Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Lecks in einer Anlagenkomponente und/oder eines Zustands einer AnlagenkomponenteMethod and device for determining a leak in a plant component and / or a state of a plant component
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Lecks in mindestens einer Anlagenkomponente und/oder eines Zustands zumindest einer Anlagenkomponente einer Anlage, insbesondere in einer Leitung, einem Aggregat, einer Armatur, einem Behälter, etc. eines Leitungsnetzes, z.B. einer Öl- oder Gasanlage oder einer Chemieanlage oder einer Pumpstation.The invention relates to a method and a device for determining a leak in at least one plant component and / or a state of at least one plant component of a plant, in particular in a line, an aggregate, a fitting, a container, etc. of a pipeline network, e.g. an oil or gas plant or a chemical plant or a pumping station.
In Industrieanlagen, wie Öl-, Gas- oder Chemieanlagen, besteht der Bedarf Lecks oder Leckage in einer Anlagenkomponente der Anlage sowie Zustände der Anlagenkomponente möglichst schnell und sicher zu erkennen, um geeignete Maßnahmen zur Beseitigung des Lecks bzw. der Leckage oder fehlerhafter Zustände der Anlagenkomponente ergreifen zu können. Dabei wird unter einem Leck im Sinne der Erfindung insbesondere eine undichte, schadhafte Stelle in einer Wand einer Leitung, eines Behälters, etc. verstanden. Unter einer Leckage wird insbesondere ein Verlust des in der Anlagenkomponente transportierenden Mediums beispielsweise durch Verdunsten oder Versickern verstanden.In industrial plants, such as oil, gas or chemical plants, there is a need to identify leaks or leaks in a plant component of the plant and conditions of the plant component as quickly and safely as possible to appropriate measures to eliminate the leak or leakage or faulty conditions of the plant component to be able to take. In this case, a leak in the sense of the invention is understood in particular to mean a leaky, defective point in a wall of a pipe, a container, etc. A leakage is understood in particular to mean a loss of the medium transported in the system component, for example by evaporation or percolation.
Aus dem Stand der Technik bekannte Überwachungsverfahren von Prozessparametern, wie Messung des Druckabfalls, Messung von Temperaturänderungen, Erfassung von entstehenden Dampf- bzw. Rauchentwicklungen, im bzw. an den Anlagenkomponenten sind in bestimmten Umgebungsbereichen, insbesondere im Außenbereich sehr aufwändig und meist träge und ungenau. Hier ist es bekannt, optische Aufnahmeeinheiten, wie z.B. Kameras, zur Überwachung der insbesondere im Außenbereich angeordneten Anlagenkomponenten einzusetzen, welche durch einen Benutzer fortlaufend beobachtet werden. Zusätzlich werden die optisch erfassten Daten der Anlagenkomponente mit messtechnisch er-
fassten Daten über Druckabfall, Temperaturänderungen kombiniert und zur Ermittlung eines Gefahrenbereichs herangezogen.From the state of the art known monitoring method of process parameters, such as measurement of pressure drop, measurement of temperature changes, detection of resulting vapor or smoke developments, in or on the system components are very complex and usually sluggish and inaccurate in certain environmental areas, especially in the outdoor area. It is known here to use optical recording units, such as cameras, for monitoring the system components, which are arranged in particular in the outer area, and which are continuously monitored by a user. In addition, the optically recorded data of the system component are summarized data on pressure drop, combined temperature changes and used to identify a hazardous area.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrich- tung zur Ermittlung eines Lecks und/oder eines Zustands zumindest einer Anlagenkomponente anzugeben, welches in einfacher Art und Weise eine sichere, schnelle, automatische und dynamische Überwachung von gegebenenfalls visuell nicht einsehbaren Anlagenkomponenten der Anlage ermöglicht.The object of the invention is to provide a method and a device for determining a leak and / or a state of at least one plant component, which enables in a simple manner a safe, fast, automatic and dynamic monitoring of plant components of the plant, which may not be visually visible ,
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Vorrichtung betreffend wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 15 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the method, the object is achieved by the features specified in claim 1. The device concerning the object is achieved by the features specified in claim 15.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung eines Lecks in mindestens einer Anlagenkomponente und/oder eines Zustands zumindest einer Anlagenkomponente einer Anlage wird zumindest ein Teilbereich einer oder mehrerer Anlagenkomponenten optisch überwacht, wobei in mindestens einer der Anlagenkomponenten auftretende Schallemissionen erfasst, analysiert und lokalisiert werden sowie akustisch lokalisierte Schallemissionsbereiche der betreffenden Anlagenkomponente zusätzlich optisch erfasst und analysiert werden.In the method according to the invention for determining a leak in at least one system component and / or one state of at least one system component of a system, at least one subarea of one or more system components is optically monitored, wherein sound emissions occurring in at least one of the system components are detected, analyzed and localized and acoustically localized sound emission areas the relevant system component is additionally optically recorded and analyzed.
Durch Erfassung und Lokalisierung von in der Anlagenkompo- nente auftretenden Schallemissionen und der zusätzlichen optischen Erfassung der akustisch lokalisierten Schallemissionsbereiche ist eine automatische optische Überwachung auch von kritischen, d.h. nur schwer zugänglichen oder weit entfernten, Anlagenbereichen bzw. Anlagenkomponenten ermöglicht. Somit ist eine schnelle und sichere Erkennung eines Lecks und/oder eines Zustands zumindest einer Anlagenkomponente auch an üblicherweise nicht visuell zugänglichen Orten in der Anlage ermöglicht. Durch direktes Ausrichten der optischen
Aufnahmeeinheit auf den akustisch lokalisierten veränderten Schallemissionsbereich kann sich der Benutzer sofort ein Bild über die Situation in diesem Anlagenbereich verschaffen und erforderliche Maßnahmen zur Beseitigung eines detektierten Lecks und/oder eines fehlerhaften Zustands der Anlagenkomponente ergreifen. Zusätzlich können weitere Anlagendaten, insbesondere messtechnisch erfasste Anlagendaten, wie Druckabfall, Temperaturänderungen, bestimmt und zur Ermittlung des Lecks und/oder des Zustands der Anlagenkomponente herangezo- gen und bewertet werden. Zweckmäßigerweise werden die a- kustisch und/oder optisch erfassten Daten, d.h. die erfassten Schallemissionsdaten bzw. die erfassten Bilddaten in einem Datenspeicher hinterlegt. Dies ermöglicht eine nachträgliche Recherche und insbesondere zeitliche Auswertung von erfassten Schallemissionsdaten und Bilddaten für bestimmte Situationen.By detecting and localizing sound emissions occurring in the system component and the additional optical detection of the acoustically localized acoustic emission areas, automatic optical monitoring is also made possible from critical, ie difficult to access or distant, plant areas or plant components. Thus, a fast and reliable detection of a leak and / or a state of at least one system component is also possible at usually non-visually accessible locations in the system. By direct alignment of the optical Recording unit on the acoustically localized altered sound emission range, the user can immediately get an idea of the situation in this area of the plant and take necessary measures to eliminate a detected leak and / or a faulty state of the system component. In addition, further system data, in particular metrologically recorded system data, such as pressure drop, temperature changes, can be determined and used to determine the leak and / or the condition of the system component and evaluated. Expediently, the acoustically and / or optically acquired data, ie the recorded acoustic emission data or the acquired image data, are stored in a data memory. This allows a subsequent research and in particular temporal evaluation of recorded sound emission data and image data for certain situations.
Zweckmäßigerweise wird der Entstehungsort der Schallemissionen anhand einer Analyse von mindestens einem Parameter der Schallemissionen bestimmt und zusätzlich optisch erfasst und analysiert. Dabei wird mindestens ein Parameter der Schallemissionen erfasst und analysiert sowie zur Anpassung der optischen Erfassung des akustisch lokalisierten Schallemissionsbereiches verwendet.Expediently, the place of origin of the sound emissions is determined on the basis of an analysis of at least one parameter of the sound emissions and additionally optically detected and analyzed. In this case, at least one parameter of the sound emissions is detected and analyzed and used to adapt the optical detection of the acoustically localized sound emission area.
Vorzugsweise werden als Parameter der Schallemissionen mindestens eine Frequenz, ein Frequenzbereich, eine Intensität und/oder eine Amplitude von Schallwellen der Schallemissionen bestimmt und analysiert. In einer Weiterbildung der Erfindung werden Änderungen des mindestens einen Parameters der Schall- wellen ermittelt und analysiert. Vorzugsweise werden als Änderungen des Parameters Änderungen einer Frequenz, eines Frequenzbereichs, einer Intensität und/oder einer Amplitude der Schallwellen und/oder mindestens eine neu hinzukommende Frequenz und/oder Frequenzbereich und/oder mindestens eine ent- fallende Frequenz und/oder Frequenzbereich im erfassten Schallwellenbereich bestimmt.
Zur sicheren Identifizierung eines Gefahrenbereichs bzw. einer Gefahr für die Anlagenkomponente werden die erfassten Änderungen mindestens eines der Parameter auf Über- und/oder Unterschreiten mindestens eines vorgebbaren Schwellwertes überwacht. Wird mindestens ein vorgegebener Schwellwert über- oder unterschritten, so kann eine kritische Situation im Bereich der Anlagenkomponente vorliegen. Um dies sicher zu identifizieren, wird dieser identifizierte kritische Gefahrenbereich zusätzlich optisch erfasst und ausgewertet.Preferably, at least one frequency, a frequency range, an intensity and / or an amplitude of sound waves of the sound emissions are determined and analyzed as parameters of the sound emissions. In a development of the invention, changes of the at least one parameter of the sound waves are determined and analyzed. Preferably, as changes of the parameter, changes of a frequency, a frequency range, an intensity and / or an amplitude of the sound waves and / or at least one newly added frequency and / or frequency range and / or at least one falling frequency and / or frequency range in the detected sound wave range certainly. For reliable identification of a danger zone or a danger for the system component, the detected changes of at least one of the parameters are monitored for exceeding and / or falling below at least one predefinable threshold value. If at least one predetermined threshold value is exceeded or undershot, a critical situation in the area of the system component may be present. In order to identify this reliably, this identified critical danger area is additionally optically recorded and evaluated.
Alternativ oder zusätzlich zur einfachen Schwellwertüberwachung eines der Parameter der Schallwellen kann auch ein zeitlicher Verlauf von Änderungen mindestens eines Parameters der Schallwellen erfasst und auf Über- und/oder Unterschrei- ten eines vorgebbaren Schwellwertes überwacht werden. So kann beispielsweise bei Auftreten einer bestimmten Drehzahlfrequenz für einen vorgebbaren Zeitbereich der daraus resultierend als Gefahrenbereich identifizierte Anlagenbereich optisch erfasst und überwacht werden. Alternativ oder zusätz- lieh kann bei Identifizierung einer möglichen Gefahrensituation für diesen identifizierten Anlagenbereich eine Meldung, Warnung und/oder ein Alarm taktil, akustisch und/oder optisch ausgegeben werden.As an alternative or in addition to the simple threshold value monitoring of one of the parameters of the sound waves, it is also possible to detect a time profile of changes in at least one parameter of the sound waves and to monitor for exceeding and / or undershooting a predefinable threshold value. Thus, for example, when a certain speed frequency occurs for a predeterminable time range, the area of the plant identified as a danger area can be optically detected and monitored. Alternatively or in addition, a message, warning and / or an alarm can be tactile, audible and / or visual when identifying a possible hazardous situation for this identified area of the system.
Beispielsweise wird eine erfasste Änderung im Frequenzbereich der Schallwellen als Änderung einer Drehzahl einer Anlagenkomponente, insbesondere eines Aggregats oder einer Armatur, insbesondere einer Pumpe oder eines Motors, identifiziert. In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden neu hinzukommenden Frequenzen als ein Mediumaustritt, z.B. von Schüttgut, Flüssigkeit oder Gas, aus der Anlagenkomponente identifiziert. Ein Entfallen von vorangegangenen erfassten Frequenzen wird vorzugsweise als ein Ausfall eines Aggregats, insbesondere einer Pumpe oder eines Motors, identifiziert. Eine Änderung der Intensität und/oder Amplitude der Schallwellen wird insbesondere als eine Explosion und/oder ein Knall identifiziert .
Darüber hinaus können weitere Gefahrensituationen anhand von entsprechend identifizierten und anhand von hinterlegten Schwellwerten und/oder hinterlegten Schallmustern analysierten Schallemissionen identifiziert werden.For example, a detected change in the frequency range of the sound waves is identified as a change in a rotational speed of a system component, in particular an assembly or a fitting, in particular a pump or a motor. In a further embodiment, newly added frequencies are identified as a medium exit, eg of bulk material, liquid or gas, from the installation component. Elimination of previous detected frequencies is preferably identified as a failure of an aggregate, in particular a pump or an engine. A change in the intensity and / or amplitude of the sound waves is identified in particular as an explosion and / or a bang. In addition, further hazardous situations can be identified on the basis of correspondingly identified sound emissions analyzed on the basis of stored threshold values and / or stored sound patterns.
Hinsichtlich der Vorrichtung zur Ermittlung eines Lecks in mindestens einer Anlagenkomponente und/oder eines Zustands zumindest einer Anlagenkomponente einer Anlage ist zumindest eine optische Aufnahmeeinheit zur Überwachung eines Teilbe- reichs einer oder mehrerer Anlagenkomponenten vorgesehen ist, wobei im Bereich mindestens einer der Anlagenkomponenten ein oder mehrere akustische Aufnahmeeinheiten angeordnet ist bzw. sind, anhand der oder derer auftretende Schallemissionen erfassbar, analysierbar und lokalisierbar sind, wobei die opti- sehe Aufnahmeeinheit derart steuerbar ist, dass diese akustisch lokalisierte Schallemissionsbereiche der betreffenden Anlagenkomponente zusätzlich optisch erfasst und analysiert.With regard to the device for determining a leak in at least one system component and / or a state of at least one system component of a system, at least one optical recording unit is provided for monitoring a partial area of one or more system components, one or more acoustical sections being provided in the area of at least one of the system components Recording units is arranged or are, by means of which or which occurring sound emissions can be detected, analyzed and localized, the opti- see recording unit is controlled so that these acoustically localized acoustic emission areas of the relevant system component additionally recorded and analyzed optically.
Zweckmäßigerweise sind die mindestens eine akustische Aufnah- meeinheit und/oder die optische Aufnahmeeinheit mit einerThe at least one acoustic recording unit and / or the optical recording unit are expediently provided with one
Auswerteeinheit verbunden. Alternativ kann die Auswerteeinheit integraler Bestandteil der akustischen oder optischen Aufnahmeeinheit sein.Evaluation unit connected. Alternatively, the evaluation unit may be an integral part of the acoustic or optical recording unit.
Zweckmäßigerweise ist die akustische Aufnahmeeinheit ein Schallaufnehmer, insbesondere ein Schallwandler, z.B. ein Mikrofon. Auch kann ein anderes geeignetes Mittel zur Aufnahme der Schallwellen der Schallemissionen vorgesehen sein, dass die erfassten Schallwellen in ein auswertbares elektri- sches Signal wandelt.Conveniently, the acoustic recording unit is a sound pickup, in particular a sound transducer, e.g. a microphone. Also, another suitable means for recording the sound waves of the sound emissions may be provided that converts the detected sound waves into an evaluable electrical signal.
Die optische Aufnahmeeinheit ist vorzugsweise eine Kamera oder eine andere geeignete Vorrichtung, wie beispielsweise eine Infrarot-Kamera, eine Radareinheit, eine omnidirektio- nale Kamera, eine Stereo-Kamera.The optical recording unit is preferably a camera or another suitable device, such as an infrared camera, a radar unit, an omnidirectional camera, a stereo camera.
Zur Ausgabe einer Meldung, einer Warnung und/oder eines Alarms in Abhängigkeit von der Kritikalität des erfassten Ge-
fahrenbereichs ist zumindest die Auswerteeinheit mit mindestens einer Ausgabeeinheit verbunden. Auch können die optische und/oder die akustische Aufnahmeeinheit mit der Ausgabeeinheit verbunden sein. Zweckmäßigerweise ist die Ausgabeein- heit ein Bildschirm, ein Lautsprecher und/oder ein anderes geeignetes Mittel. Bevorzugt sind die optische und/oder a- kustische Aufnahmeeinheit, die Auswerteeinheit und/oder die Ausgabeeinheit über eine Datenübertragungseinheit, z.B. einen Datenbus, eine Funkverbindung, eine Punkt-zu-Punkt-Verbin- düng, miteinander verbunden.To issue a message, a warning and / or an alarm depending on the criticality of the detected Driving range, at least the evaluation is connected to at least one output unit. Also, the optical and / or the acoustic recording unit may be connected to the output unit. Expediently, the output unit is a screen, a loudspeaker and / or another suitable means. The optical and / or acoustical recording unit, the evaluation unit and / or the output unit are preferably connected to one another via a data transmission unit, eg a data bus, a radio link, a point-to-point connection.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing.
Dabei zeigt die einzige Figur eine Vorrichtung 1 zur Ermittlung eines Lecks in mindestens einer Anlagenkomponente 2.1 bis 2.n und/oder eines Zustands zumindest einer der Anlagenkomponenten 2.1 bis 2.n einer Anlage.The single FIGURE shows a device 1 for determining a leak in at least one system component 2.1 to 2.n and / or a state of at least one of the system components 2.1 to 2.n a plant.
Die Anlage ist beispielsweise eine Gas-, Öl- oder Chemieanlage oder eine entfernte Verteiler- oder Pumpstation in einem Verteilernetz, die als Anlagenkomponenten 2.1 bis 2.n ein Leitungsnetz 2.1, einzelne Leitungen 2.2, Armaturen 2.3, wie Pumpen, Ventile, Klappen, Motoren, eine Verteilereinheit 2.4, einen Behälter 2.5, wie Tanks, etc. zum Führen und/oder Speichern mindestens eines Mediums, wie z.B. Schüttgut, Gas, eine Flüssigkeit, z.B. Öl, Wasser, etc. umfasst.The plant is for example a gas, oil or chemical plant or a remote distribution or pumping station in a distribution network, the system components 2.1 to 2.n a line network 2.1, individual lines 2.2, fittings 2.3, such as pumps, valves, flaps, motors , a distribution unit 2.4, a container 2.5, such as tanks, etc. for guiding and / or storing at least one medium, such as Bulk, gas, a liquid, e.g. Oil, water, etc. includes.
Zur Überwachung einer oder mehrerer Anlagenkomponenten 2.1 bis 2.n oder eines Teilbereichs dieser oder der Anlage ist zumindest eine optische Aufnahmeeinheit 3 vorgesehen. Die optische Aufnahmeeinheit 3 ist beispielsweise als eine Kamera, insbesondere eine omnidirektionale Kamera, eine Stereo-Kamera, eine Radareinheit, ausgebildet, die einen vorgegebenen Erfassungsbereich 4 aufweist.For monitoring one or more system components 2.1 to 2.n or a subarea of this or the system, at least one optical recording unit 3 is provided. The optical recording unit 3 is designed, for example, as a camera, in particular an omnidirectional camera, a stereo camera, a radar unit, which has a predetermined detection area 4.
Mittels der optischen Aufnahmeeinheit 3 werden Teilbereiche der Anlage, insbesondere einzelner oder mehrerer Anlagenkom-
ponenten 2.1 bis 2.n erfasst und beispielsweise auf optische Veränderungen, wie z.B. einem Mediumaustritt aus einer der Anlagenkomponenten 2.1 bis 2.n, eine Explosion, eine Manipulierung an einer der Anlagenkomponenten 2.1 bis 2.n durch Un- berechtigte oder Berechtigte, überwacht. Dies kann beispielsweise automatisch über eine entsprechende Bildverarbeitung der von der optischen Aufnahmeeinheit 3 erfassten Bilddaten und/oder durch einen Benutzer, z.B. einem Personal in einer Anlagenwarte oder Anlagenleiteinheit mit Bildschirmüberwa- chung, erfolgen.By means of the optical recording unit 3, subregions of the system, in particular individual or several system components, are used. components 2.1 to 2.n detected and for example, optical changes, such as a medium leakage from one of the system components 2.1 to 2.n, an explosion, a manipulation of one of the system components 2.1 to 2.n by unauthorized persons or entitled monitors. This can be done automatically, for example, via a corresponding image processing of the image data captured by the optical recording unit 3 and / or by a user, for example a person in a plant control room or system control unit with on-screen monitoring.
Zusätzlich umfasst die Vorrichtung 1 im Bereich der Anlagenkomponenten 2.1 bis 2.n jeweils mindestens ein oder mehrere akustische Aufnahmeeinheiten 5 mit einem zugehörigen Aufnah- mebereich 10. Dabei dienen als akustische Aufnahmeeinheiten 5 insbesondere Schallwandler (auch Schallaufnehmer oder Schallempfänger genannt) , die Schallwellen in elektrische Signale umwandeln, wie z.B. ein Mikrofon, und/oder ein Schallpegelmesser, der zumindest einen Schallwandler, einen Filter und eine Auswerteeinheit, umfassen. Als Mikrofone werden beispielsweise zur Überwachung von Leitungen 2.2 Körperschallmikrofone eingesetzt, welche direkt an der betreffenden Leitung 2.2 angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Schallwandler oder Schallaufnehmer mittelbar mit der betreffenden Anlagenkomponente 2.1 bis 2.n verbunden sein, so dass der von der Anlagenkomponente 2.1 bis 2.n ausgehende Luftschall messbar ist. Hierzu können handelsübliche Mikrofone oder so genannte Piezo-Sensoren als akustische Aufnahmeeinheiten 5 eingesetzt werden.In addition, in the area of the system components 2.1 to 2.n, the device 1 in each case comprises at least one or more acoustic recording units 5 with an associated recording area 10. In particular acoustic transducers (also referred to as acoustic sensors or sound receivers) serve as acoustic recording units 5, which convert the sound waves into electric Convert signals, such as a microphone, and / or a sound level meter comprising at least one sound transducer, a filter and an evaluation unit. As microphones, for example, for monitoring lines 2.2 structure-borne noise microphones are used, which are arranged directly on the relevant line 2.2. Alternatively or additionally, the sound transducers or transducers can be indirectly connected to the relevant system component 2.1 to 2.n, so that the airborne sound emanating from the system component 2.1 to 2.n can be measured. For this purpose, commercial microphones or so-called piezoelectric sensors can be used as acoustic recording units 5.
Mittels der akustischen Aufnahmeeinheiten 5 werden die von einer Geräuschquelle, z.B. einem Mediumaustritt an einem Leck, einer im Betrieb befindlichen Armatur, an die Umgebung abgegebenen Schallwellen erfasst. Im Detail werden die im Aufnahmebereich 10 der jeweiligen akustischen Aufnahmeeinheit 5 auftretenden Schallemissionen erfasst, analysiert und lokalisiert. Dabei wird anhand der akustisch lokalisierten Schallemissionsbereiche die optische Aufnahmeeinheit 3 derart
gesteuert, dass diese die akustisch lokalisierten Schallemissionsbereichen der betreffenden Anlagenkomponente 2.1 bis 2.n zusätzlich optisch erfasst und analysiert.By means of the acoustic recording units 5, the sound waves emitted by a noise source, for example a medium outlet at a leak, a valve in operation, are emitted to the environment. In detail, the sound emissions occurring in the recording area 10 of the respective acoustic recording unit 5 are detected, analyzed and localized. In this case, the optical recording unit 3 is based on the acoustically localized sound emission regions controlled that this additionally visually detects and analyzes the acoustically localized sound emission regions of the relevant system component 2.1 to 2.n.
Mit anderen Worten: Wird mittels mindestens einer der akustischen Aufnahmeeinheiten 5 eine Schallemission in einem nicht optisch erfassten Anlagenbereich identifiziert, so wird die optische Aufnahmeeinheit 3 entsprechend gesteuert, insbesondere in die Richtung bewegt, in welcher die Schallemission auftritt, so dass dieser Schallemissionsbereich zusätzlich optisch überwacht wird. Hierzu ist die optische Aufnahmeeinheit 3 in mindestens einem, vorzugsweise in mindestens drei Freiheitsgraden bewegbar. Beispielsweise kann die optische Aufnahmeeinheit 3 um ihre Längsachse gedreht und/oder entlang dieser geneigt werden. Auch kann die optische Aufnahmeeinheit 3 in ihrer Position bewegt, beispielsweise nach vorne, zur Seite, etc. bewegt, z.B. gerollt, werden. Hierzu ist die optische Aufnahmeeinheit 3 entsprechend gehalten oder gelagert .In other words, if a sound emission in a non-optically detected system area is identified by means of at least one of the acoustic recording units 5, then the optical recording unit 3 is controlled accordingly, in particular moved in the direction in which the sound emission occurs, so that this sound emission area additionally optically monitored becomes. For this purpose, the optical pickup unit 3 is movable in at least one, preferably in at least three degrees of freedom. For example, the optical pickup unit 3 can be rotated about its longitudinal axis and / or inclined along it. Also, the optical pickup unit 3 may be moved in position, for example, moved forward, to the side, etc., e.g. be rolled. For this purpose, the optical recording unit 3 is held or stored accordingly.
Für eine sichere Identifizierung sowie Lokalisierung einer insbesondere eine kritische Situation repräsentierenden Schallemission, d.h. das ermittelte Geräuschsignal lässt auf eine Gefahrensituation schließen, wird mindestens ein Parame- ter der Schallemissionen bestimmt und analysiert. Anhand der Analyse des mindestens einen Parameter der Schallemissionen kann der Entstehungsort der Schallemission lokalisiert und die optische Aufnahmeeinheit 3 entsprechend ausgerichtet werden, so dass der Entstehungsort zusätzlich optisch erfasst und analysiert werden kann.For a reliable identification and localization of a particular acoustic emission representing a critical situation, i. the determined noise signal indicates a dangerous situation, at least one parameter of the sound emissions is determined and analyzed. On the basis of the analysis of the at least one parameter of the sound emissions, the place of origin of the sound emission can be localized and the optical recording unit 3 can be aligned accordingly, so that the place of origin can additionally be optically recorded and analyzed.
Zur Bestimmung und Analyse mindestens eines Parameters der Schallemissionen, d.h. der von der Geräuschquelle abgegebenen Schallwellen, ist bzw. sind die akustischen Aufnahmeeinhei- ten 5 mit einer Auswerteeinheit 6 verbunden. Zusätzlich ist die mindestens eine optische Aufnahmeeinheit 3 ebenfalls mit der Auswerteeinheit 6 verbunden.
Im Ausführungsbeispiel sind die akustischen Aufnahmeeinheiten 5 und die optische Aufnahmeeinheit 3 über eine drahtgebundene Verbindung 9, z.B. ein Kabel oder eine serielle Datenübertragungseinheit, mit der Auswerteeinheit 6 verbunden. Auch kann eine andere geeignete Datenübertragungseinheit, insbesondere eine drahtlose Verbindung, z.B. eine Funkverbindung, eingesetzt werden.In order to determine and analyze at least one parameter of the sound emissions, ie the sound waves emitted by the noise source, the acoustic recording units 5 are or are connected to an evaluation unit 6. In addition, the at least one optical recording unit 3 is likewise connected to the evaluation unit 6. In the exemplary embodiment, the acoustic recording units 5 and the optical recording unit 3 are connected to the evaluation unit 6 via a wired connection 9, for example a cable or a serial data transmission unit. It is also possible to use another suitable data transmission unit, in particular a wireless connection, eg a radio connection.
In einer alternativen, nicht näher dargestellten Ausführungs- form der Erfindung kann die Auswerteeinheit 6 in einer der Aufnahmeeinheiten 5 oder in der optischen Aufnahmeeinheit 3 integriert sein, wobei dann die akustischen Aufnahmeeinheiten 5 und die optischen Aufnahmeeinheiten 3 miteinander verbunden sind.In an alternative, unspecified embodiment of the invention, the evaluation unit 6 can be integrated in one of the receiving units 5 or in the optical receiving unit 3, in which case the acoustic receiving units 5 and the optical receiving units 3 are connected to one another.
Zur Überwachung und Ausgabe der erfassten Bilddaten der optischen Aufnahmeeinheit 3 sowie zur Ausgabe von Meldungen, Warnungen und/oder Alarme im Fall einer Identifizierung einer Gefahrensituation ist die Auswerteeinheit 6 mit mindestens einer Ausgabeeinheit 7 beispielsweise über einen Datenbus 8 oder eine andere geeignete Datenübertragungseinheit verbunden. Beispielsweise ist die Ausgabeeinheit 7 ein Bildschirm in einer Anlagenwarte. Auch kann die Ausgabeeinheit 7 ein Lautsprecher oder ein anderes geeignetes Mittel sein. Zweck- mäßigerweise sind die Bilddaten und die Meldungen, Warnungen und/oder Alarme über geeignete Mittel optisch und/oder akustisch ausgebbar.For monitoring and outputting the acquired image data of the optical recording unit 3 and for outputting messages, warnings and / or alarms in the event of identification of a dangerous situation, the evaluation unit 6 is connected to at least one output unit 7, for example via a data bus 8 or another suitable data transmission unit. For example, the output unit 7 is a screen in a plant waiting room. Also, the output unit 7 may be a speaker or other suitable means. Expediently, the image data and the messages, warnings and / or alarms can be output optically and / or acoustically via suitable means.
Im Betrieb der Vorrichtung 1 wird mindestens einer der Para- meter der Schallemissionen mittels einer oder mehrerer der akustischen Aufnahmeeinheit 5 erfasst und der Auswerteeinheit 6 zur Analyse zugeführt. Dabei werden als Parameter der Schallemissionen mindestens eine Frequenz, ein Frequenzbereich, eine Intensität und/oder eine Amplitude von Schallwel- len der Schallemissionen bestimmt und analysiert. Auch können Schalldruckpegel, Schallintensitätspegel und/oder ein anderer geeigneter Parameter der erfassten Schallwellen mittels in
der Auswerteeinheit 6 implementierter Auswertealgorithmen und/oder Filter analysiert werden.During operation of the device 1, at least one of the parameters of the acoustic emissions is detected by means of one or more of the acoustic recording unit 5 and fed to the evaluation unit 6 for analysis. In this case, at least one frequency, a frequency range, an intensity and / or an amplitude of sound waves of the sound emissions are determined and analyzed as parameters of the sound emissions. Also, sound pressure levels, sound intensity levels and / or other suitable parameters of the detected sound waves by means of in the evaluation unit 6 implemented evaluation algorithms and / or filters are analyzed.
Je nach Vorgabe können dabei die erfassten Parameter anhand eines Schwellwertvergleichs analysiert und auf Über- und/oder Unterschreiten vorgegebener Schwellwerte überwacht werden. Wird ein vorgegebener Schwellwert über- und/oder unterschritten, so wird die optische Aufnahmeeinheit 3 entsprechend gesteuert, insbesondere bewegt.Depending on the specification, the detected parameters can be analyzed by means of a threshold value comparison and monitored for exceeding and / or falling below specified threshold values. If a predetermined threshold value is exceeded and / or undershot, the optical pickup unit 3 is correspondingly controlled, in particular moved.
Dabei kann zusätzlich anhand der Bestimmung des Über- und/oder Unterschreitens eines oder mehrerer Schwellwerte eines oder mehrerer Parameter mittels der Auswerteeinheit 6 in Kombination mit den erfassten Bilddaten der anhand der a- kustischen Signale entsprechend ausgerichteten, optischenIn this case, in addition, based on the determination of the overshooting and / or undershooting of one or more threshold values of one or more parameters by means of the evaluation unit 6 in combination with the acquired image data, the optical signals correspondingly aligned on the basis of the acoustic signals
Aufnahmeeinheit 3 beispielsweise eine Bewertung der Kritika- lität der Situation am Entstehungsort der Schallemission ausgeführt werden. Dies ermöglicht eine differenzierte Auswertung und Bestimmung der Gefahrensituation.Recording unit 3, for example, carried out an assessment of the criticality of the situation at the source of the acoustic emission. This allows a differentiated evaluation and determination of the dangerous situation.
Darüber hinaus können bei der Auswertung neben der Kombination von akustisch und optisch erfassten Signalen auch Signale anderer Sensoren, wie beispielsweise Drucksensoren, Füllstandssensoren, erfasst und berücksichtigt werden. D.h. die Mikrofon- und Kamerasignalen können um weitere Signale, wie Drucksignale, Füllstandssignale, ergänzt werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine gegenseitige Verifizierung der verschiedenartig erfassten Signalen zur sicheren und genauen Ermittlung der Situation, insbesondere zur Ermittlung, ob ein Leck in einem der Anlagenkomponenten 2.1 bis 2.n aufgetreten ist oder nicht.In addition, signals from other sensors, such as pressure sensors, level sensors, in addition to the combination of acoustically and optically detected signals can be detected and taken into account in the evaluation. That The microphone and camera signals can be supplemented by further signals, such as pressure signals, level signals. This allows, for example, a mutual verification of variously detected signals for safe and accurate determination of the situation, in particular for determining whether a leak has occurred in one of the system components 2.1 to 2.n or not.
Insbesondere können mechanisch angetriebene Anlagenkomponenten 2.3, wie beispielsweise eine Armatur, eine Pumpe, ein An- triebsmotor, ein Ventil, eine Klappe, auf mit dem mechanischen Antrieb verbundene charakteristische Schallentwicklungen und Schallemissionen untersucht und analysiert werden. So kann durch Analyse der entsprechenden Schallwellen ein Zu-
stand, insbesondere ein möglicher Verschleiß, ein Trockenlauf, eine Kavitation, eine Unwucht der Anlagenkomponente 2.3 identifiziert werden.In particular, mechanically driven system components 2.3, such as, for example, a valve, a pump, a drive motor, a valve, a flap, can be examined and analyzed for characteristic sound developments and acoustic emissions associated with the mechanical drive. For example, an analysis of the corresponding sound waves stand, in particular a possible wear, a dry run, a cavitation, an imbalance of the system component 2.3 are identified.
Alternativ oder zusätzlich können insbesondere zeitliche Änderungen eines oder mehrerer Parameter der Schallwellen, insbesondere eines oder mehrerer veränderlicher Parameter ermittelt und analysiert werden. Als Änderungen eines oder mehrerer Parameter können beispielsweise Änderungen einer Fre- quenz, eines Frequenzbereichs, einer Intensität, einer Amplitude bestimmt werden. Auch können eine neu hinzukommende Frequenz und/oder ein neu hinzukommender Frequenzbereich und/oder mindestens eine entfallende Frequenz und/oder ein entfallender Frequenzbereich im erfassten Schallwellenbereich bestimmt werden.Alternatively or additionally, in particular temporal changes of one or more parameters of the sound waves, in particular of one or more variable parameters can be determined and analyzed. Changes in a frequency, a frequency range, an intensity, an amplitude can be determined, for example, as changes to one or more parameters. Also, a newly added frequency and / or a newly added frequency range and / or at least one attributable frequency and / or a corresponding frequency range in the detected sound wave range can be determined.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden auch die erfassten Änderungen mindestens eines der Parameter auf Über- und/oder Unterschreiten mindestens eines vorgebbaren Schwell- wertes überwacht. Dies erlaubt in Analogie zur einfachen Parameterüberwachung eine weitere Auswertung der Kritikalität der erfassten Schallsignale und eine daraus resultierende Steuerung, insbesondere Bewegung der optischen Aufnahmeeinheit 3 und/oder eine anschließende Bewertung einer möglichen Gefahrensituation.In one development of the invention, the detected changes of at least one of the parameters are also monitored for overshoot and / or undershoot of at least one predefinable threshold value. In analogy to the simple parameter monitoring, this allows a further evaluation of the criticality of the detected sound signals and a resulting control, in particular movement of the optical recording unit 3 and / or a subsequent evaluation of a possible dangerous situation.
Nachfolgend werden einige Beispiele für Auswertungen und Bewertungen von erfassten Schallemissionen durch Schwellwertvergleich und/oder Schallmustervergleich näher beschrieben.Some examples of evaluations and evaluations of recorded sound emissions by threshold comparison and / or sound pattern comparison are described in more detail below.
So kann beispielsweise eine erfasste Änderung im Frequenzbereich der Schallwellen als Änderung einer Drehzahl einer Anlagenkomponente 2.3, z.B. eines Aggregats, insbesondere einer Pumpe oder eines Motors, identifiziert werden.Thus, for example, a detected change in the frequency range of the sound waves as a change in a rotational speed of a plant component 2.3, e.g. an aggregate, in particular a pump or a motor can be identified.
Neu hinzukommenden Frequenzen im erfassten Schallwellenbereich können als ein Mediumaustritt aus der akustisch überwachten Anlagenkomponente 2.1 bis 2.n identifiziert werden.
Ein Entfallen von vorangegangenen erfassten Frequenzen im er- fassten Schallwellenbereich können hingegen als ein Ausfall einer der Anlagenkomponenten 2.3, z.B. eines Aggregats, insbesondere einer Pumpe oder eines Motors, identifiziert wer- den .Newly added frequencies in the detected sound wave range can be identified as a medium exit from the acoustically monitored system component 2.1 to 2.n. On the other hand, the elimination of previous detected frequencies in the detected sound wave range can be identified as a failure of one of the system components 2.3, eg of an aggregate, in particular of a pump or of an engine.
Eine Explosion und/oder ein Knall wird beispielsweise anhand einer Änderung der Intensität und/oder Amplitude der erfassten Schallwellen und Überschreiten von maximalen Schwellwer- ten identifiziert.An explosion and / or a bang is identified, for example, by means of a change in the intensity and / or amplitude of the detected sound waves and exceeding of maximum threshold values.
Wird eine der vorgenannten, akustisch ermittelten kritischen Situationen auch durch Auswertung der optisch erfassten Bilddaten des potentiellen Gefahrenbereichs identifiziert, so wird mittels der Auswerteeinheit 6 ein Steuersignal an die Ausgabeeinheit 7 gegeben, so dass gegebenenfalls zumindest eine Meldung, eine Warnung und/oder ein Alarm ausgegeben werden kann.
If one of the aforementioned acoustically determined critical situations is also identified by evaluating the optically recorded image data of the potential danger zone, a control signal is given to the output unit 7 by means of the evaluation unit 6, so that optionally at least one message, a warning and / or an alarm is output can be.