inventors: Isao Nishizawa; Yuu Inoue
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-09-01
Also published as: US20220413454A1; WO2021117810A1; JPWO2021117810A1; CN114787736A

Abstract

Es werden ein Ventilzustandserfassungssystem, eine Anzeigevorrichtung und ein Drehventil, ein Ventilzustandserfassungsprogramm, ein Aufzeichnungsmedium und ein Ventilzustandserfassungsverfahren geschaffen, die eine wirksame Ventilsystemüberwachung und ein Sammeln von Informationen auch unter Berücksichtigung von Informationen, die aus einer Rohrleitung erhalten werden, ermöglichen, wodurch eine hochgenaue Anomaliedetektion und Zustandsvorhersage für jedes Ventil oder jede Rohrleitung ermöglicht wird.Mindestens ein Ventil V, eine Sensoreinheit 1, ein Server 45, der eine Datenbank 4 aufweist, ein Endgerät 2, das eine Anzeigeeinheit 3 aufweist, und eine Systemsteuereinheit 100 sind enthalten. Die Datenbank 4 umfasst darin eine Positionsinformationseinheit 101, eine Verlaufsinformationseinheit 102 und eine Folgerungsinformationseinheit 103. Die Positionsinformationseinheit umfasst mindestens eindeutige Informationen und Rohranschlussinformationen und die Verlaufsinformationseinheit umfasst mindestens Messinformationen und Diagnoseinformationen. Die Systemsteuereinheit sammelt in der Datenbank Informationen der Positionsinformationseinheit und Informationen der Verlaufsinformationseinheit in Zuordnung zueinander und gibt vorbestimmte Folgerungsinformationen aus der Folgerungsinformationseinheit basierend auf Informationen der Positionsinformationseinheit und Informationen der Verlaufsinformationseinheit aus.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilzustandserfassungssystem, eine Anzeigevorrichtung und ein Drehventil, ein Ventilzustandserfassungsprogramm, ein Aufzeichnungsmedium und ein Ventilzustandserfassungsverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Ventilzustandserfassungssystem, eine Anzeigevorrichtung und ein Drehventil, ein Ventilzustandserfassungsprogramm, ein Aufzeichnungsmedium und ein Ventilzustandserfassungsverfahren, die für eine Diagnosefolgerung für ein Ventil geeignet sind, das an einer Rohrleitung bereitgestellt ist, die über einen langen Zeitraum fixiert ist.
Stand der Technik
Typischerweise sind eine Vielzahl von Rohrleitungsanlagen, die verschiedene Rohre und Ventile aufweisen und ferner verschiedene Aktoren zum automatischen Steuern dieser Ventile aufweisen, an verschiedenen Orten einschließlich großer Einrichtungen wie etwa verschiedener Fabriken und Gebäude oder kleiner Gebäude, wie etwa Häuser und Geschäfte vorgesehen. In diesen Rohrleitungsanlagen besteht beispielsweise ein großer Bedarf an Drehventilen wie Kugelventilen und Schmetterlingsventilen des 90-Grad-Drehungs-Typs (Vierteldrehungstyps). Ferner sind als Aktoren zum Antreiben dieser Ventile oft pneumatische Aktoren an den Ventilen angebracht, die einen einfachen Aufbau haben, leicht zu verkleinern sind und auch geringe Kosten verursachen.
Insbesondere Drehventile wie Kugelventile (insbesondere Schwimmerventile) und Schmetterlingsventile, die mit einem Ventilsitz aus Harz wie PTFE- oder PEEK-Material versehen sind und sich drehen, während sie eine fortlaufende komplizierte und feine Reibungswirkung unter der Antriebskraft eines Aktors erfahren, werden als typische Auf-Zu-Ventile oder Stromregelventile in einer breiten Vielfalt von Verwendungsmodi in vielen Umgebungen unabhängig von Region oder Standort verwendet.
In solchen Rohrleitungen, an die Ventile angeschlossen sind, ist es entsprechend dem Zustand des Fluids innerhalb des Rohrs, der Umgebung an der Rohrleitungsposition oder dergleichen notwendig zu bestimmen, welcher Ventiltyp als jedes Ventil am besten geeignet ist, die Lebensdauer und den Unterhalt jedes Ventils zu schätzen oder die Gestaltung eines Teils oder der gesamten Rohrleitung zu prüfen. Um diesen Bedarf zu erfüllen, ist es nützlich, Informationen, die beispielsweise aus der Verlaufsgeschichte der Ventile erhalten werden, durch geeignetes Überwachen der Ventile zu sammeln und zu analysieren. Darüber hinaus ist es auch erforderlich, an jedem Ventil eine genaue Zustandsüberwachung und Anomaliedetektion durchzuführen. Beispielsweise ist ein Kugelsitz eines Kugelhahns der Kern der Ventilfunktion und aufgrund seiner Materialeigenschaften auch anfällig für Zustandsänderungen und er ist der Teil, bei dem die höchste Notwendigkeit besteht, seinen Zustand in dem Kugelventil im Betrieb zu erfassen. Daher sind Informationen erforderlich, die aus der Zustandsüberwachung jedes Ventils erhalten werden. Ferner ist eine solche Überwachungstechnik vorzugsweise einfach ausgebildet und leicht zu implementieren.
Andererseits wurden PTL 1 und 2 als Überwachungstechniken zum Erfassen von Informationen aus einem Ventil oder einem Aktor, der an einem bestimmten Rohr bereitgestellt ist, vorgeschlagen. Bei beiden Techniken kann einfach ein vorbestimmter Sensor an jedem Ventil angebracht werden und das gesamte Ventilsystem wird basierend auf Informationen überwacht, die aus den einzelnen Ventilen über drahtlose Kommunikation von diesen Sensoren erhalten werden.
PTL1 offenbart ein Kugelventil-Überwachungssystem. Eine an dem Kugelventil fixierte Ventilüberwachungsvorrichtung kann über drahtlose Nahbereichskommunikation eine Nachricht an einen Ventilvorrichtungsleser übertragen. Der Ventilvorrichtungsleser ist so ausgelegt, dass er in der Lage ist, die Nachricht durch Kommunikation über Ethernet (eingetragene Marke) an einen Server zu übertragen. Diese Konfiguration ermöglicht eine Fernüberwachung des Kugelventils innerhalb einer Industrieanlage und verbessert die Prozesssteuerung.
PTL2 offenbart ein Beispiel, in dem, während eine Ventilüberwachungseinheit vom Zusatztyp durch eine Klammer an dem oberen Teil eines Aktors befestigt ist, der auf einem Vierteldrehungsventil montiert ist, ein Sensor, der einen Aktorzustand lesen (eine Winkelposition eines Schafts) lesen kann und ein Winkelschwankungssignals an die Überwachungseinheit senden kann, an der Schaftseite des Ventils angebracht ist, wodurch eine fortlaufende Überwachung des Zustands des Ventils basierend auf der Winkelposition des Schafts ermöglicht wird. Beispielsweise ist in einem Graphendiagramm von PTL 2 ein Graph von Schaftwinkeln in Bezug auf die Zeit dargestellt und ein defekter Zustand des Ventils wird aus dessen Muster gefolgert.
Darüber hinaus offenbart PTL3 als ein System, das aus einer Vorrichtung an einer Rohrleitung erhaltene Informationen sammelt, eine Technik, die von einer Prozessvorrichtung einer Dampfanlage erhaltene Diagnoseergebnisse in Zuordnung zu dem Installationsort der Prozessvorrichtung sammelt und eine Risikobewertung des Systems basierend auf diesen Informationen durchführt. Insbesondere speichert in der Beschreibung eine Eingabe/Ausgabe-Verarbeitungseinheit dann, wenn die Eingabe/Ausgabe-Verarbeitungseinheit aus einer Überwachungsvorrichtung gesendete Diagnoseergebnisse erfasst, zusätzlich das Diagnoseergebnis jeder Prozessvorrichtung in einer Diagnoseergebnis-Speichereinheit in Zuordnung zu Installationsortidentifikationsinformationen, die Vorrichtungsidentifikationsinformationen der Prozessvorrichtung entsprechen, zusammen mit den Vorrichtungsidentifikationsinformationen. PTL3 umfasst ferner eine Risikoinformations-Berechnungseinheit, die Risikoinformationen bezüglich des Risikos der Prozessvorrichtung an dem Installationsort berechnet. Die Risikoinformations-Berechnungseinheit berechnet einen Risikoindexwert, der die Anfälligkeit der Prozessvorrichtung für Ausfälle an dem Installationsort angibt, und eine Zuverlässigkeit, die die Genauigkeit des Risikoindexwerts angibt.
Patentdokument(e)

PTL 1: Japanisches Patent Nr. 5011395
PTL 2: Ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift (Übersetzung der PCT-Anmeldung) Nr. 2015-528085
PTL 3: Japanisches Patent Nr. 6482742

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Da sich jedoch jedes Ventil, das an einer bestimmten Rohrleitung bereitgestellt ist, unter bestimmten Nutzungsbedingungen einschließlich der Rohrleitungsposition befindet, kann das Aufnehmen der für jedes Ventil spezifischen Nutzungsbedingungen, mit anderen Worten des Belastungszustands, als Informationen in die Überwachung oder dergleichen der an dem Rohr angeordneten Ventile die Reichweite und Genauigkeit der Nutzung von Ausgabeinformationen erhöhen, wie z. B. der Anomaliedetektion und Zustandsvorhersage für jedes Ventil oder jede Rohrleitung und der Anwendung auf maschinelles Lernen. Beispielsweise unterscheiden sich sogar Ventile von genau dem gleichen Ventiltyp, der gleichen Größe und dem gleichen Material in Abhängigkeit von den Rohrleitungsbedingungen, wie beispielsweise der für jedes Ventil spezifischen Rohrleitungsposition, in der Lebensdauer, der erforderlichen Wartung oder dem Unterhalt.
Andererseits sind die in PTL 1 und 2 offenbarten Überwachungstechniken jeweils Techniken, die eine Überwachung nur unter Verwendung von Ventilinformationen durchführen, die von dem an dem Ventil angebrachten Sensor erhalten werden. Obwohl Informationen (wie etwa Drehwinkel), die aus dem Betriebszustand jedes Ventils erhalten werden, erfasst werden können, werden Informationen über die Nutzungsbedingungen, die wie oben beschrieben für jedes Ventil spezifisch sind, nicht berücksichtigt. Somit ist es auch dann, wenn die Techniken dieser Patentdokumente verwendet werden, nicht möglich, Eingabeinformationen zu sammeln und zu verwenden, die wie oben beschrieben für ein Ventil oder eine Rohrleitung spezifisch sind. In PTL 1 und 2 sind die für eine genauere Ventilüberwachung, Zustandsvorhersage und Anomaliedetektion erforderlichen Informationen unzureichend und ventilspezifische Bedingungen müssen berücksichtigt werden, um das System angemessen mit höherer Genauigkeit zu überwachen. Wenn solche Informationen ignoriert werden, ist es beispielsweise nicht möglich, die Verlaufsgeschichte jedes Ventils unter seinen spezifischen Nutzungsbedingungen genau vorherzusagen.
Obwohl in PTLs 1 und 2 kein direkter Verweis auf die Sammlung von Verlaufsinformationen, beispielsweise über an jedem Ventil durchgeführte Wartungen, enthalten ist, werden solche Verlaufsinformationen üblicherweise für jedes Ventil geführt, indem die Informationen in einen Arbeitsbericht oder dergleichen eingegeben werden. Wenn jedoch in diesem Fall ein Ventil, dessen Verlaufsinformationen bereits erfasst wurden, durch ein neues Ventil ersetzt wird, werden die erfassten Verlaufsinformationen praktisch zurückgesetzt und somit nicht als Informationen aufgezeichnet, die auf der Basis der für das Ventil spezifischen Rohrleitungsbedingungen erhalten wurden, sondern nur als individuelle Informationen des Ventils gesammelt. Somit ist es nicht möglich, wie oben beschrieben ein spezifisches Ventil geeignet auszuwählen, das für spezifische Nutzungsbedingungen geeignet ist, oder die Auswahl rational zu überprüfen. Wenn die zu ersetzenden Ventile zumindest die gleichen Ventile sind, können die erfassten Verlaufsinformationen verwendet werden, aber wenn sie nicht die gleichen Ventile sind, können die Informationen nicht so wie sie sind verwendet werden und die gesammelten Verlaufsinformationen können nicht wirksam verwendet werden.
Obwohl in PTL 3 aus der Prozessvorrichtung erhaltene Informationen gesammelte werden, ist es darüber selbst unter Bezugnahme auf PTL 3 hinaus nicht möglich, die gesammelten Informationen, die für das oben beschriebene Ventilsystem spezifisch sind, zu erhalten, da das Überwachungsziel von dem Ventilsystem verschieden ist und die in der Speichereinheit von PTL 3 gesammelten Informationen ebenfalls von den oben beschriebenen Informationen verschieden sind. Insbesondere sind Informationen über jedes an dem Rohr angeordnete Ventil oder die Position des Ventils an dem Rohr und die Nutzungsbedingungen vorzugsweise effektiv und so wenig wie möglich, aber es gibt keine Offenbarung oder keinen Vorschlag in PTL 3, welche Art von Informationen verwendet werden sollten, um diese jeweils zu identifizieren.
Darüber hinaus sind in PTL 3 Diagnoseergebnisse als gesammelte Informationen, die aus dem System erhalten werden, nur einfache Informationen. Insbesondere werden keine aus dem Betriebszustand der Vorrichtung gewonnenen Echtzeit- und Detail-Messwerte verwendet. Daher dienen ausgegebene Informationen nur zur einfachen Risikobewertung (Absatz [0043] von PTL 3) und es ist nicht möglich, hochgenaue Zustandsfolgerungen an dem Ventil durchzuführen, das wie oben beschrieben unter spezifischen Nutzungsbedingungen angeordnet ist. An den angesammelten Informationen von PTL 3 wird nur eine einfache Verarbeitung durchgeführt und es ist auch extrem schwierig, eine nützliche Ausgabe zu erhalten, beispielsweise durch Anwendung auf maschinelles Lernen.
Somit wurde die vorliegende Erfindung entwickelt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe davon ist es, ein Ventilzustandserfassungssystem, eine Anzeigevorrichtung und ein Drehventil, ein Ventilzustandserfassungsprogramm, ein Aufzeichnungsmedium und ein Ventilzustandserfassungsverfahren, die eine effiziente Ventilsystemüberwachung und Sammlung von Informationen ermöglichen, die auch Informationen berücksichtigen, die von einer Rohrleitung erhalten werden, wodurch eine hochgenaue Anomaliedetektion und Zustandsfolgerung für jedes Ventil oder jede Rohrleitung ermöglicht wird.
Lösung für das Problem
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist die Erfindung nach Anspruch 1 ein Ventilzustandserfassungssystem, das mindestens umfasst: ein Ventil, das an einer Rohrleitung bereitgestellt ist; eine Sensoreinheit, die lösbar an dem Ventil angebracht ist; einen Server, der drahtlos mit der Sensoreinheit kommunizieren kann und eine Datenbank aufweist; ein Endgerät, das mit dem Server und der Sensoreinheit kommunizieren kann und eine Anzeigeeinheit aufweist; und eine Systemsteuereinheit, in der die Datenbank mindestens eine Positionsinformationseinheit, das heißt Positionsinformationen des Ventils, eine Verlaufsinformationseinheit, die zu aktualisieren ist, wenn Arbeit unter Verwendung von Informationen, die der Arbeit entsprechen, für das Ventil erforderlich ist, und eine Folgerungsinformationseinheit, die Folgerungsinformationen basierend auf der Positionsinformationseinheit und der Verlaufsinformationseinheit ausgibt, aufweist, wobei die Positionsinformationseinheit zumindest eindeutige Informationen zum Identifizieren des Ventils und Rohranschlussinformationen, die spezifisch für eine Position an dem Rohr sind, an der das Ventil bereitgestellt ist, aufweist, die Verlaufsinformationseinheit mindestens vorbestimmte Messinformationen, die durch die Sensoreinheit erhalten werden, die einen Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils misst, und Diagnoseinformationen des Ventils, die den Messinformationen entsprechen, aufweist, und die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, in der Datenbank Informationen der Positionsinformationseinheit und Informationen der Verlaufsinformationseinheit in Zuordnung zueinander zu sammeln und vorbestimmte Folgerungsinformationen aus der Folgerungsinformationseinheit basierend auf Informationen der Positionsinformationseinheit oder Informationen der Verlaufsinformationseinheit auszugeben.
Die Erfindung nach Anspruch 2 ist das Ventilzustandserfassungssystem, in dem die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, beim Erfassen neuer Positionsinformationen, die sich von eindeutigen Informationen und/oder den Rohranschlussinformationen der Positionsinformationseinheit unterscheiden, Folgerungsinformationen aus der Folgerungsinformationseinheit durch Verlagern von Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit basierend auf den neuen Positionsinformationen auszugeben.
Die Erfindung nach Anspruch 3 ist das Ventilzustandserfassungssystem, in dem die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, einen vorbestimmten Merkmalswert aus Messinformationen in der Verlaufsinformationseinheit zu erzeugen, Lerndaten mit einem Merkmalswert der Verlaufsinformationseinheit zu erstellen, der einem Lernetikett zugeordnet ist, das Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit für das Ventil in den gleichen Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit entspricht, und ein Lernmodell, das Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit folgert und Diagnosefolgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit ausgibt, durch maschinelles Lernen unter Verwendung der Lerndaten zu erstellen oder zu aktualisieren.
Die Erfindung nach Anspruch 4 ist das Ventilzustandserfassungssystem, in dem die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, Lerndaten mit Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit zu erstellen, die einem Lernetikett zugeordnet sind, das Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit entspricht, und ein Verlaufsmodell zu erstellen oder zu aktualisieren, das Verlaufsfolgerungsinformationen ausgibt, die durch Folgern von Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit durch maschinelles Lernen unter Verwendung der Lerndaten erhalten werden.
Die Erfindung nach Anspruch 5 ist das Ventilzustandserfassungssystem, in dem das Ventil ein Vierteldrehungs-Drehventil ist, das sich um einen Ventilschaft dreht, die Sensoreinheit ein darin eingebautes Gyroskop aufweist und an dem Ventilschaft zusammen mit dem Ventilschaft drehbar fixiert ist, die Systemsteuereinheit Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen, die in Graphenform Winkelgeschwindigkeitsinformationen des Ventilschafts darstellen, als Messinformationen der Verlaufsinformationseinheit erfassen kann, wobei ein Merkmalswert der Verlaufsinformationseinheit ein vorbestimmter Merkmalswert ist, der aus den Winkelgeschwindigkeitsdiagramminformationen erzeugt wird, und Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit Diagnoseinformationen des Ventils sind, die dem Merkmalswert entsprechen.
Die Erfindung nach Anspruch 6 ist das Ventilzustandserfassungssystem, in dem Rohranschlussinformationen der Positionsinformationseinheit einen Abstand von dem Ventil zu einem Element, das auf einer Primärseite und/oder einer Sekundärseite und am nächsten zu dem Ventil angeordnet ist, umfassen.
Die Erfindung nach Anspruch 7 ist das Ventilzustandserfassungssystem, in dem die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen des Ventils, die durch das Gyroskop erhalten werden, auf der Anzeigeeinheit des Endgeräts anzuzeigen.
Die Erfindung nach Anspruch 8 ist das Ventilzustandserfassungssystem, in dem die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, basierend auf einem vorbestimmten vorhergesagten Wert, der durch Anwenden von Mitteln zur Vorhersage vorbestimmter Zustände auf durch das Gyroskop erhaltenen Messinformationen der Verlaufsinformationseinheit erhalten wird, einen Graphen mit einer vertikalen Achse, die Messinformationen der Verlaufsinformationseinheit darstellt, und einer horizontalen Achse als Zeitachse von der Gegenwart bis zur Zukunft auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen.
Die Erfindung nach Anspruch 9 ist eine tragbare Anzeigevorrichtung, die das Endgerät ist, das in dem Ventilzustandserfassungssystem verwendet wird, und drahtlos mit dem Server und der Sensoreinheit kommunizieren kann.
Die Erfindung nach Anspruch 10 ist ein Vierteldrehungs-Drehventil, das die Anzeigevorrichtung aufweist.
Die Erfindung nach Anspruch 11 ist ein Ventilzustandserfassungsprogramm zum Veranlassen eines Computers dazu, das Ventilzustandserfassungssystem auszuführen.
Die Erfindung nach Anspruch 12 ist ein Aufzeichnungsmedium, das das Ventilzustandserfassungsprogramm speichert.
Die Erfindung nach Anspruch 13 ist ein Ventilzustandserfassungsverfahren, das in einem Ventilzustandserfassungssystem verwendet wird, wobei das Ventilzustandserfassungssystem mindestens umfasst: ein Ventil, das an einer Rohrleitung bereitgestellt ist; eine Sensoreinheit, die lösbar an dem Ventil angebracht ist; einen Server, der drahtlos mit der Sensoreinheit kommunizieren kann und eine Datenbank aufweist; und ein Endgerät, das mit dem Server und der Sensoreinheit kommunizieren kann und eine Anzeigeeinheit aufweist, wobei die Datenbank darin mindestens eine Positionsinformationseinheit, das heißt Positionsinformationen des Ventils, eine Verlaufsinformationseinheit, die zu aktualisieren ist, wenn Arbeit unter Verwendung von Informationen, die der Arbeit entsprechen, für das Ventil erforderlich ist, und eine Folgerungsinformationseinheit, die Folgerungsinformationen basierend auf der Positionsinformationseinheit und der Verlaufsinformationseinheit ausgibt, aufweist, wobei die Positionsinformationseinheit zumindest eindeutige Informationen zum Identifizieren des Ventils und der Rohranschlussinformationen, die spezifisch für eine Position an dem Rohr sind, an der das Ventil bereitgestellt ist, aufweist, die Verlaufsinformationseinheit zumindest vorbestimmte Messinformationen, die durch die Sensoreinheit erhalten werden, die einen Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils misst, und Diagnoseinformationen des Ventils, die den Messinformationen entsprechen, aufweist, wobei das Verfahren mindestens umfasst: einen ersten Schritt zum Sammeln von Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit und Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit in Zuordnung zueinander in der Datenbank; und einen zweiten Schritt zum Ausgeben vorbestimmter Folgerungsinformationen aus der Folgerungsinformationseinheit basierend auf Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit oder Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit.
Die Erfindung nach Anspruch 14 ist das Ventilzustandserfassungsverfahren, bei dem die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, einen vorbestimmten Merkmalswert aus Messinformationen in der Verlaufsinformationseinheit zu erzeugen, Lerndaten mit einem Merkmalswert der Verlaufsinformationseinheit zu erzeugen, der einem Lernetikett zugeordnet ist, das Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit für das Ventil in denselben Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit entspricht, und ein Lernmodell, das Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit folgert und Diagnosefolgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit ausgibt, durch maschinelles Lernen unter Verwendung der Lerndaten zu erzeugen oder zu aktualisieren.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der in Anspruch 1 definierten Erfindung weist das System eine einfache Systemkonfiguration auf, die mit der leicht nachrüstbaren Sensoreinheit versehen ist. In dem System werden Verlaufsinformationen jedes Ventils Positionsinformationen, die für das Ventil spezifisch sind, zugeordnet und in der Datenbank gespeichert. Somit ist es möglich, die Verlaufsinformationen in Übereinstimmung mit den für jedes Ventil spezifischen Rohrleitungsbedingungen wirksam und vernünftig zu sammeln und zu verwalten. Außerdem kann das Einbeziehen von Informationen, die für jedes Ventil spezifische Nutzungsbedingungen widerspiegeln, die Nützlichkeit der gesammelten Informationen erhöhen und beispielsweise die Genauigkeit von Folgerungsinformationen erhöhen.
Insbesondere im Fall einer großen Rohrleitung mit einem großen Rohrdurchmesser wird der Rohrleitungsentwurf tendenziell über einen langen Zeitraum beibehalten. Bei einer solchen Rohrleitung, die über einen langen Zeitraum unverändert bleibt, wird häufig eine Wartung oder ein Austausch durchgeführt, insbesondere an Ventilen, die an einer bestimmten Position an der Rohrleitung verwendet werden. Damit steigt der Nutzwert positionsspezifischer Informationen. Da die Gesamtzeitdauer, während der die Ventile an dieser Position verwendet werden, lang ist, ist außerdem die Menge an Abtastdaten, die von der Position erhalten werden, ebenfalls groß, und somit kann eine ausreichende Menge an Informationen gesammelt werden. Daher ist eine solche Rohrleitung als Rohrleitung, auf die das System der vorliegenden Erfindung angewendet wird, besonders bevorzugt.
Gemäß der in Anspruch 2 definierten Erfindung können die Folgerungsinformationen für ein neues Ventil ausgegeben werden, das nicht den vorhandenen gesammelten Informationen entspricht, was die Verwendbarkeit des Systems stark erhöht. Da die vorhandenen Informationen für das neue Ventil genutzt werden können, kann zudem die Zeitvorgabe der Wartung oder des Austauschs frühzeitig gefolgert werden.
Gemäß der in Anspruch 3 definierten Erfindung, ist es kombiniert mit der Anwendung von hochgenauem maschinellem Lernen, das auch für jedes Ventil spezifische Informationen einbezieht, Entwicklungen in der Technologie des maschinellen Lernens in den letzten Jahren und einer Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Rechnern und Datenspeicherung möglich, hochgenaue Diagnosefolgerungsinformationen zu erhalten, die auf das Ziel spezialisiert sind.
Gemäß der in Anspruch 4 definierten Erfindung ermöglicht die Zuordnung zwischen Positionsinformationen und Verlaufsinformationen die Anwendung von maschinellem Lernen unter Verwendung der Positionsinformationen als erklärende Variable und der Verlaufsinformationen als objektive Variable. Somit kann basierend auf den Positionsinformationen eine detaillierte Zukunftsvorhersage für das an dem Rohr angeordnete Ventil gemacht werden.
Gemäß der in Anspruch 5 definierten Erfindung können, da die Verlaufsinformationen einen vorbestimmten Merkmalswert, der in dem Winkelgeschwindigkeitsgraphen enthalten ist, und die Diagnoseinformationen, die dem Merkmalswert entsprechen, enthalten, die Verlaufsinformationen, die einfache, auf der Winkelgeschwindigkeit basierende Informationen sind, auf hochzuverlässiges maschinelles Lernen angewendet werden. Darüber hinaus können die Informationen durch geeignetes Auswählen und Modellieren wirksamer Informationen weithin auf Rohrleitungen angewendet werden. Dies ermöglicht auch eine hochgenaue Zustandserfassung für Drehventile vom Vierteldrehungstyp, die in verschiedenen Branchen weit verbreitet sind und stark nachgefragt werden, unabhängig davon, ob die Ventile manuelle oder automatische Ventile sind.
Gemäß der in Anspruch 6 definierten Erfindung umfassen die Rohranschlussinformationen den Abstand zu dem nächsten Element auf der Primärseite und/oder der Sekundärseite, was ein wichtiges Informationselement ist, das sich direkt auf die Leistungsfähigkeit des Ventils auswirkt. Somit ist es möglich, die Nützlichkeit der Rohranschlussinformationen, die für die Position spezifisch sind, an der das Ventil an dem Rohr angeordnet ist, nur mit einfachen Informationen zu erhöhen und die Genauigkeit des Folgerns der Zeitvorgabe der Wartung oder des Austauschs des Ventils unter Verwendung dieser Informationen zu erhöhen.
Gemäß der in Anspruch 7 definierten Erfindung kann, da der Winkelgeschwindigkeitsgraph auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird, die gesamte Drehreibungsbewegung mit hoher Genauigkeit und Klarheit unter Verwendung der Winkelgeschwindigkeit angezeigt werden. Somit sind die Betriebszustände, in denen sich das Ventil öffnet und schließt, auf einen Blick leicht zu erkennen und es können äußerst praktische Ventilüberwachungsmittel erhalten werden.
Gemäß der in Anspruch 8 definierten Erfindung wird der Graph mit der vertikalen Achse, die die Messinformationen darstellt, und der horizontalen Achse als Zeitachse von der Gegenwart bis zu der Zukunft auf der Anzeigeeinheit basierend auf einem vorbestimmten vorhergesagten Wert angezeigt, der durch Mittel zum Vorhersagen vorbestimmter Zustände erhalten wird. Somit ist eine Vorhersage eines Messwerts eines Ventils leicht auf einen Blick ersichtlich, was die Vorhersagbarkeit für die fortwährende Nutzung des Ventils erhöht.
Gemäß der in Anspruch 9 definierten Erfindung ist es möglich, eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, die leicht an der bestehenden Rohrleitung angebracht werden kann und eine hohe Transportfähigkeit aufweist, ohne ein großes System, wie beispielsweise ein zentrales Steuersystem für die Rohrleitung, zu verwenden.
Gemäß der in Anspruch 10 definierten Erfindung kann der Zustand des Ventils in dem Öffnungs-/Schließbereich von 90 Grad erfasst werden und die Zeitvorgabe der Wartung oder des Austauschs des Ventils kann gefolgert werden. Daher ist der Nutzwert davon extrem hoch.
Gemäß der in Anspruch 11 definierten Erfindung ist es möglich, ein äußerst nützliches Programm zu schaffen, das die Ausführung einer Ventilzustandserfassung ohne Bedarf an erfahrenen Bedienpersonen ermöglicht.
Gemäß der in Anspruch 12 definierten Erfindung wird das Aufzeichnungsmedium geschaffen, das das Ventilzustandserfassungsprogramm aufzeichnet. Somit kann das Ventilzustandserfassungsprogramm als Aufzeichnungsmedium bereitgestellt werden, das kostengünstig, leicht zu transportieren, zu lagern und zu ersetzen ist und auf verschiedene Vorrichtungen anwendbar ist.
Gemäß der in Anspruch 13 definierten Erfindung werden Verlaufsinformationen eines Ventils Positionsinformationen, die für das Ventil spezifisch sind, zugeordnet und in der Datenbank gespeichert. Somit ist es möglich, die Verlaufsinformationen gemäß den für jedes Ventil spezifischen Rohrleitungsbedingungen zu sammeln und zu verwalten. Außerdem kann das Einbeziehen von Informationen, die für jedes Ventil spezifische Verwendungsbedingungen widerspiegeln, die Nützlichkeit (Folgerungsfähigkeit) der gesammelten Informationen erhöhen, also beispielsweise die Genauigkeit des maschinellen Lernens unter Verwendung dieser Informationen erhöhen.
Gemäß der in Anspruch 14 definierten Erfindung, kombiniert mit der Anwendung von hochgenauem maschinellem Lernen, das auch Informationen einbezieht, die für jedes Ventil spezifisch sind, Entwicklungen in der Technologie des maschinellen Lernens in den letzten Jahren und der Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Rechnern und Datenspeicherung, ist es möglich, hochgenaue Diagnosefolgerungsinformationen zu erhalten, die auf das Ziel spezialisiert sind.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel der Gesamtkonfiguration eines Ventilzustandserfassungssystems der vorliegenden Erfindung zeigt.
2(a) ist ein Blockdiagramm einer Sensoreinheit der vorliegenden Erfindung, und 2(b) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Kugelventils mit daran befestigter Sensoreinheit darstellt.
3 ist eine erläuternde Darstellung, die ein Beispiel einer Datenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm einer Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs der Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist eine erläuternde Bildschirmdarstellung, die schematisch einen Zustandsvorhersagemodus zeigt, der auf einer Anzeigeeinheit der Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung angezeigt wird.
7 ist eine erläuternde Bildschirmdarstellung, die schematisch einen Anomalieanzeigemodus zeigt, der auf der Anzeigeeinheit der Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung angezeigt wird.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Gesamtkonfiguration des Ventilzustandserfassungssystems der vorliegenden Erfindung darstellt.
9(a) ist ein Blockdiagramm eines Folgerungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung und 9(b) ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Folgerungssystems darstellt.
10(a) ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer Einheit für maschinelles Lernen unter Verwendung eines CNN schematisch darstellt, und 10(b) ist ein Ablaufdiagramm, das einen Überblick über die Einheit für maschinelles Lernen unter Verwendung des CNN darstellt.
11 (a) ist eine schematische Darstellung einer Datenbank, die ein Beispiel einer Positionsinformationsverlagerungstechnik zum Erzeugen einer neuen Domäne aus einer in der Datenbank gespeicherten vorhandenen Domäne zeigt, und 11 (b) ist eine erläuternde Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Datenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Beispiel eines Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in dem Kugelventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
13 ist ein Beispiel des Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in dem Kugelventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
14 ist ein Beispiel des Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in dem Kugelventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
15 ist ein Beispiel des Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in dem Kugelventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
16 ist ein Beispiel des Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in dem Kugelventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
17 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X, die ein Beispiel des Kugelventils in einem vollständig geschlossenen Zustand zeigt.
18 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X, die ein Beispiel des Kugelventils bei einem Öffnungsgrad in der Mitte zeigt.
19 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X, die ein Beispiel des Kugelventils bei einem Öffnungsgrad in der Mitte zeigt.
20 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X, die ein Beispiel des Kugelventils bei einem Öffnungsgrad in der Mitte zeigt.
21 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X, die ein Beispiel des Kugelventils in einem vollständig geöffneten Zustand darstellt.
22 ist ein Beispiel eines Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in einem Schmetterlingsventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
23 ist ein Beispiel des Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in einem Schmetterlingsventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
24 ist ein Beispiel des Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in einem Schmetterlingsventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
25 ist ein Beispiel des Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in einem Schmetterlingsventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
26 ist ein Beispiel des Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in einem Schmetterlingsventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.
27 ist ein Beispiel des Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der in einem Schmetterlingsventil unter bestimmten Bedingungen erhalten wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird ein Ventilzustandserfassungssystem (nachfolgend lediglich als „das System“ bezeichnet) in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In 1, 3 und 8 umfasst das System der vorliegenden Erfindung mindestens ein Ventil V (V1 bis V4), eine Sensoreinheit 1, einen Server 45 mit einer Datenbank 4, ein Endgerät 46, 47 und eine Systemsteuereinheit 100. Die Datenbank 4 umfasst darin mindestens eine Positionsinformationseinheit 101, eine Verlaufsinformationseinheit 102 und eine Folgerungsinformationseinheit 103. Positionsinformationen, Verlaufsinformationen und Folgerungsinformationen werden in den Informationseinheiten 101, 102 bzw. 103 gesammelt.
1 ist eine schematische Darstellung, die konkret ein Beispiel der Konfiguration des Systems in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 1 zeigt eine Vorrichtung, die zum Beispiel als Wärmequelle, für chemische Raffination, Wasserreinigung oder Reinigung verwendet wird, Rohrleitungen A und B, die mit der Vorrichtung verbunden sind, die Ventile V1 bis V4, die an den Rohrleitungen A und B bereitgestellt sind, eine Pumpe P als Beispiel einer Rohrleitungsvorrichtung, eine Sensoreinheit 1, die an allen oder einigen der an den Rohrleitungen bereitgestellten Ventilen angebracht ist, ein Gateway 6, das drahtlos mit der Sensoreinheit 1 kommunizieren kann, einen Server 45, der kommunikationsfähig mit dem Gateway 6 über ein Netz (das Internet 5) verbunden ist, das kommunikationsfähig mit dem Gateway 6 verbunden ist, und eine Anzeigevorrichtung 2 (Endgeräte 46 und 47). Es ist zu beachten, dass der Server 45 ein Cloud-Server sein kann, wie es weiter unten beschrieben wird, und die Systemsteuereinheit 100 und die Datenbank 4 oder dergleichen auf dem Server 45 gespeichert sind.
[Konfiguration des Systems]
In dem System der vorliegenden Ausführungsform ist das Ventil V ein Drehventil vom Vierteldrehungstyp (90-Grad-Drehung) und insbesondere ein Kugelventil oder ein Schmetterlingsventil. Als Beispiel für den mit einem Aktor 7 ausgestatteten Kugelventil V ist die unten weiter beschriebene Sensoreinheit 1 an dem Aktor 7 angebracht, wie es in der perspektivischen Ansicht von 2(b) dargestellt ist. Es ist zu beachten, dass der Anschlusszustand an dem Ventil den Anschlusszustand an dem Ventil durch eine andere Vorrichtung, wie z. B. einen Aktor, auf diese Weise umfasst.
Innerhalb der Datenbank 4 werden die Positionsinformationseinheit 101 und die Verlaufsinformationseinheit 102, die einander durch die Systemsteuereinheit 100 zugeordnet sind, gesammelt. Die Systemsteuereinheit 100 gibt vorbestimmte Folgerungsinformationen basierend auf den Positionsinformationen und den Verlaufsinformationen aus und Einzelheiten der Ausgabe werden auch innerhalb der Datenbank 4 gesammelt. Eine solche Zuordnung ermöglicht es, die Verlaufsinformationen mit Informationen über Nutzungsbedingungen, die für jede Position (das Ventil und eine Position an dem Rohr, an der das Ventil angebracht ist) spezifisch ist, zu verwalten und die Informationen als die Folgerungsinformationen zu verwenden.
3 zeigt ein Beispiel einer Datenstruktur in der Positionsinformationseinheit 101 und der Verlaufsinformationseinheit 102 innerhalb der Datenbank 4. Die Positionsinformationseinheit 101 weist Positionsinformationen über die Position des Ventils auf und weist als die Positionsinformationen zumindest eindeutige Informationen und Rohranschlussinformationen des Ventils auf. Die Positionsinformationseinheit 101 kann andere Informationen als die eindeutigen Informationen und die Rohranschlussinformationen aufweisen und verschiedene Arten von Informationen können gemäß der Implementierung auch gesammelt werden.
Die Positionsinformationen sind Informationen, die einen Zustand, in dem ein spezifisches Ventil an einer spezifischen Position an einer spezifischen Rohrleitung bereitgestellt ist, durch eine Kombination von Datenelementen wie etwa einem numerischen Wert und einem Symbol identifizieren können und durch die Systemsteuereinheit 100 gesteuert werden können. Die Systemsteuereinheit 100 ist eine Steuereinheit, die mindestens ein Programm enthält, das verschiedene Datenverarbeitungsoperationen steuert, die weiter unten beschrieben werden und auf dem Server 45 des Systems gespeichert sind.
Die eindeutigen Informationen der Positionsinformationen werden bereitgestellt, um Ventile individuell zu identifizieren. Obwohl dies nicht dargestellt ist, umfassen Beispiele für die eindeutigen Informationen des Ventils die Bestellnummer und Anwenderverwaltungsnummer des Ventils, den Ventiltyp klassifiziert nach Form und Funktion des Ventils, das (Haupt-)Material und den Nenndurchmesser des Ventils, das von dem Ventil gehandhabte Fluid, die Eigenschaften wie Druck des Fluids, die Durchflussmenge und die Öffnungs-/Schließfrequenz des Ventils sowie den Typ und die Leistungsfähigkeit des Aktors. Im Falle eines Kugelventils umfassen Beispiele für die eindeutigen Informationen verschiedene Arten von Informationen wie beispielsweise das Material und den Verschleißkoeffizienten des Kugelsitzes und der Packung sowie die Größe der Kugel und des Strömungskanals. Grundsätzlich werden Ventilinformationen zu den Ventilspezifikationen in einen vorbestimmten numerischen Wert oder ein Symbol umgesetzt und gehalten.
Andererseits sind die Rohranschlussinformationen Informationen über die Position des Ventils, das an dem Rohr bereitgestellt ist. Wenn beispielsweise das Ventil, das ein spezifisches Element ist, an der Rohrleitung A, B in 1 als Rohrleitung angeordnet ist, werden die Rohranschlussinformationen als Informationen identifiziert, die für jedes Element spezifisch sind.
Die Rohrleitungen A und B können entweder zum Einströmen in die Vorrichtung oder zum Ausströmen aus der Vorrichtung dienen. Eine Rohrleitung kann gemäß der Implementierung geeignet definiert sein und kann beispielsweise als eine Leitung definiert sein, die das gleiche Fluid handhabt. In diesem Fall bedeutet eine Rohrleitung eine Rohrstruktur mit kontinuierlicher interner Verbindung, die erforderlich ist, damit das gleiche Fluid in einem vorbestimmten Abschnitt von stromaufwärts nach stromabwärts strömt.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, umfassen Rohranschlussinformationen der Position, an der ein bestimmtes Ventil angeordnet ist, zumindest die Abstände zu Elementen (einschließlich drei oder mehr Elementen, falls vorhanden), die dem Ventil auf der Primärseite und der Sekundärseite des Ventils am nächsten sind. Im Fall von 1 umfassen Rohranschlussinformationen des Ventils V1 einen Abstand LA1 zu der Pumpe P neben dem Ventil V1 auf der linken Seite in 1 und einen Abstand (LA2 - LA1) zu dem Ventil V2 neben dem Ventil V1 auf der rechten Seite in 1. In ähnlicher Weise umfassen Rohranschlussinformationen des Ventils V3 einen Abstand LB1 zu einem Krümmer E neben dem Ventil V3 auf der linken Seite in 1 und einen Abstand (LB2 - LB1) zu dem Ventil V4 neben dem Ventil V3 auf der rechten Seite in 1. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Pumpe P und das Krümmer E als Beispiele eines Elements dargestellt sind, das die Durchflussmenge des Fluids innerhalb des Rohrs ändert.
Beispiele für andere Rohranschlussinformationen können Informationen über die Elemente benachbart zu dem Ventil in Bezug auf die Rohranschlussinformationen und das Ventil selbst (beispielsweise die Pumpe P und das Ventil 2 und auch die Öffnungs-/Schließfrequenz des Ventils V2 im Fall des Ventils V1 und der Krümmer E und das Ventil V4 und auch die Öffnungs-/Schließfrequenz des Ventils V4 im Fall des Ventils V3) umfassen, Informationen über die räumliche Anordnung des Ventils wie beispielsweise den Abstand von einem Anfangspunkt oder einem Endpunkt der Rohrleitung zu dem Ventil (kann ein Abstand an dem Rohr oder ein räumlicher Abstand sein) und die Ausrichtung oder der Winkel des Rohrs, die Höhe vom Boden und der Abstand oder die Anordnungsbeziehung mit anderen Vorrichtungen des Ventils, Informationen über die Temperatur und Feuchtigkeit einer Nutzungsumgebung, in der sich das Ventil befindet, oder Änderungen davon, die Unterscheidung des Rohrtyps, ob das Rohr, an das das Ventil angeschlossen ist, ein Hauptrohr oder ein Zweigrohr ist, Informationen über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein und die Intensität von Vibrationen, einer korrosiven Atmosphäre oder elektromagnetischer Wellen in der Nutzungsumgebung oder von der Leitung auf das Ventil ausgeübte Belastungen, Informationen über den tatsächlich verwendeten Rohrdurchmesser und das verwendete Medium (Temperatur, Druck, Durchflussmenge usw.) und Informationen darüber, ob sich das Ventil unter Nutzungsbedingungen befindet, die den Garantiebedingungen des Herstellers entsprechen, umfassen. Diese Rohranschlussinformationen werden jeweils wie die eindeutigen Informationen in einen vorbestimmten Zahlenwert oder ein Symbol umgesetzt und gehalten.
Die Rohranschlussinformationen sind Informationen, die einen Faktor, der den durch das Ventil gehandhabten Fluidstrom beeinflusst, geeignet extrahieren und den extrahierten Faktor in Daten umsetzen und jegliche Informationen können gemäß der Implementierung geeignet ausgewählt werden. Wenn jedoch zu viele Informationen enthalten sind, werden die weiter unten beschriebenen Positionsinformationen für ein neues Ventil schwierig zu verwenden sein. Daher sollten die Rohranschlussinformationen nur die minimal mögliche Menge wirksamer Informationen enthalten.
Zudem können Beispiele der Elemente der Rohrleitung in den oben beschriebenen Rohranschlussinformationen verschiedene Arten von Rohrleitungsvorrichtungen, die an der Rohrleitung bereitgestellt sind, wie beispielsweise ein Ventil, eine Pumpe und einen Tank, Rohrteile in anderer Form als ein gerades Rohr, die den Fluidstrom beeinflussen, wie z. B. einen Abzweig (T-Stück), eine Biegung (Krümmer) und eine Verengung, und eine Verbindung (Flansch) und einen Stützteil umfassen.
Zusätzlich umfassen die Verlaufsinformationen in der Verlaufsinformationseinheit 102 von 3 zumindest vorbestimmte Messinformationen, die aus der Sensoreinheit 1 erhalten werden, die den Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils V misst, und Diagnoseinformationen, die durch Diagnostizieren des Ventils V entsprechend dieser Messinformationen erhalten werden. Die Verlaufsinformationseinheit 102 umfasst zusätzlich zu den Messinformationen und den Diagnoseinformationen auch einen weiter unten beschriebenen Merkmalswert und kann ferner andere zusätzliche Informationen aufweisen. Gemäß der Implementierung können verschiedene Arten von Informationen in der Verlaufsinformationseinheit 102 gesammelt werden.
Die Messinformationen können als Antwort auf das Ansteuern des Öffnens und Schließens des Ventils V mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 erfasst werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann, wie es weiter unten beschrieben wird, die mit einem Gyroskop 8 versehene Sensoreinheit 1 vorbestimmte Messinformationen (wie etwa Winkelgeschwindigkeitsinformationen) erfassen und die oben beschriebene Systemsteuereinheit 100 kann einen vorbestimmten Merkmalswert (den Merkmalswert, der ein für maschinelles Lernen erforderliches Merkmal als Variable mit einem quantitativen Wert darstellt) aus den Messinformationen erhalten. Wie es weiter unten beschrieben wird, kann als Merkmalswert zusätzlich zu den Daten eines zweidimensionalen Winkelgeschwindigkeitsgraphenbildes der Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen selbst ein Satz von vorbestimmten Merkmalswerten verwendet werden, die aus den Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen extrahiert werden.
Die Diagnoseinformationen werden durch Umsetzen aller Informationselemente (Symptome), die als Ventildiagnoseergebnisse erfasst werden können, in Daten basierend auf den Messinformationen erhalten. Beispiele für die Diagnoseergebnisse umfassen allgemeine Symptome, die allen Ventiltypen gemeinsam sind, wie etwa Ventilsitzleckage, Ventilkastenleckage, Blockierung durch Fremdkörper und Aktorausfall, Symptome, die von den Ventiltypen abhängen, wie Verschiebung oder Verformung, Verschleiß oder teilweiser Bruch des Kugelsitzes im Fall eines Kugelventils, das Eindringen von Flüssigkeit in einen Hohlraum, Schaftverformung und Korrosion oder Beschädigung eines bestimmten Teils, die durch eine spezielle Nutzungsumgebung verursacht werden, und jedwedes Diagnoseergebnis kann entsprechend im Voraus mit Implementierung geeignet eingestellt werden. Diese Diagnoseergebnisse werden in geeigneter Weise in eindeutig identifizierbare numerische Werte oder Symbole umgesetzt, um die Diagnoseinformationen zu bilden.
Wenn im Fall einer Anomalie zumindest irgendeine Art von Arbeit, wie z. B. eine Wartung, an dem Ventil V mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 durchgeführt wird, werden die oben beschriebenen Verlaufsinformationen einschließlich der Messinformationen und der Diagnoseinformationen dazu verwendet, vorbestimmte Informationen, die Einzelheiten der Arbeit entsprechen, in der Datenbank 4 aufzuzeichnen und zu sammeln. Wenn zum Beispiel, wie es weiter unten beschrieben wird, eine Benachrichtigung über eine Anomalie des Ventils V von der Sensoreinheit 1 oder dergleichen vorgenommen wird, wird eine notwendige Arbeit an dem Ventil durchgeführt, Diagnoseinformationen über ein Symptom des Ventils V, die zu diesem Zeitpunkt erhalten werden, werden als Verlaufsinformationen aufgezeichnet und ein Merkmalswert, der einem Vorgang bei der Anomalie entspricht, wird ebenfalls entsprechend den Diagnoseinformationen aufgezeichnet.
Während die Verlaufsinformationseinheit 102 somit zumindest einen Merkmalswert aufweist, der basierend auf den oben beschriebenen Messinformationen und Diagnoseinformationen über das Symptom des Ventilöffnungs- und Ventilschließvorgangs erhalten wird, wenn die Sensoreinheit 1 den Merkmalswert aufzeichnet, kann die Verlaufsinformationseinheit 102 zusätzlich zu diesen Informationselementen auch vorbestimmte Informationen aufweisen, die der Arbeit entsprechen. Wenn beispielsweise Arbeit an dem Ventil V durchgeführt wird, dessen Anomalie wie oben beschrieben gemeldet wurde, wird die Arbeit typischerweise als erforderliche Informationen in einem vorbestimmten Format wie etwa einem Arbeitsbericht aufgezeichnet. Solche Informationen können in den Verlaufsinformationen (als Daten) enthalten sein. Zum Beispiel können, obwohl dies nicht dargestellt ist, im Fall von Arbeiten zum Ersetzen des Kugelsitzes eines Kugelventils, das Ausmaß der Beschädigung des Kugelsitzes, wie beispielsweise das Ausmaß des Verschleißes oder der Quellung, oder, wenn Ablagerungen an dem Kugelsitz haften, der Typ und das Gewicht, der Ort oder die Dicke der Ablagerungen in den Verlaufsinformationen als Daten in einem vorbestimmten Format enthalten sein.
Grundsätzlich werden dann, wenn eine Anomalie des Ventils V wie oben beschrieben erkannt wird, verschiedene Informationen über das Ventil V auf diese Weise als Verlaufsinformationen in der Datenbank 4 aufgezeichnet. Die Verlaufsinformationseinheit 102 kann jedoch nicht nur Informationen während anomaler Bedingungen enthalten, sondern auch Informationen während normaler Bedingungen (wenn keine Arbeit durchgeführt wird). In diesem Fall können die Verlaufsinformationen auch als periodische Informationen über das Ventil V in vorbestimmten Zeitintervallen behandelt werden. Es ist zu beachten, dass zwar jedes Verlaufsinformationselement (jeder Datensatz) wie in 3 gezeigt nummeriert sein kann, aber nicht beabsichtigt ist, dass jeder Datensatz als Zeitreihendaten behandelt wird, wie es weiter unten beschrieben wird. Somit müssen die Verlaufsinformationen, die diese Aufzeichnungen enthalten, nicht zeitlich geordnet sein und können auch für die Verwendung geeignet kombiniert oder unterteilt werden, wie im Fall der weiter unten beschriebenen Verlagerung.
Die Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit 101 und die Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit 102 können entweder eine Eins-zu-Eins-Entsprechung oder eine Eins-zu-Viele-Entsprechung haben. Unter Berücksichtigung, dass bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise mehrere Ventile ersetzt und an einer bestimmten Position (Rohrleitungsposition) verwendet werden können, weisen die Rohranschlussinformationen und die eindeutigen Informationen eine Eins-zu-Viele-Entsprechung auf. Wenn die Verlaufsinformationen jedem einzelnen Ventil entsprechen, weisen die Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit 101 und die Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit 102 eine Eins-zu-Eins-Entsprechung auf. Wenn hingegen die Verlaufsinformationen einer bestimmten Rohrleitungsposition entsprechen, haben die Positionsinformationen und die Verlaufsinformationen eine Eins-zu-Viele-Entsprechung.
Hier wird ein Beispiel der Entsprechung zwischen „Positionsinformationen“ der Positionsinformationseinheit 101 und „Verlaufsinformationen“ der Verlaufsinformationseinheit 102 beschrieben.
Erstens werden als „eindeutige Informationen“ von „Positionsinformationen“, Nenndruck, Nenndurchmesser, Material und Typ eines Ventils, beispielsweise ein schwimmendes Kugelventil der Klasse 150 aus SUS304 und mit einem Nenndurchmesser von 100 A (als tatsächlich eingegebene Daten dient „150UTB100“, was die Modellnummer des vom Anmelder hergestellten Ventils ist) verwendet.
Zweitens wird als Anwenderverwaltungsnummer beispielsweise „P01AV1-01“ (was die Anlagennummer P01, die Rohrleitung A, die Ventilnummer V1, die Versionsnummer 01 bedeutet) verwendet. Drittens werden als Fluidinformationen beispielsweise „Pulver“ oder „Fluidtemperatur“ verwendet. Dies sind Beispiele, und Informationen wie die Öffnungs-/Schließfrequenz können hinzugefügt werden. Ferner wird als „Rohranschlussinformationen“ von „Positionsinformationen“ der Abstand zu der Pumpe neben dem Ventil auf der stromaufwärtigen Seite, beispielsweise „LA1“ verwendet, wie es oben beschrieben ist.
Als Nächstes werden als „Verlaufsinformationen“ „Datum des Nutzungsbeginns “ als „Messinformationen“ eingegeben, und „k.A.“ wird als „Diagnoseinformationen“ und „Merkmalswert“ für die Daten Nr. 1 eingegeben.
Als Nächstes wird für Daten Nr. 2 „Öffnungs-/Schließungszahl: 1000 Mal“ als „Messinformationen“ eingegeben, „der Kugelsitz hat 1 mm Verschleiß“ wird als „Diagnoseinformationen“ eingegeben und „ein Spitzenwert T2 des Winkelgeschwindigkeit bei einem Öffnungsgrad in der Mitte hat um ungefähr 30 % zugenommen“ wird als „Merkmalswert“ eingegeben.
zudem wird für Daten Nr. 3 „Öffnungs-/Schließungszahl: 10000 mal“ als „Messinformationen“ eingegeben, „Betriebsstopp aufgrund Festsitzens“ als „Diagnoseinformationen“ eingegeben und „die Winkelgeschwindigkeit ist Null bei einem Öffnungsgrad in der Mitte“ als „Merkmalswert“ eingegeben.
Wenn das Ventil ersetzt wird, werden „eindeutige Informationen“ der Positionsinformationseinheit 101 geändert. Beispielsweise wird „P01 AV1-02“ (was die Anlagennummer P01, die Rohrleitung A, die Ventilnummer V1 und die Versionsnummer 02 bedeutet) verwendet. Es gibt keine Änderung in den „Rohranschlussinformationen“. Auf diese Weise haben „Rohranschlussinformationen“ und „eindeutige Informationen“ in der Positionsinformationseinheit 101 eine Eins-zu-Viele-Entsprechung.
Wie es oben beschrieben ist, werden Informationen einschließlich „Messinformationen“ zusätzlich zu „eindeutigen Informationen“ und „Rohranschlussinformationen“ als „Positionsinformationen“ der Positionsinformationseinheit 101 und „Diagnoseinformationen“ und „Merkmalswert“ als „Verlaufsinformationen“ der Verlaufsinformationseinheit 102 verwendet.
Es ist zu beachten, dass das in der obigen Beschreibung verwendete Wort „Eingabe“ nicht nur eine manuelle Eingabe, sondern auch eine automatische Eingabe von einem Sensor oder dergleichen umfasst. Auch wenn Informationen in Form eines erläuternden Textes wie etwa „die Winkelgeschwindigkeit hat sich um 30 % erhöht“ eingegeben werden, ist das Eingabeformular nicht darauf beschränkt, und Informationen können in Form eines Parameters und eines numerischen Werts eingegeben werden.
In dem System von 1 ist das Gateway 6 kommunikationstechnisch mit der Sensoreinheit 1 oder der Anzeigevorrichtung 2 und dem Server 45 verbunden und hat beispielsweise die Funktion, diese zu verwalten und zu steuern. Das Gateway 6 ist auch kommunikationstechnisch mit einem Zugangspunkt (nicht dargestellt) verbunden und somit mit der Sensoreinheit 1 oder der Anzeigevorrichtung 2, die mit dem Zugangspunkt kommunizieren kann, verbindbar. Beispielsweise erfasst das Gateway 6 Informationen wie etwa Winkelgeschwindigkeitsinformationen (Winkelgeschwindigkeitsdaten) des Ventils V, die von der Sensoreinheit 1 gemessen werden, und sendet die Informationen an den Server 45 und die Anzeigevorrichtung 2. Außerdem erfasst das Gateway 6 Informationen aus der Datenbank 4 und sendet die Informationen an die Anzeigevorrichtung 2. Weiterhin kann der Zugangspunkt eine drahtlose Vorrichtung sein, die die Sensoreinheit 1 oder die Anzeigevorrichtung 2 mit einem externen Netz des Systems wie etwa dem Internet 5 verbinden kann, und eine Routerfunktion kann auf einem separaten Körper bereitgestellt sein.
4 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel der Konfiguration der Anzeigevorrichtung 2 darstellt. Die Anzeigevorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Tablett von etwa 8 bis 13 Zoll und hat vorzugsweise eine Größe, die zum Anzeigen eines Bildschirms geeignet ist, wie er in 6 und 7 weiter unten beschrieben ist. Eine Vorrichtung, die eine vorbestimmte Anwendung installieren kann, die für die in 6 und 7 abgebildete Bildschirmanzeige erforderlich ist, wird als Anzeigevorrichtung 2 verwendet. Als Anzeigevorrichtung 2 kann eine Allzweckvorrichtung wie etwa ein Tablet, ein Smartphone oder ein PC oder eine vorbestimmte dedizierte Anzeigevorrichtung verwendet werden und es kann jedwede Vorrichtung entsprechend der Implementierung geeignet ausgewählt werden.
Die Anzeigevorrichtung 2 ist ein tragbarer Computer, der eine CPU 9 (einschließlich einer Steuereinheit mit einem Prozessor und einem Speicher mit einem ROM, einem RAM usw.), eine Leistungsversorgungseinheit 10, eine Anzeigeeinheit 3 (Anwenderschnittstelle) und dergleichen aufweist. Die Anwenderschnittstelle umfasst beispielsweise eine Anzeige wie etwa eine Flüssigkristallanzeige (LCD) und eine Eingabevorrichtung wie etwa eine Tastatur oder ein Berührungstafel.
Die CPU 9, die Leistungsversorgungseinheit 10, eine Kommunikationseinheit 11 und die Anzeigeeinheit 3 sind elektrisch miteinander verbunden. Die Leistungsversorgungseinheit 10 kann die CPU 9, die Kommunikationseinheit 11 und die Anzeigevorrichtung 3 mit Strom versorgen. Die Kommunikationseinheit 11 kann Daten in der Datenbank 4 von und zu der Systemsteuereinheit 100 zu der Anzeigevorrichtung 2 über das externe Netz (Internet) 5 unter der Steuerung der CPU 9 senden und empfangen.
Die Anzeigeeinheit 3 ist beispielsweise eine Berührungstafelanzeige und mit einer Flüssigkristalltafel, einer organischen EL-Tafel oder anderen Tafeln implementiert. Ein vorbestimmtes Programm, das von der Steuereinheit ausgeführt wird, und eine vorbestimmte Anwendung, die über das Netz 5 heruntergeladen wird, können in dem Speicher (nicht dargestellt) gespeichert werden. Beispielsweise arbeitet die Steuereinheit gemäß einem Steuerprogramm, um einen Prozess zum Steuern der Kommunikationseinheit 11, der Anzeigeeinheit 3 und dergleichen auszuführen.
Die Anzeigevorrichtung 2 in den Zeichnungen ist ein Beispiel der Endvorrichtung, die die Anzeigeeinheit 3 umfasst. Für das System der vorliegenden Erfindung kann jede Endvorrichtung, die drahtlos oder über einen Draht mit der Sensoreinheit 1 und dem Server 45 kommunizieren kann und mit einer vorbestimmten Berechnungsfunktion und einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle ausgestattet ist, verwendet werden, wie beispielsweise die Anzeigevorrichtung 2, oder eine Tafel 46 oder ein PC 47, die in 8 dargestellt sind, die weiter unten beschrieben ist, können entsprechend der Implementierung gewählt werden.
Ventil- und Sensoreinheit
Als Nächstes wird die an dem Ventil V angebrachte Sensoreinheit 1 beschrieben. 2(a) ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration der Sensoreinheit 1 darstellt. Wie es weiter unten beschrieben wird, führt das System in der vorliegenden Erfindung eine Zustandsüberwachung, Diagnose und Lebensdauervorhersage des Ventils durch die Systemsteuereinheit 100, die Positionsinformationseinheit 101, die Verlaufsinformationseinheit 102 und die Folgerungsinformationseinheit 103 beispielsweise basierend auf Winkelgeschwindigkeitsdaten eines Ventilschafts, der das Ventil V öffnet und schließt, durch. Die Winkelgeschwindigkeitsdaten umfassen auch Daten, die als Winkelgeschwindigkeitsgraph dargestellt sind, als Antwort auf eine Drehbewegung einer Ventilscheibe (einer Kugel 30 von 17 bis 21) von einem vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand in einen vollständig geschlossenen oder vollständig geöffneten Zustand, wobei die Daten von der Sensoreinheit 1 erhalten werden.
Die Sensoreinheit 1 umfasst zumindest das Gyroskop 8 (Winkelgeschwindigkeitssensor) als Bewegungssensor. Das Gyroskop 8 ist ein Vibrationsgyroskop, das eine Mikroelektromechaniksystem-Technologie (MEMS-Technologie) vom IC-Typ verwendet, und ist vom Halbleitertyp und auf einer internen Platine montiert. Die Konfiguration der Sensoreinheit 1 ist nicht auf die Konfiguration von 2(a) beschränkt. 2(a) und jedwede Konfiguration kann gemäß der Implementierung ausgewählt werden.
Das Gyroskop 8 ist eine rechteckige Halbleitervorrichtung. Das Gyroskop 8 ist so auf der internen Platine montiert, dass es parallel zu den kurzen und langen Seiten der Sensoreinheit 1 ist, die eine rechteckige Form hat, und in diesem Zustand in die Sensoreinheit 1 eingebaut ist. Die Sensoreinheit 1 ist dabei in einer Ausrichtung parallel zu der XY-Ebene angebracht. In diesem Zustand ist die Gierachse des Gyroskops 8 auf die Z-Achsenrichtung ausgerichtet und die Rollachse und die Nickachse davon sind auf die Y-Achsenrichtung bzw. der X-Achsenrichtung ausgerichtet. Solange das Gyroskop 8 zusammen mit dem Ventilschaft (Steuerwelle 18) drehbar fixiert ist, sind Anschlussposition, Winkel und Orientierung der Sensoreinheit 1 je nach Implementierung wählbar.
Als Gyroskop 8 wird beispielsweise ein dreiachsiges Gyroskop verwendet, das in der Lage ist, die Drehung in drei orthogonalen XYZ-Achsenrichtungen zu messen, und es können verschiedene Gyroskope verwendet werden, die an verschiedenen allgemeinen Verbrauchervorrichtungen angebracht sind. Im vorliegenden Beispiel wird „L3GD20“, ein von STMicroelectronics hergestelltes Produkt, verwendet, und seine Eigenschaften sind wie folgt: Leistungsversorgungsspannung: Gleichstrom 3,3 V (Betriebsbereich: Gleichstrom 2,4 V bis Gleichstrom 3,6 V); Stromaufnahme: 6,1 mA; und Messbereich: ±250 dps (Auflösungsvermögen: 0,00875 dps),
±500 dps (Auflösungsvermögen: 0,0175 dps) und ±2000 dps (Auflösungsvermögen: 0,07 dps). Es ist jedoch unnötig zu sagen, dass diese Eigenschaften nicht einschränkend sind und jede Auswahl und Anpassung gemäß der Implementierung durchgeführt werden kann.
Das Gyroskop 8 hat eine besonders hohe elektrische Leistungsaufnahme und die Sensoreinheit 1 der vorliegenden Erfindung ist nicht mit einer externen kommerziellen Leistungsquelle verbunden und wird über einen langen Zeitraum von höchstens mehreren Jahren unabhängig verwendet. Wenn das Gyroskop 8 als Sensor verwendet wird, ist es daher wichtig, eine Kombination aus dem Gyroskop 8 und einer weiter unten beschriebenen Leistungsversorgung 15 unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung auszuwählen, und die Energiesparfunktion ist ebenfalls wichtig. Beispielsweise kann eine CPU 12 normalerweise in einem Energiesparzustand gehalten werden, so dass die CPU 12 Daten von dem Gyroskop 8 empfängt, wogegen die empfangenen Daten nicht in einem Speicher 13 gesammelt werden. Wenn der Betrieb des Aktors 7 detektiert wird, kann der Energiesparzustand aufgehoben werden und zumindest die von dem Gyroskop 8 erfassten Winkelgeschwindigkeitsdaten können in dem Speicher 13 gesammelt werden. Wenn für eine vorbestimmte Zeit kein Betrieb des Aktors 7 detektiert wird, kann die CPU 12 in den Energiesparzustand zurückkehren. Es ist zu beachten, dass für die Energiesparfunktion beispielsweise ein Gyroskop eines selbsterzeugenden Typs (wie etwa Vibrationsenergieerzeugung oder photovoltaische Energieerzeugung) verwendet werden kann.
Zusätzlich umfasst die Sensoreinheit 1 auch mindestens die CPU 12 (Zentralverarbeitungseinheit), den Speicher 13, ein Kommunikationsmodul 14, die Leistungsversorgung 15, ein IC-Etikett 16 und einen Temperatursensor 17. Die Sensoreinheit 1 kann ferner einen Beschleunigungssensor und einen Magnetsensor (beide nicht dargestellt) zusätzlich zu dem oben beschriebenen Gyroskop 8 in Kombination zur Verwendung in dem System der vorliegenden Erfindung aufweisen. Außerdem können zur Energieeinsparung ein piezoelektrischer Sensor und ein Beschleunigungssensor in Kombination verwendet werden, um das Gyroskop bei Bedarf zu aktivieren. Es ist zu beachten, dass ein Sensor, der den Winkel misst, wie etwa ein Geber, als Mittel zum Messen der Winkelgeschwindigkeit verwendet werden kann, und die CPU 12 eine Berechnung durchführen kann, um die Winkelgeschwindigkeit aus dem gemessenen Winkel zu berechnen.
Die CPU 12 soll einen Cache aufweisen. Es kann einer mit allgemeinen Spezifikationen verwendet werden und jedweder kann gemäß der Implementierung ausgewählt werden. Insbesondere benötigt die CPU 12 Verarbeitungsvermögen, um jede weiter unten beschriebene Funktion zu erreichen (insbesondere die Energiesparfunktion). Die CPU 12 ist über einen Bus mit peripheren Elementen wie dem Speicher 13 und dem Kommunikationsmodul 14 verbunden. Wie bei der CPU 12 wird jeglicher Speicher mit Leistung (Kapazität und Geschwindigkeit) zum Erreichen jeder weiter unten beschriebenen Funktion gemäß der Implementierung als Speicher 13 ausgewählt. Wenn keine fortlaufende Leistungsversorgung vorausgesetzt ist, wird ein nichtflüchtiger Speicher bevorzugt. Außerdem hat der Speicher 13 vorzugsweise eine ausreichende Kapazität, um verschiedene Anwendungen zu laden, die die Energiesparfunktion und dergleichen ausführen.
Das Kommunikationsmodul 14 ist wünschenswerterweise ein drahtloses Nahfeld-Kommunikationsmodul. Im vorliegenden Beispiel wird Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen) verwendet. Wie es weiter unten beschrieben ist, werden zumindest die aus dem Gyroskop 8 erhaltenen Winkelgeschwindigkeitsdaten und ihr Übergang über das Kommunikationsmodul 14 der externen Anzeigevorrichtung 2 vermittelt. Die Anzeigevorrichtung 2 ermöglicht es, den Zustand eines automatischen Ventils aufzuzeichnen und durch eine dedizierte Anwendung anzuzeigen und zu überprüfen. Anstelle von Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen) können auch Infrarotstrahlen, Wi-Fi-Direct, spezielle Energieeinsparung wie LoRa (920-MHz-Band) oder dergleichen verwendet werden.
Die Leistungsversorgung 15 umfasst zudem eine vorbestimmte Leistungsumsetzungsschaltung und jegliche Leistungsversorgung wird gemäß der Implementierung ausgewählt. Beispielsweise ist die Leistungsversorgung 15 eine unabhängige Leistungsversorgung, die eine Knopfbatterie oder eine Batterieleistungsversorgung verwendet, und kann auch ein photovoltaisches Energieerstellungselement oder ein Vibrationsenergieerstellungselement umfassen. Beispielsweise wird im Fall der Knopfbatterie eine scheibenförmige Batterieabdeckung mit einem an dem Deckelkörper ausgebildeten Loch durch ein Dichtungselement (nicht dargestellt) an seiner Befestigungs-/Löseposition in Eingriff gebracht und fixiert, und zwar anbringbar und lösbar durch Drehen mit einem Schlitzschraubendreher oder dergleichen um einen vorgegebenen Winkel. Die Leistungsversorgung 15 dient als Antriebsquelle für die Elemente, die das Gyroskop 8, die CPU 12, den Speicher 13 und das Kommunikationsmodul 14 umfassen, die mit der Leistungsversorgung 15 verbunden sind.
Auf diese Weise ist die Leistungsversorgung 15 eine Primärbatterie, die die Elemente für eine Zeitdauer betreiben kann, die ausreicht, um eine Reihe von Daten des Ventils V zu messen, oder eine Sekundärbatterie, die in Kombination mit einem Energieerstellungselement eine ähnliche Messung zu der ermöglicht, die mit der Primärbatterie durchgeführt wird.
In dem IC-Etikett 16 werden eindeutige Informationen des Aktors 7 oder des Ventils V gesammelt. Die Informationen umfassen mindestens den Modelltyp und die Bestellnummer des Aktors 7 oder des Ventils V und diese Informationen werden unter Verwendung eines eigenen Endgeräts (nicht dargestellt) oder dergleichen eingegeben. Die URL zum Herunterladen von Anwendungssoftware für mobile Endgeräte wird auch in dem IC-Etikett 16 gesammelt, so dass die Anwendungssoftware zum Herunterladen von der URL erfasst werden kann.
Wenn die oben beschriebene Sensoreinheit 1 an dem Ventilschaft des Ventils V angebracht wird, wird die in einem Gehäuse (Gehäusemittel) aufgenommene Sensoreinheit 1 mit einem Anschlussstück 19 lösbar an dem Ventilschaft fixiert.
In diesem Fall können, wie es in 2(b) gezeigt ist, für das Gehäuse (Gehäusemittel) der Sensoreinheit 1 jedwede äußere Form, Material und anderes gemäß der Implementierung ausgewählt werden, solange das Gehäuse in Größe und Gewicht kompakt genug ist, um leicht mit einer Hand gehalten und getragen zu werden. Im vorliegenden Beispiel ist das Gehäuse beispielsweise ein Harzgehäuse, das in Form einer rechteckigen Platte mit einer Länge von etwa 15 cm x 10 cm und einer Dicke von etwa 3 cm ausgebildet ist und als fertiges Produkt ein Gewicht von etwa mehreren hundert Gramm aufweist. Auf der Vorderseite davon werden Produktinformationen, die Produktnummer, die Befestigungsrichtung (Nutzungsverfahren) oder dergleichen angezeigt. Auf der Rückseite davon ist ein vorbestimmtes Befestigungsteil (nicht dargestellt) wie etwa ein Innengewindeloch oder eine Haftfläche vorgesehen und das Anschlussstück 19 kann an dem Befestigungsteil befestigt werden. Alternativ kann das Gehäuse beispielsweise in Form einer kreisförmigen Scheibe mit einer ungefähr ähnlichen Größe wie oben ausgebildet sein.
Das Anschlussstück 19 ist ein Beispiel für Befestigungsmittel und entspricht der NAMUR-Norm. In dem vorliegenden Beispiel wird das Anschlussstück 19 von einer L-förmigen Metallplatte gebildet und hat eine Seitenfläche, die als Befestigungsfläche dient, die an der Rückseite der Sensoreinheit 1 befestigt ist, und die andere Fläche, die an dem oberen Endteil der Steuerwelle 18 des Aktors 7 mit einem Bolzen 19a befestigt ist. Die NAMUR-Norm ist dabei die grundlegende Schnittstellennorm (VDI/VDE3845-2010) für Aktoren und definiert die Maße für den Ventilanschluss und den Anschluss von Zubehör an dem Oberteil des Aktors. Der Aktor 7 ist vorzugsweise gemäß der NAMUR-Norm angebracht. In diesem Fall hat der obere Endteil der Steuerwelle 18 einen Innengewindeabschnitt (nicht dargestellt), der der NAMUR-Norm entspricht. Somit kann die Sensoreinheit 1 einfach durch das Anschlussstück 19 unter Verwendung des Innengewindeabschnitts an dem Aktor 7 nachgerüstet werden. Der Aktor 7 kann unter Verwendung einer anderen Befestigungsstruktur als der NAMUR-Norm befestigt werden.
Darüber hinaus kann bei einem Aktor, der bereits in Gebrauch ist, eine Zubehörvorrichtung, wie beispielsweise ein Öffnungs-/Schließ-Begrenzungsschalter, an dem oberen Teil der Steuerwelle 18 angebracht sein. Auch in diesem Fall ist es unter Verwendung der L-förmigen Metallplatte (Anschlussstück 19) des vorliegenden Beispiels möglich, die Sensoreinheit 1 an der Steuerwelle 18 anzubringen, während ein Raum über der Steuerwelle 18 mit der daran befestigten Zubehörvorrichtung belassen wird.
Obwohl die Sensoreinheit 1 im vorliegenden Beispiel mit dem Anschlussstück 19 an der Steuerwelle 18 befestigt ist, kann die Sensoreinheit 1 auf der Seite des Ventils V an einer Ausgangswelle (nicht dargestellt) befestigt sein, die mit der Steuerwelle 18 durch geeignete Befestigungsmittel verbunden ist.
Die oben beschriebene Sensoreinheit 1 hat mindestens die Funktion des Messens von Daten und die Funktion des Sammelns der Messdaten als Teil einer Funktion des Überwachens und Erfassens des Zustands der Zielvorrichtung (des Ventils V oder des Aktors 7). Die zu messenden Daten umfassen mindestens Winkelgeschwindigkeitsdaten pro Zeit oder pro Öffnungs-/Schließzählung an der Steuerwelle 18 des Aktors, der mit dem Schaft (nicht dargestellt) des Ventils V verbunden ist, und die Daten werden aus dem Gyroskop 8 ausgegeben, Datenverarbeitung in der CPU 12 unterzogen und in dem Speicher 13 gesammelt. In diesem Fall werden die Daten in Daten in einem Format umgesetzt, das als Graph auf einem externen Monitor angezeigt werden kann. Auch können diese Datenelemente so festgelegt werden, dass sie in dem Speicher 13 gesammelt werden, nachdem zumindest eine einfache Datenverarbeitung durchgeführt wurde. Beispielsweise kann eine sogenannte „Dezimierung“ durchgeführt werden, so dass diese Datenelemente in dem Speicher 13 von der CPU 12 in regelmäßigen Intervallen gesammelt werden, oder es kann eine Datenmittelwertbildung oder eine vorbestimmte Filterung (Rauschentfernung) durchgeführt werden. Die gesammelten Daten werden an die Anzeigevorrichtung 2 und den Server 45 über das drahtlose Nahfeld-Kommunikationsmodul 14, das Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen) ist, als Antwort auf eine Anfrage von der Anzeigevorrichtung 2 gesendet. Unter Verwendung der Anzeigevorrichtung 2 können die Aufzeichnungen des Zustands des Aktors 7 oder des Ventils V angezeigt und überprüft werden und auch in der Verlaufsinformationseinheit 102 innerhalb des Servers 45 gesammelt werden.
Wie es weiter unten beschrieben wird, kann die Sensoreinheit 1 verschiedene Funktionen, die in einem Prozess (Ablauf, der verschiedene Prozessschritte umfasst) zum Durchführen einer Symptomdiagnose wie etwa einer Fehlervorhersage auf der Komponenten-/Teileebene des Ventils V (Zielvorrichtung) basierend auf dem überwachten und erfassten Zustand des Ventils erforderlich sind, optionale Funktionen wie etwa die Energiesparfunktion und Datenkalibrierungsfunktion unter Verwendung eines Hilfssensors (wie etwa eines Beschleunigungssensors) oder eine Funktion, die durch eine extern erhaltene vorbestimmte Anwendung auszuführen ist, aufweisen.
Diese verschiedenen Funktionen können in der Sensoreinheit 1 oder in einem externen Server oder dergleichen ausgeführt werden und werden je nach Bedarf geeignet zugewiesen. Wenn Winkeldaten zusätzlich basierend auf den Winkelgeschwindigkeitsdaten berechnet werden können, ist es im Hinblick auf die Datengenauigkeit, den Energieverbrauch und die Last bevorzugt, einen geeigneten Beschleunigungssensor zur Korrektur der Drift des Gyroskops 8 zu verwenden und zusätzlich Summierungsberechnung (wie etwa das Rechteckverfahren) durch die vier Grundoperationen ohne Verwendung von Integrationsmitteln durchzuführen. Wenn der externe Server 45 die oben beschriebenen Funktionen ausführt, kann eine vorbestimmte Datenbank, die beim Analysieren von Daten von der Sensoreinheit 1 verwendet werden soll, in einem externen Server oder dergleichen aufgebaut werden.
Wenn bei der Anbringung der Sensoreinheit 1 eine explosionssichere Struktur erforderlich ist, ist die Sensoreinheit möglicherweise nicht als einzelner Körper ausgebildet, sondern als mehrere separate Körper. Beispielsweise kann die Sensoreinheit derart ausgebildet sein, dass von den Bestandteilen der Sensoreinheit nur Sensoren einschließlich des Gyroskops an der Steuerwelle des Aktors oder der Steuerwelle des Ventils angebracht sind, die anderen Komponenten einschließlich die CPU in einem anderen Einheitsgehäuse eingebaut sind und in einem von dem Ventil getrennten Bereich angeordnet sind und das Einheitsgehäuse und die Sensoren durch ein Kommunikationskabel miteinander verbunden sind.
2(b) zeigt den pneumatischen Drehaktor 7 mit einer Scotch-Yoke-Struktur vom doppelt wirkenden Typ und das Kugelventil V vom Vierteldrehungstyp als Beispiele eines Zielprodukts, das durch die oben beschriebene Sensoreinheit 1 überwacht werden soll.
Ein (nicht dargestellter) Umwandlungsmechanismus, der eine hin- und hergehende Bewegung in eine Drehbewegung umwandelt, ist innerhalb des Hauptkörpers des Aktors 7 bereitgestellt. Die Drehkraft des Umwandlungsmechanismus kann an den (nicht dargestellten) Schaft des Kugelventils V durch die Ausgangswelle abgegeben werden. Der Umwandlungsmechanismus hat eine Struktur, bei der ein Scotch-Yoke zur Übertragung auf eine Drehwelle (Ventilschaft) und ein Paar Stiftrollen, mit denen das Scotch-Yoke in Eingriff steht, an einer Kolbenstange bereitgestellt sind, und diese sind in einem Gehäuse 21 eingebaut.
Die Drehwelle des vorliegenden Beispiels umfasst die Ausgangswelle auf der Seite des Kugelventils V (die untere Seite in 2(b)) und die Steuerwelle 18 auf der gegenüberliegenden Seite davon (die obere Seite in 2(b)). Die Ausgangswelle und die Steuerwelle 18 sind beide durch röhrenförmige Elemente an dem Gehäuse 21 angebracht. In jedem der röhrenförmigen Elemente (nicht abgebildet) ist ein vorbestimmtes Lager in ein aus Metall hergestelltes Wellenlager (nicht abgebildet) pressgepasst. Die röhrenförmigen Elemente sind in Lagerteile eingepresst, die in dem Gehäuse 21 ausgebildet sind, und die Ausgangswelle und die Steuerwelle 18 sind darin eingesetzt, so dass die Drehwelle drehbar an dem Hauptkörper des Aktors 7 angebracht ist.
Der Aktor 7 kann je nach Implementierung mit einem Drucksensor (nicht dargestellt) ausgestattet sein. In diesem Fall ist beispielsweise ein Geschwindigkeits-Controller (nicht dargestellt) an jeder der Lufteinlass-/Luftauslassöffnungen 38 und 39 bereitgestellt und ein Drucksensor ist zwischen diesen Lufteinlass-/Luftauslassöffnungen 38 und 39 und dem Geschwindigkeits-Controller durch eine Kupplung wie ein T-Rohr oder ein Nippelrohr verbunden. Dies ermöglicht eine Druckmessung mit einem einfachen Aufbau unter Verwendung des Drucksensors ohne nachteilige Auswirkung auf das Ein- und Ausströmen von Druckluft durch Anbringen des Drucksensors an einem Zweigabschnitt des T-Rohrs.
Das Zustandserfassungsziel des Systems der vorliegenden Erfindung ist ein Ventil und in dem vorliegenden Beispiel ein Drehventil, das einen Strömungskanal durch Drehen des Ventilschafts öffnet und schließt. Der Ventilschaft umfasst die Ausgangswelle und die Steuerwelle 18 eines automatischen Ventils, das durch den Aktor 7 betätigt wird. Der Zielventilschaft ist jedoch nicht auf den Schaft des automatischen Ventils beschränkt und kann, obwohl dies nicht dargestellt ist, aus einer rotierenden Welle des Schafts eines manuellen Ventils, das durch einen manuellen Griff betätigt wird, bestehen. Auch wenn das Drehventil des vorliegenden Beispiels ein Kugelventil vom Vierteldrehungstyp ist, kann das Ziel-Drehventil jedes andere verschiedene Drehventil sein, einschließlich elektrischer Ventile, wie z. B. ein Kugelventil vom 180-Grad-Drehungstyp.
17 bis 21 sind X-X-Schnittansichten entlang der Achsen von Strömungskanälen 26a und 27a des Kugelventils V von 2(b). Das Kugelventil V ist ein schwimmendes Kugelventil. Ein Ventilkasten umfasst einen Körper 26 mit dem primären Strömungskanal 26a und eine Körperkappe 27 mit dem sekundären Strömungskanal 27a, die mit Schrauben/Muttern 28 aneinander befestigt sind. Der Körper 26 und die Körperkappe 27 haben Flansche an der Verbindungsstelle zwischen den Strömungskanälen 26a und 27a.
Eine Kugel 30, die ein Ventilteller ist, der in 17 bis 21 dargestellt ist, ist eine Kugel vom Vollbohrungstyp mit einem im Wesentlichen kugelförmigen Abschnitt und einem Durchgangskanal 30a mit dem gleichen Durchmesser wie die Strömungskanäle 26a und 27a. Die Kugel 30 wird von zwei ringförmigen Kugelsitzen A1 und A2, die Ventilsitze sind, von der Primärseite und der Sekundärseite innerhalb einer Ventilkammer getragen. Die Befestigung der Kugel 30 durch die Kugelsitze A1 und A2 wird durch das Befestigen der Schrauben/Muttern 28 angepasst. Obwohl dies nicht dargestellt ist, weist die Kugel 30 einen Eingriffsabschnitt (beispielsweise einen ausgesparten/vorspringenden Eingriffsabschnitt mit einer Breite über der Fläche) auf dem oberen Endteil davon auf und der Schaft (Ventilschaft) ist mit dem Eingriffsabschnitt in Eingriff bringbar. Die Drehbewegung der Kugel 30 wird durch den Eingriffsteil mit hoher Genauigkeit auf den Schaft übertragen.
Die Kugelsitze A1 und A2 sind beispielsweise aus einem Harzmaterial wie PTFE oder PFA ausgebildet. Die Kugelsitze A1 und A2 werden aufgrund von wiederholten Öffnungs- und Schließvorgängen durch den Aktor 7 oder dergleichen anfällig für Verschleiß, teilweisen Bruch, Verschiebung oder Verformung, was eine Ventilsitzleckage verursachen kann. Die Leckage des Ventilsitzes wirkt sich stark auf das Öffnen und Schließen von Strömungskanälen und die Steuerung der Durchflussmenge in dem Rohrleitungssystem aus. Um die Ventilsitzleckage zu verhindern, ist es daher wichtig, die Zustände der Kugelsitze (Sitze) A1 und A2, wie z. B. den Verschleißzustand, zu erfassen. In dem System des vorliegenden Beispiels erhält die oben beschriebene Verlaufsinformationseinheit 102 zusätzlich zu dem Zustand der Kugelsitze A1 und A2 als Diagnoseinformationen verschiedene Diagnoseergebnisse, wie zum Beispiel Ventilkastenleckage, Blockierung durch Fremdkörper und Aktorausfall, und die Folgerungsinformationseinheit 103 gibt Folgerungsinformationen basierend auf Informationen der Verlaufsinformationseinheit 102 und der Positionsinformationseinheit 101 aus.
Der Anmelder der vorliegenden Anmeldung hat bestätigt, dass die Verschlechterung der Leistungsfähigkeit der Kugelsitze A1 und A2 in dem oben beschriebenen Ventil V, die durch Verschleiß, Teilbruch oder andere Ursachen verursacht wird, weitgehend mit Änderungen der Winkelgeschwindigkeit In Bezug auf den Ventilöffnungsgrad über die Zeit zusammenhängt, und erfasst somit den Zustand des Ventils hauptsächlich durch Messen, Diagnostizieren und Folgern von Änderungen der Winkelgeschwindigkeit In Bezug auf den Ventilöffnungsgrad über die Zeit. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die oben beschriebene Sensoreinheit 1 (Gyroskop 8) Winkelgeschwindigkeitsdaten des Ventils V erfasst.
In 2(b) wird ein durch gestrichelte Linien angezeigter Drehgeber 22 im Voraus an dem Zielprodukt angebracht, um notwendige Daten zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung zu erfassen, bevor eine Zustandsüberwachung durch das System der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Der Geber 22 in 2(b) ist mit dem Ende des oberen Teils der Steuerwelle 18 durch das Anschlussstück 19 verbunden, das im Wesentlichen eine C-Form hat, und misst mindestens den Drehwinkel der Steuerwelle 18 genau, und die gemessenen Daten werden als eindeutige Daten des Zielprodukts geeignet gehalten. In dem vorliegenden Beispiel wird „E6C3-C“, ein von OMRON Corporation hergestelltes Produkt, verwendet.
Die oben beschriebene Sensoreinheit 1 kann in geeigneter Weise an einer Stelle an dem oben beschriebenen Zielprodukt (dem Ventil oder dem Aktor) angebracht werden, an der die Sensoreinheit 1 leicht anzubringen ist. Beispielsweise wird die Sensoreinheit 1 an einem Ort angebracht, an dem die Sensoreinheit 1 für eine lange Zeitdauer belassen werden kann, ohne den Betrieb des Zielprodukts zu stören. Obwohl die Befestigungsart der Sensoreinheit 1 nicht auf die in 2(b) dargestellte Befestigungsart beschränkt ist, muss die Sensoreinheit 1 zumindest so angebracht werden, dass sie sich genau zusammen mit der Drehung der Steuerwelle 18 (Ventilschaft) dreht.
Wenn die Sensoreinheit 1 in der in 2(b) gezeigten Weise fixiert ist, kann die Sensoreinheit 1 lediglich durch Ausrichten eines Bolzenlochs des Anschlussstücks 19 mit dem an dem oberen Ende der Steuerwelle 18 bereitgestellten Innengewindeabschnitt gemäß NAMUR-Standard und Verschrauben des Bolzens 19a fixiert werden, wobei das Anschlussstücks 19 in eine entsprechende Befestigungsrichtung weist. Somit kann die Sensoreinheit 1 der vorliegenden Erfindung einfach an einer vorbestimmten Position an dem Zielprodukt nachgerüstet werden, ohne den vorhandenen Aktor 7 oder das Ventil V, die bereits installiert sind, von der Rohrleitungseinrichtung zu lösen oder den Aktor 7 von dem Ventil V zu lösen, und auch ohne Durchführung irgendeiner Einstellung mit existierenden Instrumentensystemen, und kann die Drehbewegungseigenschaft der Steuerwelle 18 genau erfassen, nachdem sie auf diese Weise angebracht wurde.
Die oben beschriebene Befestigungsart reduziert den nach außen gerichteten Vorsprung, um eine Erweiterung eines Installationsraums zu verhindern. Somit kann die Sensoreinheit 1 auch an einem auf engstem Raum installierten Automatikventil angebracht werden. Die Sensoreinheit 1 kann auch an einer um 180° verschobenen Position relativ zu dem Aktor 7 platziert werden und kann auch in diesem Fall lediglich durch Anbringen und Lösen des Bolzens 19a in ähnlicher Weise wie oben angebracht und gelöst werden. Dementsprechend kann die Sensoreinheit 1 gemäß den Installationsbedingungen des Ventils V und des Aktors 7 an jeder der um 180° gegenüberliegenden Seiten bereitgestellt werden.
Darüber hinaus ist die Sensoreinheit 1 nicht nur dann, wenn das Ventil V in einem vollständig geschlossenen Zustand ist, sondern auch wenn das Ventil V bei einem Öffnungsgrad in der Mitte ist und die Steuerwelle 18 in der Mitte der Drehung ist, an der Steuerwelle 18 angebracht, während sie geeignet positioniert ist. Somit kann eine genaue Befestigung durchgeführt werden, um anfängliche Einstellungsarbeiten zu ermöglichen, sogar während das automatische Ventil in Betrieb ist.
Nach dem Anbringen der Sensoreinheit 1 kann der Betriebszustand des Ventils V an jeder Stelle visuell unter Verwendung der Anzeigevorrichtung 2 erkannt werden. Da zu diesem Zeitpunkt das Kommunikationsmodul 14, wie etwa Bluetooth (eingetragene Marke), Wifi oder LoRa, verwendet wird, können diese selbst dann, wenn das Ventil V und der Aktor 7 in einer komplexen Rohrleitung oder einem beengten Ort installiert sind, unter Verwendung der Anzeigevorrichtung 2 von einem entfernten Ort ohne direkte visuelle Erkennung überprüft werden.
Es ist zu beachten, dass, obwohl die obige Ausführungsform ein Beispiel beschreibt, in dem ein pneumatischer Aktor als Aktor für einen automatischen Betrieb verwendet wird, ein anderer Aktor als der pneumatische Aktor, wie etwa ein Fluiddruckaktor oder ein elektrischer Aktor, verwendet werden kann. Die äußeren Formen des Anschlussstücks 19 und des Gehäuses der Sensoreinheit 1 können gemäß den Größen des Ventils V und des Aktors 7 geändert werden. Darüber hinaus kann die Steuerwelle 18, obwohl im obigen Ausführungsbeispiel die Steuerwelle 18 gemäß der NAMUR-Norm bereitgestellt ist, gemäß anderen Standards bereitgestellt sein. Auch hier erfolgt die Ausbildung entsprechend der Form, wodurch eine einfache Nachrüstung des Aktors wie bei der NAMUR-Norm ermöglicht wird.
[Betrieb des tragbaren Endgeräts]
Das System der vorliegenden Erfindung umfasst auch ein Anzeigesystem. Das Anzeigesystem zeigt einen vorbestimmten Bildschirm auf der Anzeigeeinheit 3 der Anzeigevorrichtung 2 (des Endgeräts) an. In dem vorliegenden Beispiel ist eine Anwendung, die ein Bildschirmbeispiel auf der Anzeigeeinheit 3 anzeigt und einen Eingabe-/Ausgabeprozess implementiert, in die Anzeigevorrichtung 2 eingebaut. Alternativ kann beispielsweise eine Anzeigeanwendung in geeigneter Weise von einem bereitgestellten Anwendungsserver erhalten werden, der in dem weiter unten beschriebenen Server 45 bereitgestellt ist, und die Anzeigeanwendung kann verwendet werden, um das Anzeigesystem zu bilden.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch einen Prozess darstellt, der einem Beispiel des Betriebs der Anzeigevorrichtung 2 in der vorliegenden Ausführungsform entspricht. Im Folgenden wird ein Beispiel einer Bildschirmanzeige, wenn die Anzeigeanwendung in der Anzeigevorrichtung 2 gestartet wird, unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Die Bildschirmanzeige der Anzeigevorrichtung 2 basiert hauptsächlich auf über die Kommunikationseinheit 11 erfassten Daten der Datenbank 4 des Systems.
Zunächst wird ein (nicht dargestellter) Startbildschirm auf der Anzeigeeinheit 3 gemäß einer Anweisung aus der in 4 dargestellten CPU 9 angezeigt. Dieser Startbildschirm kann beispielsweise inländische Fabriken einer bestimmten Firma in Japan auf einer Karte von Japan als Hintergrund anzeigen und die inländischen Fabriken in einer Form anzeigen, die eine Sicht aus der Vogelperspektive ermöglicht. Außerdem kann der Startbildschirm beispielsweise für das ganze Land oder eine bestimmte Fabrik als Zielgebiet die Anzahl der Sensoreinheiten 1 im Normalbetrieb (beispielsweise einem Zustand, in dem keine Anomalie diagnostiziert wird, wie sie weiter unten beschrieben wird) in Prozent bezogen auf die Anzahl aller in dem Zielbereich installierten Sensoreinheiten 1 (100 %) anzeigen. Es ist sehr praktisch, den Prozentsatz normal arbeitender Sensoreinheiten 1 auf diese Weise ständig auf dem Startbildschirm anzuzeigen, da der Zustand der Ventile mit den daran angebrachten Sensoreinheiten 1 (der Zustand der Rohrleitungen) leicht auf einen Blick als Ganzes im Grunde nur durch visuelle Überprüfung nur des Startbildschirms überprüft werden kann.
Als Nächstes bestimmt die CPU 9, ob ein Bereich beispielsweise durch eine Berührungsbedienung eines Anwenders auf dem Startbildschirm ausgewählt wurde. Wenn bestimmt wird, dass ein Bereich ausgewählt worden ist, macht die CPU 9 einen Übergang von dem Startbildschirm zu einem Bildschirm, der dem einen Bereich zugeordnet ist. Wenn beispielsweise eine Bedienung zum Auswählen eines Auswahlbereichs durchgeführt wird, der durch ein vorbestimmtes Symbol oder dergleichen repräsentiert wird, das eine bestimmte Fabrik auf dem Startbildschirm darstellt, kann ein Übergang zu einem Bildschirm (Ventillistenanzeigebildschirm) erfolgen, der eine Liste von Ventilen anzeigt, die an dem Rohr in dieser Fabrik (nicht abgebildet) angeordnet sind.
In diesem Fall ist die Anzeigevorrichtung 2 in der Lage, Prozesse eines Zustandsvorhersagemodus 31, eines Zustandsanzeigemodus 32 und eines Anomalieanzeigemodus 33 auszuführen.
In 5 ist der Zustandsvorhersagemodus 31 ein Prozess zum Ausführen verschiedener Prozesse, die erforderlich sind, um den Zustand des Überwachungszielventils mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 vorherzusagen und beispielsweise auf der Anzeigeeinheit 3 als ein Zustandsvorhersagebildschirm anzuzeigen, der von dem Startbildschirm aus über einen vorgegebenen Bildschirmübergang erreicht werden kann. 6 zeigt schematisch Anzeigeinformationen des Zustandsvorhersagebildschirms. Jegliche Anzeigeform, einschließlich der Anordnung, Größe und der Gestaltung jeder Anzeigeinformation und der Schriftart und Farbgebung jedes Zeichens, wird in geeigneter Weise je nach Implementierung ausgewählt. Dasselbe gilt für 7. Der Zustandsvorhersagemodus 31 umfasst auch verschiedene Prozesse, die erforderlich sind, um verschiedene Arten von Informationen zu erfassen, die auf dem Zustandsvorhersagebildschirm angezeigt werden.
In 5 bestimmt die Modusumschaltung, ob von dem Zustandsvorhersagemodus 31 in den Zustandsanzeigemodus 32 umgeschaltet wird. Der Zustandsanzeigemodus 32 ist beispielsweise ein Prozess zum Durchführen verschiedener Prozesse, die zum Anzeigen von Echtzeit-Statusinformationen des Ventils, wie z. B. einem Winkelgeschwindigkeitsgraph, erforderlich sind, die aus dem Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils erhalten werden. Der Zustandsanzeigemodus 32 kann so ausgebildet sein, dass ein Übergang zu einem diesem Modus entsprechenden Anzeigebildschirm (nicht dargestellt) beispielsweise durch Auswählen eines vorbestimmten selektiven Bereichs auf dem in 6 dargestellten Beispiel eines Zustandsvorhersagebildschirms erfolgen kann.
In 5 wird dann, wenn eine Anzeige, die eine Benachrichtigung über eine vorbestimmte Anomalie vornimmt, auf dem Zustandsvorhersagemodus 31 (Zustandsvorhersagebildschirm) erkannt wird, ein Prozess, der für den Anomalieanzeigemodus 33 erforderlich ist, durch Auswahl eines vorbestimmten Auswahlbereichs durch einen Anwender ausgeführt.
Der Anomalieanzeigemodus 33 führt verschiedene Prozesse aus, die erforderlich sind, um verschiedene Arten von Informationen über eine Anomalie des Überwachungszielventils mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 anzuzeigen. 7, die weiter unten beschrieben ist, stellt schematisch ein Beispiel eines Anomalieanzeigebildschirms dar, der in dem Anomalieanzeigemodus 33 angezeigt wird. Der Anomalieanzeigemodus 33 umfasst verschiedene Prozesse, die erforderlich sind, um verschiedene Arten von Informationen zu erhalten, die auf dem Anomalieanzeigebildschirm angezeigt werden. Wenn keine Anomalie detektiert wird, kann die Anzeige beendet werden, indem ein Anwender eine Bedienung zum Auswählen eines vorbestimmten Auswahlbereichs auf dem Bildschirm ausführt.
6 ist ein Beispiel eines Bildschirms, der Informationen über die Zustandsvorhersage des Überwachungszielventils anzeigt. In dem oberen Teil des Bildschirms in 6 werden spezifische Informationsanzeigebereiche 34 bis 37 für das Ventil mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 angezeigt.
Zum Beispiel werden in dem Anzeigebereich 34 für spezifische Informationen der Name der Firma, die das Ventil mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 besitzt, der Name der Fabrik und der Name der Rohrleitung (Leitungsname) einfach in der größten Schriftart auf dem Bildschirm angezeigt und gleichzeitig wird eine Informationsüberflutung verhindert. Im Bereich 34 kann ein kurzer Text angezeigt werden, der den Zustand der Bildschirmanzeige beschreibt (z. B. „ventilspezifische Informationen werden angezeigt“ oder „Graph kann umgeschaltet werden“).
In dem Anzeigebereich für spezifische Informationen 35 werden Informationen über den Standort der Fabrik angezeigt. Beispielsweise kann ein tatsächliches fotografisches Bild der Fabrik in dem Bereich 35 angezeigt werden und mehrere fotografische Bilder der Fabrik können so angezeigt werden, dass sie durch eine Berührungsbedienung umschaltbar sind. Außerdem werden in dem Anzeigebereich für spezifische Informationen 36 Informationen über das Ventil angezeigt, an dem die Sensoreinheit 1 angebracht werden soll. Beispielsweise können mehrere tatsächliche fotografische Bilder des Ventils umschaltbar angezeigt werden, oder es können eindeutige Informationen des Ventils in einer vorbestimmten Form angezeigt werden.
In dem Anzeigebereich für spezifische Informationen 37 werden die Seriennummer (Ventilnummer) zum Identifizieren des Ventils mit der daran in der Fabrik angebrachten Sensoreinheit 1, die verbleibende Batterieleistung der Sensoreinheit 1, der Kommunikationszustand der Sensoreinheit 1 und dergleichen angezeigt. Außerdem können Auswahlknöpfe für den Übergang zu Bildschirmen (nicht dargestellt) angezeigt werden, die Verlaufsinformationen einschließlich Aufzeichnungen von Ventilwartungsarbeiten oder dergleichen, Ventilkatalog, Lieferbezüge und eine Bedienungsanleitung anzeigen.
Auf diese Weise werden, um den Überwachungsstatus mehrerer Ventilen innerhalb des Rohrleitungssystems zu sehen, drei Informationselemente, einschließlich der Position des Rohrleitungssystems der Fabrik oder dergleichen, dem äußeren Erscheinungsbild der Überwachungszielventile an dem Standort und der Wartungsaufzeichnungen der Ventile, beispielsweise von allgemeinen Informationen bis hin zu detaillierten Informationen von links nach rechts angezeigt, was den Zustand der Ventile besser verständlich macht und als Mensch-Maschine-Schnittstelle bevorzugt wird.
In 6 werden Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen, die von dem Ventil mit daran befestigter Sensoreinheit 1 erhalten werden, als ein Graph an dem unteren Rand des Bildschirms angezeigt. In dem Graphen stellt die linke Achse das Drehmoment (Nm) dar und entspricht dem Balkendiagramm, die horizontale Achse stellt die Zeit (nach Jahr) dar und die rechte Achse stellt eine Öffnungs-/Schließzeit (Sekunden) dar und entspricht dem Liniendiagramm.
Hier stellt die horizontale Achse die Zeit dar, die sich von der Vergangenheit bis zur Gegenwart und weiter in die Zukunft erstreckt. Wenn die Gegenwart beispielsweise 2019 n. Chr. ist, zeigt der Graph die Zeit von 2017 n. Chr. (Vergangenheit) bis 2019 n. Chr. (Gegenwart) und weiter bis 2020 (Zukunft). Als Antwort darauf wird das Liniendiagramm (Öffnungs-/Schließzeit) in die Zukunft verlängert. Die durch den verlängerten Abschnitt angezeigte Öffnungs-/Schließzeit ist eine vorhergesagte Öffnungs-/Schließzeit, die durch Anwenden von Mitteln zur Vorhersage vorbestimmter Zustände auf die Öffnungs-/Schließzeit erhalten wird, die aus dem Ventil mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 in der Systemsteuereinheit 10 erhalten wird.
Beispielsweise wird Extrapolation als Zustandsvorhersagemittel verwendet. In diesem Graphen wird eine bekannte Extrapolation auf den Graphen (Liniengraphen) der Öffnungs-/Schließzeit angewendet, um den Graphen zu erweitern, und ein vorhergesagter Bereich, der in dem erweiterten Abschnitt (dem Abschnitt, der der Zeit von der Gegenwart bis in die Zukunft entspricht) vorhergesagt wird, wird durch eine gepunktete Linie oder dergleichen angezeigt. Außerdem kann in einem Bereich 40 eine Erläuterung für den Graphen angezeigt werden. Es ist zu beachten, dass als Zustandsvorhersagemittel der weiter unten beschriebene CNN-Mittelwert zur Berechnung verwendet werden kann.
Eine anzuzeigende Knopfgruppe 41 umfasst Auswahlknöpfe zum Ändern der Anzeigeform des unten angezeigten Graphen (mehrere Knöpfe für die jeweiligen Anzeigeformen) (nicht dargestellt) und einen Knopf zum Auswählen der Anzeige einer vorbestimmten Animation, die gemäß dem Graphen arbeitet.
7 ist ein Beispiel eines Bildschirms, der Informationen über einen anomalen Zustand des Ventils mit daran angebrachter Sensoreinheit 1 anzeigt. Die gleichen Teile wie diejenigen in 6 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um eine redundante Beschreibung wegzulassen. Zum Beispiel kann 7 angezeigt werden, indem der Graphenteil unten in 6 wie oben beschrieben durch einen Wisch- oder Schnippvorgang gewechselt wird. Da 7 der Bildschirm ist, der eine Benachrichtigung über einen anomalen Zustand vornimmt, kann zudem beispielsweise eine Anomalieanzeige in einer vorbestimmten auffälligen Form an dem unteren Rand des Bildschirms von 6 durchgeführt werden, um eine Benachrichtigung über die Anomalie im Voraus vorzunehmen. Wenn beispielsweise die Grundfarbe des Bildschirms blau ist, ist ein großer Text, wie z. B. „Es gibt eine Anomalie in der Winkelgeschwindigkeit vom Öffnen zum Schließen“, der in auffälligem Rot angezeigt wird, leicht ersichtlich.
In 7 werden Ausgabeergebnisse von weiter unten beschriebenen Folgerungsinformationen in Anomalieanzeigebereichen 42 bis 44 angezeigt. In dem Anomalieanzeigebereich 42 werden Informationen über weiter unten beschriebene Diagnosefolgerungsinformationen angezeigt. In diesem Fall werden die Informationen vorzugsweise für jedes Diagnoseergebnis zusammen mit der Wahrscheinlichkeit als jeweiliges Ergebnis angezeigt, und es ist bevorzugter, dass die Diagnoseergebnisse gemäß der Größe der Wahrscheinlichkeit farbcodiert und wegen der leichten Verständlichkeit in Form eines vorbestimmten Tortendiagramms angezeigt werden. Darüber hinaus wird in dem Anomalieanzeigebereich 43 die Basis der Bestimmung der in dem Anomalieanzeigebereich 42 ausgegebenen Diagnosefolgerungsinformation in einer vorbestimmten Form angezeigt.
Zum Beispiel wird in dem Anomalieanzeigebereich 43 etwa „Ursachendiagnosegrundlage: (1) Anomale Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit, (2) Anomale Geschwindigkeit bei einem Öffnungsgrad von etwa 82 bis 88 Grad“ oder „Ventilzustandsdiagnose: Im Falle eines Festsitzens durch Fremdkörper besteht die Möglichkeit einer Leckage des Sitzes aufgrund einer Beschädigung des Sitzes“ angezeigt. Im Falle eines Kontakts durch menschliche Betätigung gibt es keine Beeinflussung des Ventils. Im Falle einer anormalen Spindelform gibt es Schaftschäden durch Verschleiß von Anlaufscheiben oder Packungsteilen.
In dem Anomalieanzeigebereich 44 werden vorbestimmte Abhilfen als Antwort auf das angezeigte Diagnoseergebnis angezeigt. Informationen über die Abhilfen werden beispielsweise in der Datenbank 4 vorab in der den Diagnoseergebnissen entsprechenden Form vorgehalten und von der Systemsteuereinheit 100 abgerufen und bei Bedarf angezeigt. Zum Beispiel wird eine Anzeige wie „Abhilfevorschlag: Ventilöffnungs- und -schließvorgang durchführen und Drehmomentdaten prüfen, (2) wenn sich der Drehmomentwert nicht ändert, Ersatzteil und ersetzen, (3) wenn der Drehmomentwert abnimmt, keine Aktion benötigt“ vorgenommen. Außerdem kann ein vorbestimmter Auswahlknopf oder dergleichen zum Übergang zu einem Bildschirm (nicht dargestellt) angezeigt werden, auf dem eine vorbestimmte Eingabebedienung durchgeführt werden kann, um der Wartungsfirma Arbeitsanweisungen zu geben.
Unten auf dem Bildschirm von 7 ist ein Winkelgeschwindigkeitsgraph dargestellt, dessen horizontale Achse einem Öffnen/Schließen (von 0 Grad bis 90 Grad) des Ventils mit daran angebrachter Sensoreinheit 1 entspricht. Der gestrichelte Kreis hebt einen Musterabschnitt des Winkelgeschwindigkeitsgraphen hervor, der dieses Mal als anomal diagnostiziert wurde. Auf diese Weise werden, wenn eine Anomalie diagnostiziert wird, ein Winkelgeschwindigkeitsgraph, der der Anomalie entspricht, und der Teil des Musters, der als anomal bestimmt wurde, angezeigt, was es einfach macht, sich auf einen Blick ein Bild der Ursache der Anomalie vorzustellen, also bevorzugt.
Wie es oben beschrieben ist, kann in dem Anzeigesystem der vorliegenden Erfindung ein anomaler Zustand des Ventils leicht auf der Zustandsanzeige und der Anomaliebenachrichtigungsanzeige erfasst werden, die auf dem Zustandsvorhersagebildschirm und dem Anomalieanzeigebildschirm leicht visuell zu erkennen sind, zu denen einfach aus dem Zustandsvorhersagebildschirm gewechselt werden kann. So können wichtige Ventilstatusinformationen zentral auf einem tragbaren Endgerät angezeigt werden. Dadurch kann zusätzlich zur Überwachung und Wartung von Ventilsystemen die Arbeitseffizienz, die erforderlich ist, um auf Anomalien zu reagieren, erheblich verbessert werden.
[Beispiele eines Winkelgeschwindigkeitsgraphen (Eingabebild)]
12 bis 16 sind Beispiele eines Graphenbildes, das tatsächliche Messwerte der Winkelgeschwindigkeit in einem 90-Grad-Drehventil mit schwimmender Kugel zeigt, die durch das System der vorliegenden Erfindung gemessen werden. 22 bis 27 sind Beispiele eines Graphenbildes, das eine Diagnose auf dem Sitz in einem 90-Grad-Drehungs-Schmetterlingsventil zeigt. Das Zielprodukt des Systems der vorliegenden Erfindung ist nicht auf diese Ziele beschränkt, und das System kann eine detaillierte Diagnose auf der Ebene eines spezifischen Abschnitts/spezifischen Symptoms des Zielprodukts durch Analysieren der Form und des Musters eines charakteristischen Graphen (Winkelgeschwindigkeitsgraphen), der aus Daten erzeugt wird, die Winkelgeschwindigkeitsdaten, die weithin von dem Zielprodukt gesammelt wurden, vornehmen. Insbesondere im Fall eines Ventils ist es bevorzugt, das Erfassen des Verschleißzustands zumindest des Ventilsitzes, der Stopfbuchsenpackung und/oder des Schaftlagers als Zielabschnitt/- komponente einzubeziehen.
Wie es in 12 bis 16 und 22 bis 27 gezeigt ist, die Winkelgeschwindigkeitsgraphen von Beispielen sind, enthält jeder Winkelgeschwindigkeitsgraph mindestens mehrere Spitzenwerte. Ein Öffnungsgrad- oder Zeitentwicklungsgraph mit solchen Spitzenwerten kann beispielsweise nicht von einem normalen Winkelsensor (Positionssensor) erhalten werden, der an einem Drehventil angebracht ist. Somit kann bei herkömmlichen Techniken ein System wie die vorliegende Erfindung, das eine detaillierte Diagnose auf der Grundlage von Informationen über diese Spitzenwerte (wie etwa die Position, den Wert und die Spitzenbreite auf dem Graphen) erstellt, nicht erstellt werden. Nach intensiven Studien, die vom Anmelder der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurden, hat sich herausgestellt, dass ein derartiger Winkelgeschwindigkeitsgraph zumindest durch das oben beschriebene Gyroskop 8 erhalten werden kann.
Zumindest im Fall eines Vibrationsgyroskops eines aus MEMS hergestellten Halbleitertyps kann dies von seinem Messprinzip her wie folgt betrachtet werden. Das heißt, ein normaler Winkelsensor kann zu jeder Zeitdauer nur einen diskreten Winkel erfassen. Daher ist es beim Umsetzen von Winkeldaten in eine Winkelgeschwindigkeit nur eine Möglichkeit, diese als Gradient in einer Zeitdauer in einem Zeitentwicklungsdiagramm zu berechnen. Andererseits wird im Fall eines Gyroskops eine von einem Vibrationselement erfasste momentane Coriolis-Kraft in eine Winkelgeschwindigkeit zur Messung umgewandelt. Somit ist es möglich, abhängig von den Einstellungen eine im Wesentlichen tatsächliche Winkelgeschwindigkeit genau zu messen. Auch wenn ein Winkelsensor verwendet wird, um dies zu erreichen, ist es zumindest notwendig, eine extrem kleine Zeitdauer einzustellen, was nicht praktikabel ist.
In dieser Hinsicht gibt es für glatte, fließende und kontinuierliche Bewegungen keinen so großen Unterschied zwischen den beiden (Winkelgeschwindigkeitsdaten, die von dem Winkelsensor erhalten werden, und Winkelgeschwindigkeitsdaten, die von dem Gyroskop erhalten werden). Bei Drehbewegungen eines Objekts, das sich bewegt, während es eine feine, zufällige und diskontinuierliche Reibungswirkung erfährt, beispielsweise des Ventilschafts eines Drehventils, gibt es einen Unterschied zwischen den beiden. Insbesondere kann ein Winkelgeschwindigkeitsgraph, der von dem Winkelsensor erhalten wird, feinen Bewegungen nicht im Detail folgen. Somit kann kein spitzenartiges, nicht gekrümmtes und schwingendes Muster erhalten werden. Andererseits kann das Gyroskop feine Bewegungen des Ventilschafts, die durch die Reibungswirkung verursacht werden, gut erfassen. Somit kann es möglich sein, einen präzisen Winkelgeschwindigkeitsgraphen mit Spitzen zu erhalten, die an mehreren Punkten erscheinen.
Außerdem werden Trägheitssensoren, die typische interne Informationssensoren sind, typischerweise in Beschleunigungssensoren und Gyroskope eingeteilt. Bei herkömmlichen Techniken gibt es auch Ventilöffnungsmesser, die mit diesem Beschleunigungssensor versehen sind und einfach an dem oberen Endteil des Schafts des Drehventils angebracht werden können. Das heißt, der Drehwinkel oder dergleichen des Ventilgriffs wird durch diesen Beschleunigungssensor oder dergleichen erfasst. Obwohl zumindest Beschleunigungssensoren vom MEMS-Typ, die in den letzten Jahren allgemein verwendet wurden, im Prinzip hervorragend bei der Erfassung einer Translationsbewegung, einer Vibrationsbewegung oder einer Neigung relativ zur Schwerkraftrichtung sind, gibt es viel Raum für Verbesserung der Detektion bei einfacher Konfiguration, obwohl eine detaillierte Detektion einer Drehbewegung nicht unmöglich ist.
Dieser Typ von Beschleunigungssensor hat die Eigenschaft, dass eine Bewegung innerhalb der horizontalen Ebene ohne Neigung relativ zur Richtung der Schwerkraft fast in einem Totband liegt und extrem schwer zu erfassen ist. Darüber hinaus fängt der Beschleunigungssensor leicht andere unnötige Komponenten als die Rollbeschleunigung ein, wie z. B. Gravitationsbeschleunigungskomponenten und Translations-Beschleunigungskomponenten (Vibrations-Beschleunigungskomponenten). Darüber hinaus ist es theoretisch bekannt, dass es unmöglich ist, die gemessene unnötige Beschleunigung angemessen von einem Ausgangssignal zu trennen, zumindest wenn nur ein Beschleunigungssensor verwendet wird. In der Praxis hat dieser Typ von Ventilöffnungsmesser Einschränkungen hinsichtlich der Rohrleitungsausrichtung und -richtung eines Befestigungsziels und wird häufig verwendet, nachdem die Rohrleitungsausrichtung eines Ventils, das das Befestigungsziel sein soll, im Voraus überprüft und die Sensorkonfiguration für die Verwendung geeignet für das Ziel eingestellt wurde. Somit ist es auch, zumindest mit einer einfachen Struktur, die nur einen Beschleunigungssensor aufweist, schwierig, eine Drehbewegung im Detail zu erfassen, während eine zufällige Reibung eingebracht wird.
12 bis 16 stellen Daten von Experimenten dar, die unter den folgenden Bedingungen durchgeführt wurden: Fahrzeit: 4 (Sekunden/90 Grad); Anschlussausrichtung: horizontal; Aktorzuluftdruck: 0,5; Fluid:Dampf; Fluiddruck: 1 (MPa); Rohrhalterung: 100; und Umgebungstemperatur: 25°C (Es ist zu beachten, dass ein Ventil mit einem Nenndruck von 10 K verwendet wurde). Die Testbedingungen sind Beispiele für Bedingungen von Testprodukten, die im Hinblick auf Qualitätstechnik beim Testen des Systems der vorliegenden Erfindung mindestens erforderlich sind. Die für das Zielprodukt (Kugelventil V) einzigartige Struktur mit der daran befestigten Sensoreinheit 1 ist den Positionen, Größen und Spitzenbreiten mehrerer Spitzen zugeordnet, die in geeignet graphisch dargestellten Winkelgeschwindigkeitsdaten erscheinen, um den Zustand des Zielprodukts genau zu erfassen und anhand der erfassten Details eine genaue Diagnose des Zielprodukts durchzuführen.
12 bis 16 sind Beispiele eines Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der aus dem Gyroskop 8 unter Verwendung der Sensoreinheit 1 der vorliegenden Erfindung erhalten wird, wenn sich die Kugel 30 bei einer Vierteldrehung um 90 Grad von einem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand in dem Vierteldrehungs-Aktor 7 und dem schwimmenden Kugelventil V dreht, die in 2(b) dargestellt sind, und die rechte vertikale Achse repräsentiert die Winkelgeschwindigkeit (Einheit: Grad/Sekunde). Zudem geben Messwerte dieser Winkelgeschwindigkeit Messwerte in der Y-Achsenrichtung für das in 2(a) dargestellte Gyroskop 8 an. Es ist zu beachten, dass, obwohl in dem vorliegenden Beispiel Messwerte in der X-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung nicht als Graphdaten verwendet werden, diese Werte als ergänzende Daten zum Zweck der Korrektur von Fehlern in der Anbringung des Gyroskops verwendet werden können.
Die horizontale Achse in jeder der Zeichnungen stellt eine Ventilbetriebszeit dar, die die Zeit ist, nachdem dem Aktor 7 durch den Geschwindigkeits-Controller Luftdruck zugeführt wurde (Einheit: Millisekunde). Konkret handelt es sich um einen Kugelventil aus Edelstahl mit einer Nennweite von 50 A und einem Nenndruck von 20 K. Diagnoseziele sind die Kugelsitze A1 und A2 aus PTFE + PFA. Obwohl dies nicht dargestellt ist, können ein Schaftlager aus PTFE mit Glasfasern und eine V-Packung aus PTFE ebenfalls die Überwachungsziele sein (der Kugelsitz A, das Schaftlager und die Stopfbuchsenpackung werden gemeinsam als „Verschleißkomponenten“ bezeichnet). Wie es durch eine Öffnungs-/Schließzählung in den Zeichnungen angezeigt ist, sind 12, 13, 14, 15 und 16 Daten, die erfasst werden, nachdem das Ventil 0, 30, 500, 1000 bzw. 10000 Mal geöffnet und geschlossen wurde.
Darüber hinaus ist in den vorliegenden Beispielen der Geber 22, wie er in 2(b) gezeigt ist, zusammen mit der Sensoreinheit 1 an der Steuerwelle 18 angebracht und Winkeldaten, die aus dem Geber 22 erhalten werden, sind auch als Ventilöffnungsgrad auf der linken vertikalen Achse in 12 bis 16 angezeigt (Einheit: Grad).
17 bis 21 zeigen schematisch das in 12 bis 16 dargestellte Ventil von einem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand in der Reihenfolge der Figurennummer und sind insbesondere erläuternde Darstellungen für die Positionsbeziehung zwischen dem Durchgangskanal 30a der Kugel 30 und den Kugelsitzen A1 und A2 und dergleichen. 17 stellt das Ventil bei einem Öffnungsgrad von 0 (vollständig geschlossen) dar; 18 zeigt das Ventil bei einem Öffnungsgrad von ungefähr 10 Grad; 19 zeigt das Ventil bei einem Öffnungsgrad von etwa 20 Grad; 20 zeigt das Ventil bei einem Öffnungsgrad von etwa 80 Grad, und 21 zeigt das Ventil bei einem Öffnungsgrad von etwa 90 Grad (vollständig geöffnet).
Unter der Annahme, dass eine Kontaktrate zwischen der Kugel 30 und dem Kugelsitz A in dem in 17 gezeigten Zustand 100 % ist, ist die Kontaktrate in 18 immer noch 100%, fällt auf 85 % in 19, weiter auf 62 % in 20 und kehrt wieder zu 100% in 21 zurück.
Als Nächstes sind, obwohl kein Strukturdiagramm dargestellt ist, 22 bis 24 Beispiele eines Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der von dem Gyroskop 8 unter Verwendung der Sensoreinheit 1 der vorliegenden Erfindung erhalten wird, wenn sich die Ventilscheibe um 90 Grad von einem vollständig geschlossenen Zustand in einen vollständig geöffneten Zustand in einem doppelt wirkenden pneumatischer Aktor mit einer Zahnstangen- und Ritzelstruktur und einem Schmetterlingsventil vom Vierteldrehungstyp dreht. Details der Graphen sind den obigen ähnlich und die Graphen zeigen Daten von Experimenten, die unter den folgenden Testbedingungen durchgeführt wurden: Fahrzeit: 2 (Sekunden/90 Grad); Anschlussausrichtung: horizontal; Aktorzufuhrdruck: 0,2; Fluid: kaltes Wasser; Fluiddruck: 0,1 (MPa); Rohrhalterung: 10; und Umgebungstemperatur: 0°C.
Insbesondere hat das Schmetterlingsventil eine Schmetterlingsventilstruktur vom Mitteltyp, die durch Aluminiumdruckguss hergestellt ist und einen Nenndruck von 10 K und einen Nenndurchmesser von 50 A hat, und die Sensoreinheit 1 der vorliegenden Erfindung ist an seinem Ventilschaft in ähnlicher Weise wie oben beschrieben angebracht. Wie bei den oben beschriebenen Graphen zeigen die Graphen dieser Zeichnungen auch Winkel, die durch den Geber gemessen wurden, und Winkelgeschwindigkeiten, die durch das Gyroskop 8 erhalten wurden, das in die Überwachungseinheit eingebaut ist (Y-Achsen-Messwerte), in einer Graphenform. Das Diagnoseziel ist ein Gummisitz aus EPDM. Zudem sind 22, 23 und 24 Daten, die erfasst wurden, nachdem das Ventil 0-, 500- bzw. 1500-mal geöffnet und geschlossen wurde.
Wie 22 bis 24, sind 25 bis 27 sind auch Beispiele eines Winkelgeschwindigkeitsgraphen, der durch die Gyroskop-Messoperationen von einem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand in einem mit einem pneumatischen Aktor ausgestatteten Vierteldrehungs-Schmetterlingsventil erhalten wird. Bei jeder der Operationen von vollständig geschlossen bis vollständig geöffnet in 25 bis 27 wurde eine vorgeschriebene Ventilsitzprüfung an dem Ventil in einem vollständig geschlossenen Zustand durchgeführt, und es wurde bestätigt, dass es keine Leckage gab.
25 ist ein Graph in einem Anfangszustand, in dem die Öffnungs-/Schließzählung null ist. Im Teil (A) im Graphen von 25 erscheint eine kleine Spitze der Winkelgeschwindigkeit unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs der Ventilscheibe. Es wird angenommen, dass diese Spitze durch ein sogenanntes Sprungphänomen verursacht wurde, bei dem sich der Ventilblattteil etwas plötzlich von dem Gummisitz wegbewegt, wenn sich die Ventilscheibe beim Ventilöffnungsvorgang dreht. In dieser Zeichnung erscheinen im Teil (B) des Graphen drei Spitzen an einer Position, an der der Ventilteller nahe bis vollständig geöffnet ist. Es wird angenommen, dass diese Spitzen als Antwort auf die Form des Gummisitzes der Ventilscheibe des Schmetterlingsventils aufgetreten sind. In 25 entspricht der Teil (C) in dem Graphen einer Position, an der die Ventilscheibe vollständig geöffnet wird. Es wird gezeigt, dass dieses Ventil ungefähr 4100 (ms) von einem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand benötigt.
26 ist ein Graph der Winkelgeschwindigkeit, gemessen bei einer Öffnungs-/Schließzählung von 1000 Mal. Der Teil (D) in dem Graphen dieser Zeichnung zeigt eine Spitze unmittelbar nach dem Start des Vorgangs, aber die Position (Zeit), an der diese Spitze erscheint, ist ungefähr doppelt so groß wie die in 25. Wenn diese Spitze durch das oben beschriebene Sprungphänomen der Ventilscheibe verursacht wird, kann angenommen werden, dass beispielsweise ein Verschleiß des Gummisitzes im Gange ist, wenn eine solche Verschiebung in der Spitze detektiert wird. Das heißt, als eine Art der Wartung des Schmetterlingsventils kann Die Zeitvorgabe der Wartung der Verbindung gefolgert werden. Beispielsweise kann der Spitzenwert im Voraus als Merkmalswert festgelegt werden und dann, wenn der Merkmalswert eine bestimmte Schwelle überschreitet, kann eine Benachrichtigung über die Wartung der Schaftverbindung des Schmetterlingsventils erfolgen.
In 26 kann der Teil (E) in dem Graphen als ein verändertes Muster der drei Spitzen in dem Teil (B) von 25 betrachtet werden, wie sie oben beschrieben ist. In diesem Fall kann die Änderung der drei Spitzen als Formänderung des Gummisitzes angesehen werden. Somit kann dies zur Benachrichtigung über die Wartung des Gummisitzes des Schmetterlingsventils verwendet werden. Auch in dieser Zeichnung kann die zum vollständigen Öffnen des Ventils erforderliche Zeit aus dem Teil (F) in dem Graphen entnommen werden. In diesem Fall beträgt die Zeit ungefähr 5600 (ms), was länger ist als die Zeit, die in Teil (C) von 25 als erste Zeit angegeben ist. Darüber hinaus ist, obwohl dies nicht dargestellt ist, das Betätigungsdrehmoment bei 1000 Mal (26) größer als das Betätigungsdrehmoment beim ersten Mal (25).
27 ist ein Graph der Winkelgeschwindigkeit, gemessen bei einer Öffnungs-/Schließzählung von 3000 Mal. Für eine Spitze unmittelbar nach dem Start des Betriebs in Teil (G) dieser Zeichnung gibt es keine besondere Änderung, zumindest relativ zu Teil (D) von 26. Drei Spitzen erscheinen im Teil (H) in dem Graphen dieser Zeichnung wie im Teil (B) von 25 und Teil (E) von 26. Diese Spitzenwerte unterscheiden sich jedoch von den Spitzenwerten in Teil (B) von 25 und Teil (E) von 26 und das Intervall zwischen den Spitzen ist ebenfalls verschieden von dem in Teil (B) von 25 und Teil (E) von 26. Solche Veränderungen können als bezeichnend für den Abnutzungszustand des Gummisitzes angesehen werden. Das heißt, wenn es große Änderungen in den Spitzenwerten und dem Spitzenintervall in diesem Ausmaß gibt, kann davon ausgegangen werden, dass eine Änderung in der Form des Gummisitzes ebenfalls groß ist. Somit kann dies verwendet werden, um die Zeitvorgabe der Wartung des Gummisitzes zu erkennen.
In 27 beträgt die Zeit, die zum vollständigen Schließen des Ventils aus seinem vollständig geöffneten Zustand erforderlich ist, der durch den Teil (I) in dem Graphen angezeigt wird, ungefähr 6400 (ms). Das heißt, die Zeit beträgt etwa das 1,6-fache von der in Teil (F) von 26. Beispielsweise kann auch aus dieser Verlängerung der Öffnungs-/Schließzeit eine Erhöhung der Reibungskraft des Gummisitzes oder eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Aktors gefolgert werden und dies kann zur Schätzung der Wartungszeitvorgabe des Ventils verwendet werden.
Informationen über die Spitzen wie (A) und (B) von 25, (D) und (E) von 26 und (G) und (H) von 27 werden beispielsweise wie oben beschrieben basierend auf Änderungen in den Informationen wie diesen Spitzenwerten, der Zeit, zu der jede Spitze erscheint, oder der Zeit, die erforderlich ist, um das Ventil vollständig zu öffnen, wie z. B. (C) von 25, (F) von 26 und (I) von 27, ermöglichen eine Vorhersage der Zeitvorgabe der Wartung des Ventils.
Dementsprechend ist es möglich, eine Ventilwartung wirksam durchzuführen und gleichzeitig unerwartete Ausfälle oder Unterbrechungen in der Rohrleitung zu verhindern.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung auch möglich, Ausfall- und Zustandserfassung und Ausfallvorhersage zusätzlich zur Folgerung des Zustands des Ventils durch eine Technik, wie sie unten beschrieben ist, unter Verwendung solcher zweidimensionaler Winkelgeschwindigkeitsgraphenbilder durchzuführen. Insbesondere wird, wie es durch schraffierte Bereiche (Flächen) von 25 bis 27 angezeigt ist, der Winkelgeschwindigkeitsgraph als Bild erkannt und einem maschinellen Lernen unterzogen, das verwendet werden kann, um Ventilausfälle basierend auf Änderungen des Ventilzustands vorherzusagen. Vergleicht man zum Beispiel 25 mit 26, ändert sich der schraffierte Bereich in 26 im Vergleich zu dem schraffierten Bereich in 25 so, dass er sich horizontal erweitert.
Auf diese Weise ist es nicht nur durch Vergleichen von Spitzenwerten der Winkelgeschwindigkeit oder der durch Spitzenwerte angezeigten Zeit oder Durchführen einer Bestanden/Durchgefallen-Bestimmung basierend auf der Schwelle, sondern auch durch Verwenden von Bildern möglich, den Zustand des Systems einschließlich des Zustands des Sitzes (Kugel- oder Gummisitzes) wie z. B. Verschleiß oder teilweiser Bruch, basierend auf Gesamttendenzen zu überprüfen, ohne durch momentane Wertänderungen beeinflusst zu werden, wodurch eine angemessene Vorhersage der Wartungszeitvorgabe ermöglicht wird. Außerdem kann die Genauigkeit der Wartungszeitvorhersage erhöht werden, indem diese Datenelemente als Lehrdaten, die beim maschinellen Lernen verwendet werden, gesammelt und aktualisiert werden. Wenn die tatsächlich gemessenen Daten (Bild) im Vergleich zu den zuvor gesammelten Daten (Bild) mangelhaft sind, kann außerdem auch erfasst werden, dass eine Anomalie in dem Ventil vorliegt.
[Ausgabe von Folgerungsinformationen durch das System]
Als Nächstes wird die Datenverarbeitung in dem System der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 bis 10 beschrieben. 8 zeigt einen Teil des in 1 dargestellten Systems einschließlich des Servers 45, der die weiter unten beschriebene KI-Bestimmung ausführt.
Das in 8 verwendete Ventil ist das oben beschriebene Kugelventil, das in 1 dargestellt ist, und die Sensoreinheit 1 ist auch die oben beschriebene Sensoreinheit, die in 1 dargestellt ist. Zudem ist die Sensoreinheit 1 als eigenständige Einzeleinheit, die mit der Leistungsversorgung 15 versehen ist, lösbar so befestigt, dass sie zusammen mit dem Ventilschaft drehbar ist, und über das Internet 5 mit dem Server 45 und dergleichen unter Verwendung des Kommunikationsmoduls 14 durch Verwenden eines vorbestimmten drahtlosen Kommunikationsprotokolls drahtlos kommunikationsfähig verbunden.
In 8 sind das Tablet 46 und der PC 47 Beispiele der Anzeigevorrichtung 2 zum Prüfen von Informationen über das Ventil V, die von der Sensoreinheit 1 gesendet werden, und jeweils mit der Anzeigeeinheit 3 versehen, die von der Sensoreinheit 1 gesendete Daten anzeigen kann. Beispielsweise kann jegliche Anzeigeanwendung, die von einem in dem Server 45 enthaltenen Anwendungsserver erhalten werden kann, für die Anzeigeeinheit 3 verwendet werden.
Beispielsweise wird als Server 45 ein Cloud-Server verwendet und die Verwendung des Cloud-Servers eignet sich für verschiedene Berechnungsverfahren und Sicherheitsmaßnahmen, die weiter unten beschrieben werden. In dem Server 45 werden alle oder einige Teile von Positionsinformationen, wie beispielsweise eindeutige Informationen und Rohranschlussinformationen, Verlaufsinformationen wie beispielsweise Messinformationen, Diagnoseinformationen und ein Merkmalswert in der Datenbank 4 und zusätzlich Folgerungsinformationen wie beispielsweise Diagnosefolgerungsinformationen und Verlaufsfolgerungsinformationen, die aus den Positionsinformationen und den Verlaufsinformationen gefolgert werden, durch die Systemsteuereinheit 100 gesammelt (gespeichert), und ein Überschreiben jedes Informationselements oder eine Ausgabe der Folgerungsinformationen wird nach Bedarf durchgeführt. Zusätzlich zu dem Server 45 kann ein vorbestimmter Anwendungsserver für die Endgerätanzeige oder dergleichen bereitgestellt sein. Auch in diesem Fall kann ein Anwender mit einem Endgerät jederzeit und von jedem Ort aus auf den Server zugreifen, um den Ventilzustand zu sehen.
Ein Merkmalswert von Messdaten zur Verwendung beim Erfassen des Ventilzustands in Informationen innerhalb des Servers 45 kann die Zeit, die das Ventil V benötigt, um einen vorbestimmten Öffnungsgrad aus einem vollständig geschlossenen Zustand zu erreichen (z. B. eine Zeit T₁ von 0 Grad bis 10 Grad oder eine Zeit T₂ von 0 Grad bis 30 Grad), eine vollständige Schließzeit, die das Ventil V von einem vollständig geöffneten Zustand zu einem vollständig geschlossenen Zustand benötigt, oder die Zeit, die das Ventil V benötigt, um einen vollständig geschlossenen Zustand von einem vorbestimmten Öffnungsgrad zu erreichen (beispielsweise eine Zeit T₃ von 80 Grad bis 90 Grad), sein, die in dem Winkelgeschwindigkeitsgraphen (12 bis 16, 22 bis 24 und 25 bis 27) erscheint, der aus Winkelgeschwindigkeitsdaten in Axialrichtung des Ventilschafts (Y-Achsenrichtung) erhalten wird. Außerdem kann der Merkmalswert die Anzahl, Position, Größe und/oder Breite von steilen Gradienten der Winkelgeschwindigkeit, die in einem vorbestimmten Zeitbereich (beispielsweise dem Zeitbereich T₁ oder T₃) enthalten sind, die Zeit, bis die Winkelgeschwindigkeit einen Maximalwert oder einen lokalen Maximalwert erreicht, oder die Größe oder Breite des Maximalwerts oder des lokalen Maximalwerts oder alle oder einige davon umfassen. Darüber hinaus kann der Merkmalswert eine Start-/Endzeit einer vorbestimmten Zeit (wie etwa der Zeit T₁) sein und kann im Fall einer Leckagemenge das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Leckage (binärer Wert) sein. Entsprechend der Art dieser Merkmalswerte werden Merkmalsdaten als numerische Daten (Skalare, Vektoren) erzeugt.
Darüber hinaus können die erhaltenen Messdaten verarbeitet (einer sogenannten Vorverarbeitung unterzogen) werden, um Daten wie etwa die durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit oder die maximale Winkelgeschwindigkeit in einem vorbestimmten Öffnungsgradbereich zu erhalten, und die erhaltenen Daten können als der Merkmalswert verwendet werden.
Hier bezieht sich zum Beispiel, wie in 12 bis 16, 22-24 und 25 bis 27 gezeigt, der steile Gradient auf einen Abschnitt jedes Winkelgeschwindigkeitsgraphen, in dem sich der Ventilöffnungsgrad abrupt ändert, und ein oder mehrere steile Gradienten erscheinen an ungleichmäßigen Positionen, die in Bezug auf die Zeitachse zwischen einem vollständig geöffneten Zustand und einem vollständig geschlossenen Zustand ungleichgewichtig sind. Ein als steiler Gradient zu lesender Gradient (Änderungsrate) kann je nach Implementierung geeignet festgelegt werden. Beispielsweise können ein Gradient einer unimodalen Ortskurve im Bereich T₁ in 12 bis 16 und 22 bis 24 und ein Gradient in der Nähe des Bereichs T₂ in 12 bis 16 beide als steile Steigung gelesen werden.
Außerdem ist die Anzahl der steilen Gradienten beispielsweise die Anzahl, wie oft ein steiler Gradient, der auf dem Graphen erscheint, gelesen werden kann. Die Position eines steilen Gradienten kann beispielsweise die Zeit, zu der der steile Gradient beginnt oder endet, oder die Mitte dieser Zeiten oder die Zeit, die dem lokalen Maximalwert im Fall einer unimodalen Ortskurve entspricht, sein. Die Verschiebung eines steilen Gradienten ist zudem beispielsweise die Differenz zwischen Werten (Öffnungsgraden oder Winkelgeschwindigkeiten), die den Start- und Endzeiten des steilen Gradienten entsprechen, und kann im Fall einer unimodalen Ortskurve auf die Spitzenhöhe eines geeigneten lokalen Maximalwerts eingestellt werden. In ähnlicher Weise ist die Breite eines steilen Gradienten beispielsweise die Differenz zwischen den Start- und Endzeiten des steilen Gradienten und kann auf eine Breite festgelegt werden, die im Fall einer unimodalen Ortskurve der Spitzenhöhe eines geeigneten lokalen Maximalwerts entspricht.
Auf diese Weise ist es möglich, dann, wenn ein leicht zu erkennendes Merkmal in dem Datenmuster erscheint, das als Antwort auf einen Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils auf diese Weise erfasst werden kann, die Größe der Menge von Informationen zu reduzieren oder zu optimieren, die für die Verarbeitung in statistischen Operationen an weiter unten beschriebenen Daten erforderlich sind. Da insbesondere durch Gyroskope erhaltene Winkelgeschwindigkeitsgraphen leicht charakterisiert werden können, werden Lehrdaten (Testdaten) leicht erzeugt, wie es weiter unten beschrieben wird. Bei anderen Sensoren als Gyroskopen ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Merkmal in dem Datenmuster erscheint, das als Antwort auf das Öffnen und Schließen des Ventils erfasst werden kann. Wenn diese Informationen mit weniger Merkmalen beim maschinellen Lernen verwendet werden, ist es daher erforderlich, eine zusätzliche statistische Verarbeitung durchzuführen, um Merkmale zu extrahieren, und die meisten oder alle Teile der erfassten Daten zu verwenden. Andererseits ist es wahrscheinlich, dass ein charakteristischer steiler Gradient in den Winkelgeschwindigkeitsgraphdaten erscheint, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Somit kann eine statistische Operation mit hoher Genauigkeit mit lediglich dieser geringen Menge an Informationen über steile Gradienten (einem Satz von mehreren numerischen Werten wie Position, Anzahl, Verschiebung und/oder Breite) durchgeführt werden, was zu einer Einsparung von Rechenbetriebsmitteln führt.
Merkmalsdaten, die aus solchen Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen erhalten werden, werden als Teil von Messinformationen der Verlaufsinformationseinheit 102 durch die Systemsteuereinheit 100 in 1 und 3 verwendet, und Verlaufsinformationen, die die Messinformationen umfassen, und Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit 101 werden einander zugeordnet und in der Datenbank 4 gesammelt (erster Schritt). Dann gibt die Folgerungsinformationseinheit 103 vorbestimmte Folgerungsinformationen basierend auf den Positionsinformationen und den Verlaufsinformationen aus (zweiter Schritt).
Die Folgerungsinformationen in der Folgerungsinformationseinheit 103 umfassen mindestens Diagnosefolgerungsinformationen und Verlaufsfolgerungsinformationen, wie sie oben beschrieben sind, und diese Teile von Folgerungsinformationen werden durch die oben beschriebene Systemsteuereinheit 100 ausgegeben. Nachfolgend wird ein Betrieb zum Ausführen jeder Funktion beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den beschriebenen Betrieb beschränkt und eine geeignete Verarbeitung wird je nach Implementierung durchgeführt.
Beispielsweise können als Merkmalsdaten der Verlaufsinformationen zweidimensionale Winkelgeschwindigkeitsgraphbilddaten selbst, die aus Winkelgeschwindigkeitsinformationen erhalten werden (oder Bilddaten, die einer vorbestimmten Datenverarbeitung unterzogen werden, um als Eingabedaten für maschinelles Lernen geeignet zu sein) als Teil der Messdaten verwendet werden. Insbesondere ist es, wie es nachstehend beschrieben ist, wirksam, die Daten auf Mittel für maschinelles Lernen (tiefes Lernen) anzuwenden, die sich auf Bilderkennung beziehen, die in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte gemacht hat. Insbesondere wird in diesem Fall physikalisch vorzugsweise eine GPU verwendet.
Wenn ein Folgerungssystem von 9 in Betrieb ist, hat die Systemsteuereinheit 100 eine Funktion des Erzeugens eines vorbestimmten Merkmalswerts aus vorbestimmten Messinformationen, die von dem Ventil mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 gemessen werden, unter Verwendung der Verlaufsinformationseinheit 102 in denselben Positionsinformationen und hat auch eine Funktion des Zuordnens von Diagnoseinformationen des Ventils, die dem Zeitpunkt entsprechen, zu dem diese Messinformationen erhalten werden, als Lernetikett zu diesem Merkmalswert, um Lerndaten zu erzeugen. Die Systemsteuereinheit 100 ist in der Lage, Diagnosefolgerungsinformationen als Diagnoseinformationen auszugeben, die von der Folgerungsinformationseinheit 103 durch eine Technik maschinellen Lernens unter Verwendung dieser Lerndaten gefolgert werden.
9(a) ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Folgerungssystems durch die Systemsteuereinheit 100 darstellt. Die Systemsteuereinheit 100 umfasst physisch einen oder mehrere Computer, die jeweils eine CPU (GPU) und einen Speicher (beide nicht dargestellt) umfassen. Das in der Systemsteuereinheit 100 betriebene Folgerungssystem mit diesen Komponenten umfasst eine Lerndaten-Erstellungseinheit 50, eine Lerndaten-Speichereinheit 51, eine Einheit für maschinelles Lernen 52 , eine Parameteraktualisierungseinheit 53 und eine Lernmodell-Speichereinheit 54. Die Lerndaten-Speichereinheit 51 und die Lernmodell-Speichereinheit 54 sind Speicher. Die Lerndaten-Erstellungseinheit 50, die Einheit für maschinelles Lernen 52 und die Parameteraktualisierungseinheit 53 sind Funktionsblöcke, die durch die CPU (GPU) des Computers implementiert sind, der ein weiter unten beschriebenes Lernprogramm ausführt und interpretiert. Die Systemsteuereinheit 100 kann Informationen innerhalb der Positionsinformationseinheit 101, der Verlaufsinformationseinheit 102 und der Folgerungsinformationseinheit 103 der Datenbank 4 durch die jeweiligen Funktionen steuern, die von der Lerndaten-Erstellungseinheit 50, der Lerndaten-Speichereinheit 51, der Einheit für maschinelles Lernen 52, der Parameteraktualisierungseinheit 53 und der Lernmodell-Speichereinheit 54 ausgeführt werden.
Die Lerndaten-Erstellungseinheit 50 erhält Verlaufsinformationen (3) aus der Verlaufsinformationseinheit 102 der Datenbank 4, ordnet Diagnoseinformationen (objektive Variable) als Lernetikett einem Merkmalswert (erklärende Variable) zu, der in den Verlaufsinformationen enthalten ist, einschließlich einer vorbestimmten Vorverarbeitung als Lerndaten (beispielsweise Datenpflege, Normierung, Standardisierung, Erweiterung oder Teilung), um Lerndaten zu erzeugen, und speichert die Lerndaten in der Lerndaten-Speichereinheit 51.
Die Einheit für maschinelles Lernen 52 erfasst Lerndaten aus der Lerndaten-Speichereinheit 51, erzeugt ein Lernmodell, das Diagnosefolgerungsinformationen ausgeben kann, die die Diagnoseinformationen der Folgerungsinformationseinheit 103 sind, und speichert das Lernmodell in der Lernmodell-Speichereinheit 54 unter Verwendung einer vorgeschriebenen Technik des maschinellen Lernens (tiefen Lernens). Die Zeitvorgabe zum Speichern des Lernmodells in der Lernmodell-Speichereinheit 54 und die Zeitvorgabe zum Aktualisieren des gespeicherten Lernmodells werden geeignet eingestellt. Es ist zu beachten, dass maschinelles Lernen einen Prozess zum Optimieren eines vorbestimmten Parameters eines Lernmodells bedeutet. Die Parameteraktualisierungseinheit 53 hat eine Funktion des Aktualisierens (Abstimmens) von Parametern unter der Steuerung der Systemsteuereinheit 100, wie sie weiter unten beschrieben wird.
Die Systemsteuereinheit 100 hat zusätzlich zu der oben beschriebenen Folgerungsfunktion, die durch das Folgerungssystem ausgeführt wird, auch eine Funktion des Erzeugens oder Aktualisierens eines Lernmodells, in dem alle oder einige der Elemente, die die Positionsinformationen bilden, die in der Datenbank 4 gespeichert sind, als erklärende Variablen verwendet werden, und alle oder einige Teile der Diagnoseinformationen der den Positionsinformationen zugeordneten Verlaufsinformationen (beispielsweise nur Diagnoseinformationen während Anomalien) als objektive Variablen verwendet werden.
Obwohl ein Blockdiagramm in diesem Fall nicht dargestellt ist, werden unter Bezugnahme auf 9(a) Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit 102 durch Positionsinformationen (oder Merkmalspositionsinformationen, die einer vorbestimmten Datenverarbeitung unterzogen werden, um als Eingabedaten für maschinelles Lernen geeignet zu sein) der Positionsinformationseinheit 101 ersetzt, die Lerndaten-Erstellungseinheit 50 erfasst Verlaufsinformationen, die den (Merkmals-)Positionsinformationen zugeordnet sind, aus der Datenbank 4 und erstellt Lerndaten, indem sie alle oder einige Teile der Diagnoseinformationen, die in diesen Verlaufsinformationen enthalten sind, zueinander als einen Lernetikettensatz zuordnet und die Lerndaten in der Lerndaten-Speichereinheit 51 gespeichert werden. Ferner erzeugt die Einheit für maschinelles Lernen 52 einen Lernmodus, der Verlaufsfolgerungsinformationen ausgeben kann, die die Folgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit 103 sind, und das Lernmodell wird in der Lernmodell-Speichereinheit 54 gespeichert.
9(b) ist ein Ablaufdiagramm, das ausgeführt wird, wenn das Folgerungssystem in der Systemsteuereinheit 100 betrieben wird. Wie es weiter unten beschrieben wird, umfasst das Ablaufdiagramm auch einen Betrieb zum Bewerten eines erlernten Lernmodells, das in der Datenbank 4 gespeichert ist.
Beim Betrieb des Folgerungssystems durch die Systemsteuereinheit 100 ist Schritt S1 ein Schritt des Erfassens von Daten, die in ein erlerntes Lernmodell einzugeben sind, das das Lernen (Training) abgeschlossen hat. Als Eingabedaten können tatsächliche Daten in das Lernmodell eingegeben werden, um Folgerungsinformationen auszugeben, oder es können Verifizierungsdaten eingegeben werden, um das Lernmodell zu bewerten. Bei den Verifizierungsdaten werden Daten mit zuvor dem Merkmalswert zugeordneten Diagnoseinformationen (Grundwahrheit-Etikett) verwendet. Die Eingabedaten werden im Voraus in einem Datenformat gehalten, das in das Lernmodell eingegeben werden kann.
Schritt S2 ist ein Schritt des Eingebens der erfassten Eingabedaten in ein aus der Lernmodell-Speichereinheit 54 abgerufenes Lernmodell. Schritt S3 ist ein Schritt des Erfassens eines Ausgabewerts, der von dem Lernmodell ausgegeben wird, und die erfasste Ausgabe sind Diagnosefolgerungsinformationen oder Verlaufsfolgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit 103, wie sie oben beschrieben sind.
Wenn die Verifizierungsdaten eingegeben werden, wird ein vorbestimmter Genauigkeitsindex (Erfolg des Lernmodells) bewertet, indem der erhaltene Ausgabewert mit einem voretikettierten Grundwahrheitswert verglichen wird, wobei eine für das Lernmodell geeignete statistische Technik verwendet wird. Gemäß der Bewertung stimmt die Parameteraktualisierungseinheit 53 einen vorbestimmten Parameter ab. Alternativ kann erneut ein anderes Lernmodell erstellt werden, um das Lernmodell zu ändern.
[Technik des maschinellen Lernens]
Als Technik des maschinellen Lernens, das durch die oben beschriebene Einheit für maschinelles Lernen 52 durchgeführt wird, können verschiedene bekannte Algorithmen für maschinelles Lernen angewendet oder mit Verbesserung verwendet werden. Zum Beispiel können Mittel für maschinelles Lernen zum Erhalten der oben beschriebenen Diagnosefolgerungsinformationen als Ein-Etikett-Mittel (eine Mehrklassen-Klassifikationsaufgabe, bei der eine Klasse = ein Diagnoseergebnis) festgelegt werden, in denen Diagnoseinformationen als Grundwahrheitsetikett zu einem Merkmalswert (insbesondere zweidimensionale Winkelgeschwindigkeitsgraph-Bilddaten) als Lerndaten für jeweils gleiche Positionsinformationen zugewiesen werden.
10(a) zeigt ein Beispiel für maschinelles Lernen zum Erhalten einer Ausgabe von Diagnosefolgerungsinformationen und insbesondere eine schematische Ansicht der Einheit für maschinelles Lernen 52 unter Verwendung eines faltenden neuronalen Netzes (CNN, im Folgenden lediglich als „CNN“ bezeichnet). 10(b) ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der von dem CNN durchgeführt wird. Die Einheit für maschinelles Lernen 52 ist dazu ausgelegt, ein Eingabebild 60, eine Faltungsschicht 61, Zusammenlegungsschichten 62 bis 64, eine letzte Schicht 65 und einen Knoten 67 zu verarbeiten.
Das Eingabebild 60 besteht aus zweidimensionalen Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen, die aus Winkelgeschwindigkeitsinformationen umgewandelt werden, die aus dem Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 in einem Zustand erhalten werden, in dem ein oder mehrere Symptome (Diagnoseergebnisse der Diagnoseinformationen) vorhanden sind. Genauer gesagt handelt es sich bei dem Eingabebild 60 um Bilddaten ähnlich den in 12 bis 16, 22 bis 24 und 25 bis 27. Bei dem Eingangsbild 60 kann es sich um Bilddaten handeln, die einer notwendigen Vorverarbeitung unterzogen werden, um als Eingabeinformationen für das CNN geeignet zu sein.
Die Faltungsschicht 61 führt eine Faltungsoperation an dem Eingabebild 60 unter Verwendung eines Filters mit einer geeigneten Größe durch, um mehrere Primärmerkmalskarten zu extrahieren. Die Zusammenlegungsschicht 62, die mit der Nachstufe der Faltungsschicht 61 verbunden ist, führt eine Zusammenlegung (z. B. Max-Zusammenlegung) an jeder der mehreren Primärmerkmalskarten durch, die von der Faltungsschicht 61 ausgegeben werden. Diese Operation erzeugt aus den Primärmerkmalskarten so viele Sekundärmerkmalskarten wie die Primärmerkmalskarten, wobei jede Sekundärmerkmalskarten eine geringere Informationsmenge als die Primärmerkmalskarte hat.
Eine Faltungsschicht (nicht dargestellt) des zweiten Satzes ist mit der Nachstufe der Zusammenlegungsschicht 62 verbunden und eine Zusammenlegungsschicht des zweiten Satzes ist mit der Nachstufe dieser Faltungsschicht verbunden. In den Schichten des zweiten Satzes werden eine Merkmalskarte dritter Ordnung und eine Merkmalskarte vierter Ordnung durch eine Faltungsoperation bzw. eine Zusammenlegung ausgegeben. Auf diese Weise ist das CNN ein mehrschichtiges neuronales Netz mit Sätzen von Faltungs- und Zusammenlegungsschichten, die abwechselnd verbunden sind.
In der Zusammenlegungsschicht 64 der letzten Stufe (dem n-ten Satz) wird eine Merkmalskarte 2n-ter Ordnung aus einer Merkmalskarte 2n-1-ter Ordnung erzeugt, die von der Faltungsschicht 63 ausgegeben wird. Die Zusammenlegungsschicht 64 der letzten Stufe, die letzte Schicht 65 und der Knoten 67 bilden eine Ausgangsschicht 66. Eine oder mehrere vollständig verbundene Schichten, in denen alle Knoten miteinander verbunden sind, sind nahe der Ausgangsschicht 66 bereitgestellt. Im Fall von N-Klassen-Klassifizierung, enthält die die letzte Schicht 65 so viele Knoten (N Knoten), wie Klassen bereitgestellt sind.
Die letzte Schicht 65 von 10(a) zeigt schematisch einen Ausgabezustand im Fall der Grundwahrheit für das Eingabebild 60. Der in dieser Zeichnung dargestellte Knoten 67 zeigt einen Zustand an, in dem 1 nur von dem Knoten, der dem Ventildiagnoseergebnis entspricht, das erhalten wird, wenn das Eingangsbild 60 gemessen wird, ausgegeben wird (Wahrscheinlichkeit: 100 %), und 0 von den anderen Knoten ausgegeben wird (Wahrscheinlichkeit: 0 %), kann aber eine Wahrscheinlichkeitsverteilungsanzeige mit diskreten Werten von 0 bis 100 % anzeigen. In diesem Fall kann eine Wahrscheinlichkeitsanzeige wie die Anzeige des Anomalieanzeigebereichs 42 in 7, die oben beschrieben ist, ebenfalls hergestellt werden.
Beim maschinellen CNN-Lernen wird ein Prozess, der einen Klassifikationsfehler für jede Stichprobe minimiert, an Lerndaten (einem etikettierten Stichprobensatz) durchgeführt. Zur Minimierung des Klassifikationsfehlers werden beispielsweise Parameter wie die Filterkoeffizienten jeder Faltungsschicht und jeder Zusammenlegungsschicht, der Bias jedes Knotens und die Gewichtung und der Bias der vollständig verbundenen Schicht so angepasst, dass die Kreuzentropie unter Verwendung einer tatsächlichen Ausgabe der letzten Schicht 65 und einer idealen Ausgabe (Grundwahrheit) minimiert wird. Dieser Anpassungsprozess wird am typischsten unter Verwendung eines stochastischen Gradientenabstiegs (einschließlich Fehlerrückführung) durchgeführt.
Wie es oben beschrieben ist, zeigt die Anzeigevorrichtung 2 von 4 in einem den Lerndaten entsprechenden Zustand Verlaufsinformationen mit Diagnoseinformationen als Etikett an, das dem Merkmalswert zugeordnet ist, für den Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen eingegeben werden.
In 10(a) wird die Ausgabe der letzten Schicht 65 als die Wahrscheinlichkeit einer Aktivierungsfunktion ausgegeben (beispielsweise eine Softmax-Funktion oder eine Sigmoid-Funktion). Somit kann die Anzeigevorrichtung 2 auch die Wahrscheinlichkeit anzeigen, die einem Diagnoseergebnis entspricht, wie es in 7 dargestellt ist. Darüber hinaus ist auch eine Technik bekannt, die eine Ausgabe der Bestimmungsbasis für das Diagnoseergebnis ermöglicht (die oben unter Bezugnahme auf 7 beschriebene Ursachendiagnosebasis ist ein Anzeigebeispiel, das eine Erläuterung der Bestimmungsbasis angibt). Als Prinzip wird in diesem Fall ein Prozess zum geeigneten Extrahieren und Darstellen eines Merkmalswerts, der zu der Ausgabe des Netzes beiträgt, und zum Umwandeln eines Ergebnisses davon in eine für Menschen verständliche Anzeige durchgeführt. Beispielsweise ist die schichtweise Relevanzausbreitung (LRP) als Beispiel einer Technik bekannt, die eine Eingabe mit einem hohen Beitragsgrad durch Rückführung von der Ausgabeseite zu der Eingabeseite extrahiert. Die Erklärbarkeit der Ermittlungsgrundlagen wird als Rechenschaftspflicht immer wichtiger, insbesondere wenn Bestimmungen durch maschinelles Lernen von menschlichen Handlungen begleitet werden.
10(b) ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs des maschinellen CNN-Lernens darstellt. In dieser Zeichnung ist Schritt S4 ein Schritt des Erfassens von Verlaufsinformationen, die Winkelgeschwindigkeitsinformationen (Merkmalswert) mit Diagnoseinformationen als zugeordnetes Etikett umfassen. Schritt S5 ist ein Schritt, einschließlich einer vorbestimmten Vorverarbeitung, des Erzeugens von Eingabedaten als zweidimensionale Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen, die Eingabeinformationen für das CNN sind, aus den erfassten Winkelgeschwindigkeitsinformationen.
In Schritt S6 gibt die Einheit für maschinelles Lernen 52 Eingabebilddaten in das CNN ein und führt einen maschinellen Lernbetrieb durch, um eine Ausgabe für jedes Positionsinformationselement zu erhalten, und berechnet dann einen Fehler (Kreuzentropie) des Ausgabewerts für einen Wert eines Lernetiketts (datenbasierte Diagnoseinformationen), das dem Eingabebild 60 entspricht. Durch Wiederholen der Schritte S4 bis S6 berechnet die Einheit für maschinelles Lernen 52 die Gesamtsumme von Fehlern für alle Verlaufsinformationselemente (Lerndaten) und berechnet jeden Parameter aus dem CNN, so dass die Gesamtsumme gegen Null geht (stochastischer Gradientenabstieg). Die Parameteraktualisierungseinheit 53 aktualisiert jeden Parameter des Lernmodells, das in der Lernmodell-Speichereinheit 54 gespeichert ist, auf den Wert, der von der Einheit für maschinelles Lernen 52 berechnet wird. Auf diese Weise wird ein erlerntes Lernmodell erzeugt und das Ablaufdiagramm wird abgeschlossen.
Andererseits kann als maschinelles Lernverfahren, das Verlaufsfolgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit 103 ausgibt, obwohl dies nicht dargestellt ist, beispielsweise ein bekanntes maschinelles Lernverfahren mit mehreren Etiketten verwendet oder angewendet werden.
Beispielsweise wird maschinelles Lernen unter Verwendung aller Positionsinformationselemente der Positionsinformationseinheit 101, die in der Datenbank 4 gespeichert sind, als Merkmalswerte und unter Verwendung aller oder einiger Teile der in Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit 102 enthaltenen Diagnoseinformationselemente, die den Merkmalswerten eins zu eins zugeordnet sind, als mehrere Etiketten zum Lernen durchgeführt. In diesem Fall müssen alle Diagnoseinformationselemente, die als Etiketten verwendet werden, zum gleichen Datenformat standardisiert werden. Beispielsweise müssen alle Diagnoseinformationselemente die gleiche Anzahl von Diagnoseinformationselementen sein, die zur gleichen Zeitvorgabe (verstrichenen Zeit) erfasst werden. Die Diagnoseinformationen können den Positionsinformationen, die den Diagnoseinformationen zugeordnet sind, als mehrere Etiketten zugewiesen werden, um Lerndaten zu erstellen, und ein Training kann an diesen Lerndaten unter Verwendung eines Mehretiketten-CNN durchgeführt werden, um ein Lernmodell zu erstellen oder das Lernmodell zu aktualisieren.
Darüber hinaus können in dem oben beschriebenen CNN durch Bereitstellen einer mehrerer Einheiten, die mehreren Etiketten entsprechen, in der Ausgangsschicht 66 Mehretiketten-Klassifizierungsaufgaben auch auf das maschinelle CNN-Lernen angewendet werden. Gemäß einem solchen Lernmodell können Verlaufsinformationen in Form von Zeitreihendaten mit vorbestimmten Intervallen (gefolgerten Mehrfachetiketten) an die Folgerungsinformationseinheit 103 als zukünftige Verlaufsfolgerungsinformationen des Ventils einschließlich Positionsinformationen als Eingabeinformationen ausgegeben werden.
[Verlagerung]
Wie es oben beschrieben ist, können zumindest Diagnosefolgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit 103 durch maschinelles Lernen unter Verwendung derselben Positionsinformationen wie eine Domäne in der Positionsinformationseinheit 101 erhalten werden. In diesem Fall unterscheiden sich, da die Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit 101 eindeutige Informationen und Rohranschlussinformationen umfassen, Ventile, die sich in den eindeutigen Informationen und/oder den Rohrbefestigungsinformationen unterscheiden, auch in den Positionsinformationen. Somit können die in der Datenbank 4 gespeicherten Positionsinformationen nicht unverändert für ein solches Ventil mit anderen Positionsinformationen verwendet werden, was es schwierig macht, Folgerungsinformationen für dieses Ventil zu erhalten.
Auch in einem solchen Fall kann die Systemsteuereinheit 100 dann, wenn die Positionsinformationseinheit 101 neue Positionsinformationen erfasst, für die keine eindeutigen Informationen und/oder Rohranschlussinformationen in der Datenbank 4 existieren, Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit 101 , die in der Datenbank 4 existieren, basierend auf den neuen Positionsinformationen verlagern, um Folgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit 103 unter Verwendung eines Lernmodells in den existierenden Positionsinformationen auszugeben. Das heißt, auch für Positionsinformationen ohne Verlaufsinformationen (beispielsweise ein von einer anderen Firma hergestelltes Ventil) können der Ventilzustand und die Wartungszeitvorgabe unter Verwendung von Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit 102 in anderen Positionsinformationen und Verlaufsinformationen eines anderen Ventils, die in der Datenbank gesammelt sind, vorhergesagt werden.
Insbesondere wird als ein Beispiel für den Fall, in dem eindeutige Informationen in der Positionsinformationseinheit 101 nicht existieren, ein Fall beschrieben, in dem ein von einer anderen Firma hergestelltes Ventil verwendet wird. Für ein von einem anderen Unternehmen hergestelltes Ventil sind die detaillierten Betriebseigenschaften nicht bekannt. Somit werden im Fall eines Ventils mit äquivalentem Nenndruck, Nenndurchmesser, Material und Ventiltyp, beispielsweise einem schwimmenden Kugelventil der Klasse 150 aus SUS304 und mit einem Nenndurchmesser von 100 A, der Zustand und die Wartungszeitvorgabe des von einer anderen Firma hergestellten Ventils unter Bezugnahme auf eindeutige Informationen von „150UTB100“, das das von der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hergestellte Ventil ist, die in der Datenbank 4 gesammelt sind, und unter Verwendung von Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit 102, die Positionsinformationen zugeordnet sind, unter Verwendung dieser eindeutigen Informationen vorhergesagt.
Da sich hier das von einer anderen Firma hergestellte Ventil und das von der Anmelderin hergestellte Ventil natürlich in den Betriebseigenschaften unterscheiden, werden der gefolgerte Zustand des Ventils und der tatsächliche Zustand des Ventils voneinander verschieden, wenn das Ventil fortlaufend geöffnet und geschlossen wird. Somit werden in der Verlaufsinformationseinheit 102 neue Verlaufsinformationen zu den Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit 101 bezüglich dieses Ventils hinzugefügt und ein Lernmodell wird erstellt, das diese neuen Verlaufsinformationen enthält, um eine Vorhersage mit erhöhter Genauigkeit zu ermöglichen.
Wenn als Nächstes keine Rohranschlussinformationen in den Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit 101 für eine Zielanlage vorhanden sind, werden durch Bezugnahme auf Positionsinformationen für eine andere Anlage, die in der Datenbank 4 gesammelt sind, Positionsinformationen mit ähnlichen eindeutigen Informationen und Rohranschlussinformationen auf Daten der Zielanlage verlagert. Dementsprechend können Folgerungsinformationen unter Verwendung eines Lernmodells in diesen Positionsinformationen ausgegeben werden.
Diese Fälle werden wünschenswerterweise durch Lernmittel erreicht, die Transferlernen genannt werden, bei denen Positionsinformationen, die als eine Domäne innerhalb der Positionsinformationseinheit 101 gespeichert sind, als ein weiteres Positionsinformationselement als Lernmodell übertragen werden. Beim Transferlernen wird ein erlerntes Lernmodell, das aus einer ausreichend guten (großen Menge) an Lerndaten erhalten wird, modifiziert, wenn eine andere Art von objektiven Daten aus einem Bereich, zu dem dieses Lernmodell gehört, erhalten wird, um es an diese objektiven Daten anzupassen. Durch die Verwendung des Transferlernens kann es auch möglich sein, ein bestehendes Lernmodell an ein Ventil mit neuen Positionsinformationen anzupassen, wobei so wenige Merkmalswerte (Eingangsbilddaten) wie möglich verwendet werden, die von diesem Ventil gemessen werden. Während verschiedene bekannte Techniken als Transferlernen verwendet werden können, wird die folgende Technik wünschenswerterweise in der vorliegenden Erfindung verwendet.
Im Fall der vorliegenden Erfindung können Positionsinformationen effektiv als Indexinformationen zum Erzeugen einer neuen Domäne (Verlagerung von Positionsinformationen) wie folgt verwendet werden. Wie es in 11(a) gezeigt ist, werden Zuordnungen von erlernten Lernmodellen auf einer Positionsinformationsbasis erstellt. Somit werden die Positionsinformationen als eine Domäne der Lernmodelle betrachtet. Wenn ein Ventil (im Folgenden als „neues Ventil“ bezeichnet) mit Positionsinformationen, die nicht in der Datenbank 4 vorhanden sind (im Folgenden als „neue Positionsinformationen“ bezeichnet), behandelt wird, wird zuerst eine neue Domäne (siehe 11(a)) basierend auf den neuen Positionsinformationen erzeugt.
Die neue Domäne bildet relativ zu der bestehenden Domäne einen Verlaufsinformationssatz mit einer Größe (Informationsmenge), die größer oder gleich der bestehenden Domäne ist. Elemente der neuen Domäne umfassen zu diesem Zeitpunkt einen Teil der eindeutigen Informationen (im Folgenden als „neue eindeutige Informationen“ bezeichnet) und einen Teil der Rohranschlussinformationen (im Folgenden als „neue Rohranschlussinformationen“ bezeichnet), wobei die neuen eindeutigen Informationen und die neuen Rohranschlussinformationen die neuen Positionsinformationen bilden. In diesem Fall wird beispielsweise in den eindeutigen Informationen/Rohranschlussinformationen die Reihenfolge des Elements mit der höchsten Priorität (beispielsweise Ventiltyp für eindeutige Informationen und Rohrdurchmesser für Rohranschlussinformationen) im Voraus bestimmt. Alle Elemente bestehender Positionsinformationen, die Gemeinsamkeiten mit den neuen Positionsinformationen nur in den Elementen mit hoher Priorität (einem oder mehreren Sätzen) aufweisen, werden von der Datenbank 4 erfasst, und die anderen Elemente werden ignoriert.
Insbesondere enthalten die neuen Positionsinformationen in der Positionsinformationseinheit 101 dann, wenn beispielsweise das Element mit Priorität in den eindeutigen Informationen nur der Ventiltyp ist und das Element mit Priorität in den Rohranschlussinformationen nur der Rohrdurchmesser ist, nur Ventiltyp und Rohrdurchmesser, und alle Elemente von Positionsinformationen innerhalb desselben Bereichs wie die neuen Positionsinformationen (derselbe Bereich wird geeigneterweise im Voraus für jedes Element bestimmt) werden aus der Datenbank 4 erhalten. Wenn als Beispiel nur der Ventiltyp in der Gemeinsamkeitsbestimmung verwendet wird und das neue Ventil ein Kugelventil ist, werden alle Positionsinformationselemente von Kugelventilen erfasst, die in der Datenbank 4 vorhanden sind. Auf diese Weise kann für die neuen Positionsinformationen geeignet eingestellt werden, welches Element bei der Gemeinsamkeitsbestimmung verwendet werden soll. Eine zu starke Beschränkung der neuen Positionsinformationen erhöht jedoch die Möglichkeit, dass Positionsinformationen, die Gemeinsamkeiten mit denen des neuen Ventils haben, nicht in der Datenbank 4 vorhanden sind. Somit ist es notwendig, die neuen Positionsinformationen auf eine geeignete Größe einzustellen.
In 11(a) werden die auf diese Weise erfassten neuen Positionsinformationen als die neue Domäne verwendet und ein neues Lernmodell wird unter Verwendung aller Elemente von Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit 102 erzeugt, die der neuen Domäne zugeordnet sind. Ein Verfahren zum Erzeugen oder Aktualisieren des Lernmodells basierend auf den Verlaufsinformationen, die der neuen Domäne zugeordnet sind, ist dem obigen ähnlich. Das neue Lernmodell kann auch als Positionsinformationen oder Verlaufsinformationen vorab in der Datenbank 4 gehalten werden, auch wenn es sich nicht um ein neues Ventil handelt. Beispielsweise kann der Ventiltyp der eindeutigen Informationen nur auf Kugelventile oder eine kleine Anzahl von Elementen beschränkt sein und neue Positionsinformationen, die der neuen Domäne entsprechen, können im Voraus festgelegt werden. Aus den diesen neuen Positionsinformationen zugeordneten Verlaufsinformationen kann beispielsweise ein allgemeines Kugelventil-Lernmodell zu jeder geeigneten Zeitvorgabe im Voraus in der Datenbank 4 gehalten werden.
Das auf diese Weise erhaltene neue Lernmodell gehört zu der neuen Domäne und Verlaufsinformationen der neuen Domäne sind Lerndaten, die von dem Ventil mit Eigenschaften erhalten werden, die einen gewissen Grad an Gemeinsamkeit mit dem neuen Ventil haben, wie es oben beschrieben ist. Somit kann nicht nur die Anzahl der Trainingsdatenproben, sondern auch ein gewisses Maß an Qualität als Lerndaten sichergestellt werden. Obwohl das neue Lernmodell so wie es ist für das neue Ventil verwendet werden kann, kann dieses neue Lernmodell unter Verwendung eines Merkmalswerts (Eingabebilds), der von dem neuen Ventil beispielsweise durch eine bekannte Transferlerntechnik erhalten wird, als Lerndaten weiter trainiert werden.
Als Überblick über die bekannte Transferlerntechnik ist es im Fall von CNN üblich, Parameter durch Einfrieren und Auftauen für einige der Knoten in dem Netz abzustimmen. Es ist bekannt, dass in diesem Fall durch Anwenden eines Prozesses des Neulernens nur auf einen Teil des Netzes auch eine Modifikation eines bestehenden Lernmodells eine hohe Zuverlässigkeit für Eingabedaten aufweisen kann, die zu einer neuen Domäne gehören. Es ist zu beachten, dass es unnötig ist zu erwähnen, dass das Transferlernen für das neue Lernmodell weggelassen werden kann.
Bei der oben beschriebenen Verlagerung von Positionsinformationen werden als einfacheres Verfahren beispielsweise Verlaufsinformationen in Positionsinformationen für eine Position für ein Ventil verwendet, das an einer anderen Position installiert ist. Dies trifft zum Beispiel auf einen Fall zu, in dem ein neues Ventil an einer gemeinsamen Rohrleitung bereitgestellt wird. In diesem Fall können Positionsinformationen über die Rohrleitungsposition des neuen Ventils und des an dem Rohr anzuordnenden Ventils leicht entsprechend der gemeinsamen Rohrleitung als neue Positionsinformationen verlagert werden.
In diesem Fall gibt es im Fall derselben Rohrleitung in vielen Fällen Ähnlichkeiten in den Nutzungsbedingungen und der äußeren Umgebung und es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Positionsinformationen wirksam als die neuen Positionsinformationen verwendet werden können. Somit können die Positionsinformationen des an dieser Rohrleitung angeordneten vorhandenen Ventils verwendet werden. Dabei werden, um eine neue Domäne zu erzeugen, Domänen mit gemeinsamen Rohranschlussinformationen mit der Rohrleitung, an der das neue Ventil bereitgestellt werden soll, erfasst und eine Domäne mit mit dem neuen Ventil gemeinsamen eindeutigen Informationen (z. B. Ventiltyp) kann aus diesen Domänen geeignet ausgewählt und einfach als die neue Domäne festgelegt werden, und Verlaufsinformationen der neuen Domäne können für das neue Ventil verwendet werden.
Weiterhin kann eine Verlagerung über verschiedene Rohrleitungen hinweg durchgeführt werden. Als Verlagerungstechnik können dabei beispielsweise dann, wenn unter den Rohrleitungen A und B in 1 die Verwendung der A-Leitung zuerst begonnen wird und als nächstes die Verwendung der B-Leitung begonnen wird, Positionsinformationen, die den Leitungsbedingungen des Ventils V1 entsprechen, zu Positionsinformationen, die den Leitungsbedingungen des Ventils V3 entsprechen, verlagert werden. Insbesondere wird die Verwendung der A-Leitung begonnen und Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit 102 werden in Zuordnung zu den Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit 101, die dem Ventil V1 entsprechen, gesammelt. Dann, wenn die Verwendung der B-Leitung begonnen wird, können die Verlaufsinformationen, die den Positionsinformationen zugeordnet sind, die dem Ventil V1 entsprechen, als Informationen verlagert werden, die verwendet werden, um den Zustand des Ventils V3 zu folgern und Anomalien zu detektieren (oder die Wartungszeitvorgabe oder Ersatz vorherzusagen). Dies hat folgenden Grund. Das Ventil V1 und das Ventil V3 in dieser Zeichnung sind mit derselben Vorrichtung verbunden. Außerdem sind auf den mit dieser Vorrichtung verbundenen Leitungen A und B das Ventil V1 und das Ventil V3 beide die ersten Ventile von der Vorrichtung ab und Nutzungsbedingungen ähneln sich (es ist bevorzugter, dass der Abstand LA1 und der Abstand LB1 näher sind). Somit kann bestimmt werden, dass die oben beschriebenen Verlaufsinformationen ein wirksamer Verlagerungskandidat sind.
Wenn keine Verlagerung durchgeführt wird, ist es notwendig, nach Starten des Ventils V3 Verlaufsinformationen in Zuordnung mit seinen Positionsinformationen neu zu sammeln. Somit wird eine beträchtliche Zeit benötigt, um die gesammelten Informationen zu verwenden. Insbesondere ist eine ausreichende Datenmenge erforderlich, um Informationen wie die Wartungszeitvorgabe mit hoher Genauigkeit vorherzusagen. Andererseits besteht durch die Durchführung der oben beschriebenen Verlagerung eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass hochgenaue Folgerungen und Vorhersagen mit einem geringen Datenverarbeitungsaufwand innerhalb einer kurzen Zeitspanne durchgeführt werden können, wobei die vorhandenen gesammelten Informationen in der Datenbank 4 verwendet werden.
Weiterhin werden beispielsweise in 1 dann, wenn das Ventil V4 ein von einer anderen Firma hergestelltes Produkt ist und es an eindeutigen Informationen zum Identifizieren des Ventils V4 in der Datenbank 4 mangelt, wie es oben beschrieben ist, eindeutige Informationen eines von der eigenen Firma hergestellten Ventils, die dem von der anderen Firma hergestellten Ventil entsprechen, verlagert und Standardverlaufsinformationen des Ventils der eigenen Firma werden verwendet. Dadurch kann schnell und möglichst genau die Zeitvorgabe der Wartung oder des Austauschs des Ventils V4 gefolgert werden.
Es ist zu beachten, dass als Technik des maschinellen Lernens durch die Einheit für maschinelles Lernen 52 beim Anwenden eines Maschinenalgorithmus ein geeigneter Algorithmus für maschinelles Lernen gemäß jeweiligen Positionsinformationen, insbesondere eindeutigen Informationen und Rohranschlussinformationen, ausgewählt werden kann. Als Mittel zur Auswahl kann eine Filterfunktion verwendet werden. Beispielsweise kann „ein Algorithmus für maschinelles Lernen für einen Rohranschluss nahe einer Pumpe“ ausgewählt werden.
Darüber hinaus kann ein anzuwendender Maschinenalgorithmus für jeden separaten Bereich des Ventilöffnungs-/Schließwinkels geändert werden, wie etwa „von einem vollständig geschlossenen Zustand bis zu 20 % oder weniger Öffnungsgrad“ oder „mehr als 20 % und 80 % oder weniger Öffnungsgrad“. Außerdem kann ein tatsächlich angewendeter Algorithmus für maschinelles Lernen vorzugsweise auf die Einheit für maschinelles Lernen 52 angewendet werden.
[Anwendung des Systems]
Wenn die Informationen des Winkelgeschwindigkeitsgraphen unter Verwendung des Gyroskops 8 gemessen werden, kann die Messung durchgeführt werden, indem die Merkmalswerte von 3 auf Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen begrenzt werden, und die Diagnoseinformationen können als eine vorbestimmte Messgröße zur Anwendung auf das System gelesen werden, die diesen Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen entspricht. Das heißt, obwohl in dem vorstehenden Beispiel der Fall beschrieben wurde, in dem Diagnoseinformationen als Etikett für Verlaufsinformationen als Lerndaten zum Erzeugen eines Lernmodells verwendet wurden, ist das Etikett nicht auf die Diagnoseinformationen beschränkt und kann eine Ventilmessgröße sein, die von der Sensoreinheit 1 gemessen wird. In diesem Fall können zudem die Zuordnungen basierend auf Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit 101 durch Zuordnungen basierend auf vorbestimmten spezifischen Informationen zum Identifizieren des Ventils mit der daran angebrachten Sensoreinheit 1 ersetzt werden.
11(b) zeigt eine Datenstruktur mit einer solchen Ersetzung. Die Messgröße bedeutet in diesem Fall, anders als Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen, Informationen, die durch die Sensoreinheit 1 aus dem Ventil V gemessen werden können, wenn die Sensoreinheit 1 die Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen aus dem Ventil V misst. Zum Beispiel ist der Messwert die Öffnungs-/Schließzählung, die Öffnungs-/Schließzeit oder das Drehmoment des Ventils, die aus dem Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils gemessen werden können.
Die spezifischen Informationen sind verschiedene Arten von Informationen, die erforderlich sind, um ein Ventil in einem Nutzungszustand zu identifizieren, wie beispielsweise der Ventiltyp, der Name des Produktherstellers, Betriebsbedingungen (wie beispielsweise die Installationsumgebung einschließlich Temperatur und verwendetem Fluid) oder die Art einer Verschleißkomponente, und können beispielsweise alle oder einige Elemente der Positionsinformationen der oben beschriebenen Positionsinformationseinheit 101 sein. In diesem Fall können unter Bezugnahme auf 3 Positionsinformationen als spezifische Informationen gelesen werden, Verlaufsinformationen können als Messinformationen gelesen werden, ein Merkmalswert kann als Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen gelesen werden und Diagnoseinformationen können als Messgröße, die gemessen wird, wenn die Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen erhalten werden, gelesen werden.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen umfasst das System der vorliegenden Erfindung in diesem Fall: die Sensoreinheit 1, die das Drehventils V, das an den Rohrleitungen A, B bereitgestellt ist, und das Gyroskop 8, das an dem Drehventil V fixiert ist und Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen (Eingabebild 60), die dem Öffnungs- und Schließvorgang des Drehventils V entsprechen, und eine vorbestimmten Messgröße, die den Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen entsprechen, erfassen kann; den Server 45 , der mit der Sensoreinheit 1 kommunizieren kann und die Datenbank 4 aufweist; die Anzeigevorrichtung 2, die mit dem Server 45 und der Sensoreinheit 1 kommunizieren kann und die Anzeigeeinheit 3 aufweist; und die Systemsteuereinheit 100. Die Systemsteuereinheit 100 ist ein Ventillernmodell-Erzeugungssystem, das dazu ausgelegt ist, in der Datenbank 4 Lerndaten zu sammeln, wobei die Messgröße als ein Lernetikett den Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen für jede spezifische Bedingung zugeordnet wird, um das Ventil V zu identifizieren und ein Lernmodell durch maschinelles Lernen (CNN) unter Verwendung der Lerndaten zu erstellen oder zu aktualisieren.
In diesem Fall kann die Ausgabe einer gefolgerten Messgröße erhalten werden, indem neue Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen (Eingabebild 60) in das Lernmodell eingegeben werden. Außerdem kann das Ventillernmodell-Erzeugungssystem ein System sein, das automatisch Daten aus der Sensoreinheit 1 erfasst, die im tatsächlichen Betrieb an dem Ventil V angebracht ist, und die erfassten Daten in der Datenbank 4 unter automatischer Steuerung der Systemsteuereinheit 100 sammelt, Trainingsdaten aus den gesammelten Daten erzeugt und ein Lernmodell durch maschinelles Lernen (CNN) erzeugt oder aktualisiert.
Darüber hinaus sind die oben beschriebenen Diagnoseinformationen nicht auf Informationen über das Symptom (Diagnoseergebnis) des Ventils beschränkt, sondern können ein tatsächlicher Messwert von beispielsweise einer Beschädigung eines vorbestimmten Teils sein, der tatsächlich von dem Ventil gemessen wird, wie beispielsweise ein Verschleißabmessungsbetrag des Ventilsitzes (Kugelsitzes), der dem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen erhalten werden. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, die tatsächliche Messgröße zu erfassen, indem sie jedes Mal, wenn Informationen über den Winkelgeschwindigkeitsgraphen erhalten werden, tatsächlich von dem Ventil gemessen wird.
[Sonstiges]
Wie es oben unter Bezugnahme auf das Beispiel von 7 beschrieben ist, kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung eine Warnung über einen anomalen Zustand des Ventils V in einer vorbestimmten Form auf der Anzeigeeinheit 3 der Anzeigevorrichtung 2 basierend auf Diagnosefolgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit 103 unter der Steuerung der Systemsteuereinheit 100 ausgeben. Eine Anlage, die mit einer Rohrleitung ausgestattet ist, wird typischerweise im Voraus mit einem DCS (zentrales Steuersystem oder dergleichen) ausgestattet. Somit kann das System der vorliegenden Erfindung kommunikationstechnisch mit einem anderen Steuersystem verbunden werden, das vorab in der Anlage oder dergleichen bereitgestellt ist, um auch die Übertragung von Warninformationen, die von dem System der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden, an dieses bestehende Steuersystem zu ermöglichen. Auf diese Weise kann das System der vorliegenden Erfindung auch mit einem anderen bestehenden System zusammenarbeiten.
Weiterhin kann die vorliegende Erfindung nicht nur als ein System implementiert werden, sondern auch als ein Programm zum Veranlassen, dass ein Computer (Computersystem) das System ausführt. Außerdem kann die vorliegende Erfindung als ein nichtflüchtiges computerlesbares Aufzeichnungsmedium wie beispielsweise eine CD-ROM implementiert werden, die das Programm aufzeichnet.
Wenn die vorliegende Erfindung beispielsweise als ein Programm (Software) implementiert wird, wird jeder Schritt einschließlich der oben beschriebenen Schritte ausgeführt, indem das Programm unter Verwendung von Hardware-Betriebsmitteln wie etwa einer CPU, einem Speicher und einer Eingabe/Ausgabe-Schaltung eines Computers ausgeführt wird. Jeder Schritt wird durch die CPU ausgeführt, die Daten aus dem Speicher, der Eingabe/Ausgabe-Schaltung oder dergleichen erfasst und eine Berechnung an den Daten durchführt oder ein Ergebnis der Berechnung an den Speicher, die Eingabe/Ausgabe-Schaltung oder dergleichen ausgibt.
Insbesondere kann jeder Bestandteil, der in der Anzeigevorrichtung 2 und der Sensoreinheit 1 der oben beschriebenen Ausführungsform enthalten ist, als eine dedizierte oder allgemeine Schaltung implementiert werden oder kann als eine hochintegrierte Schaltung (LSI) implementiert werden, die eine integrierte Schaltung (IC) ist. Die integrierte Schaltung ist nicht auf die LSI beschränkt und kann eine dedizierte Schaltung oder ein Allzweckprozessor sein. Es kann eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA) oder ein umkonfigurierbarer Prozessor mit umkonfigurierbaren Schaltungszellenverbindungen und Einstellungen innerhalb des LSI verwendet werden. Wenn aufgrund von Fortschritten in der Halbleitertechnologie oder anderen abgeleiteten Technologien eine Schaltungsintegrationstechnologie auftritt, die LSIs ersetzt, kann ferner diese Schaltungsintegrationstechnologie verwendet werden, um eine Schaltungsintegration an jedem Bestandteil durchzuführen, der in der Anzeigevorrichtung 2 und der Sensoreinheit 1 enthalten ist.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben im Einzelnen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beschreibung der obigen Ausführungsform beschränkt und kann vielfältig abgewandelt werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, der in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung definiert ist, abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Sensoreinheit
2: Anzeigevorrichtung (Endgerät)
3: Anzeigeeinheit (Berührungstafel)
4: Datenbank
5: Netz (Internet)
8: Gyroskop
18: Steuerwelle (Ventilschaft)
45: Cloud-Server (Server)
46: Tablet (Endgerät)
47: PC (Endgerät)
52: Einheit für maschinelles Lernen
60: Eingabebild (Merkmalswert)
100: Systemsteuereinheit
101: Positionsinformationseinheit
102: Verlaufsinformationseinheit
103: Folgerungsinformationseinheit
A, B: Rohrleitung
V1, V2, V3, V4: Kugelventil (Drehventil)

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

JP 5011395 [0008]
JP 2015528085 [0008]
JP 6482742 [0008]

Claims

Ventilzustandserfassungssystem, das mindestens umfasst: ein Ventil, das an einer Rohrleitung bereitgestellt ist; eine Sensoreinheit, die lösbar an dem Ventil angebracht ist; einen Server, der drahtlos mit der Sensoreinheit kommunizieren kann und eine Datenbank aufweist; ein Endgerät, das mit dem Server und der Sensoreinheit kommunizieren kann und eine Anzeigeeinheit aufweist; und eine Systemsteuereinheit, wobei die Datenbank darin mindestens eine Positionsinformationseinheit, das heißt Positionsinformationen des Ventils, eine Verlaufsinformationseinheit, die zu aktualisieren ist, wenn Arbeit unter Verwendung von Informationen, die der Arbeit entsprechen, für das Ventil erforderlich ist, und eine Folgerungsinformationseinheit, die Folgerungsinformationen basierend auf der Positionsinformationseinheit und der Verlaufsinformationseinheit ausgibt, aufweist, wobei die Positionsinformationseinheit zumindest eindeutige Informationen zum Identifizieren des Ventils und Rohranschlussinformationen, die spezifisch für eine Position an dem Rohr sind, an der das Ventil bereitgestellt ist, aufweist, die Verlaufsinformationseinheit mindestens vorbestimmte Messinformationen, die durch die Sensoreinheit erhalten werden, die einen Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils misst, und Diagnoseinformationen des Ventils, die den Messinformationen entsprechen, aufweist, und die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, in der Datenbank Informationen der Positionsinformationseinheit und Informationen der Verlaufsinformationseinheit in Zuordnung zueinander zu sammeln und vorbestimmte Folgerungsinformationen aus der Folgerungsinformationseinheit basierend auf Informationen der Positionsinformationseinheit oder Informationen der Verlaufsinformationseinheit auszugeben.
Ventilzustandserfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, beim Erfassen neuer Positionsinformationen, die sich von eindeutigen Informationen und/oder den Rohranschlussinformationen der Positionsinformationseinheit unterscheiden, Folgerungsinformationen aus der Folgerungsinformationseinheit durch Verlagern von Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit basierend auf den neuen Positionsinformationen auszugeben.
Ventilzustandserfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, einen vorbestimmten Merkmalswert aus Messinformationen der Verlaufsinformationseinheit zu erzeugen, Lerndaten mit einem Merkmalswert der Verlaufsinformationseinheit zu erstellen, der einem Lernetikett zugeordnet ist, das Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit für das Ventil in den gleichen Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit entspricht, und ein Lernmodell, das Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit folgert und Diagnosefolgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit ausgibt, durch maschinelles Lernen unter Verwendung der Lerndaten zu erstellen oder zu aktualisieren.
Ventilzustandserfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, Lerndaten mit Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit zu erstellen, die einem Lernetikett zugeordnet sind, das Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit entspricht, und ein Verlaufsmodell zu erstellen oder zu aktualisieren, das Verlaufsfolgerungsinformationen ausgibt, die durch Folgern von Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit durch maschinelles Lernen unter Verwendung der Lerndaten erhalten werden.
Ventilzustandserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ventil ein Vierteldrehungs-Drehventil ist, das sich um einen Ventilschaft dreht, die Sensoreinheit ein darin eingebautes Gyroskop aufweist und an dem Ventilschaft zusammen mit dem Ventilschaft drehbar fixiert ist, die Systemsteuereinheit Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen, die in Graphenform Winkelgeschwindigkeitsinformationen des Ventilschafts darstellen, als Messinformationen der Verlaufsinformationseinheit erfassen kann, wobei ein Merkmalswert der Verlaufsinformationseinheit ein vorbestimmter Merkmalswert ist, der aus den Winkelgeschwindigkeitsdiagramminformationen erzeugt wird, und Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit Diagnoseinformationen des Ventils sind, die dem Merkmalswert entsprechen.
Ventilzustandserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Rohranschlussinformationen der Positionsinformationseinheit einen Abstand von dem Ventil zu einem Element, das auf einer Primärseite und/oder einer Sekundärseite und am nächsten zu dem Ventil angeordnet ist, umfassen.
Ventilzustandserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, Winkelgeschwindigkeitsgraphinformationen des Ventils, die durch das Gyroskop erhalten werden, auf der Anzeigeeinheit des Endgeräts anzuzeigen.
Ventilzustandserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, basierend auf einem vorbestimmten vorhergesagten Wert, der durch Anwenden von Mitteln zur Vorhersage vorbestimmter Zustände auf durch das Gyroskop erhaltenen Messinformationen der Verlaufsinformationseinheit erhalten wird, einen Graphen mit einer vertikalen Achse, die Messinformationen der Verlaufsinformationseinheit darstellt, und einer horizontalen Achse als Zeitachse von der Gegenwart bis zur Zukunft auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen.
Tragbare Anzeigevorrichtung, die das Endgerät ist, das in dem Ventilzustandserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird, und drahtlos mit dem Server und der Sensoreinheit kommunizieren kann.
Vierteldrehungs-Drehventil, das die tragbare Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9 aufweist.
Ventilzustandserfassungsprogramm zum Veranlassen eines Computers dazu, das Ventilzustandserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Aufzeichnungsmedium, das das Ventilzustandserfassungsprogramm nach Anspruch 11 speichert.
Ventilzustandserfassungsverfahren, das in einem Ventilzustandserfassungssystem verwendet wird, wobei das Ventilzustandserfassungssystem mindestens umfasst: ein Ventil, das an einer Rohrleitung bereitgestellt ist; eine Sensoreinheit, die lösbar an dem Ventil angebracht ist; einen Server, der drahtlos mit der Sensoreinheit kommunizieren kann und eine Datenbank aufweist; ein Endgerät, das mit dem Server und der Sensoreinheit kommunizieren kann und eine Anzeigeeinheit aufweist, und eine Systemsteuereinheit, wobei die Datenbank darin mindestens eine Positionsinformationseinheit, das heißt Positionsinformationen des Ventils, eine Verlaufsinformationseinheit, die zu aktualisieren ist, wenn Arbeit unter Verwendung von Informationen, die der Arbeit entsprechen, für das Ventil erforderlich ist, und eine Folgerungsinformationseinheit, die Folgerungsinformationen basierend auf der Positionsinformationseinheit und der Verlaufsinformationseinheit ausgibt, aufweist, wobei die Positionsinformationseinheit zumindest eindeutige Informationen zum Identifizieren des Ventils und der Rohranschlussinformationen, die spezifisch für eine Position an dem Rohr sind, an der das Ventil bereitgestellt ist, aufweist, die Verlaufsinformationseinheit zumindest vorbestimmte Messinformationen, die durch die Sensoreinheit erhalten werden, die einen Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils misst, und Diagnoseinformationen des Ventils, die den Messinformationen entsprechen, aufweist, wobei das Verfahren mindestens umfasst: einen ersten Schritt zum Sammeln von Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit und Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit in Zuordnung zueinander in der Datenbank; und einen zweiten Schritt zum Ausgeben vorbestimmter Folgerungsinformationen aus der Folgerungsinformationseinheit basierend auf Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit oder Verlaufsinformationen der Verlaufsinformationseinheit.
Ventilzustandserfassungsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Systemsteuereinheit dazu ausgelegt ist, einen vorbestimmten Merkmalswert aus Messinformationen in der Verlaufsinformationseinheit zu erzeugen, Lerndaten mit einem Merkmalswert der Verlaufsinformationseinheit zu erzeugen, der einem Lernetikett zugeordnet ist, das Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit für das Ventil in denselben Positionsinformationen der Positionsinformationseinheit entspricht, und ein Lernmodell, das Diagnoseinformationen der Verlaufsinformationseinheit folgert und Diagnosefolgerungsinformationen der Folgerungsinformationseinheit ausgibt, durch maschinelles Lernen unter Verwendung der Lerndaten zu erzeugen oder zu aktualisieren.