JP7316292B2 - 取り付けられた及び/又は埋め込まれた受動電磁センサを使用して、配電ネットワーク、液体及びガスパイプライン、並びに核剤、化学剤及び生物剤を含む大気汚染物質の監視のプロセス制御及び予知保全を可能にする、モノのインターネット(IoT)対応の無線センサシステム - Google Patents
取り付けられた及び/又は埋め込まれた受動電磁センサを使用して、配電ネットワーク、液体及びガスパイプライン、並びに核剤、化学剤及び生物剤を含む大気汚染物質の監視のプロセス制御及び予知保全を可能にする、モノのインターネット(IoT)対応の無線センサシステム Download PDFInfo
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Description
本願は、開示の継続性のために、その開示全体が参照によって本明細書に完全に組み込まれている、2018年4月10日に出願した米国特許仮出願第62/655653号、2018年4月10日に出願した米国特許仮出願第62/655643号、2018年2月5日に出願した米国特許仮出願第62/626247号、2018年1月31日に出願した米国特許仮出願第62/624493号、2017年12月8日に出願した米国特許仮出願第62/596492号、2017年11月30日に出願した米国特許仮出願第62/592652号の利益を主張するものである。
a. 架線作業員の高齢化により、民間の電力会社(IOU:Investor Owned Utilities)や協同組合による電力会社(UC:Utility Cooperatives)は、ディスクリートプロジェクトの一環として、何千マイルもの送配電用ACSR導体ワイヤにセンサパッケージを設置するための人員や予算を有しない。
b.センサパッケージは、重さが約15ポンドあり、これを地上30フィート以上の空中で、絶縁された「ホットスティック」で持ち上げて、通電状態の高圧電線に取り付けなければならないため、設置が困難である。
c.電流センサパッケージには、電源が必要である。このため、IOU及びUCは、センサパッケージのライフサイクル全体にわたって、バッテリを交換すること又は設置時に寄生電源を取り付けることが必要となる。
d.電流センサパッケージは、240ボルト未満の非常に低い電圧を測定するのに十分な感度を有しておらず、接地されていない電線からの周囲電圧により安全上の危険を引き起こす。
e.電流センサパッケージは、可動部分を有しているため、寿命が制限され、継続的な保全が必要となる。
f.電流センサパッケージは高価であり、監視される3位相点当たり約6,000ドルの費用がかかる。
g.電流センサパッケージは、ACSR導体ワイヤ及び変電所の構成部品に限定され、電線ヒューズ、変圧器、スイッチ、リレー、回路遮断器、バスバー、コンデンサ、クランプ、塔及び柱、絶縁体、コネクタ、カップリング、サージアレスタ、スターラップ、タップ、規制バンク又はサプレッサには搭載できない。
h.電流センサパッケージは、計算及びソフトウエアプログラムを実行する中央処理装置を有していない場合がある。
h. 電流センサパッケージは、現象情報を暗号化せず、ハッキングの対象となる。
i.電流センサパッケージは、電力網の健全性についての正常アルゴリズムと異常アルゴリズムを作成し、改善するための人工知能を統合せず、電力会社を予防保全から予知保全へ移行させることができない。
a.労働力の高齢化により、パイプライン操業者は、しばしば遠隔地にある数千マイルものパイプライン上に、ディスクリートプロジェクトの一環として、センサパッケージを設置するための人員又は予算を有しない。
b. センサパッケージは、重さが約30ポンドあり、しばしば直径が1フィートを超える、様々な種類のパイプの周りにクランプされなければならないため、取り付けが困難である。
c.電流センサパッケージには、電源が必要である。このため、パイプライン操業者が、センサパッケージのライフサイクル全体にわたって、バッテリを交換すること又は設置時に寄生電源を取り付けることが必要となる。
d.電流センサパッケージは、可動部分を有しているため寿命が制限され、継続的な保全が必要となる。
e.電流センサパッケージは高価であり、監視されるノード当たり約35,000ドルの費用がかかる。
f.電流センサパッケージは、パイプに限定され、バルブやポンプでは使用できない。
g.電流センサパッケージは、計算及びソフトウエアプログラムを実行する中央処理装置を有していない場合がある。
h.電流センサパッケージは、データを暗号化しない場合があり、ハッキングの対象となる。
i.電流センサパッケージは、電力網の健全性についての正常データベースと異常データベースを作成し、改善するための人工知能を統合せず、電力会社を予防保全から予知保全へ移行させることができない。
a.それらは、大型の動力ファン、モータ及び技術スタッフを必要とし、保全及び較正しなければならない複雑なフィルタシステムから構成されており、その結果、費用のかかる運転となる。
b.電気、照明、HVAC、配管、廃棄物処理等の電力会社のサポートが必要となる。
c.このようなシステムは、電力会社のサポートを必要とし、固定位置にのみ配置することができる。
d.このようなシステムは、固定位置にのみ配置することができ、システムは、測定ポイントの数が数十箇所に制限され、数百又は数千の位置とはならない。
e.測定ポイントの数が制限されると、地方自治体が、地方自治体全域、屋内及び屋外の両方について、呼吸可能な大気のウェルネスマップを作成することが不可能になる。
a.PESは、結晶、水晶、ガラス等の剛性圧電基板、又はポリマー等の可撓性圧電基板を使用してもよい。
b.PESは、マイクロプロセッサを含まなくてもよい。
c.PESは、センサデータを比較するために使用される1つ又は複数のリレーモジュールを含んでもよい。
d.PESは、暗号化を使用して通信してもよい。
e.PESは、ブロックチェーンテクノロジを使用して通信してもよい。
f.PESは、機械的振動、光、放射線、誘導、燃料電池等の代替の電磁的又は機械的形態の電力を使用してもよい。
g.PESは、振幅、周波数位相、周期又は他の波形特徴を変化させて、センサごとに一意のアイデンティティを作成してもよい。
h.PESは、電圧又は電流、温度、圧力、湿度、振動、撓み、動き、音の振動、降雨、大気汚染物質、化学剤、生物剤、核剤等の現象の組み合わせに対する代替の現象を測定することができる。
i. PESは、振幅、周波数位相、周期又は他の波形特徴を変化させて、電圧、電流、温度、圧力、湿度、振動、撓み、動き、音の振動、降雨、大気汚染物質、化学剤、生物剤、核剤等の現象を暗号化又は符号化してもよい。
j.PESは、鋼心アルミより線(ACSR)送配電ワイヤ、ヒューズ、変圧器、スイッチ、リレー、回路遮断器、バスバー、コンデンサ、クランプ、塔及び柱、絶縁体、コネクタ、カップリング、サージアレスタ、スターラップ、タップ、規制バンク、サプレッサ等の電力会社送配電ハードウェアに埋め込まれてもよい。
k.PESは、鋼心アルミより線(ACSR)送配電ワイヤ、ヒューズ、変圧器、スイッチ、リレー、回路遮断器、バスバー、コンデンサ、クランプ、塔及び柱、絶縁体、コネクタ、カップリング、サージアレスタ、スターラップ、タップ、規制バンク、サプレッサ等の電力会社送配電ハードウェアに外面実装されてもよい。
l.PESは、パイプ、バルブ、ポンプ等の石油及びガスパイプラインハードウェアに埋め込まれてもよい。
m.PESは、パイプ、バルブ、ポンプ等の石油及びガスパイプラインハードウェアに外面実装されてもよい。
n.PESは、街路灯、街路灯カバー、建造物、壁、窓等の地方自治体の照明及び建造物構成部品に埋め込まれてもよい。
o.PESは、街路灯、街路灯カバー、建造物、壁、窓等の地方自治体の照明及び建造物構成部品に外面実装されてもよい。
p.PESは、互いの間で通信し、及び/又は、より遠いPESのためのリレーとして機能してもよい。
q.ECCは、ソーラーパネル、電力系統からの寄生負荷、バッテリ又は燃料電池を使用して電力供給されてもよい。
r.ECCは、PESから受信した振幅、周波数位相、周期又は他の波形特徴の変動を計算して、電圧、又は電流、温度、圧力、湿度、振動、撓み、動き、音の振動、降雨、大気汚染物質、化学剤、生物剤、核剤等の現象の組合せ等の現象の測定値を計算してもよい。
s.ECCは、セルラネットワーク、LoRaネットワーク、衛星ネットワーク又はマイクロ波ネットワークを介して、インターネットと通信してもよい。
t.ECCの暗号化されたフォーマットでの通信。
u.ブロックチェーンテクノロジを用いて、通信の安全性を確保してもよい。
v.ECCは、センサデータを比較するために使用される1つ又は複数のリレーモジュールを含んでもよい。
w.スーパーコンピュータは、そのプロセスの任意の構成部品にヒューマンインターフェースを有してもよい。
x.スーパーコンピュータは、ブロックチェーンテクノロジを使用して、通信の安全性を確保してもよい。
a.PESに搭載されたプロセッサは、(i)少なくとも1つの正常電圧又は他の現象の測定値を含むデータベース、及び/又は、(ii)リアルタイム電圧又は他の現象のパターンを、アラーム通信に関連する少なくとも1つの異常パターンと比較するための第2のリレーモジュール、及び/又は、(iii)リアルタイム電圧又は他の現象のパターンを、少なくとも1つ又は複数のハードウェア故障パターンと比較するための第3のリレーモジュールを備える、アルゴリズムエンジン及びプログラミング論理を含んでもよい。
b.電磁制御通信機(ECC)に搭載されたプロセッサは、(i)少なくとも1つの正常電圧又は他の現象の測定値を含むデータベース、及び/又は、(ii)リアルタイム電圧又は他の現象のパターンを、アラーム通信に関連する少なくとも1つの異常パターンと比較するための第2のリレーモジュール、及び/又は、(iii)リアルタイム電圧又は他の現象のパターンを、少なくとも1つ又は複数のハードウェア故障パターンと比較するための第3のリレーモジュール、(iv)センサ電圧又は他の現象を複数のセンサデータストリームからリアルタイムウェルネスパターンにマッピングするためのマッピングモジュールを備える、アルゴリズムエンジン及びプログラミング論理を含んでもよい。
c.また、ECCに搭載されたプロセッサ及びプログラミング論理は、リアルタイムセンサ情報を使用して、損傷検知アルゴリズムと構造監視システムとを組み合わせることによって、電力系統の構造監視を作成してもよい。
d.ECCに搭載されたデータ記憶装置に記憶されたプログラミング論理は、異常パターンのマッチングを認識し、アルゴリズム又はプログラミング論理によって記述された動作シーケンスをマッチングすると、システムに実行コマンド(暗号化されてもよい)を他のピアツーピア装置に向けて発行させてもよい。このようなコマンドは、種々のグリッドセグメント及び構成部品からの電圧を停止、転換、加算又は減算させ、電力系統の健全性を改善することができる。これらの動作はまた、電流、温度、圧力、湿度、振動、撓み、運動、音の振動、降雨、大気汚染物質、化学剤、生物剤、核剤等の他の現象のためにも行うことができる。
e.無線センサシステムは、ピアツーピアネットワーク(P2P)として動作することができ、センサ又はECCに搭載されたコンピュータプロセッサに格納されたプログラミング論理は、アラーム、命令、マップ又はすべての測定された現象の伝送のために、システムにブロックチェーン取引におけるブロックを作成させてもよい。この例では、一意のECC が、ピアツーピアネットワーク(P2P) 66 のメンバとして取引を要求する。複数のECC47、スーパーコンピュータ65、ユーザ端末63及び分散計算資源64を備えるネットワークは、アルゴリズムを使用して、要求しているセンサのアイデンティティとステータスを検証する。検証されると、ECCは、現象アラームを発行し、ハードウェア故障アラームを発行し、リアルタイムウェルネスマップを作成して送信し、リアルタイムパターンを作成して送信し、ブロックチェーン68のブロックとして他のマシンに実行コマンドを発行することができる。ECCに搭載されたデータ記憶装置に記憶されたプログラム論理は、システムに、ピアツーピアネットワーク(P2P)にブロックチェーン取引を通信させる(図23)。この方法は、ローカル及び分散両方における、電力会社電力網への構造健全性監視マップ、レポート、アラーム及び命令のセキュリティと検証を可能にする。
g.無線センサシステムは、人工知能手段を収容するスーパーコンピュータ65にそのデータと情報を送信する。人工知能は、このデータ及び情報を使用して、各ECCの環境ごとに、正常状態と異常状態の両方についてより正確な現象パターンを作成することにおいて、学習し、実証し、説明し、及びユーザにアドバイスする。人工知能は、新しいアルゴリズム及びリレーモジュールを個々のECCに送信及びアップロードさせ、その結果、ウェルネスモデルがより正確かつ予知的になる。経時的に、ウェルネスモデルは、電力系統において予防保全から予知保全へと電力会社を移行させるのに十分なほど正確なものとなる。
h.代替として、無線センサシステムは、石油及びガス、水、アンモニア、アルコール、水素、水蒸気、又は任意の他のガス若しくは液体を運ぶパイプラインによって使用されてもよい。複数のPESを備えるワイヤレスマルチセンサネットワークは、パイプ、バルブ、ポンプ等のパイプラインに使用される配電ハードウェアの製造された内蔵構成部品に取り付けられるか、又は埋め込まれてもよい。上に列挙した現象に加えて、これらのセンサに、濃度、成分、流量等を測定させることができる。
i.代替として、この無線センサシステムは、地方自治体が屋内外の呼吸可能な大気汚染物質を測定するために使用されてもよい。複数のPESを備える無線マルチセンサネットワークは、地方自治体の照明若しくは電力網に、又は壁、ガラス等の建造物ハードウェアに使用される配電ハードウェアの製造された内蔵構成部品に取り付けられるか、又は埋め込まれてもよい。上に列挙した現象に加えて、これらのセンサに、降雨、大気汚染物質、化学剤、生物剤、核剤等の成分、濃度及び飽和率を測定させることができる。
ホスト装置として機能する配電ハードウェアとしての無線ネットワークシステム機能(ACSR導体ワイヤ(図10)、ヒューズ(図11)、変圧器(図12)、ガスパイプラインパイプ(図15)、ガスパイプラインポンプ(図16)、ガスパイプラインバルブ(図17)、街路灯アセンブリ(図19)、建造物構成部品(図21))は、保全又は更新の一環として、電力会社の送配電網(図13)、企業の液体又はガスパイプライン(図18)、又は地方自治体の照明網(図20)及び建造物環境(図21)に設置される。同様に、ECCは、電力系統(図14)、及び/又はパイプライン(図18)、及び/又は地方自治体の照明網(図20)又は建造物環境の全体にわたって設置される。設置されると、ECC(図8)は、その送受信機38及びアンテナ36を介して、1つ又は複数の電磁波24の生成及び放出を開始する。埋め込まれた及び取り付けられた音波センサ(AW)(図3)32~35は、入力インターディジタル変換器(IDT)3に対応する周波数の電磁波を受信すると起動される。AWセンサ(図1)は、そのインターディジタル変換器3に電磁エネルギーを通過させることによって、電磁波をハーベストする。パルスは、圧電効果を用いて、センサ上でAWに変換される。AWの振幅、周波数、位相及び周期の特性は、音波チップ(図1)上の遅延ギャップ内でフィルム4、バリア5、ゲート6、格子2及び8上を強制的に移動させることによって修正される。これらのギャップ試験は、測定される現象に基づいて音波を修正するように設計される。修正された音波は、PES(図2)上のマイクロプロセッサ上の復調器に電磁波を送る発信IDT7によって、音波から電磁波に戻される。PES に中央処理装置がない場合、修正された音波は、後方散乱通信を使用して、ECCにブロードキャストされる。また、PESに搭載されたマイクロプロセッサも、そのアンテナ周波数に対応する電磁波24を受け取ると起動される。この電磁波により、マイクロプロセッサのアンテナ12内の電子は、マックスウェルの方程式により、交流電流13を生成する。電力ハーベスタ15、17、19、21に配置されたダイオードは、電流を単一の方向に通過させ、アンテナの交流電流を直流電流に変換する。生成された直接電流は、コンデンサ16、18、20、22によって格納される。電圧レギュレータ23は、許容可能な電圧が達成されるまで、電圧条件を管理する。電圧監視器は、マイクロプロセッサが許容できる電圧の上限と下限を管理し、マイクロプロセッサの計算解析を可能にする。CPU9は、発信IDT7(図1)から修正された音波を受信する。プログラミング論理を使用して、マイクロプロセッサは、AWの修正された特性を処理し、現象の値を計算する。マイクロプロセッサ論理は、アンテナ12内のトランジスタを切り換えさせ、アンテナの反射係数を変更する。変調器11は、キャリア信号と呼ばれる電磁波形の特性を、計算された現象測定値を含む変調信号を用いて変化させ、ECCに送り返す。これにより、PESは、RFソース信号の反射としてデータをECCに送り返すことができ、これは後方散乱通信と呼ばれる。後方散乱通信は、PESの動作に必要な電力を低減する。複数のPESは、ピアツーピアネットワーク(P2P)を形成し、電磁制御通信機(ECC)(図8)からより離れたPESセンサのための中継器として機能することもできる。
ECCは、電柱(図14)、パイプライン区域(図18)、地方自治体の照明柱(図20)又はPESの到達距離内の他の適切な位置に配置される。ECC(図8)に搭載された送受信機38は、1つ又は複数の無線周波数(RF)パルスを固定周期で放出し始める。PESは、そのIDT及びアンテナ3に同調された無線周波数(RF)パルスをハーベストし、その変調器及びアンテナ14を介して現象の測定情報を返す。ECCに搭載されたCPUは、アルゴリズム、プログラミング論理及びマッピングモジュールを使用して、一意に識別された各PESのアイデンティティ、位置及び現象の種類とデータをマッピングする。ECC(図8)は、一意のPESから現象データを受信し、それを処理すると、(1)そのタイプのPESの正常パターンを含むリレーモジュール、(2)そのタイプのPESのアラーム条件に関連する異常現象の測定値を含むリレーモジュール、(3)そのタイプのPESのハードウェア故障パターンに対してリアルタイム現象パターンを比較するリレーモジュール、及び(4)ECC付近の電圧PESからのリアルタイム電圧周波数を比較するリレーモジュールに対してデータをチェックし、振動のローカルモードを計算する。ECCに搭載されたプロセッサ及びプログラミング論理は、各PESによって提供されたリアルタイム現象情報をマッピングモジュールに追加し、損傷検知アルゴリズムと、振動モデルのローカルモードを有する構造監視システムとを組み合わせることによって、ウェルネスパターンを有する電力系統の構造監視を作成する。ECC(図8)に搭載されたデータ記憶装置42に記憶されたプログラム論理は、ECCにアラームを発行させ、又はピアツーピアネットワーク(P2P)66の別のマシンに実行命令を発行させることができる。これは、異常な現象パターンが一致し、一致したパターンが、アルゴリズム又はプログラミング論理によって記述された命令動作シーケンスを有する場合に発生する。そのようなコマンドは、ピアツーピアネットワーク(P2P)が許可を有する電力系統の任意のセグメントに電力を停止、転換、加算又は減算するために使用することができる。CPU41は、ECC44に搭載された通信装置に、そのECC付近の現象、アラーム、コマンド及びウェルネスマップの測定値を暗号化された形式で通信接続を介して通信させる。ECCは、光起電性ソーラーアレイ46によって電力供給される。
ユーザコンピュータは、4つの機能(1)機器の欠陥、能力の低下及び他の異常状態の保全記録を入力し、スーパーコンピュータがそれを使用してPES測定データとの相関関係を作成できるようにする機能、(2)センサ情報、アラーム、マシン間命令及び電力系統ウェルネスマップを受信する機能、(3)電力系統の健全性、アラーム、電流状態等に関するユーザからの照会を処理する機能、(4)ネットワークに対する分散処理能力として働く機能を有する。
Claims (22)
- a.電気、ガス又は液体の配電ハードウェアの構成部品に取り付けられている又は埋め込まれた、複数の受動電磁センサと、
b.少なくとも1つの電磁制御通信機と、
c.少なくとも前記複数の受動電磁センサで測定された現象測定値に基づいて、測定される現象の正常状態と異常状態を表す現象パターンを学習し、異常状態におけるアルゴリズム及び異常状態を識別するための情報を前記少なくとも1つの電磁制御通信機に送信する人工知能手段を有する少なくとも1つのスーパーコンピュータと、
d.少なくとも1つのユーザ計算資源又は少なくとも1つのユーザコンピュータと、
を含み、
前記少なくとも1つのスーパーコンピュータと、前記少なくとも1つのユーザ計算資源又は少なくとも1つのユーザコンピュータと、前記少なくとも1つの電磁制御通信機とが、インターネットを介して通信可能に接続され、
各々の前記受動電磁センサは、受動音波センサを有し、前記少なくとも1つの電磁制御通信機からの電磁波に応じて前記受動音波センサの前記現象測定値を表すデータを前記少なくとも1つの電磁制御通信機に送信するように構成され、
前記少なくとも1つの電磁制御通信機が、前記現象測定値を表すデータ又は当該現象測定値を表すデータをさらに処理した処理データを前記スーパーコンピュータに送信するように構成されている、
無線センサシステム。 - 前記スーパーコンピュータは、前記現象測定値を分析して包括的なプロセス制御及び予知モデルに組み立て、前記プロセス制御及び前記予知モデルを前記少なくとも1つのユーザ計算資源又は前記少なくとも1つのユーザコンピュータに送信するように構成されている、請求項1に記載の無線センサシステム。
- 前記電気、ガス又は液体の配電ハードウェアの構成部品は、導体ワイヤ、ヒューズ、変圧器、スイッチ、リレー、回路遮断器、バスバー、コンデンサ、クランプ、塔及び柱、絶縁体、コネクタ、カップリング、サージアレスタ、スターラップ、タップ、規制バンク、サプレッサ、並びに街路灯カバーから選択される電力網配送構成部品を含む請求項1又は2に記載の無線センサシステム。
- 前記受動電磁センサは、受動マイクロプロセッサを更に含む請求項1から3のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
- 前記受動マイクロプロセッサは、少なくとも1つの電磁力ハーベスタを含む請求項4に記載の無線センサシステム。
- 前記受動マイクロプロセッサは、
ランダムアクセスメモリ又は強誘電体ランダムアクセスメモリを備えるデータ記憶手段と、
機械的振動、光、放射線、誘導、熱運動、燃料電池又は電磁波を含む群から選択される1つによって給電される電源と、
プログラミング論理手段と、
アルゴリズムと
をさらに含む、請求項4又は5に記載の無線センサシステム。 - 前記受動電磁センサは、可撓性である請求項1から6のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
- 前記受動電磁センサは、ガラスポッドに封入されており、前記ガラスポッドは、内側が非導電性材料でコーティングされている請求項1から7のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
- 前記ガラスポッドがシリコーン接着剤によって、前記配電ハードウェアの構成部品の表面に取り付けられている、請求項8に記載の無線センサシステム。
- 前記受動電磁センサは、電圧、電流、温度、圧力、湿度、振動、撓み、分子流量、降雨、大気汚染物質、化学剤、生物剤、核剤、化学濃縮物、化学成分又は粒子状物質から選択される現象を測定する請求項1から9のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
- 前記少なくとも1つの電磁制御通信機は、
a.電磁気無線周波数(RF)アンテナと、
b.無線周波数(RF)送受信機と、
c.無線周波数(RF)受信機と、
d.中央処理装置と、
e.データ記憶装置と、
f.セルラ通信装置と、
g.アルゴリズム及びプログラミング論理手段と
を含む請求項1から10のいずれか1項に記載の無線センサシステム。 - 前記少なくとも1つの電磁制御通信機は、前記セルラ通信装置を介して、前記アルゴリズム及びプログラミング論理手段を更新するように構成される請求項11記載の無線センサシステム。
- 前記人工知能手段は、前記少なくとも1つの電磁制御通信機のアルゴリズム及びプログラミング論理手段を更新するための情報を生成する、請求項12記載の無線センサシステム。
- 前記ユーザ計算資源は、機器の欠陥、能力の低下及び他の異常状態を含む群から選択される少なくとも1つの保全記録を入力し、センサ情報、アラーム、機械間命令、電力系統ウェルネスマップの群から選択される少なくとも1つを受信し、及び、照会を処理する手段を含む請求項1から13のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
- 前記人工知能手段は、学習、デモンストレーション、説明、相関関係の作成、ユーザへのアドバイスを含む群から選択される少なくとも1つのインテリジェントな行動を示し、
機器の欠陥、能力の低下、ローカル及びエリア間振動、及び他の異常状態を含む群から選択される少なくとも1つと、センサデータとの間の相関関係を作成し、当該相関関係を使用して、異常状態のアルゴリズムを作成し、作成した前記アルゴリズムを前記少なくとも1つの電磁制御通信機に送信する手段を含む、請求項1から14のいずれか1項に記載の無線センサシステム。 - 前記受動電磁センサは、複数の前記受動電磁センサからなるネットワークにおいて、一意の識別を更に含む請求項1から15のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
- a.配電ハードウェアの構成部品として、複数の受動電磁センサをインストールするステップと、
b.各々の前記受動電磁センサから物理的に分離された位置に、少なくとも1つの電磁制御通信機を設置するステップと、
c.前記電磁制御通信機から電磁波を受信することによって、前記受動電磁センサを起動するステップであって、
d.これにより、前記受動電磁センサは、前記電磁波をハーベストし、及び前記電磁波を音波に変換する、ステップと、
e.前記受動電磁センサは、測定される現象に基づいて、前記音波を修正して修正音波を表す修正電磁波を作成するステップと、
f.前記修正電磁波を、前記受動電磁センサから前記電磁制御通信機に送信するステップであって、これにより、前記電磁制御通信機は、前記修正電磁波を計算して現象測定値にして、現象測定情報と、前記現象測定情報の異常状態に関するアラームと、前記現象測定情報の異常状態に関する命令と、前記現象測定情報の現象測定位置情報と、を含むデータを生成するステップと、
g.前記電磁制御通信機のセルラ通信手段によって前記データをインターネットを介してスーパーコンピュータに通信するステップであって、これにより、前記スーパーコンピュータは、前記スーパーコンピュータの人工知能手段が測定される現象の正常状態と異常状態を表す現象パターンを学習した結果に基づいて、前記データを包括的なプロセス制御及び予知モデルに組み立てるステップと、
h.前記プロセス制御及び前記予知モデルをインターネットを介して少なくとも1つのユーザコンピュータに送信するステップと、
を備える、プロセス制御及び予知保全を可能にする方法。 - 前記電磁制御通信機の中央処理装置は、前記修正電磁波の修正された特性を処理し、及び測定される現象の値を計算する、請求項17に記載のプロセス制御及び予知保全を可能にする方法。
- 前記修正電磁波は、後方散乱通信を使用して、前記電磁制御通信機にブロードキャストされる、請求項17又は18に記載のプロセス制御及び予知保全を可能にする方法。
- 修正音波から現象値を計算する方法であって、
a.電磁制御通信機によって電磁波を放出するステップであって、前記電磁波は、受動電磁センサに位置する入力インターディジタル変換器により捕捉されるステップと、
b.前記入力インターディジタル変換器によって、前記電磁波を、伝搬経路を進行する音波に変換するステップと、
c.前記受動電磁センサによって、試験遅延ギャップを通過した前記音波を、現象の存在に基づいて修正するステップと、
d.前記受動電磁センサによって、前記音波を修正して得られた修正音波を前記受動電磁センサの発信インターディジタル変換器を通過して修正電磁波に変換し、現象値を計算するために、前記電磁制御通信機に反射して送り返すステップと、
e.前記電磁制御通信機によって、前記修正電磁波を受信し、前記修正電磁波を分析して前記現象値を計算するステップと、
f.前記電磁制御通信機によって、インターネットを介して電力網監視システムに前記現象値を送信し、前記電磁制御通信機によって、計算された前記現象値を、正常値及び異常値のセットと比較して、前記現象値が異常状態を表すかどうかを決定し、前記異常状態の発見に基づいて予めプログラムされた命令を実行するステップと、を含み、
当該予めプログラムされた命令が、インターネットを介して前記電磁制御通信機に接続されたスーパーコンピュータの人工知能手段に生成された更新プログラムによって更新されるように構成されており、
前記人工知能手段は、前記人工知能手段によって測定される現象の正常状態と異常状態を表す現象パターンを学習した結果に基づいて、前記更新プログラムを生成するように構成されている、修正音波から現象値を計算する方法。 - 修正音波から現象値を計算する方法であって、
a.電磁制御通信機によって電磁波を放出するステップであって、前記電磁波は、受動電磁センサに位置する入力インターディジタル変換器により捕捉されるステップと、
b.前記入力インターディジタル変換器によって、前記電磁波を、伝搬経路を進行する音波に変換するステップと、
c.前記受動電磁センサにおいて、試験遅延ギャップを通過した前記音波を、現象の存在に基づいて修正するステップと、
d.前記受動電磁センサに搭載されたマイクロプロセッサにより前記音波を修正して得られた修正音波を分析して現象値を計算するステップと、
e.前記現象値を、前記電磁制御通信機に送信するステップと、
f.前記電磁制御通信機によって、インターネットを介して電力網監視システムに前記現象値を通信し、前記電磁制御通信機によって、前記現象値を、正常値及び異常値のセットと比較して、前記現象値が異常状態を表すかどうかを決定し、前記異常状態の発見に基づいて予めプログラムされた命令を実行するステップと、を含み、
当該予めプログラムされた命令が、インターネットを介して前記電磁制御通信機に接続されたスーパーコンピュータの人工知能手段に生成された更新プログラムによって更新されるように構成されており、
前記人工知能手段は、前記人工知能手段によって測定される現象の正常状態と異常状態を表す現象パターンを学習した結果に基づいて、前記更新プログラムを生成するように構成されている、修正音波から現象値を計算する方法。 - 修正音波を利用してプロセス制御及び予知保全を可能にする方法であって、
a.受動電磁センサにより第1の電磁波をハーベストするステップと、
b.前記電磁波を音波に変換するステップと、
c.前記音波を測定される現象に基づいて修正するステップと、
d.修正音波を前記受動電磁センサのマイクロプロセッサ又は電磁制御通信機に送信するステップと、
e.前記マイクロプロセッサ又は前記電磁制御通信機は、前記測定される現象の値を計算するステップと、
f.前記値を複数の前記受動電磁センサと、複数の前記電磁制御通信機と、少なくとも1つのユーザ計算資源又は少なくとも1つのユーザコンピュータと、人工知能手段を有する少なくとも1つのスーパーコンピュータを備えるネットワークに送信し、前記ネットワークの前記電磁制御通信機は、前記値を処理し、前記値が異常かどうかを前記値とリレーモジュールとの比較により決定するステップであって、前記人工知能手段が、前記受動電磁センサで測定された現象測定値に基づいて、測定される現象の正常状態と異常状態を表す現象パターンを学習し、異常状態を識別するための前記リレーモジュールを生成する、決定するステップと、
g.前記ネットワークのプログラミング論理は、前記値と前記リレーモジュールとの前記比較に基づいてプロセス制御及び予知保全コマンドを可能にするステップと
を含む、修正音波を利用してプロセス制御及び予知保全を可能にする方法。
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