WO2015074772A1 - Verfahren, system und computerprogramm-produkt zur analyse von produktionstechnischen und/oder verfahrenstechnischen prozessen und/oder prozessschritten in einer anlage - Google Patents

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WO2015074772A1
WO2015074772A1 PCT/EP2014/065944 EP2014065944W WO2015074772A1 WO 2015074772 A1 WO2015074772 A1 WO 2015074772A1 EP 2014065944 W EP2014065944 W EP 2014065944W WO 2015074772 A1 WO2015074772 A1 WO 2015074772A1
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WO
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data
measurement data
virtual
memory element
plant
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PCT/EP2014/065944
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Andreas CZERNIEJEWSKI
Erwin KRYCKI
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Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh
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Publication date
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    • G05B23/0245—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model based on a qualitative model, e.g. rule based; if-then decisions
    • G05B23/0251—Abstraction hierarchy, e.g. "complex systems", i.e. system is divided in subsystems, subsystems are monitored and results are combined to decide on status of whole system
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    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/048—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators using a predictor
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    • G06N5/04—Inference or reasoning models
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    • G—PHYSICS
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    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Definitions

  • the invention is directed to a method for analyzing one or more production-related and / or procedural process or process step occurring in a plant.
  • the invention is directed to a system for analyzing one or more running in a plant production engineering and / or process engineering process or process step.
  • the invention is directed to a computer program product for analyzing at least one production-related and / or procedural process or process step taking place in a system.
  • control systems for power plants contain control and automation systems, which are usually controlled by means of industrial PCs and extensive application software. Appropriate application software processes a series of input and output signals. However, these systems have so far been designed for temporary operation and the required data is stored in a mass memory of the industrial PC.
  • sensor signals has been significantly improved by new technologies, so that sensor signals with sampling times of less than 10 ⁇ can be read.
  • Real-time systems are available that allow a temporal resolution of less than 100 ns. This allows the process parameters of a plant process to be recorded very quickly and sent to an evaluation in real time.
  • the invention is therefore based on the object to provide a solution that makes it possible to analyze at least one production-technical and / or procedural process and / or process step that takes place in a plant, in particular a power plant and / or industrial plant, and / or in a combination of several plants, in particular power plants, to improve.
  • a solution should be created with which the efficiency of a power plant and / or industrial plant can be increased.
  • this object is achieved in that the measurement data of physical and / or chemical state parameters of the process and / or process step are determined and transmitted to a memory element that imports measurement data from the memory element in at least one computer unit be processed by applying a first data management application in the computer unit, wherein from the measured data virtual characteristics are calculated, and that the virtual characteristics are transmitted from the computer unit to the memory element, wherein from the virtual characteristics and the state measurement data characteristic values a second data management application are calculated, and the calculated characteristic values and / or the virtual characteristic data and / or the measured data are used for an analysis of the process and / or process step.
  • the invention is achieved by a system of the type described in detail, comprising at least one measuring point for determining physical and / or chemical state parameters of the process and / or process step, a memory element for storing the measured data and further data, at least one computer unit, via a data-transmitting line connection is connected to the memory element and at least one data management application, which processes the measurement data and / or data, and at least one visualization unit for visually displaying the measurement data and the data.
  • a computer program product of the type described in the beginning comprising a tangible computer-readable storage medium in which a computer readable program code is embodied, the computer readable program code comprising: determining measurement data of physical and / or chemical state parameters of the process and / or process step; Transmitting the measurement data to a memory element; Import the measurement data from the memory element into at least one autonomous,
  • a central data management for the analysis and monitoring in a plant running processes and / or process steps are provided, in which the determined measurement data of physical and / or chemical state parameters of a process and / or process step in a stored central file of a memory element, these data are processed in decentralized computer units, wherein from the measured measured data virtual characteristics are calculated, which in turn are stored centrally in the memory element.
  • further characteristic values are calculated from the measured data and the characteristic data.
  • Each computer unit thus has access to the measured data stored in the memory element and the virtual characteristic data, so that the computer units are networked to one another via the common memory element.
  • the running processes / process steps are continuously monitored and new measurement data, in particular determined at different measuring points of the system, which in turn are stored in the memory element.
  • a calculation of characteristic data from these newly measured data is carried out, from which characteristic values are derived, which in turn can be used for the analysis.
  • This allows an iterative and dynamic adaptation of the analysis to changing conditions.
  • measurement data from various measurement points of a plant can be used, from which virtual characteristic data and characteristic values derived therefrom are formed, which can map the linking of running processes and are therefore suitable for the analysis of complex plant processes.
  • the invention provides for regulating and / or controlling processes and / or process steps that take place in the system using the characteristic values and / or virtual characteristic data and / or the measurement data.
  • the invention provides that the memory element is a component of a server that controls, monitors and logs data transactions between the memory element and the computer unit (s).
  • the computer unit is also advantageously designed as a self-organizing computer unit, which is configured as a client of the server, preferably a plurality of identically constructed computer units is connected to the server.
  • the characteristic values and / or the virtual characteristic data and / or the measured data are visualized.
  • a simple acquisition of the data and values is made possible, in particular for the operating personnel of a power plant.
  • the measured data are real measurement data of physical and / or chemical parameters of a running process and / or process step, which are recorded at one or more measuring points in and / or at the plant.
  • the measured data can be, for example, the indication of a temperature, a speed or a quantity of substance and the like.
  • the invention provides that the measured data / characteristic data / characteristic values are represented as data vectors, since this makes electronic data processing very well possible.
  • a data sector contains at least an indication of an identification, a time specification and at least one numerical value.
  • the identification information is the real location of a measuring point / sensor / sensor, but it may also be a virtual indication which designates any location or state within a system.
  • the invention provides that the plant is a power plant and / or an industrial plant.
  • the power plant fossil and / or renewable fuels are burned and / or CO 2 separated from flue gases.
  • the method according to the invention thus permits, in particular, an improved analysis of, for example, processes and / or process steps taking place during combustion in a power plant and / or of production processes in an industrial plant.
  • the invention provides that the power plant is designed as a wind turbine and / or solar system and / or biogas plant and the processes occurring there and / or process steps are monitored. These include the monitoring of the weather conditions, since e.g. from the sunshine duration derives the power of a photovoltaic system, or from the wind speed, the rotor speed of the rotors of a wind turbine.
  • the invention provides that the computer unit (s) is a self-organizing computer unit that is configured as a client of a server.
  • Each of these computer units is thus autonomous and can thus independently carry out the tasks assigned to it.
  • the individual computer units work independently of each other and independently of a higher-level control. Instead, the work of a computer unit is controlled by the available measurement data at a specific time in the server. All computer units can access the server independently of one another and at the same time, in particular via standardized interfaces, such as an OPC interface.
  • the database / databases of the server are in particular relational database systems in order to be able to process a large amount of data quickly and flexibly and to make them available.
  • An update of the configuration takes place by means of a remote transfer from the server to the computer units.
  • the efficiency and flexibility of the system can be improved, since the self-organization of the computer units causes a calculation solely on the basis of existing measurement data stored in the memory of the server takes place.
  • This makes it possible, in particular, to combine several systems with one another, since the control takes place by means of the measurement data stored in a memory or a library of a, in particular central server, and is not controlled by the system or a higher-level monitoring unit.
  • configuration rules can be stored in the library which relate to the number of measurement data to be used, the logical rules and algorithms for generating virtual characteristics, the specification of the storage of the virtual characteristics in the memory of the server or the like.
  • various optimization algorithms can be provided, such as heuristic numerical solution methods for multivariant optimization problems, such as genetic algorithms, evolutionary multi-objective optimization, multi-objective optimization with neural networks and evolutionary strategies.
  • the computer units can work in real time through the data exchange with a central unit, since a fast data transfer is possible and at any time a precise mapping of the running processes / process steps of a system is given by the stored data in the memory element.
  • any type of power plant can be analyzed and monitored.
  • the conventional fossil fuel power plants can be switched off or switched on again very quickly, which improves the efficiency of the entire park since only the amount of electricity actually consumed is produced.
  • this can ensure the stability of the power supply and the power grids.
  • Constant online performance measurements for example of the rotors of a wind turbine and an exact weather forecast, allow the expected pipelines to be estimated very accurately in the coming minutes and hours, thus anticipating the operating status of a conventional power plant.
  • the invention provides that a first group of characteristic values is calculated from a difference between the measured data and the virtual characteristic data. From the comparison between the virtual characteristic data and the measured data, represented by specific characteristic values, the requirement of a control or regulation can then be derived.
  • characteristic values are formed by other logical operations and algorithms, so that a hierarchy of characteristic values arises.
  • the logical links and the algorithms are adapted to the running processes in the system and can be changed at any time.
  • a plant process can be, for example, a process step in the separation of CO 2 from flue gases, or the individual process steps in the operation of a mill for lignite or in the combustion processes of lignite / hard coal / biofuels.
  • Changed algorithms and configuration rules are forwarded from the server to the computer units in a remote procedure.
  • the characteristic values and the remaining data are used not only for an analysis of the processes and / or process steps taking place in the system, but also for their regulation and control. This makes it possible to optimize the processes and process steps in a plant in such a way that an overall improved efficiency of the plant (s) can be achieved.
  • an alarm is triggered for certain characteristic values, such as the exceeding of a threshold value, in particular in the formation of the difference between the measured data and the virtual characteristic data.
  • the computer unit (s) is (are) configured in a secure remote transfer procedure by the server. In this way it can be ensured that all computer units have the same computer program or the same configuration instructions and, moreover, this makes it possible to update the computer software quickly and inexpensively.
  • the invention provides to form the visualization unit as a display of the computer unit or as a mobile display unit.
  • the operator has regardless of the location of the Control room a temporally and spatially unlimited access to the characteristics and characteristics of the system.
  • Figure 1 is a schematic representation of a system for analyzing a or
  • FIG. 2 shows a flowchart of an exemplary method according to FIG.
  • Figure 3 is a schematic representation of a power plant.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic overview of a preferred embodiment of the data management system according to the invention for analyzing / monitoring running processes and / or process steps in a plant.
  • the power plant can be, for example, a power plant 1 with a steam generator 2, a coal mill 3, a steam turbine 4, a generator 5, and a flue gas desulphurisation plant 6 and a cooling tower 7.
  • a number of processes and / or process steps thus take place in the plant 1, wherein measurement data 9 of physical and / or chemical state parameters of the process / process step, such as the temperature, the density of a substance, which are equipped with sensors and / or measuring sensors Flow rate of a stream and the like can be determined.
  • the data management system 10 consists of a transmitter 1 1, which forwards the measured data 9 determined at a measuring point 8 to a memory element 12 of a preferably central server.
  • the server can as Personal computer, network computer or mainframe computer and has a database for storing data.
  • the memory element 12 of the server can be accessed by one or more computer units 13, which retrieve the data stored in the memory element 12 and process it by means of a data management application. Once the data has been processed in the computer unit 13, the processed data may be transferred to the database of the memory element 12 for storage.
  • the data stored in the memory element 12 can be visualized on a visualization unit 14.
  • the data connections between the transmitter 1 1, the memory element 12, the computer units 13 and the visualization units 14 can take place within a network that controls the communications between the various units of the system 10.
  • the network may be a shared public or private network, may be a wide area network (WAN) or local area network (LAN) and may be connected by any suitable combination of wired and / or be set up wireless communication networks.
  • the network may have an intranet or the Internet.
  • the transmitter 1 1 is preferably the measuring points 8, but transmitter devices which are separate from the measuring points 8 can also be provided, which transmit the measured data 9 determined at the measuring points 8 to the memory element 12.
  • the storage element 12 may include one or more databases in which the received data is stored.
  • the memory element 12 may be flash data storage, magnetic storage, optical storage or other storage media.
  • the visualization units 14 may be the display of the computer units 13 or mobile screens that are advantageously designed as a touch-sensitive screen (touchscreen).
  • the central one Server includes in addition to the data store itself a variety of functions, and in particular in addition to the management and storage of data via the central server new applications and software developments, which are preferably stored in a library, forwarded to the computer units 13 in a remote method.
  • the number of computer units 13 shown here is only a schematic representation, since in principle a system can be equipped with a plurality of computer units 13.
  • a system can be equipped with a plurality of computer units 13.
  • at least one computer unit 13 is assigned to a system, and these computer units 13 are connected to the common server.
  • FIG. 2 shows the sequence of the individual method steps of the method according to the invention for the analysis and of processes and process steps taking place in a system.
  • the sequence starts in step 300 with the measurement of measurement data, which are preferably shown as data vectors and include an indication of an identification of the measuring point 8, a time specification and at least one numerical value.
  • the measurement data is forwarded to the memory element 12 of the server and stored there.
  • These measured data are retrieved by a computer unit 13 in step 320.
  • these measured data are then processed into virtual characteristics by means of a data management application in a step 330.
  • the created virtual characteristics are transferred back to the memory element 12 in a step 340 stored there.
  • characteristic values are then created in step 350 either in the server or in one or more of the computer units. These characteristic values can be visualized together with the characteristic data and / or the measured data in a step 360. In a step 370, these data and characteristic values are used for an analysis and in particular control and regulation of the processes and process steps taking place in a plant.
  • the individual computer units 13 are configured as client of the server, so that the rules, algorithms and calculation rules for the calculation of virtual Characteristics are specified by the server.
  • the state measurement data set in the memory 12 of the server can be used as a trigger for the start of a calculation process.
  • a calculation of characteristic data from the measured data is made possible in real time, wherein different computer units 13 can simultaneously access the measurement data stored centrally in the memory 12 of the server.
  • the analysis and monitoring of one or more systems can be supplemented, extended or adapted as required. This makes it possible that the computational conversion is completely independent of certain properties of the computer units 13.
  • the computer units 13 can be adapted quickly and flexibly to their specific requirements.
  • the analysis system according to the invention can thus be used for monitoring and controlling a plant.
  • Real and virtual measured values can be linked together, so that the information can be bundled by several measuring points.
  • very complex monitoring rules can be realized.
  • the system is controlled on the basis of the values of real and virtual measuring points or the comparison of virtual and real measuring points. Based on this, regulations can be implemented. Since virtual characteristic data are stored in the memory element 12 of the server in the same way as real measured data, comprehensive analysis and thus also control and monitoring of processes taking place in the system are made possible in a simple manner.

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, die Analyse zumindest eines in einer einzelnen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage und/oder Industrieanlage, und/oder in einem Verbund von mehreren Anlagen, insbesondere Kraftwerksanlagen, ablaufenden produktionstechnischen oder verfahrenstechnischen Prozesses und/oder Prozessschrittes zu verbessern. Hierzu sieht die Erfindung ein Verfahren mit folgenden Schritten vor: Ermitteln von Messdaten physikalischer und/oder chemischer Zustandsparameter des Prozesses oder Prozessschrittes; Übermitteln der Messdaten in ein Speicherelement; Importieren der Messdaten von dem Speicherelement in zumindest eine autonome, computergestützte Rechnereinheit; Verarbeiten der Messdaten durch Anwenden einer ersten Datenmanagement- Applikation in der Rechnereinheit, wobei aus den Messdaten virtuelle Kenndaten berechnet werden; Übertragen der virtuellen Kenndaten von der Rechnereinheit zu dem Speicherelement; Berechnen von weiteren Kennwerten aus den virtuellen Kenndaten und den Messdaten mittels einer zweiten Datenmanagementapplikation in der(den) Rechnereinheit(en); und Nutzen der Kennwerte und/oder der virtuellen Kenndaten und/oder der Messdaten für eine Analyse des Prozesses/Prozessschrittes in der Anlage. Dadurch entsteht ein System aus autonomen, parallel arbeitenden Rechnereinheiten, die durch Selbstorganisation die Reihenfolge der Berechnungen bestimmen und die Informationen realer und virtueller Messstellen zu Kennzahlen des Gesamtsystems verdichten.

Description

Verfahren, System und Computerproqramm-Produkt zur Analyse von produktionstechnischen und/oder verfahrenstechnischen Prozessen und/oder
Prozessschritten in einer Anlage
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Analyse eines oder mehrerer in einer Anlage ablaufenden produktionstechnischen und/oder verfahrenstechnischen Prozesses oder Prozessschrittes.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein System zur Analyse eines oder mehrerer in einer Anlage ablaufenden produktionstechnischen und/oder verfahrenstechnischen Prozesses oder Prozessschrittes.
Zudem richtet sich die Erfindung auf ein Computerprogramm-Produkt zur Analyse zumindest eines in einer Anlage ablaufenden produktionstechnischen und/oder verfahrenstechnischen Prozesses oder Prozessschrittes.
Für den Betrieb einer Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage oder einer Industrieanlage, ist es von entscheidender Bedeutung, die wesentlichen physikalischen und/oder chemischen Zustandsparameter eines ablaufenden Prozesses oder Prozessschrittes zu kennen und auf diesen steuernd einwirken zu können. Die Anforderungen an den Betrieb solcher Anlagen sind im Hinblick auf Sicherheitsaspekte aber auch hinsichtlich zu beachtender Umweltauflagen sehr hoch. Moderne Steuerungssysteme für Kraftwerksanlagen beinhalten je nach Anlagenkonzept Leit- und Automatisierungssysteme, die üblicherweise mittels Industrie-PCs und umfangreicher Anwendungssoftware gesteuert werden. Eine entsprechende Anwendungssoftware verarbeitet eine Reihe von Ein- und Ausgangssignalen. Allerdings sind diese Systeme bisher für den temporären Betrieb ausgelegt und die erforderlichen Daten werden in einem Massenspeicher des Industrie-PCs abgelegt. Dadurch ist ein Datenaustausch zwischen den verschiedenen PCs erschwert und es findet kein übergeordnetes Datenmanagement statt, das eine vorausschauende und vernetzte Überwachung und Steuerung der Anlage ermöglichen würde. Aufgrund der steigenden Anforderungen an die Betriebssicherheit und die Umweltverträglichkeit von Kraftwerksanlagen stehen die Hersteller von Kraftwerksanlagen vor der Aufgabe, die Steuerungs- und Überwachungsverfahren für den optimalen Betrieb von Kraftwerksanlagen zu verbessern. Darüber hinaus ist es erstrebenswert, den Wirkungsgrad eines Kraftwerks weiter zu steigern. Dabei nehmen vor allem die Datenbereitstellung und das Datenmanagement eine Schlüsselstellung bei der Überwachung und Bewertung des Betriebsverhaltens einer Anlage ein, und zwar hinsichtlich der Steuerung und Überwachung einer einzelnen Kraftwerksanlage, aber auch in einem Verbund von mehreren Kraftwerksanlagen. Dies gilt insbesondere auch für einen Verbund von konventionellen Kraftwerksanlagen, die mit fossilen Brennstoffen befeuert werden, und Anlagen, wie z. B. Windenergieanlagen oder Photovoltaikanlagen, die ihre Energien aus regenerativen Quellen beziehen. Durch den Ausbau der Energieversorgung mittels regenerativer Energien kommt es immer wieder zu Schwankungen in der Stromerzeugung, da regenerative Energien wie Sonne und Wind witterungsbedingt nicht gleichmäßig zur Verfügung stehen. Dies wirkt sich auf die Stabilität der Netze aus, so dass aus Gründen der Versorgungssicherheit auf konventionelle Kraftwerke nicht verzichtet werden kann. Bei einem Überangebot des aus regenerativen Energien erzeugten Stroms kann es jedoch auch zu Überlastungen des Stromnetzes kommen, da mehr Strom produziert wird als im gleichen Augenblick vom Verbraucher abgenommen wird. Es ist daher wünschenswert, die konventionellen Kraftwerke ebenfalls in Abhängigkeit von der Witterungslage betreiben zu können, damit nur der tatsächlich zu verbrauchende Strom erzeugt wird.
Um einen Verbund von Kraftwerksanlagen steuern zu können, ist jedoch eine genaue Kenntnis der gesamten Datenlage erforderlich, um bei einzelnen Anlagen und/oder einzelnen Komponenten einer Anlage steuernd eingreifen zu können. Insbesondere ist es wichtig, eine derartige Steuerung in Echtzeit vornehmen zu können, da sich Witterungsverhältnisse schnell ändern können. Da moderne konventionelle Kraftwerksanlagen einen breiten und auch schnellen Laständerungsbereich aufweisen, sind die technischen Voraussetzungen für schnelle Anpassungen bei einem plötzlichen Rückgang der Stromeinspeisung aus Windkraftoder Photovoltaikanlagen gegeben. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass konventionelle Kraftwerke zukünftig häufiger als bisher in der Teillast betrieben werden und sich mehrmals täglich die Betriebszustände ändern. Dies gilt insbesondere für moderne Braunkohlekraftwerke, die durch verbesserte Prozesse ähnliche Flexibilitätswerte wie erdgasbefeuerte Gas- und Dampfturbinenkraftwerke aufweisen.
Des Weiteren hat sich die Bereitstellung von Sensorsignalen durch neue Technologien deutlich verbessert, so dass Sensorsignale mit Abtastzeiten von weniger als 10 με eingelesen werden können. Es stehen Echtzeitsysteme zur Verfügung, die eine zeitliche Auflösung von weniger als 100 ns möglich machen. Damit können sehr schnell die Prozessparameter eines Anlagenprozesses erfasst werden und in Echtzeit einer Auswertung zugeführt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, die Analyse zumindest eines produktionstechnischen und/oder verfahrenstechnischen Prozesses und/oder Prozessschrittes, der in einer Anlage abläuft, insbesondere einer Kraftwerksanlage und/oder Industrieanlage, und/oder in einem Verbund von mehreren Anlagen, insbesondere Kraftwerksanlagen, zu verbessern. Insbesondere soll eine Lösung geschaffen werden, mit der der Wirkungsgrad einer Kraftwerksanlage und/oder Industrieanlage gesteigert werden kann.
Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Messdaten von physikalischen und/oder chemischen Zustandsparametern des Prozesses und/oder Prozessschrittes ermittelt werden und an ein Speicherelement übermittelt werden, die Messdaten von dem Speicherelement in zumindest eine Rechnereinheit importiert werden, die Messdaten durch Anwenden einer ersten Datenmanagement-Applikation in der Rechnereinheit verarbeitet werden, wobei aus den Messdaten virtuelle Kenndaten berechnet werden, und dass die virtuellen Kenndaten von der Rechnereinheit zu dem Speicherelement übertragen werden, wobei aus den virtuellen Kenndaten und den Zustandsmessdaten Kennwerte mittels einer zweiten Datenmanagement-Applikation berechnet werden, und die berechneten Kennwerte und/oder die virtuellen Kenndaten und/oder die Messdaten für eine Analyse des Prozesses und/oder Prozessschrittes genutzt werden. Weiterhin wird die Erfindung gelöst durch ein System der eingangs näher bezeichneten Art, umfassend zumindest eine Messstelle zur Ermittlung von physikalischen und/oder chemischen Zustandsparametern des Prozesses und/oder Prozessschrittes, ein Speicherelement zur Speicherung der Messdaten und weiterer Daten, zumindest eine Rechnereinheit, die über eine datenübertragende Leitungsverbindung mit dem Speicherelement verbunden ist und zumindest eine Datenmanagement-Applikation, welche die Messdaten und/oder Daten verarbeitet, und zumindest einer Visualisierungseinheit zur visuellen Darstellung der Messdaten und der Daten.
Des Weiteren wird die Erfindung gelöst durch ein Computerprogramm-Produkt der eingangs näher bezeichneten Art, umfassend ein materielles computerlesbares Speichermedium, worin ein computerlesbarer Programmcode verkörpert ist, wobei der computerlesbare Programmcode Folgendes beinhaltet: Ermitteln von Messdaten physikalischer und/oder chemischer Zustandsparameter des Prozesses und/oder Prozessschrittes; Übermitteln der Messdaten in ein Speicherelement; Importieren der Messdaten von dem Speicherelement in zumindest eine autonome,
computergestützte Rechnereinheit; Verarbeiten der Messdaten durch Anwenden einer ersten Datenmanagement-Applikation in der Rechnereinheit, wobei aus den Messdaten virtuelle Kenndaten berechnet werden; Übertragen der virtuellen
Kenndaten von der Rechnereinheit zu dem Speicherelement; Berechnen von
Kennwerten aus den virtuellen Kenndaten und den Messdaten mittels einer zweiten Datenmanagementapplikation in der(den) Rechnereinheit(en); undNutzen der Kennwerte und/oder der virtuellen Kenndaten und/oder der Messdaten für eine Analyse des Prozesses und/oder Prozessschrittes.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Mit der Erfindung wird ein zentrales Datenmanagement für die Analyse und Überwachung in einer Anlage ablaufender Prozesse und/oder Prozessschritte zur Verfügung gestellt, bei der die ermittelten Messdaten von physikalischen und/oder chemischen Zustandsparameter eines Prozesses und/oder Prozessschrittes in einer zentralen Datei eines Speicherelementes gespeichert werden, diese Daten in dezentralen Rechnereinheiten verarbeitet werden, wobei aus den gemessenen Messdaten virtuelle Kenndaten berechnet werden, die wiederum zentral in dem Speicherelement gespeichert werden. In der Rechnereinheit werden aus den Messdaten und den Kenndaten weitere Kennwerte berechnet. Jede Rechnereinheit hat somit Zugriff auf die in dem Speicherelement abgelegten gemessenen Messdaten und die virtuellen Kenndaten, so dass die Rechnereinheiten über das gemeinsame Speicherelement miteinander vernetzt sind. Diese Daten sowie die berechneten Kennwerte können nun genutzt werden, um einen oder mehrere in der Anlage ablaufenden Prozess und/oder Prozessschritt zu analysieren.
Während des Betriebs der Anlage werden die ablaufenden Prozesse/Prozessschritte fortlaufend überwacht und neue Messdaten, insbesondere an verschiedenen Messstellen der Anlage ermittelt, die wiederum in dem Speicherelement abgelegt werden. Es erfolgt nun wieder eine Berechnung von Kenndaten aus diesen neu gemessenen Messdaten, aus denen Kennwerte abgeleitet werden, die wiederum für die Analyse genutzt werden können. Hierdurch ist eine iterative und dynamische Anpassung der Analyse an sich ändernde Rahmenbedingungen ermöglicht. Insbesondere können Messdaten von verschiedenen Messstellen einer Anlage verwendet werden, aus denen virtuelle Kenndaten und daraus abgeleitete Kennwerte gebildet werden, die die Verknüpfung von ablaufenden Prozessen abbilden können und damit für die Analyse von komplexen Anlagenprozessen geeignet sind. Dadurch entsteht ein System aus autonomen, parallel arbeitenden Rechnereinheiten, die durch Selbstorganisation die Reihenfolge der Berechnungen bestimmen und die Informationen realer und virtueller Messstellen zu Kennzahlen des Gesamtsystems verdichten.
Insbesondere sieht die Erfindung vor, mit den Kennwerten und/oder virtuellen Kenndaten und/oder den Messdaten in der Anlage ablaufende Prozesse und/oder Prozessschritte zu regeln und/oder zu steuern.
Damit ergibt sich eine hohe Wirksamkeit der Steuerung von ablaufenden Prozessen und/oder Prozessschritten der Anlage, wodurch insgesamt der Wirkungsgrad sowie die Sicherheit der Kraftwerksanlage erhöht werden kann. Da alle Rechnereinheiten direkt auf die gleichen Daten in dem Speicherelement zugreifen können, sind kurze Reaktionszeiten für die Steuerung der Anlage ermöglicht. Da eine Verknüpfung von mehreren ablaufenden Prozessen ermöglicht ist, kann hierdurch insgesamt der Wirkungsgrad der Anlage gesteigert werden, da eine gegenseitige Optimierung ermöglicht ist.
In einer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass das Speicherelement eine Komponente eines Servers ist, der Datentransaktionen zwischen dem Speicherelement und der/den Rechnereinheit(en) steuert, überwacht und protokolliert.
Daher ist die Rechnereinheit auch vorteilhafterweise als sich selbst organisierende Rechnereinheit ausgebildet, die als Client des Servers konfiguriert ist, wobei vorzugsweise eine Mehrzahl von identisch aufgebauten Rechnereinheiten mit dem Server verbunden ist.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kennwerte und/oder die virtuellen Kenndaten und/oder die Messdaten visualisiert werden. Hierdurch ist insbesondere für das Betreiberpersonal einer Kraftwerksanlage eine einfache Erfassung der Daten und Werte ermöglicht.
Bei den Messdaten handelt es sich es sich um reale Messdaten von physikalischen und/oder chemischen Parametern eines ablaufenden Prozesses und/oder Prozessschrittes, die an einer oder mehreren Messstellen in und/oder bei der Anlage erfasst werden. Bei den Messdaten kann es sich beispielsweise um die Angabe einer Temperatur, einer Geschwindigkeit oder einer Stoffmenge und dergleichen handeln.
Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass die Messdaten/Kenndaten/Kennwerte als Datenvektoren dargestellt werden, da hierdurch eine elektronische Datenverarbeitung gut möglich ist. Vorteilhafterweise beinhaltet ein Datensektor zumindest eine Angabe über eine Identifikation, eine Zeitangabe und zumindest einen Zahlenwert. Damit können die von einer Messstelle gelieferten Daten genau hinsichtlich des Ortes, der Zeit und des(der) Werte(s) zugeordnet werden. Bei der Identifikationsangabe handelt es sich dabei insbesondere um den realen Ort einer Messstelle/Sensors/Messfühlers, aber es kann sich auch um eine virtuelle Angabe handeln, die einen beliebigen Ort oder Zustand innerhalb einer Anlage bezeichnet.
In einer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass die Anlage eine Kraftwerksanlage und/oder eine Industrieanlage ist. Insbesondere werden in der Kraftwerksanlage fossile und/oder nachwachsende Brennstoffe verbrannt und/oder CO2 aus Rauchgasen abgetrennt. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit insbesondere eine verbesserte Analyse von beispielsweise bei der Verbrennung in einer Kraftwerksanlage ablaufenden Prozessen und/oder Prozessschritten und/oder von Produktionsprozessen in einer Industrieanlage.
In einer Weiterentwicklung sieht die Erfindung vor, dass die Kraftwerksanlage als Windkraftanlage und/oder Solaranlage und/oder Biogasanlage ausgebildet ist und die dort ablaufenden Prozesse und/oder Prozessschritte überwacht werden. Hierzu gehören dabei die Überwachung der Witterungsverhältnisse, da sich z.B. aus der Sonnenscheindauer die Leistung einer Photovoltaikanlage ableiten lässt, oder aus der Windstärke die Rotorgeschwindigkeit der Rotoren einer Windkraftanlage.
In einer besonderen Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass es sich bei der (den) Rechnereinheit(en) um sich selbst organisierende Rechnereinheiten handelt, die als Client eines Servers konfiguriert ist. Jede dieser Rechnereinheiten ist somit autonom und kann somit die an sie gestellten Aufgaben selbstständig erledigen. Insbesondere arbeiten die einzelnen Rechnereinheiten unabhängig voneinander und unabhängig von einer übergeordneten Steuerung. Gesteuert wird die Arbeit einer Rechnereinheit vielmehr von den zur Verfügung stehenden Messdaten zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Server. Alle Rechnereinheiten können unabhängig voneinander und gleichzeitig auf den Server zugreifen, insbesondere über standardisierte Schnittstellen, wie beispielsweise eine OPC-Schnittstelle. Bei der Datenbank/den Datenbanken des Servers handelt es sich insbesondere um relationale Datenbanksysteme, um eine Vielzahl von Daten schnell und flexibel verarbeiten zu können und diese zur Verfügung zu stellen. Ein Update der Konfiguration erfolgt mittels eines Remote-Transfers von dem Server an die Rechnereinheiten. Durch eine solche erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Wirkungsgrad und die Flexibilität der Anlage verbessert werden, da die Selbstorganisation der Rechnereinheiten bewirkt, dass eine Berechnung allein aufgrund von vorliegenden Messdaten, die in dem Speicher des Servers abgelegt sind, stattfindet. Hierdurch ist es insbesondere möglich, mehrere Anlagen miteinander zu kombinieren, da die Steuerung mittels der in einem Speicher bzw. einer Bibliothek eines, insbesondere zentralen Servers abgelegten Messdaten erfolgt, und nicht von der Anlage oder einer übergeordneten Überwachungseinheit gesteuert wird. In der Bibliothek können des Weiteren Konfigurationsvorschriften abgelegt sein, die sich auf Anzahl der zu verwendenden Messdaten, die logischen Regeln und Algorithmen zur Erstellung von virtuellen Kenndaten, die Angabe der Ablage der virtuellen Kenndaten im Speicher des Servers oder dergleichen beziehen. Insbesondere können verschiedene Optimierungsalgorithmen vorgesehen sein, wie z.B. heuristische numerische Lösungsverfahren für multivariante Optimierungsprobleme, wie z.B. genetische Algorithmen, evolutionäre Mehrzieloptimierung, Mehrzieloptimierung mit neuronalen Netzen und Evolutionsstrategien.
Des Weiteren können die Rechnereinheiten durch den Datenaustausch mit einer zentralen Einheit in Echtzeit arbeiten, da ein schneller Datentransfer ermöglicht ist und zu jedem Zeitpunkt eine präzise Abbildung der ablaufenden Prozesse/Prozessschritte einer Anlage durch die gespeicherten Daten im Speicherelement gegeben ist.
Insbesondere kann dadurch die Anzahl von Anlagen in einem Verbund ständig erhöht werden, so dass komplexe Gebilde wie die Kombination von Windkraftanlagen mit Kraftwerksanlagen für fossile Brennstoffe wie Braunkohle anhand der in einer Bibliothek des zentralen Servers abgelegten Konfigurationsvorschriften in einem sich selbst organisierenden Prinzip gesteuert werden. Durch Änderung und/oder Erweiterung der Bibliothek können beliebige Kraftwerkstypen analysiert und überwacht werden. Damit ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine einfache Realisierung der Überwachung und Steuerung auch eines komplexen Kraftwerksparks beispielsweise bestehend aus konventionellen Kraftwerken und aus Kraftwerken, die mit erneuerbaren Energien wie Biogas, Windkraft und Sonnenenergie betrieben werden, möglich. So können in Abhängigkeit von den Witterungsverhältnissen die konventionellen Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen sehr schnell abgeschaltet oder wieder zugeschaltet werden, wodurch der Wirkungsgrad des Gesamtparks verbessert wird, da nur die tatsächlich verbrauchte Strommenge produziert wird. Zudem kann hierdurch die Stabilität der Stromversorgung und der Stromnetze gewährleistet werden. Durch ständige Online- Leistungsmessungen beispielsweise der Rotoren einer Windkraftanlage und eine exakte Wetterprognose können die zu erwartenden Leitungen in den kommenden Minuten und Stunden sehr genau abgeschätzt werden und damit vorausschauend daran der Betriebszustand eines konventionellen Kraftwerks angepasst werden.
Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine erste Gruppe von Kennwerten aus einer Differenzbildung zwischen den Messdaten und den virtuellen Kenndaten berechnet wird. Aus dem Vergleich zwischen den virtuellen Kenndaten und den Messdaten, dargestellt durch bestimmte Kennwerte, kann dann das Erfordernis einer Steuerung oder Regelung abgeleitet werden.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass auch noch weitere Kennwerte durch andere logische Verknüpfungen und Algorithmen gebildet werden, so dass eine Hierarchie von Kennwerten entsteht. Die logischen Verknüpfungen und die Algorithmen sind an die ablaufenden Prozesse in der Anlage angepasst und können jederzeit geändert werden. Bei einem Anlagenprozess kann es sich beispielsweise um einen Verfahrensschritt bei der Abscheidung von CO2 aus Rauchgasen handeln, oder um die einzelnen Verfahrensschritte bei dem Betrieb einer Mühle für Braunkohle oder bei den Verbrennungsprozessen von Braunkohle/Steinkohle/biologischen Brennstoffen. Geänderte Algorithmen und Konfigurationsvorschriften werden in einem Remote-Verfahren von dem Server an die Rechnereinheiten weitergeleitet. Durch die Hierarchie der Kennwerte kann abgeschätzt werden, welche Kennwerte eine besonders herausragende Bedeutung haben, da diese an der Spitze der Hierarchiepyramide stehen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kennwerte und die übrigen Daten nicht nur für eine Analyse der in der Anlage ablaufenden Prozesse und/oder Prozessschritte genutzt werden, sondern auch für deren Regelung und Steuerung. Hierdurch ist eine Optimierung der Prozesse und Prozessschritte in einer Anlage in einer Weise möglich, dass insgesamt ein verbesserter Wirkungsgrad der Anlage(n) erreicht werden kann.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei bestimmten Kennwerten wie dem Überschreiten eines Schwellenwertes, insbesondere bei der Bildung der Differenz zwischen den Messdaten und den virtuellen Kenndaten ein Alarm ausgelöst wird. Hierdurch kann sehr schnell auf Anomalitäten oder Besonderheiten bei bestimmten Prozessen in der Anlage reagiert werden.
Um eine hohe Sicherheit der Daten vor Ausspähen und einem illegalen Missbrauch zu vermeiden, ist vorgesehen, dass beim Übermitteln der Messdaten von der Messstelle in das Speicherelement des Servers eine Authentifizierung und Identifizierung durchgeführt wird, um Datenmanipulationen ausschließen zu können. Hierbei können übliche kryptographische Verfahren verwendet werden, wie eine Verschlüsselung oder Chiffrierung.
Es ist daher vorteilhafterweise auch vorgesehen, dass ein Protokoll über die ermittelten Messdaten erstellt wird, so dass eine Archivierung von Zustandsmessdaten ermöglicht ist. Hierdurch ist es auch möglich, Trends beispielsweise aufgrund von sich ändernden Witterungsverhältnissen oder jahreszeitliche Schwankungen zu erfassen und zu analysieren.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Rechnereinheit(en) in einem sicheren Remotetransferverfahren von dem Server konfiguriert wird (werden). Hierdurch kann sichergestellt werden, dass alle Rechnereinheiten über das gleiche Computerprogramm bzw. die gleichen Konfigurationsvorschriften verfügen und zudem ist damit eine schnelle und kostengünstige Aktualisierung der Computersoftware ermöglicht.
Insbesondere sieht die Erfindung vor, die Visualisierungseinheit als Display der Rechnereinheit oder als eine mobile Anzeigeeinheit auszubilden. Insbesondere bei einer mobilen Anzeigeeinheit hat das Bedienpersonal unabhängig von dem Ort der Leitwarte einen zeitlich und örtlich unbegrenzten Zugriff auf die Kennwerte und Kenndaten der Anlage.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Analyse eines oder
mehrerer ablaufender Prozesse und/oder Prozessschritte in einer Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens gemäß der
vorliegenden Erfindung; und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Kraftwerksanlage.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische Übersicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenmanagementsystems zur Analyse/Überwachung von ablaufenden Prozessen und/oder Prozessschritten in einer Anlage. Wie in Figur 3 schematisch dargestellt, kann es sich bei der Kraftwerksanlage beispielsweise um eine Kraftwerksanlage 1 mit einem Dampferzeuger 2, einer Kohlemühle 3, einer Dampfturbine 4, einem Generator 5, sowie einer Rauchgasentschwefelungsanlage 6 und einem Kühlturm 7 handeln. In der Anlage 1 finden somit eine Reihe von Prozessen und/oder Prozessschritten statt, wobei an mit Sensoren und/oder Messfühlern ausgestatteten Messstellen 8 Messdaten 9 von physikalischen und/oder chemischen Zustandsparametern des Prozesses/Prozessschrittes wie der Temperatur, der Dichte eines Stoffes, der Durchflussgeschwindigkeit eines Stoffstroms und dergleichen ermittelt werden.
Um die Analyse der Anlage zu verbessern, ist das erfindungsgemäße Datenmanagementsystem 10 vorgesehen. Das System besteht aus einem Sender 1 1 , der die an einer Messstelle 8 ermittelten Messdaten 9 an ein Speicherelement 12 eines, vorzugsweise zentralen Servers weiterleitet. Der Server kann als Personalcomputer, Netzwerkcomputer oder auch Großrechner ausgebildet sein und weist eine Datenbank zur Speicherung von Daten auf. Auf das Speicherelement 12 des Servers können ein oder mehrere Rechnereinheiten 13 zugreifen, die die in dem Speicherelement 12 gespeicherten Daten abrufen und mittels einer Datenmanagementapplikation verarbeiten. Sobald die Daten in der Rechnereinheit 13 verarbeitet worden sind, können die verarbeiteten Daten zur Speicherung in die Datenbank des Speicherelements 12 übertragen werden. Die in dem Speicherelement 12 gespeicherten Daten können auf einer Visualisierungseinheit 14 visuell dargestellt werden.
Die Datenverbindungen zwischen dem Sender 1 1 , dem Speicherelement 12, den Rechnereinheiten 13 und den Visualisierungseinheiten 14 können innerhalb eines Netzwerkes stattfinden, das die Kommunikationsvorgänge zwischen den verschiedenen Einheiten des Systems 10 steuert. Das Netzwerk kann ein gemeinsam verwendetes öffentliches oder privates Netzwerk sein, es kann sich um ein Fernnetzwerk beziehungsweise ein WAN (Wide Area Network) handeln oder ein lokales Netzwerk beziehungsweise LAN (Local Area Network) umfassen und kann durch irgendeine geeignete Kombination von drahtgebundenen und/oder drahtlosen Kommunikationsnetzwerken eingerichtet sein. Weiterhin kann das Netzwerk ein Intranet oder das Internet aufweisen.
Bei dem Sender 1 1 handelt es sich vorzugsweise um die Messstellen 8, wobei aber auch von den Messstellen 8 getrennte Sendereinrichtungen vorgesehen sein können, die die an den Messstellen 8 ermittelten Messdaten 9 an das Speicherelement 12 weiterleiten.
Das Speicherelement 12 kann ein oder mehrere Datenbanken aufweisen, in denen die empfangenen Daten gespeichert werden. Bei dem Speicherelement 12 kann es sich um Flashdatenspeicher, Magnetspeicher, optische Speicher oder sonstige Speichermedien handeln.
Bei den Visualisierungseinheiten 14 kann es sich um das Display der Rechnereinheiten 13 handeln oder um mobile Bildschirme, die vorteilhafterweise als berührungsempfindlicher Bildschirm (Touchscreen) ausgebildet sind. Der zentrale Server beinhaltet neben dem Datenspeicher selbst eine Vielzahl von Funktionen, und insbesondere neben der Verwaltung und Speicherung der Daten werden über den zentralen Server neue Applikationen und Softwareweiterentwicklungen, die vorzugsweise in einer Bibliothek gespeichert sind, an die Rechnereinheiten 13 in einem Remoteverfahren weitergeleitet.
Die Anzahl der hier dargestellten Rechnereinheiten 13 stellt nur eine schematische Darstellung dar, da grundsätzlich eine Anlage mit einer Vielzahl von Rechnereinheiten 13 ausgestattet sein kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einem Verbund von mehreren Kraftwerksanlagen 1 jeweils zumindest eine Rechnereinheit 13 einer Anlage zugeordnet ist, und diese Rechnereinheiten 13 mit dem gemeinsamen Server verbunden sind.
Figur 2 zeigt den Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analyse und von in einer Anlage ablaufender Prozesse und Prozessschritte. Der Ablauf startet im Schritt 300 mit der Messung von Messdaten, die vorzugsweise als Datenvektoren dargestellt sind und eine Angabe über eine Identifikation der Messstelle 8, eine Zeitangabe und zumindest einen Zahlenwert beinhalten. Im Schritt 310 werden die Messdaten an das Speicherelement 12 des Servers weitergeleitet und dort gespeichert. Diese Messdaten werden von einer Rechnereinheit 13 abgerufen im Schritt 320. In der Rechnereinheit 13 werden diese Messdaten dann zu virtuellen Kenndaten mittels einer Datenmanagementapplikation verarbeitet in einem Schritt 330. Als nächstes werden die erstellten virtuellen Kenndaten in einem Schritt 340 zurück in das Speicherelement 12 übertragen und dort gespeichert. Aus den Messdaten und den Kenndaten werden dann im Schritt 350 entweder in dem Server oder in einer oder mehrerer der Rechnereinheiten 13 Kennwerte erstellt. Diese Kennwerte können zusammen mit den Kenndaten und/oder den Messdaten in einem Schritt 360 visuell dargestellt werden. In einem Schritt 370 werden diese Daten und Kennwerte für eine Analyse und insbesondere Steuerung und Regelung der in einer Anlage ablaufenden Prozesse und Prozessschritte verwendet.
Die einzelnen Rechnereinheiten 13 sind als Client des Servers konfiguriert, so dass die Vorschriften, Algorithmen und Rechenregeln zur Berechnung von virtuellen Kenndaten von dem Server vorgegeben werden. Insbesondere können die in den Speicher 12 des Servers eingestellten Zustandsmessdaten als Trigger für den Start eines Rechenvorgangs verwendet werden. Somit ist eine Berechnung von Kenndaten aus den Messdaten in Echtzeit ermöglicht, wobei verschiedene Rechnereinheiten 13 zeitgleich auf die zentral in dem Speicher 12 des Servers abgelegten Messdaten zugreifen können. Somit wird allein durch die Bibliothek/Datenbank im Server festgelegt, ob eine Berechnung in einer Rechnereinheit 13 stattfindet. Durch Änderung oder Erweiterung der Bibliothek kann die Analyse und Überwachung einer Anlage oder mehrerer Anlagen beliebig ergänzt, erweitert oder angepasst werden. Hierdurch ist es möglich, dass die Rechenumsetzung vollständig unabhängig von bestimmten Eigenschaften der Rechnereinheiten 13 ist. Durch das Remoteverfahren können die Rechnereinheiten 13 schnell und flexibel an ihre spezifischen Anforderungen angepasst werden.
Das erfindungsgemäße Analysesystem kann somit zur Überwachung und Steuerung einer Anlage verwendet werden. Es können reale und virtuelle Messwerte miteinander verknüpft werden, so dass die Informationen von mehreren Messstellen gebündelt werden können. Somit können in einer einfachen Realisierung sehr komplexe Überwachungsregeln verwirklicht werden. Die Steuerung der Anlage erfolgt auf der Basis der Werte realer und virtueller Messstellen bzw. dem Vergleich von virtuellen mit realen Messstellen. Darauf aufbauend können Regelungen umgesetzt werden. Da im Speicherelement 12 des Servers virtuelle Kenndaten in gleicher Weise wie reale Messdaten gespeichert werden, ist eine umfassende Analyse und damit auch Steuerung und Überwachung von in der Anlage ablaufenden Prozessen in einfacher Weise ermöglicht.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Analyse zumindest eines in einer Anlage ablaufenden produktionstechnischen und/oder verfahrenstechnischen Prozesses oder Prozessschrittes, welcher die folgenden Schritte umfasst:
a. Ermitteln von Messdaten physikalischer und/oder chemischer Zustandsparameter des Prozesses und/oder Prozessschrittes;
b. Übermitteln der Messdaten in ein Speicherelement;
c. Importieren der Messdaten von dem Speicherelement in zumindest eine autonome, computergestützte Rechnereinheit;
d. Verarbeiten der Messdaten durch Anwenden einer ersten Datenmanagement-Applikation in der Rechnereinheit, wobei aus den Messdaten virtuelle Kenndaten berechnet werden;
e. Übertragen der virtuellen Kenndaten von der Rechnereinheit zu dem Speicherelement;
f. Berechnen von Kennwerten aus den virtuellen Kenndaten und den Messdaten mittels einer zweiten Datenmanagementapplikation in der(den) Rechnereinheit(en); und
g. Nutzen der Kennwerte und/oder der virtuellen Kenndaten und/oder der Messdaten für eine Analyse des Prozesses und/oder Prozessschrittes.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mit den Kennwerten und/oder den virtuellen Kenndaten und/oder den Messdaten der/die Prozess(e) und/oder der/die Prozessschritt(e) geregelt und/oder gesteuert wird (werden).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement eine Komponente eines Servers ist, der Datentransaktionen zwischen dem Speicherelement und der (den) Rechnereinheiten steuert, überwacht und protokolliert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dass die Rechnereinheit eine sich selbst organisierende Rechnereinheit ist, die als Client des Servers konfiguriert ist, wobei vorzugsweise eine Mehrzahl von identisch aufgebauten Rechnereinheiten mit dem Server verbunden ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten und/oder die virtuellen Kenndaten und/oder die Kennwerte visualisiert werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten real sind und an einer und/oder mehreren Messstelle(n) der Anlage ermittelt werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten und Kenndaten und Kennwerte als Datenvektoren dargestellt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenvektor zumindest eine Angabe über eine Identifikation (ID), eine Zeitangabe und einen Zahlenwert enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikation (ID) der reale Ort einer Messstelle/Sensors/Messfühlers oder eine virtuelle Angabe ist.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Prozesse und/oder Prozessschritte bei einer Kraftwerksanlage und/oder einer Industrieanlage analysiert und/oder überwacht werden.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Prozesse und/oder Prozessschritte bei der Verbrennung von fossilen und/oder erneuerbaren Brennstoffen in einer Kraftwerksanlage analysiert und/oder überwacht werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Prozesse und/oder Prozessschritte bei der Abtrennung von C02 aus Rauchgasen analysiert und/oder überwacht werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Prozesse und/oder Prozessschritte bei einer Windkraf tan läge und/oder einer Solaranlage analysiert und/oder überwacht werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 13, dass Prozesse und/oder Prozessschritte in einem Verbund aus Kraftwerksanlagen, insbesondere aus konventionellen Kraftwerksanlagen und solchen, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden, analysiert und/oder gesteuert werden.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gruppe von Kennwerten durch eine Differenzbildung zwischen den Messdaten und den virtuellen Kenndaten berechnet wird und/oder dass weitere Kennwerte durch andere logische Verknüpfungen und Algorithmen oder Konfigurationsvorschriften gebildet werden, so dass eine Hierarchie von Kennwerten entsteht.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überschreiten eines Schwellenwertes bei den Kennwerten, insbesondere bei der Bildung der Differenz zwischen den Messdaten und den virtuellen Kenndaten, ein Alarm ausgelöst wird.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Übermitteln der Messdaten in das Speicherelement eine Authentifizierung und Identifizierung durchgeführt wird, um eine Datenmanipulationen auszuschließen.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Protokoll über die ermittelten Messdaten erstellt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit(en) in einem sicheren Remote-Transfer von dem Server konfiguriert wird (werden).
20. System zur Analyse eines oder mehrerer in einer oder mehreren Anlage(n) ablaufenden produktionstechnischen und/oder verfahrenstechnischen Prozesses oder Prozessschritts, umfassend
zumindest eine Messstelle zur Ermittlung von physikalischen und/oder chemischen Zustandsparametern des Prozesses und/oder Prozessschrittes; zumindest ein Speicherelement zur Speicherung der Messdaten und weiterer Daten;
zumindest eine autonome, computergestützte Rechnereinheit, die über eine datenübertragende Leitungsverbindung mit dem Speicherelement verbunden ist und zumindest eine Datenmanagement-Applikation umfasst, welche
Messdaten und/oder Daten verarbeitet, und
zumindest eine Visualisierungseinheit zur visuellen Darstellung der Messdaten und der Daten.
21 . System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Kraftwerksanlage und/oder eine Industrieanlage ist, die über eine oder mehrere Messstellen zur Ermittlung von Messdaten von physikalischen und/oder chemischen Zustandsparametern des Prozesses und/oder
Prozessschrittes verfügt.
22. System nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement in einem Server angeordnet ist
23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit eine sich selbst organisierende Rechnereinheit ist, die als Client des Servers konfiguriert ist, wobei vorzugsweise eine Mehrzahl von identisch aufgebauten Rechnereinheiten mit dem Server verbunden ist.
24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Anlagen vorgesehen ist, die jeweils über zumindest eine Rechnereinheit verfügen, die mit dem Server verbunden ist.
25. System nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Server eine Datenbank mit Vorgaben zur Bearbeitung der Messdaten und Daten enthält und derart eingerichtet ist, um die Rechnereinheiten in einem Remote-Verfahren zu konfigurieren.
26. System nach einem der Ansprüche 20 - 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten als Datenvektoren darstellbar sind.
27. System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenvektor zumindest eine Angabe über eine Identifikation (ID), eine Zeitangabe und einen Zahlenwert enthält.
28. System nach einem der Ansprüche 20 - 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierungseinheit als Display der Rechnereinheit oder als eine mobile Anzeigeeinheit ausgebildet ist.
29. Computerprogramm-Produkt zur Analyse zumindest eines in einer Anlage
ablaufenden produktionstechnischen und/oder verfahrenstechnischen
Prozesses oder Prozessschrittes, wobei das Datenprogramm-Produkt folgendes umfasst:
ein materielles computerlesbares Speichermedium, worin ein computerlesbarer Programmcode verkörpert ist, wobei der computerlesbare Programmcode Folgendes beinhaltet:
h. Ermitteln von Messdaten physikalischer und/oder chemischer Zustandsparameter des Prozesses und/oder Prozessschrittes;
i. Übermitteln der Messdaten in ein Speicherelement;
j. Importieren der Messdaten von dem Speicherelement in zumindest eine autonome, computergestützte Rechnereinheit;
k. Verarbeiten der Messdaten durch Anwenden einer ersten
Datenmanagement-Applikation in der Rechnereinheit, wobei aus den
Messdaten virtuelle Kenndaten berechnet werden;
I. Übertragen der virtuellen Kenndaten von der Rechnereinheit zu dem
Speicherelement; Berechnen von Kennwerten aus den virtuellen Kenndaten und den Messdaten mittels einer zweiten Datenmanagementapplikation in der(den) Rechnereinheit(en); und
Nutzen der Kennwerte und/oder der virtuellen Kenndaten und/oder der Messdaten für eine Analyse des Prozesses und/oder Prozessschrittes.
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