WO2020002036A1

WO2020002036A1 - Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung von messdaten

Info

Publication number: WO2020002036A1
Application number: PCT/EP2019/065936
Authority: WO
Inventors: Christian Stanek
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2020-01-02
Also published as: US11550822B2; DE102018210380A1; US20210165806A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verarbeitung, d.h. Speicherung und Analyse von Messdaten, bei dem zur Speicherung der Messdaten eine jeweilige Dateneinheit bzw. Datensatz für Stützstellen angelegt werden, wobei mehrere dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte Messdaten innerhalb dieser Dateneinheit gespeichert werden. Ein Zeitintervall zwischen Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfolgender Dateneinheiten zumindest wird dabei näherungsweise auf ein Vielfaches eines Entnahmezeitintervalls, d.h. einem Kehrwert der Messwertaufnahmerate bzw. Sampling Rate, eingestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert eine Bereitstellung von Dateneinheiten dadurch, dass eine einzelne Dateneinheit neben einem Stützstellenmessdatum weitere, mit dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte Messdaten enthält. Diese Maßnahme reduziert die in einer Datenbank erforderliche Verwaltung von Datensätzen in etwa um einen Faktor, welcher der Anzahl von Messdaten innerhalb der erfindungsgemäß gestalteten Dateneinheit entspricht.

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung, insbe sondere zur optimierten Speicherung von Messdaten und zum op timierten Zugriff auf diese, welcher vorzugsweise in einem einer Simulation, im Test oder im Betrieb einer technischen Anlage zur Anwendung kommt.

Eine Erfassung von Mess- oder Prozessdaten erfolgt üblicher weise durch eine Mehrzahl von Sensoren oder Recheneinheiten im Umfeld eines technischen Systems, welche die Messdaten nach Erfassung in einer Datenbank hinterlegen.

Zum Zwecke einer Datenanalyse werden die in der Datenbank hinterlegten Messdaten von einer Anwendung zur Messdatenaus wertung ausgelesen. Auf eine solche Anwendung wird in der Fachwelt auch als Dashboard Bezug genommen.

Im Stand der Technik werden häufig relationale Datenbanken eingesetzt, in denen in regelmäßigen oder unregelmäßigen - also beispielsweise bedarfsgesteuerten -

Entnahmezeitintervallen ein Messdatum gespeichert wird. Ein Messdatum besteht üblicherweise aus einem Messwert als Ergeb nis einer mit dem Entnahmezeitintervall erfassten Messwert entnahme und einem einen Zeitpunkt der Messwertentnahme re präsentierenden Zeitwert oder auch »Zeitstempel« bzw. »Time Stamp«. Dabei wird üblicherweise zur Ablage eines Messdatums ein jeweiliger Datensatz der Datenbank angelegt.

In einer tabellenbasierten Veranschaulichung einer Datenbank entspricht ein Datensatz einer Zeile innerhalb einer Tabelle. Zur eindeutigen Identifikation eines Datensatzes wird ein Schlüssel oder Key verwendet. Eine datenbankinterne Verwal tung der Schlüssel verursacht im Fall vieler Datensätze einen gesteigerten Ressourcenaufwand. Eine Erfassung von Mess- oder Prozessdaten ist sehr speicher intensiv, da in einer technischen Anlage oder einem techni schen Prozess üblicherweise eine Vielzahl von Daten aus un terschiedlichen Datenquellen anfallen, welche zur Analyse der Messdaten mit einer angemessen hohen Abtastrate erfasst wer den müssen und ein demenentsprechend hohes Datenvolumen zur Erfassung, Speicherung und Analyse der Messdaten anfällt. Die Ablage jedes Messdatums in einem jeweiligen Datensatz der Da tenbank führt dazu, dass die Datenbank ein entsprechend hohes Datenvolumen einnimmt und aufgrund des hohen Datenvolumens bei einer Vielzahl von Schreib- und Leseoperationen ein schließlich der hierfür notwendigen datenbankinterne Verwal tung der Schlüssel entsprechend träge reagiert.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich Messdaten mit reduziertem Datenvolumen abspeichern lassen, um diese während oder nach Abschluss der Messung zu Analysezwe cken leichter handhaben zu können. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Computerpro grammprodukt zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht ein Verfahren zur Verar beitung von Messdaten vor, bei dem zur Speicherung der Mess daten eine Mehrzahl von Messdaten entgegengenommen wird, wo bei jedes Messdatum zumindest einen Messwert als Ergebnis ei ner mit einer vordefinierbaren Entnahmezeitintervall erfass ten Messwertentnahme und einen den Zeitpunkt der Messwertent nahme repräsentierenden Zeitwert umfasst und bei dem eine Zu ordnung der Messdaten zu Dateneinheiten in einer zeitlichen Reihenfolge anhand des Zeitwerts der Messdaten erfolgt. Dabei umfasst eine jeweilige Dateneinheit ein Stützstellenmessdatum sowie mehrere dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte - also dem Stützstellenmessdatum zeitlich folgende oder zeit lich vorausgehende - Messdaten, so dass ein Zeitintervall zwischen den Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier auf einanderfolgender Dateneinheiten zumindest näherungsweise ei nem Vielfachen des Entnahmezeitintervalls entspricht.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist in der Reduzierung der Dateneinheiten zu sehen, deren Ablage in einer Datenbank einem jeweiligen Datensatz entsprechen. Während im Stand der Technik pro Messdatum eine Dateneinheit angelegt wird, redu ziert das erfindungsgemäße Verfahren eine Bereitstellung von Dateneinheiten dadurch, dass eine einzelne Dateneinheit neben einem Stützstellenmessdatum weitere, mit dem Stützstellen messdatum zeitlich benachbarte Messdaten enthält. Diese Maß nahme reduziert die in einer Datenbank erforderliche Verwal tung von Datensätzen in etwa um einen Faktor, welcher der An zahl von Messdaten innerhalb der erfindungsgemäß gestalteten Dateneinheit entspricht.

Mehrere namensgebende Stützstellen können bei einer Analyse der Messwerte in vorteilhafter Weise für eine erste grobe Ab schätzung eines zeitlichen Verlaufs des Messwerts ausgelesen bzw. geladen werden, während die weiteren Messdaten erst im Falle eines Bedarfs für eine Detailanalyse nachgeladen wer den. Eine solche Detaillierung der Analyse eines zeitlichen Verlaufs wird in der Fachwelt auch als »Deep Drill« bezeich net. Die Erfindung unterstützt einen derartigen Deep Drill alleine aufgrund der vorteilhaften Speicherstruktur, ohne dass hierzu weitere signaltheoretische Algorithmen erforder lich wären.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der ab hängigen Patentansprüche.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass innerhalb der Dateneinheit eine vordefinier bare Anzahl an zeitlich aufeinanderfolgenden Messdaten ent halten ist. Eine definierte Anzahl an zeitlich aufeinander folgenden Messdaten innerhalb der Dateneinheit steigert die Effizienz bei der Ablage und Entnahme von Messwerten gegen- über der erfindungsgemäß ebenfalls denkbaren Variante einer ereignis- oder bedarfsorientierten Anzahl an zeitlich aufei nanderfolgenden Messdaten innerhalb der Dateneinheit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die in der Dateneinheit enthaltenen Messdaten in zwei getrennten Tupel bzw. Vektoren vorzuhalten. Die ein Messdatum bestimmenden Mess- und Zeitwerte werden getrennt in einem jeweiligen Tupel abgelegt, also in ein erstes Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten und in ein zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten. Die Zuge hörigkeit zwischen dem Messwert und dem Zeitwert eines jewei ligen Messdatums wird durch die Position im jeweiligen Tupel hergestellt .

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Zugriff auf Messdaten vorgesehen, bei dem fol gende Schritte durchgeführt werden:

Empfangen einer Anfrage zum Abruf von Messdaten innerhalb eines gewählten ersten Zeitraums;

Laden einer zeitlich aufeinanderfolgenden und innerhalb des gewählten ersten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Stützstellenmessdaten aus den Dateneinheiten;

Aggregieren der geladenen Stützstellenmessdaten durch ei nen Prozessor; und;

Anzeigen der aggregierten Stützstellenmessdaten.

Das Verfahren gemäß dieser Ausgestaltung verwirklicht eine Grobanalyse eines zeitlichen Verlaufs des Messwerts, bei dem aus den Dateneinheiten zunächst lediglich die Stützstellen messdaten aus der Datenbank geladen werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Zugriff auf Messdaten vorgesehen, bei dem für einen ausschnittsweisen Zugriff auf Messdaten folgende zu sätzliche Schritte durchgeführt werden:

Empfangen einer Anfrage zum Abruf detaillierter Messdaten aus einem innerhalb des ersten Zeitraums liegenden zweiten Zeitraums ; Laden der zeitlich aufeinanderfolgenden und innerhalb des gewählten zweiten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Messda ten aus den Dateneinheiten;

Aggregieren der innerhalb des gewählten ersten Zeitraums geladenen Stützstellenmessdaten mit den innerhalb des ge wählten zweiten Zeitraums geladenen Messdaten durch einen Prozessor; und;

Anzeigen der mit den Messdaten aggregierten Stützstellen messdaten .

Das Verfahren gemäß dieser Ausgestaltung verwirklicht eine Feinanalyse eines zeitlichen Verlaufs des Messwerts, bei dem aus den Dateneinheiten zusätzlich die Messdaten geladen wer den, um das bereits dargestellte Gerüst aus Stützstellenmess daten mit den zeitlich feiner aufgelösten Messdaten zu ver feinern. Der gewählte zweite Zeitraum kleiner oder gleich dem ersten Zeitraum sein. Im ersten Fall kann beispielsweise ein e Fokussierung auf einen interessierenden zweiten Zeitab schnitt innerhalb des ersten Zeitraums verwirklicht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ei ne Vorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten vorgesehen, welche zur Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorbeschrie benen Ausgestaltungen der Erfindung eingerichtet ist. Eine solche Vorrichtung wäre im Fall einer Verarbeitung von Mess daten im Sinne einer Speicherung der Messdaten beispielsweise zwischen einer Datenerfassungseinheit bzw. Sensor und einem Datenbankmanagementsystem vorgesehen, um die von der Datener fassungseinheit gelieferten Rohdaten in erfindungsgemäße Da teneinheiten zu strukturieren und diese dem Datenbankmanage mentsystem zur Ablage in der Datenbank zu übergeben.

Im Fall einer Verarbeitung von Messdaten im Sinne einer Ana lyse der Messdaten wäre eine solche Vorrichtung beispielswei se zwischen einem Datenbankmanagementsystem und einer Anwen dung zur Datenauswertung vorgesehen, um durch das Datenbank managementsystem aus der Datenbank geladene Dateneinheiten in eine zeitlich aufeinanderfolgende und innerhalb eines gewähl- ten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Stützstellenmessdaten bzw. Messdaten zu extrahieren.

Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Figuren erläu tert. Es zeigen:

FIG 1: eine exemplarische Darstellung zweier Datenstruktu ren zur Beschreibung einer Gewinnung einer opti mierten Datenstruktur aus einer Rohdatenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und;

FIG 2: eine exemplarische Darstellung eines aus einer Da tenstruktur rekonstruierten zeitlichen Verlaufs von Messwerten unter Verwendung von Stützstellenmessda ten sowie unter Verwendung von mit Messdaten aggre gierten Stützstellenmessdaten.

FIG 1 zeigt eine exemplarische Darstellung zweier Datenstruk turen zur Beschreibung einer Gewinnung einer Datenstruktur aus einer Rohdatenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Im linken Teil der FIG 1 ist eine auch als Rohdatenstruktur bezeichnete erste Datenstruktur STR1 gezeigt, welche eine Mehrzahl von zellenförmig angeordneten Datensätzen umfasst. Ein Datensatz entspricht einer Zeile innerhalb der tabellari schen Veranschaulichung der Datenstruktur STR1. Zur Ablage eines Messdatums wird in einer im Stand der Technik derzeit praktizierten Weise ein jeweiliger Datensatz - also Zeile - in der Datenstruktur STR1 angelegt. Zur eindeutigen Identifi kation des Datensatzes wird ein Schlüssel oder Key verwendet, welcher in der Zeichnung auch als Spaltenidentifikationsnum mer bzw. rowid bezeichnet wird. Die gezeigten Spaltenidenti fikationsnummern werden durch inkrementierte natürliche Zah len 1,2, 3, 4... gebildet. Eine weitere optionale Spalte der Datenstruktur STR1 umfasst eine Ereignis- bzw. Quellenidentifikation »event_id«, welcher im gezeigten Beispiel für alle Datensätze mit der Bezeichnung »MchP_SP200« belegt ist. Eine weitere optionale Spalte der Datenstruktur STR1 umfasst eine Signalbezeichnung »sig- nal_name«, welcher im gezeigten Beispiel für alle Datensätze mit der Bezeichnung »sinus« belegt ist.

In zwei weiteren Spalten »time_10Hz« und »Signal_l 0Hz« wird schließlich das Messdatum abgelegt. Das Messdatum umfasst ei nen Messwert »Signal_l 0Hz« als Ergebnis einer mit dem

Entnahmezeitintervall - hier 0,1 Sekunden entsprechend einer Messwertentnahmerate von 10 Hertz - erfassten Messwertentnah me und einem einen Zeitpunkt der Messwertentnahme repräsen tierenden Zeitwert »time_10Hz«.

Eine weitere optionale Spalte der Datenstruktur STR1 umfasst eine Dimension »V« des Messwerts, welcher im gezeigten Bei spiel für alle Datensätze mit der Bezeichnung »V« belegt ist. Als Messwert wird entsprechend eine elektrische Spannung mit der Dimension Volt gemessen.

Zur illustrativen Darstellung der Ausführungsbeispiele wird eine Datenwertentnahme bzw. »Sampling« eines sinusförmigen Signals mit einem Entnahmezeitintervall von 0,1 Sekunden, entsprechend einer Sampling Rate von 10 Hz (Hertz) erläutert. In der Zeichnung zeigt die Spalte »time_10Hz« die den Zeit punkt der Messwertentnahme repräsentierenden Zeitwerte, gemäß derer das Entnahmezeitintervall nicht genau bei 0,1 Sekunden, sondern bei 0,10101 Sekunden liegt (vergleiche den ersten auf einen Zeitwert von Null folgenden Zeitwert »time_10Hz« in der zweite Zeile mit einer rowid von 2) . Diese Abweichung ist für die Beschreibung des Ausführungsbeispiels nicht relevant.

Die gezeigte erste Datenstruktur STR1 könnte insoweit einen herkömmlich abgelegten Datensatz innerhalb einer Datenbank repräsentieren, bei dem zu einem regelmäßigen

Entnahmezeitintervall von 0,1 Sekunden ein Messdatum gespei- chert wurde und bei dem zur Ablage eines Messdatums ein je weiliger Datensatz bzw. Zeile angelegt wurde.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dient diese erste Da tenstruktur STR1 allerdings lediglich als Rohdatenstruktur, welche nicht notwendigerweise in einer Datenbank, sondern z.B. in einem flüchtigen Speicher, beispielsweise einem

Cache, abgelegt ist, um in einem weiteren Schritt in einen erfindungsgemäß optimierten Datenstruktur STR2 transformiert zu werden.

Zur Transformation der ersten Datenstruktur STR1 in die opti mierte Datenstruktur STR2 ist vorgesehen, in einer jeweiligen Dateneinheit - also einem Datensatz oder eine Zeile - der op timierten Datenstruktur STR2 mehrere Messdaten zu integrie ren, nämlich ein Stützstellenmessdatum sowie eine Mehrzahl von mit dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarten Mess daten .

Zur Veranschaulichung sind in der ersten Datenstruktur STR1 zwei Abschnitte SCT1,SCT2 mit jeweils neun Datensätzen in der Zeichnung markiert. Die ersten neun Messdaten mit einer rowid von 2, 3,..., 10 innerhalb des ersten Abschnitts SCT1 werden ge meinsam mit einem Stützstellenmessdatum eines dem ersten Ab schnitt SCT1 folgenden Datensatz mit der rowid 11 in einen ersten optimierten Datensatz abgelegt. Die zweiten neun Mess daten mit einer rowid von 12, 13,..., 20 innerhalb des zweiten Abschnitts SCT2 werden gemeinsam mit einem Stützstellenmess datum eines dem zweiten Abschnitt SCT2 folgenden Datensatz mit der rowid 21 in einen zweiten optimierten Datensatz abge legt. Entsprechend wird mit weiteren Datensätzen vorgegangen, welche zeichnerisch nicht dargestellt sind.

Im rechten Teil der FIG 1 ist die zweite optimierten Daten struktur STR2 gezeigt, welche den voraus beschriebenen ersten optimierten Datensatz als erste Zeile mit einer rowid von 1, sowie den voraus beschriebenen zweiten optimierten Datensatz als zweite Zeile mit einer rowid von 2 enthält. Die darauf folgend dargestellten optimierten Datensätze mit einer rowid von 3, 4...9 der zweiten optimierten Datenstruktur STR2 werden in entsprechender Weise aus den - nicht dargestellten - je weiligen Datensätzen der ersten Datenstruktur STR1 gebildet.

Jeder der erfindungsgemäß zu bildenden optimierten Datensätze

- bzw. Dateneinheiten - enthält ein Stützstellenmessdatum so wie eine Mehrzahl von dem Stützstellenmessdatum zeitlich be nachbarten - gemäß der hier dargestellten Ausführungsform mit neun zeitlich vorausgehenden - Messdaten.

Das Stützstellenmessdatum unterscheidet sich von einem Mess datum dabei nicht strukturell, wird aber, wie im Folgenden gezeigt wird, an einer »prominenteren« Stelle innerhalb eines Datensatzes abgelegt, um einen gegenüber einem Messdatum schnelleren Zugriff auf das Stützstellenmessdatum zu gewähr leisten .

Jeder der erfindungsgemäß zu bildenden optimierten Datensätze

- bzw. Dateneinheiten - ist so gestaltet, dass ein Zeitinter vall - hier eine Sekunde, entsprechend 1 Hz - zwischen den Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfol gender Dateneinheiten zumindest näherungsweise einem Vielfa chen - hier einem Faktor von 10 - des Entnahmezeitintervalls

- hier 0,1 Sekunde, entsprechend einer Sampling Rate von 10 Hz - entspricht. In der dargestellten Ausführungsform wird das Zeitintervall zwischen den Zeitwerten der Stützstellen messdaten zu einer Sekunde gewählt, was einem Faktor von 10 gegenüber dem Entnahmezeitintervall von 0,1 Sekunden ent spricht. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass eine bloße Betrachtung der Stützstellenmessdaten einer Sampling Rate von 1 Hertz entspräche gegenüber einer Sampling Rate von 10 Hertz bei einer Betrachtung aller Messstellen.

In der Zeichnung zeigen die Einträge »time_10Hz« bei den Stützstellenmessdaten mit der rowid 11 und der rowid 21 der ersten Datenstruktur STR1 nicht genau die an sich zu erwar tenden Werte von 1,0000 bzw. 2,0000 Sekunden, sondern einen Wert von 1,0101 bzw. 2,0202 Sekunden. Diese Abweichung ist - wie bereits vorher ausgeführt - lediglich auf Abrundungen und Rechenungenauigkeiten zur Simulation des Ausführungsbei spiels anhand eines sinusförmigen Signals zurückzuführen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, enthält die optimierte Da teneinheit - also der optimierte Datensatz oder Zeile - mit der rowid 1 in der zweiten optimierten Datenstruktur STR2 ein Stützstellenmessdatum, welches einen Messwert »sig- nal_lHz_str« mit einem Wert von 0,81747 V (Volt) und einen den Zeitpunkt dieses Messwerts repräsentierenden Zeitwert »time_lHz_str« mit einem Wert von 1 s (Sekunde) umfasst. Auch hier weicht also das Stützstellenmessdatum mit der rowid 11 von der ersten Datenstruktur STR1 ab, welche einen Messwert »signal_l 0Hz« mit einem Wert von 0,84689 V (Volt) und einen den Zeitpunkt dieses Messwerts repräsentierenden Zeitwert »time_10Hz« mit einem Wert von 1,0101 s (Sekunde) erwarten ließe. Die Abweichung erklärt sich aufgrund von Rundungsunge nauigkeiten und geringfügigen Zeitverschiebungen in der Wert ermittlung. Diese Abweichung ist - wie bereits vorher ausge führt - lediglich auf Abrundungen und Rechenungenauigkeiten zur Simulation des Ausführungsbeispiels anhand eines sinus förmigen Signals zurückzuführen und hat keinen Einfluss auf die Ausführbarkeit oder die Bedeutung der Erfindung.

Die optimierte Dateneinheit - also der optimierte Datensatz oder Zeile - mit der rowid 2 in der zweiten optimierten Da tenstruktur STR2 enthält ein Stützstellenmessdatum, welches einen Messwert »signal_lHz_str« mit einem Wert von 0,9093 V (Volt) und einen den Zeitpunkt dieses Messwerts repräsentie renden Zeitwert »time_lHz_str« mit einem Wert von 2 s (Sekun de) umfasst. Auch hier weicht also das Stützstellenmessdatum mit der rowid 21 von der ersten Datenstruktur STR1 ab, welche einen Messwert »signal_l 0Hz« mit einem Wert von 0,90071 V (Volt) und einen den Zeitpunkt dieses Messwerts repräsentie renden Zeitwert »time_10Hz« mit einem Wert von 2,0202 s (Se kunde) erwarten ließe. Für die Bedeutung dieser Abweichung gilt das vorgesagte. Die neun Messdaten mit einer rowid von 2, 3,..., 10 innerhalb des ersten Abschnitts SCT1 der ersten Datenstruktur STR1 werden jeweils in zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerte und in zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerte getrennt und dann in ein erstes Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten und ein zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeit werten eingeordnet. Die Zugehörigkeit zwischen dem Messwert und dem Zeitwert eines jeweiligen Messdatums wird dabei durch die Position im jeweiligen Tupel gewährleistet.

Das erste Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten wird im Feld »signal_l 0Hz_j son« des optimierten Datensatzes mit der rowid 1 gespeichert, das zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten im Feld »time_l 0Hz_j son« des optimierten Datensatzes mit der rowid 1 gespeichert. Wie in der Zeichnung ersichtlich, enthält das erste Tupel von zeit lich aufeinanderfolgenden Messwerten im Feld »sig- nal_lHz_j son« enthält einen durch die Zeichnung beschränkten Werteausschnitt (0, 0.09983341664682...). Das zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten im Feld »ti- me_l 0Hz_j son« enthält die gerundeten Werte (0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.5,...). Ein Dezimaltrennzeichen ist dabei durch einen Punkt (.), eine Trennung der geordneten Einträge bzw. Positionen des Tupels durch ein jeweiliges Komme (,) dargestellt.

In entsprechender Weise werden die neun Messdaten mit einer rowid von 12, 13,..., 20 innerhalb des zweiten Abschnitts SCT2 der ersten Datenstruktur STR1 jeweils in zeitlich aufeinan derfolgenden Messwerte und in zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwerten getrennt und in ein erstes Tupel von zeitlich auf einanderfolgenden Messwerten und ein zweites Tupel von zeit lich aufeinanderfolgenden Zeitwerten eingeordnet. Das erste Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten wird im Feld »signal_l 0Hz_j son« des optimierten Datensatzes mit der rowid 2 gespeichert, das zweites Tupel von zeitlich aufeinan derfolgenden Zeitwerten im Feld »time_l 0Hz_j son« des opti mierten Datensatzes mit der rowid 2 gespeichert. Wie in der Zeichnung ersichtlich, enthält das erste Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten im Feld »signal_lHz_j son« ei nen durch die Zeichnung beschränkten Werteausschnitt

(0.841470984807896...). Das zweites Tupel von zeitlich aufei nanderfolgenden Zeitwerten im Feld »time_l 0Hz_j son« enthält die gerundeten Werte (1.1, 1.2, 1.3, 1.2, 1,5 ...) .

Entsprechend wird mit weiteren Messdaten und optimierten Da tensätzen vorgegangen. Die Zugehörigkeit zwischen dem Mess wert und dem Zeitwert eines jeweiligen Messdatums wird durch die Position im jeweiligen Tupel gewährleistet.

Ein beispielhafter Code zur Umwandlung der ersten Datenstruk tur STR1 in die zweite Datenstruktur STR2 wird im Folgenden gezeigt :

% Import Data into MATLAB

conn = sqlite (' flight . db ' , ' readonly ' ) ; measurement_Table_data = fetch (conn, ' SELECT * FROM raeasureraent_table ' ) ; close (conn) ;

time = [ ] ;

Signal = [ ] ;

for i=l:size (measurement_Table_data, 1 )

time_l 0Hz_j son (l,i) = j sondecode (measurement_Table_data { i , 4 } ) ; time = [ time, transpose (time_l 0Hz_j son { 1 , i })] ;

signal_l 0Hz_j son { 1 , i } = j sondecode (measurement_Table_data { i , 6 } ) ; signal = [ signal , transpose ( signal_l 0Hz_j son { 1 , i })] ;

end

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist in der Reduzierung der zweiten Datenstruktur STR2 im Vergleich zur ersten Daten struktur STR1 zu sehen. Bei einer Speicherung der ersten Da tenstruktur STR1 in einer Datei in einem datenbankbearbeitba ren Format * . db weist diese Datei eine Speichergröße von 9 kB auf, während eine Speicherung der zweiten Datenstruktur STR2 eine Speichergröße von lediglich 2 kB aufweist. Die erfindungsgemäße Maßnahme Speicherung der Messdaten redu ziert die in einer Datenbank erforderliche Verwaltung von Da tensätzen in etwa um einen Faktor, welcher der Anzahl von Messdaten innerhalb der erfindungsgemäß gestalteten Datenein heit entspricht. Der in diesem Ausführungsbeispiel gewählte Faktor kann demgemäß auch auf Werte von 20 oder 100 erhöht werden, um eine weitere Reduzierung der Speichergröße zu er zielen .

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Zugriff auf die erfindungsgemäß abgelegten Messdaten durch Laden der zeitlich aufeinanderfolgenden und innerhalb eines durch einen Bediener wählbaren ersten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Stützstellenmessdaten aus den Dateneinheiten. Für einen Grob analyse des zeitlichen Verlaufs reichen diese Stützstellen messdaten eventuell bereits aus. Im linken Teil der FIG 2 ist eine Darstellung eines aus einer Datenstruktur rekonstruier ten zeitlichen Verlaufs von Messwerten unter ausschließlicher Verwendung von Stützstellenmessdaten - ohne Verwendung der im jeweils selben Datensatz zugeordneten Messdaten - darge stellt. Die Stützstellenmessdaten werden durch einen Prozes sor aggregiert, indem aus den Stützstellen entnommene Mess werte über den aus den Stützstellen entnommenen Zeitwerten aufgetragen werden. Der im linken Teil von FIG 2 aufgetragene Werteverlauf Verlauf lässt die Sinusform bereits erahnen.

Für einen Feinanalyse bzw. »Deep Drill« des zeitlichen Ver laufs werden zu den Stützstellenmessdaten noch die in Tupeln vorgehaltenen Messdaten geladen. Im rechten Teil der FIG 2 ist eine Darstellung eines aus einer Datenstruktur rekonstru ierten zeitlichen Verlaufs von Messwerten unter Verwendung von Stützstellenmessdaten und Messdaten dargestellt. Die ge ladenen Stützstellenmessdaten werden durch einen Prozessor mit den geladenen Messdaten aggregiert. Der im rechten Teil von FIG 2 aufgetragene Werteverlauf Verlauf lässt die Sinus form deutlich erkennen. Die Erfindung betrifft zusammenfassend eine Verarbeitung, d.h. Speicherung und Analyse von Messdaten, bei dem zur Spei cherung der Messdaten eine jeweilige Dateneinheit bzw. Daten satz für Stützstellen angelegt werden, wobei mehrere dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte Messdaten inner halb dieser Dateneinheit gespeichert werden. Ein Zeitinter vall zwischen Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfolgender Dateneinheiten zumindest wird dabei nä herungsweise auf ein Vielfaches eines Entnahmezeitintervalls , d.h. einem Kehrwert der Messwertaufnahmerate bzw. Sampling Rate, eingestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert eine Bereitstellung von Dateneinheiten dadurch, dass eine einzelne Dateneinheit neben einem Stützstellenmessdatum wei tere, mit dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarte Messdaten enthält. Diese Maßnahme reduziert die in einer Da tenbank erforderliche Verwaltung von Datensätzen in etwa um einen Faktor, welcher der Anzahl von Messdaten innerhalb der erfindungsgemäß gestalteten Dateneinheit entspricht.

Zusammenfassend bietet die Erfindung folgende Vorteile:

- Die Erfindung gewährleistet eine Kombination eines Stütz- stellen-Ansatzes aus der Signaltheorie mit einem »Deep Drill«-Handhabung von Analysewerkzeugen oder Dashboards, umgesetzt durcheine abschnittsweise definierte Zeit- und Signalreihe für eine höhere Auflösung.

- Das Konzept von Stützstellen zur Reduktion von Dateneinhei ten bzw. Datensätzen reduziert einen Overhead an Verwal tungsaufwand bei Datenbankoperationen.

- Laden und Speichern vorgehaltener Signalreihen und Zeitrei hen, also Tupel zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte und Tupel zeitlich aufeinanderfolgender Zeitwerte, werden in vorteilhafter Weise einer identischen Softwareabarbeitung, also einem gleichartigen Algorithmus unterworfen.

- Eine Wahl eines größeren Verhältnis aus dem Zeitintervall zwischen den Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier aufeinanderfolgender Dateneinheiten und dem

Entnahmezeitintervall - mit anderen Worten das Verhältnis zwischen der Abtastrate und den Stützstellen - erhöht bei Bedarf die Einsparung an Speicherplatz bzw. Overhead für die Datenbank.

- Um die Effizienzvorteile bei einer Ablage der Messdaten zu erzielen, sind keine aufwendigen Signalverarbeitungs- Algorithmen erforderlich.

- Struktur und Inhalte der Tupel zeitlich aufeinanderfolgen der Messwerte und Tupel zeitlich aufeinanderfolgender Zeit werte bleiben während der Ablage und auch während der Ana lyse fix bestehen. Es sind also keine aufwendigen Daten bank-Operationen, z.B. Insert Operationen, erforderlich.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verarbeitung von Messdaten, bei dem zur Speicherung der Messdaten:

eine Mehrzahl von Messdaten entgegengenommen wird, wobei jedes Messdatum zumindest einen Messwert als Ergebnis ei ner mit einer vordefinierbaren Entnahmezeitintervall er fassten Messwertentnahme und einen den Zeitpunkt der Mess wertentnahme repräsentierenden Zeitwert umfasst; und;

eine Zuordnung der Messdaten zu Dateneinheiten in einer zeitlichen Reihenfolge anhand des Zeitwerts der Messdaten erfolgt ;

wobei eine jeweilige Dateneinheit ein Stützstellenmessdatum sowie eine Mehrzahl von dem Stützstellenmessdatum zeitlich benachbarten Messdaten umfasst, so dass ein Zeitintervall zwischen den Zeitwerten der Stützstellenmessdaten zweier auf einanderfolgender Dateneinheiten zumindest näherungsweise ei nem Vielfachen des Entnahmezeitintervalls entspricht.

2. Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dateneinheiten Datensätze einer Datenbank sind.

3. Verfahren gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Dateneinheit eine vordefinierbare Anzahl an zeitlich aufeinanderfolgenden Mess daten enthalten ist.

4. Verfahren gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Dateneinheit enthaltenen Messdaten als ein erstes Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten und ein zweites Tupel von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitwer ten vorgehalten werden, wobei die Zugehörigkeit zwischen dem Messwert und dem Zeitwert eines jeweiligen Messdatums durch die Position im jeweiligen Tupel hergestellt wird.

5. Verfahren gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche, bei dem für einen Zugriff auf Messdaten folgende Schritte durchgeführt werden: Empfangen einer Anfrage zum Abruf von Messdaten innerhalb eines gewählten ersten Zeitraums;

Aggregieren der geladenen Stützstellenmessdaten durch ei nen Prozessor; und;

Anzeigen der aggregierten Stützstellenmessdaten.

6. Verfahren gemäß Patentanspruch 5, bei dem für einen aus schnittsweisen Zugriff auf Messdaten folgende zusätzliche Schritte durchgeführt werden:

Empfangen einer Anfrage zum Abruf detaillierter Messdaten aus einem innerhalb des ersten Zeitraums liegenden zweiten Zeitraums ;

Laden der zeitlich aufeinanderfolgenden und innerhalb des gewählten zweiten Zeitraums liegenden Mehrzahl von Messda ten aus den Dateneinheiten;

Anzeigen der mit den Messdaten aggregierten Stützstellen messdaten .

7. Vorrichtung zur Verarbeitung von Messdaten, dadurch ge kennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Ausführung eines Ver fahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist .

8. Computerprogrammprodukt zur Verarbeitung von Messdaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogrammprodukt Pro grammcode zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Pa tentansprüche 1 bis 6 enthält.