DE60214607T2 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer technischen anlage, insbesondere zur diagnose - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Überwachung einer technischen Anlage.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer qualitativen und/oder quantitativen Beurteilung bzw. Diagnose einer technischen Anlage, insbesondere eines Kernkraftwerks mit Turbinen und/oder Generatoren.
• Bei bekannten Verfahren zur Überwachung einer Anlage begeht Wartungspersonal die Anlage, um sie aufgrund menschlicher Beobachtungen zu beurteilen.
• Erfahrenes Wartungspersonal kann Abweichungen von den normalen Betriebsbedingungen, wie z.B. ungewöhnlich laute Pumpen und Antriebe oder ungewöhnliche Vibrationen einer Anlagenkomponente erkennen und diese Beobachtungen berichten.
• In der Regel werden diese Beobachtungen aber nicht für zukünftige Verweise gespeichert, so dass keine langfristige Trendanalyse möglich ist.
• Ferner können leichte Abweichungen nicht verfolgt werden und Veränderungen beim Wartungspersonal können zu falschen Schlussfolgerungen führen, weil Beobachtungen verschiedener Personen üblicherweise nicht miteinander verglichen oder zu einer „neutralen" Beobachtung überführt werden, oder weil sie einfach nicht vergleichbar und/oder übertragbar sind.
• Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein fortschrittliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer technischen Anlage mit menschlichen Beobachtungen bereitzustellen.
• Diese und andere Aufgaben werden mit einem Verfahren und einer Vorrichtung wie in den unabhängigen Ansprüchen beschrie ben gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen unterliegen den entsprechenden abhängigen Ansprüchen.
• Die Erfindung macht sich auch menschliche Fähigkeiten und Psychologie zu Nutze.
• Der galvanische Hautreflex oder andere physiologische Reaktionen können beispielsweise benutzt werden, um den Zustand eines Wartungsarbeiters bei der Beobachtung einer Anlagenkomponente zu bestimmen.
• Selbst wenn er sich eines möglichen Ausfalls einer Anlagenkomponenten nicht bewusst ist, können trotzdem schon leichte Abweichungen von einer früheren Betriebssituation dieser Komponente von ihm unwillkürlich wahrgenommen werden und verursachen eine physiologische Reaktion, wie z.B. eine Veränderung des Blutdrucks, der Pulsfrequenz, den galvanischen Hautreflex, des Atemmusters, der Herz-Kreislauf-Aktivität usw., ohne dass er sich bewusst ist, dass ein Fehler vorliegt.
• Ein Instrument wie z.B. ein Polygraph („Lügendetektor") und die relevanten Sensoren können vorteilhaft zum Erfassen und Speichern zumindest eines Teils der oben beschriebenen menschlichen physiologischen Reaktionen bei einer Inspektionstour um die Anlage verwendet werden.
• Um falsche Schlussfolgerungen aufgrund erfasster und/oder gespeicherter menschlicher psychologischer Reaktionen zu vermeiden, sollte die die Inspektionstour durchführende Person vor der Durchführung der Inspektionstour „kalibriert" werden, weil es Faktoren gibt, die beispielsweise den Herzschlag beeinflussen, wie Emotion, körperliche Bewegung, Hormone, Temperatur, Schmerzen und Stress. Ferner schwankt die normale Anzahl Pulsschläge pro Minute beim durchschnittlichen Erwachsenen zwischen 60 und 80, wobei es bei körperlicher Bewegung, Verletzungen, Krankheit und emotionalen Reaktionen zu Schwankungen kommt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung wird der „normale Zustand" dieser Person vor der Inspektionstour also als Referenzgrundlage erfasst und gespeichert.
• Das Erfassen menschlicher physiologischer Reaktionen kann willkürliche und/oder unwillkürliche Reaktionen des Nervensystems umfassen.
• Das somatische Nervensystem ist auch das willkürliche Nervensystem, weil seine motorischen Funktionen bewusst kontrolliert werden können. Es umfasst somatische motorische Nervenzellen, die Impulse vom ZNS zu der Skelettmuskulatur tragen. Die von den somatischen motorischen Nerven übertragenen Impulse erzeugen Kontraktionen der Skelettmuskulatur. Muskelkontraktionen, die vom somatischen Nervensystem ausgelöst werden, können Reflexreaktionen sein; diese können nicht bewusst gesteuert werden.
• Das autonome Nervensystem – oder unwillkürliche Nervensystem – umfasst im Gegensatz zum somatischen Nervensystem viszerale motorische Nervenzellen, die Impulse zu der glatten Muskulatur, dem Herzmuskel und den Drüsen übertragen. Viszerale motorische Impulse können im Allgemeinen nicht bewusst gesteuert werden.
• Das autonome Nervensystem kann funktional in sympathische und parasympathische Abschnitte unterteilt werden, die tatsächlich sich überlappende Abschnitte darstellen.
• Im Allgemeinen ist das parasympathische Nervensystem für die Regulierung des Körpers in Zeiten mit geringem Stress, ohne besondere Ereignisse, Zeiten der Ruhe und der Entspannung verantwortlich.
• Während das parasympathische Nervensystem die Herzfrequenz verringert und die Verdauungsfunktionen fördert, übernimmt das sympathische Nervensystem die Aufgabe in Zeiten mit hoher Belastung. Das sympathische Nervensystem erhöht die Herz- und Atemfrequenz. Es hilft uns zu reagieren, wenn wir eine kör perliche Anstrengung unternehmen müssen, beispielsweise vor etwas Bedrohlichem weglaufen oder stehen bleiben und uns der Bedrohung zu unserem Wohlergehen oder Wohlbefinden zu stellen. Diese Reaktion wird häufig als „Kampf oder Flucht" bezeichnet.
• Physiologische Veränderungen, die durch die oben erwähnten Nervensysteme hervorgerufen werden, können mit physiologischen Aufzeichnungsgeräten überwacht werden, beispielsweise mit einem Polygraph, d.h. mit einem Instrument, das mit Sensoren ausgerüstet ist, die nach Befestigung am Körper dezente physiologische Veränderungen erfassen können.
• Diese Schwankungen in Form von elektrischen Impulsen werden im Polygraph verstärkt und können Stifte aktivieren, die dann die Veränderungen auf einer sich kontinuierlichen bewegenden Papierrolle aufzeichnen.
• Wenn Sensoren an der Kopfhaut befestigt werden, ist das Ergebnis ein EEG, ein Elektroenzephalogramm. Wenn der Sensor Veränderungen im elektrischen Hautwiderstand misst, ist das Ergebnis eine Ablesung der galvanischen Hautreaktion (GSR). Wenn der Sensor zur Aufnahme von dezenten Veränderungen der elektrischen Muskelaktivität verwendet wird, ist das Ergebnis ein Elektromyogramm (EMG).
• Ein Polygraph kann auch eine Anzahl von anderen physiologischen Reaktionen, wie z.B. Herzfrequenz und Blutdruck, messen und Aufzeichnungen von physiologischen Phänomenen wie z.B. Atmung, galvanischer Hautwiderstand und Kardio-Tracing erzeugen, die als Grundlage für die Anwendung einer zuverlässigen Technik zur Diagnose des Betriebszustandes einer Anlagenkomponente verwendet werden können.
• Ein Standard-Polygraph kann zur Erfassung von Veränderungen des Blutdruckes, der Pulsfrequenz, der Pulsstärke, des galvanischen Hautreflexes (Schweißdrüsenaktivität) und oberer und unterer Atemmuster verwendet werden. Es spielt keine Rolle, ob die Person während des Testverfahrens „nervös" ist. Der Polygraph erfasst signifikante Veränderungen gegenüber dem „normalen Zustand" der Person.
• Ferner eignet sich ein Polygraph zur Aufzeichnung von Veränderungen im sympathischen Nervensystem einer Person, das Teil des autonomen Nervensystems darstellt und unabhängig von bewussten Gedanken arbeitet.
• Die Lunge und das Herz arbeiten beispielsweise auch dann noch weiter, wenn man schläft – man muss nicht darüber nachdenken.
• Diese Systeme können bewusst nur sehr wenig gesteuert werden.
• Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Erfindung die menschliche Wahrnehmung nutzt, ähnlich wie ein Polygraph (Lügendetektor).
• Wartungspersonal, das Inspektionstouren durchführt, kann mit einer auf dem Kopf montierten (z.B. digitalen) Kamera ausgestattet werden, um ihre Sicht und Veränderungen der Sichtrichtung zu erfassen.
• Gleichzeitig können neuritische Ströme, Veränderungen des Blutdruckes, der Pulsfrequenz, der Pulsstärke, des galvanischen Hautreflexes (z.B. Schweißdrüsenaktivität), obere und untere Atemmuster usw. erfasst werden.
• Somit können die fünf menschlichen Sinne genutzt werden. Notizen können manuell hinzugefügt werden (z.B. über PDS, Hand-PC usw.).
• Die Ergebnisse können beispielsweise in einer Datenbank gespeichert und zur Beurteilung von Trends und der Anlage verwendet werden.
• Die Auswertung der menschlichen Wahrnehmung und Sicht zeigt den Zustand einer bestimmten Anlagenvorrichtung/Anlagenkomponente, z.B. Pumpen, Motoren, Turbinen, Generatoren usw.
• Beispiel:
• Von Anlageninspektoren/Anlagenarbeitern wurden z.B. monatelang keine ungewöhnlichen Beobachtungen gemacht.
• Eines Tages ist aber ein Bandantrieb zwischen einem Elektromotor und einer Pumpe lauter als normal. Der Grund dafür kann sein, dass eines der drei Bänder sich etwas gelockert hat. Nach einer kurzen Überprüfung wird dem Arbeiter klar, dass es nicht dringend notwendig ist, das Band anzuziehen oder auszutauschen.
• Auf darauffolgenden Touren zeigt die Wahrnehmung des Arbeiters im Hinblick auf den Bandantrieb aber den Zustand des Bandantriebes, z.B. wie lange der Bandantrieb bei darauffolgenden Touren beobachtet wird, das Ausmaß der Veränderung der menschlichen Wahrnehmung bei der Beobachtung des Bandantriebes und so weiter.
• Im Allgemeinen können die fünf menschlichen Sinne effizient für die Beurteilung der Anlage genutzt werden.
• Menschliche Sinne sind sehr empfindlich und können nicht, d.h. von einem Computer und entsprechender Software, reproduziert und/oder simuliert werden.
• Die objektive Beurteilung aus der menschlichen Beobachtung heraus ist in der Regel aber schwierig; um dieses Problem zu überwinden, kombiniert die Erfindung den Nachweis mit objektiver Aufzeichnung für ein kraftvolles Anlagenbeurteilungswerkzeug.

Claims (11)

1. Verfahren zur Überwachung einer technischen Anlage, insbesondere zur Durchführung einer Diagnose, umfassend das Erfassen mindestens einer menschlichen physiologischen Reaktion eines Menschen auf einer Inspektionstour des Menschen um mindestens einen Teil der technischen Anlage, wobei menschliche Wahrnehmung und/oder Sicht ausgewertet wird, um einen Zustand dieses Teils der technischen Anlage zu bestimmen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die menschliche physiologische Reaktion mindestens neuritische Ströme und/oder Veränderungen der neuritischen Ströme und des Blutdrucks und Veränderungen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz und Veränderungen der Pulsfrequenz und der Pulsstärke und Veränderungen der Pulsstärke und des galvanischen Hautreflexes und Veränderungen des galvanischen Hautreflexes und der Atemmuster umfassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin eine Kameravorrichtung zur Erfassung der Sicht des Menschen, einschließlich von Veränderungen in der Sichtrichtung des Menschen, verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Mensch mit mindestens einer Sensorvorrichtung ausgerüstet wird, um die physiologische Reaktion des Menschen zu erfassen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend das Speichern der physiologischen Reaktion des Menschen in einer Datenbank, wobei die Datenbank eine Historie der physiologischen Reaktion des Menschen darstellt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend das Zuweisen der erfassten menschlichen physiologischen Reaktion zu mindestens einem Fehler und/oder einer Ver fahrensstörung und/oder normalen Betrieb mindestens einer Komponente der technischen Anlage.
7. Vorrichtung zur Durchführung der Diagnose einer technischen Anlage, umfassend mindestens eine Sensorvorrichtung zum Erfassen mindestens einer menschlichen physiologischen Reaktion eines Menschen auf einer Inspektionstour des Menschen um mindestens einen Teil der technischen Anlage, wobei menschliche Wahrnehmung und/oder Sicht ausgewertet wird, um einen Zustand dieses Teils der technischen Anlage zu bestimmen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die menschliche physiologische Reaktion mindestens neuritische Ströme und/oder Veränderungen der neuritischen Ströme und des Blutdrucks und Veränderungen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz und Veränderungen der Pulsfrequenz und der Pulsstärke und Veränderungen der Pulsstärke und des galvanischen Hautreflexes und Veränderungen des galvanischen Hautreflexes und der Atemmuster umfasst.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend eine Kameravorrichtung zur Erfassung der Sicht des Menschen, einschließlich von Veränderungen in der Sichtrichtung des Menschen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend eine Datenbank zum Speichern der physiologischen Reaktion des Menschen, wobei die Datenbank eine Historie der physiologischen Reaktion des Menschen darstellt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, worin der erfassten menschlichen physiologischen Reaktion mindestens ein Fehler und/oder eine Verfahrensstörung und/oder normaler Betrieb mindestens einer Komponente der technischen Anlage zugewiesen wird.