创建或更新服务信息的状态监测系统及方法.pdf

本发明涉及一种用于分布式装置(10)的网络的状态监测系统，该系统包括至少一个便携式通信设备(26)和至少一个中央控制服务器(12)，其中，所述装置(10)中的每个设置有：监测单元(20)，用于接收并处理来自至少一个传感器(18)的状态数据，通信链路(22)，其在所述监测单元(20)与所述中央控制服务器(12)之间。所述中央控制服务器(12)配置成存储与所述识别数据结合的状态数据。提出了使所述监测单元(20)设置有通信接口(24)，用于将所述便携式通信设备(26)连接到监测单元(20)。所述监测单元(20)配置成在建立至监测单元(20)的连接时将更新的状态数据自动地提供给所述便携式通信设备(26)。

权利要求书
1.  一种状态监测系统，包括待监测的分布式装置(10)的网络、至少一个便携式通信设备(26)以及至少一个中央控制服务器(12)，其中，所述装置(10)中的每一个设置有：
a.至少一个传感器(18)，用于测量所述装置(10)的状态数据，
b.监测单元(20)，用于接收并处理来自所述至少一个传感器(18)的状态数据，
c.通信链路(22)，其在所述监测单元(20)与所述中央控制服务器(12)之间，
其中：
-所述监测单元(20)配置成将与用于识别所述装置的识别数据结合的所述装置的经处理的状态数据发送到所述中央控制服务器(10)；以及
-所述中央控制服务器(12)配置成存储与所述识别数据结合的状态数据，
其特征在于，
-所述监测单元(20)配备有通信接口(24)，用于将所述便携式通信设备(26)连接到监测单元(20)，其中，
-所述监测单元(20)配置成在建立至监测单元(20)的连接时将更新的状态数据自动地提供给所述便携式通信设备(26)。

2.  根据权利要求1所述的状态监测系统，其中，所述分布式装置(10)的网络包括具有机舱(14)的至少一个风力涡轮机，其中，所述监测单元(20)布置在所述风力涡轮机的机舱(14)中。

3.  根据权利要求1或2所述的状态监测系统，其中，用于将所述便携式通信设备(26)连接到所述监测单元(20)的访问信息(28)设置在所述风力涡轮机的机舱(14)的内部。

4.  根据前述权利要求中任一项所述的状态监测系统，其中，所述监测单元(20)配置成能够通过使用所述通信链路(22)在所述中央控制服务器(12)与所述便携式通信设备(26)之间进行双向数据交换。

5.  根据前述权利要求中任一项所述的状态监测系统，其中，所述数据交换包括在由所述便携式通信设备(26)进行请求时从所述中央控制服务器 (12)下载设备信息，其中，所述监测单元(20)配置成将识别数据添加到由便携式通信设备(26)所触发的下载请求。

6.  根据权利要求5所述的状态监测系统，其中，所述数据交换包括将由所述便携式通信设备(26)所产生的数据上传至所述中央控制服务器(12)，其中，所述监测单元(20)配置成将所述识别数据添加至所上传的数据。

7.  根据前述权利要求中任一项所述的状态监测系统，其中，所述监测单元(20)配置成接收来自内置在所述便携式通信设备(26)的照相机(30)的图像数据或来自用于从所述便携式通信设备(26)记录声音文件的装置的声音数据，并且将所述图像数据和/或声音数据与用于识别装置的识别数据相结合发送到所述中央控制服务器(12)。

8.  根据前述权利要求中任一项所述的状态监测系统，其中，所述通信接口(24)是短程无线接口。

9.  根据权利要求8所述的状态监测系统，其中，所述通信接口(24)是W-LAN或蓝牙接口。

10.  根据前述权利要求中任一项所述的状态监测系统，其中，所述便携式通信设备(26)和所述监测单元(20)之间的通信被加密。

11.  根据前述权利要求中任一项所述的状态监测系统，其中，在所述便携式通信设备(26)上使用和显示的服务信息基于所更新的状态数据被创建或更新。

12.  根据前述权利要求中任一项所述的状态监测系统，其中，监测单元(20)包括缓冲存储器(23)，用于暂时存储要被提交至所述中央控制服务器(12)的数据，同时所述通信链路(22)关闭。

13.  一种在根据前述权利要求中任一项所述的状态监测系统中使用的便携式通信设备，其中，所述便携式通信设备(26)设置有应用软件，用于建立至所述监测单元(20)和/或中央控制服务器(12)的通信连接并且用于在通过使用所述监测单元(20)的通信接口(24)来建立至所述监测单元(20)的连接时接收所更新的状态数据。

14.  一种用于服务根据前述权利要求中任一项所述的状态监测系统的分布式装置的网络中的设备的方法，所述方法包括以下步骤：
a.建立所述便携式通信设备(26)和所述监测单元(20)和/或所述中央控制服务器(12)之间的通信连接；和
b.向所述便携式通信设备(26)提供与待监测的装置有关的所更新的状态数据，以及
c.基于所更新的状态数据来创建或更新服务信息。

说明书创建或更新服务信息的状态监测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种状态监测系统，其包括要被监测的分布式装置的网络特别是风力发电厂的网络、至少一个便携式通信设备和至少一个控制服务器。
背景技术
用于风力涡轮机的状态监测系统广泛用于风能市场，其中该系统之一被称为SKF WindCon系统。
现代风力涡轮发电机已经发展得越来越复杂，通常位于难以接近的地方，比如离岸风电场。为了将停机时间减至最少并且提高性能和可靠性，必须以可靠且有效的方式进行维修与服务工作，使得小问题在导致重大故障之前可以被检测到。
对于目前及未来的离岸设施，到达风力涡轮机的成本可能相当大，所以重要的是，一旦维修人员进入机舱就要避免遗漏关键步骤。
此外，风电场的规模日益扩大导致混乱的危险增加。人类服务工作者可能会将一个涡轮机的服务时间表与另一个涡轮机的服务时间表混合，根据错误的涡轮机识别号码存储中央数据服务器中的记录、图像、声音文件，甚至完全忘记存储在检查过程中收集到的数据或拍摄的图像。
实际上，服务人员在离开其办公室或车间时配备有用于其服务或维修工作的时间表，并且可能在甚至几天时间后达到涡轮机。因此，他的时间表可能过时并且不完整。由于常规的移动通信网络通常不可用，例如在离岸风能发电场，所以通过电话呼叫或提醒服务人员变得不再可能，或者在利用卫星通信时非常昂贵。
同时，大多数的现代风力涡轮机设置有安装在风能设备机舱中的监测单元并且设置有至中央控制服务器的固定线装通信链路用于监测的目的，该中央控制服务器存储由安装在涡轮机关键点的各个传感器所收集的数据。此固定通信链路可以是例如标准的通信电缆等，其可被引导在具有电力线的公共通道中。
发明内容
本发明试图通过利用安装在合理位置的监测单元与如在独立权利要求中详述的中央控制服务器之间的通信链路来避免上述问题。进一步的特征和有利的实施例限定在从属权利要求及说明书中。
本发明涉及一种状态监测系统，包括待监测的分布式装置的网络、至少一个便携式通信设备和至少一个中央控制服务器。待监测的装置可以是风力涡轮机、大型工厂现场的分布式装置或要进行集中控制的远程设备的任何其他网络。便携式通信设备可以是笔记本电脑、蜂窝电话、平板电脑或能够与待监测的网络交换电子数据的任何其它电子设备。
要被控制的装置设置有至少一个传感器，用于测量所述装置的状态数据。所述传感器可以包括温度传感器、振动传感器、加速度传感器、旋转传感器、压力传感器、照相机或用于监测机械设备、机电设备或电子设备的任何其他合适的传感器。此外，待监测的装置包括监测单元，用于接收和处理来自至少一个传感器的状态数据，其中，通过监测单元建立待监测的装置与中央控制服务器之间的通信链路。
所述监测单元配置成将与用于识别所述装置的识别数据结合的所述相关装置的经处理的状态数据发送到所述中央控制服务器，使得中央控制服务器可以明确地识别该数据所源自的装置，并且将其连同设备识别号码存储在合适的数据库中。
根据本发明的一个方面，提出了所述监测单元配备有通信接口，用于将便携式通信设备连接到监测单元。通信接口可以是如下面进一步详述的无线或线装通信接口。本发明人提出监测单元应配置成在建立至监测单元的连接时自动向便携式通信设备提供更新的状态数据。
自动更新确保服务信息(其可以包括服务时间表、清单等)当前最新，其中服务人员到达要进行检查或检验的装置，并且错误可以因更新的数据而被安全地避免。
进一步提出，将便携式通信设备连接到监测单元的访问信息被提供在要被检查或检验的装置附近，特别是在监测单元的壳体附近或其上。该访问信息可以包括密码、加密密钥以及用于建立该连接的指示。这特别保持其中在便携式通信设备上使用和显示的服务信息基于更新的状态数据被创建或更新。
便携式通信设备还可以配备有扫描装置，用于扫描设置在监测单元上或靠近其的计算机可读代码。扫描装置可以是照相机、红外传感器或条形码扫描仪、RFID扫描仪等。
计算机可读代码应设置在该装置上或者在至多5米的距离内，以便对服务人员是立即可见的。
此外，还提出了所述便携式通信设备包括应用软件，其配置为生成访问信息，以便基于计算机可读代码来建立与监测设备的加密数据连接。计算机可读代码，例如条形码或QR码，最好应该是仅计算机可读，即人类不可读。其结果是，该布置使得能够自动连接，而同时确保至少两倍的安全控制，包括首先控制至装置附近的物理访问，例如访问风力涡轮机的机舱，并且要求专用应用软件能够解密计算机可读代码，并产生访问数据，比如用户名、密码和/或基于该代码的加密密钥。访问信息不需要被分配或在软件之外可用。在无线接口比如蓝牙接口或W-lan接口的情况下，通过风力涡轮机的机舱之外的未登记通信设备访问监测设备因此可以得到安全地避免。
在待监测的风力涡轮机的情况下，风力涡轮机的机舱将进一步充当从机舱内筛选信号的法拉第笼。
如上所解释，当计算机可读代码设置在装置中的或待监测的装置附近的访问受限的区域中时，安全级别可以得到进一步增加。在本发明的一个实施例中，监测设备可以配备有具有门的壳体，该门可以采用钥匙打开，其中计算机可读代码可以布置在该门内，从而使得强制使(物理)钥匙访问用于产生访问信息的代码并建立连接。
简单且基本上完全自动连接特别用于风力涡轮机监测领域，因为服务工作包括各种职业、国籍和不同公司的服务人员访问。在密码保护访问的情况下，分配密码给所有潜在的服务人员涉及复杂的物流并且是安全隐患。相反，分配软件应用更易于管理，并且以这种方式获得的访问权可以以简单的方法受限于范围或时间。
在本发明的进一步实施例中，监测单元配置成使得能够通过使用通信连接在中央控制服务器与便携式通信设备之间进行数据交换。该数据交换可以由监测系统进行控制，并受到进一步的访问控制，例如要求提供允许直接访问中央控制服务器的进一步的密码和/或用户名。
使得能够进行数据交换可以包括从中央控制服务器下载设备信息，其中 监测单元可以配置成将识别数据添加到由便携式通信设备触发的下载请求，使得始终确保与正确设备有关的设备信息被下载。
此外，数据交换可以包括将由便携式通信设备产生的数据上传至中央控制服务器，其中监测单元可以配置成将识别数据添加到上传的数据，使得由监测单元上传的数据被可靠地存储在与正确设备有关的数据部分中且没有任何混合。
要上传的数据可以包括拍摄的该装置部件特别是磨损部件的照片、具有由便携式通信设备记录的装置的语音消息或噪声的声音文件、影片、书面说明等。
在上述中，通信接口最好是短程无线接口，其中术语“短程”指的是范围小于40米，优选的是20至30米。在本发明的简单实施例中，通信接口可以是W-lan或蓝牙接口。一旦其接收到通信接口的信号，存储在便携式通信设备中的应用程序可以自动地提供指导来扫描或以其他方式读取设置在设备附近的计算机可读代码。
优选地，便携式通信设备和监测单元之间的通信被加密，使得数据交换的机密性得以维持。
在本发明的进一步优选的实施例中，状态监测系统配备有监测单元中的缓冲存储器，用于暂时存储待提交到中央控制服务器的数据，同时通信链路断开。被暂时存储的该数据可以包括由传感器记录的定期监测数据以及通过根据本发明的通信接口由便携式通信设备提交的附加数据。
最后，本发明提出了一种在如上所述的状态监测系统中使用的便携式通信设备，其中所述通信设备设置有适当的应用软件，用于建立至监测单元和/或中央控制服务器的通信连接并且用于建立至监测单元的连接时接收所更新的状态数据。通信连接优选地被建立，且一旦计算机可读代码被扫描或读取并且包括经由监测单元至中央控制服务器的通信连接，服务信息就以完全自动化的方式更新。
本发明的另一方面涉及一种用于服务如上所述的状态监测系统的分布式装置的网络中的设备的方法，所述方法包括以下步骤：建立便携式通信设备和监测单元和/或中央控制服务器之间的通信连接；向便携式通信设备提供与待监测的装置有关的所更新的状态数据，以及基于所更新的状态数据来创建或更新服务信息。
本发明的以上说明以及所附的权利要求书、附图和优选实施例的以下描述显示了特定组合的本发明的多个特征。本领域技术人员将能够容易地考虑这些特征的进一步组合或子组合，以便使如在权利要求中限定的本发明适于其特定的需求。
附图说明
下面参照附图，示例性地且在任何意义上都没有限制目的地对本发明进行更详细地描述，其中：
图1是大面积风能电场中的离岸风力涡轮机以及用于监测该电场中涡轮机的监测系统的示意图。
图2是安装在图1涡轮机机舱内的监测单元以及作为便携式通信设备的平板电脑的示意图。
具体实施方式
图1和2示出了根据本发明的状态监测系统和方法。该状态监测系统包括作为要被监测的分布式设备网络的分布式风力涡轮机10的网络和位于该网络控制室中的中央控制服务器12，其可用在地上，而涡轮机10在该示例中离岸安装。
涡轮机包括机舱14。机舱14是壳体，其容纳对于涡轮机10操作以及由风力进行发电所必需的发电机、轴承和传动齿轮(未示出)。
多个传感器比如用于测量发电机(未示出)温度的传感器18(图2)以及其它温度传感器、旋转传感器、振动传感器和加速度传感器安装在机舱14内和/或外的涡轮机10的关键位置上用于进行监测。
传感器18连接到安装在机舱14内的监测单元20，其记录并处理从传感器18接收到的传感器信号。
监测单元20包括处理器21，其能够执行各种信号处理算法，比如时间波形分析、矢量分析、实时傅立叶变换、数字峰值包络、时域和频域内的积分/微分、窗口化等以及还有可能基于所获得的结果来实施用户构造的数学方程。将这些结果与用于触发报警信号的阈值参数进行比较。还可以实施电缆故障和传感器故障检测系统。监测单元20的传感器输入接口包括多个模拟输入以及数字输入。
监测单元20设置有连接到形成至中央服务器12的通信链路22的通信线的以太网接口。通信链路使用TCP/IP。
此外，还提供了各种其它接口，比如RS232服务接口，用于更新监测单元20的处理器21的固件20或者用于读出监测单元等的固态存储器装置23上的数据。优选地，除了上述以外，本发明提出提供了用于将便携式通信设备26连接到监测单元20的通信接口24，其中在本上下文中“连接”是指数据交换连接。
服务人员可以进入涡轮机10的机舱14，以便定期地执行服务和维修工作。现有技术中的标准方法是向服务人员提供书面形式的清单、服务时间表等，其中服务人员在纸上记录其观察，通过使用便携式照相机拍摄关键部件、磨损部件等的照片，因此所收集的信息必须被手动地添加到保持在服务器12中的风力涡轮机系统的数据库。清单或服务时间表要在服务人员离开其办公室之前被准备好。
本发明提出，作为纸质文件的替代或者除了这些之外，服务人员应该使用便携式通信设备26，比如平板电脑、智能电话或笔记本电脑。
图2示出的情况是其中平板电脑26用作便携式通信设备，并且其中通信接口24是短程蓝牙接口。术语短程将在本应用的上下文中得到解释，以便安全地覆盖服务人员至要被监测装置的典型距离，但优选的是不与要被监测的相邻装置中的无线通信接口的范围重叠。对于风力涡轮机10来说，足够的是如果无线通信接口24的信号可以被接收在机舱14内，至多在涡轮机塔架底部的接入平台，使得该范围应该是塔架高度量级的。
在图2的实施例中，监测单元20布置在壁装式盒中，QR标记形式的计算机可读代码28被提供为监测单元20的门上的贴纸。
一旦服务人员进入无线通信接口24的范围且由其携带的便携式通信设备26接收通信接口24的信号，则安装在便携式通信设备28上的专用应用软件通知设备26的持有者无线接入监测单元20是可用的并且给出如何创建连接的指令。可替代地，通信接口26可以只在由服务人员手动激活时开始发送信号。这些指令可以以在便携式通信设备26的用户设置中所选择的语言来提供，并且包括的信息是计算机可读代码28设置在监测单元20的前门上以及用户应该通过使用作为扫描装置的便携式通信设备26的内置照相机30来扫描代码28。
一旦计算机可读代码28已被扫描，则便携式通信设备中的应用软件就使用由照相机30扫描的代码来生成密码或其他类型的访问信息(加密密钥、用户名等)，用于以完全自动化的方式与监测设备20建立加密的数据连接。
任选地，监测设备20可以建立至中央管理服务器12的另一个新的连接，以便上传和下载数据文件。这种至中央控制服务器12的直接连接可能需要由服务人员手动输入其他的访问信息，比如用户名和/或密码。
上述的访问监测单元20的通信是高度安全的，因为计算机可读代码28设置在机舱14中，其是通常对于未经授权人员不可访问的访问受限区域。此外，便携式通信设备26上的应用软件强制性地建立连接，且计算机可读代码28不被人类可读。
一旦建立了至中央管理服务器12的数据连接，则有关待维修或检查的涡轮10的更新的设备信息和/或状态数据就从中央控制服务器12被下载到便携式通信设备26，且服务清单或服务时间表被自动创建或更新在设备26上。除此之外，在这些未包含在自动更新的情况下，用户可以自由地明确要求下载所关注的任何数据。设备信息和状态数据可以包括长期的趋势数据，与附近其他涡轮机比较相关数据和其他数据，帮助服务工作者了解正在被检查的装置10的问题或潜在的问题。便携式通信装置26包括麦克风，并且能够记录用于文档目的的发电机的语音消息或噪声，以及照相机30，其可用于拍摄所关注零件例如耐磨零件、损坏零件等的图像。另外，笔记还可以记录在存储于设备26或其他地方的电子清单中。这样制成的数据文件即图象文件、声音文件或文本文件与笔记一起可以自动地或在用户请求时被上传到中央管理服务器12。
在本发明的一个实施例中，用户在保存文件时被提示其是否希望将文件上传到中央管理服务器12。如果他同意，则该数据文件经由通信接口24被传送到监测单元20，且监测单元20创建带有头标的数据包，包括识别被检查的涡轮机10的设备识别号码、时间和日期以及服务人员的任选识别信息比如他的姓名及所属公司。
由于通过监测单元20结合设备识别号码自动上传，可以确保适当地处理中央控制服务器12，并且可以安全地避免根据另一涡轮机的识别号码存储文件比如一个涡轮机10的图像。在这方面，特征在于，便携式通信设备26和控制服务器12之间的通信经由监测单元20发生，并且具有重大的优势。
数据文件的上传可以一列一列地或者以作为服务或维修工作完成时的分组的合并的方式来完成。
与附近的其它涡轮机10比较，从中央控制服务器下载数据的可能性使得不仅能够从监测单元20获取实时数据，而且还能够获取长期趋势，其它涡轮机不可用于相应设备的本地监测单元20。