用于监视技术安装中的资产的状况的系统、装置和方法与流程

本发明涉及监视系统领域，并且更特别地涉及监视技术安装中的资产的状况。

背景技术：

1、工业设施或技术安装采用大量资产来执行不同的操作。资产可能包括机械系统、机电系统、电子系统等。特别地，资产可能包括作为基本组件的旋转设备，诸如工业风扇、泵、压缩机等。为了工业设施的平稳运行，持续监视这种资产是极其重要的。然而，操作中的任何故障或低效或资产的失灵都可能导致工厂中的重大问题，诸如未计划的生产停止和延迟、增加的支出、收入损失以及工厂中的潜在事故。因此，甚至在问题发生之前就对此类问题提供早期警报是至关重要的。

2、然而，在大规模监视设备的整体健康方面存在一些挑战。主要问题之一是这种设备的生命周期取决于直接或间接影响设备的健康的各种因素和参数。不过，在这种复杂的自动化生产过程环境中，大量数据跨工厂上不同系统可用。目前，现有的状况监视系统有助于得出故障的根本原因，但缺乏通过分析高频或低频生成的多变量数据来预测未来故障的能力。此外，对部署在特定工业设施边缘的设备所接收的数据执行分析也极具挑战性。这种监视系统依赖于人工指导和阈值的人工配置来监视设备的整体健康。此外，整体健康的分析、停机时间的估计等是手动执行的。这一过程是耗时的，容易出错的，并且需要专家从数据中获得见解，这是极具挑战性的。此外，现有系统的另一个主要挑战是不能适应工业环境的操作范围随时间的动态变化，这导致不准确的分析和不良的状况监视。此外，用户缺乏对工业环境中多个资产的状况的整体了解。

3、现有技术“assessing algorithm of the risk potential of criticalinfrastructure of a npp based on technical and economic indicators"；2019 12thinternational conference "managment of large-scale system development"(mlsd),ieee；2019年10月1日(2019-10-01)”公开了技术和经济指示器的计算及其与确保核电厂的正常操作的关系。

4、现有技术“reginad,wilson:"multivariate data analysis in hydroelectricsystem maintenance:a decision evaluation case study"；2015annual ieee systemsconference(syscon)proceedings,ieee；2015年4月13日(2015-04-13)”公开了使用统计回归技术在水电维护系统中的多变量数据分析。

5、鉴于以上所述，需要准确监视技术安装中的资产的状况。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种用于监视技术安装中的资产的状况的系统、装置和方法。

2、本发明的目的通过一种用于监视技术安装中的资产的状况的方法来实现。这里使用的术语“资产”可以指在工业中制造或使用的任何设备、系统、仪器或机器，或者可以用于执行操作的任何其他安装。资产的示例包括技术系统或技术安装/设施中的任何机器，诸如电机、齿轮、轴承、轴、开关设备、转子、断路器、保护设备、远程终端单元、变压器、电抗器、断开器、齿轮驱动器、梯度线圈、磁体、射频线圈等。示例性技术系统包括涡轮机、大型驱动装置等。示例设施/技术安装可以是具有多个资产的复杂工业设置，诸如发电厂、风电场、电网、制造设施、加工厂等。

3、该方法包括从与资产相关联的一个或多个源接收状况数据。状况数据是指示资产的一个或多个操作状况的多变量数据。“多变量数据”指的是从资产接收的包括多个变量的数据。在一个实施例中，状况数据包括与资产实时关联的至少一个感测单元的输出。必须理解，这里使用的术语“感测单元”包括换能器和传感器二者。一个或多个传感器可以包括感测单元以及用于存储从感测单元接收的历史数据的数据库。

4、该方法包括基于接收的状况数据识别与资产的操作相关联的一个或多个关键参数。术语“关键参数”是指与资产的整体健康直接相关的一个或多个参数。该方法包括生成预报模型，该预报模型表示与资产相关联的所识别的关键参数之间的关系。该方法包括基于给定时间段的所生成的预报模型来预测资产的关键参数值。该方法包括确定关键参数的预测值是否在关键参数的预定义操作范围内。此外，该方法包括如果关键参数的预测值超出资产的关键参数的预定义操作范围，则在显示设备上推荐一个或多个动作。有利的是，本发明确定需要执行的一个或多个动作，以便有效地操作资产，从而减轻任何重大故障。在实施例中，该方法还包括基于推荐的动作自动控制一个或多个资产的操作。

5、在一个实施例中，该方法包括基于给定时间段的关键参数的预测值和关键参数的当前值之间的比较来评估预报模型的准确性。该方法包括如果预报模型的准确性低于预定义阈值，则使用强化学习模型来再训练预报模型。

6、在一个实施例中，如果预报模型的准确性低于预定义阈值，则使用强化学习模型来再训练预报模型的方法包括使用一组新的训练数据来再训练预报模型。该方法包括评估再训练的预报模型的准确性。该方法包括如果再训练的预报模型的准确性低于预定义阈值，则基于实时接收的当前状况数据评估关键参数的值、关键参数和资产的操作范围之间的相关性。该方法包括基于该评估更新再训练的预报模型。有利的是，本发明连续地再训练预报模型，使得预测的预报是准确的。在一个实施例中，预报模型在规则的时间间隔后被再训练。

7、在一个实施例中，该方法还包括使用第一经训练的机器学习模型来确定与接收到的状况数据相关联的至少一个故障。有利的是，本发明识别资产中的故障，使得可以及时地分析、解决和遏制故障，并且可以实时地防止其他资产受到损坏。

8、在一个实施例中，使用第一经训练的机器学习模型基于接收到的状况数据确定与资产相关联的至少一个故障的方法包括实时接收来自与资产相关联的一个或多个感测单元的状况数据。此外，该方法包括检测接收到的状况数据中的至少一个故障。此外，该方法包括使用经训练的第一机器学习模型将检测到的故障分类为资产中的故障的预定类别中的至少一个。此外，该方法包括基于分类确定与接收到的状况数据相关联的至少一个故障。有利的是，本发明将识别出的故障分类并做标签在不同的类别下，以有效地确定哪些特定故障具有较高的频率并需要进一步的根本原因分析。

9、在一个实施例中，该方法还包括使用第二经训练的机器学习模型来确定资产操作中的偏差。在一个实施例中，使用第二经训练的机器学习模型来确定资产操作中的偏差的方法还包括基于接收到的状况数据来计算资产的所识别的关键参数的下限的值。该方法包括基于接收到的状况数据计算资产的所识别的关键参数的上限的值。该方法包括基于资产的每个所识别的关键参数的计算的下限和计算的上限来确定资产的操作范围。该方法包括确定资产的关键参数的当前值是否在确定的操作范围内。该方法包括如果当前值超出确定的操作范围，则确定资产的关键参数的当前值的偏差。有利的是，本发明提供了一种动态确定资产的关键参数的阈值的方法。

10、在一个实施例中，该方法还包括确定资产的关键参数的当前值相对于所确定的操作范围的偏差的关键性水平。有利的是，本发明对资产操作中的偏差的严重程度进行分类，使得高度关键的参数或资产可以优先进行维护。

11、在一个实施例中，该方法还包括基于所确定的至少一个故障来确定资产的剩余维护寿命，该至少一个故障基于分类与接收到的状况数据相关联。这里使用的术语“剩余维护寿命”(rml)是指在可检测到的故障开始和资产的功能故障之间的持续时间。有利的是，本发明预测rml以安排维护活动，优化操作效率，并避免未计划停机。

12、在一个实施例中，确定资产的剩余维护寿命的方法包括基于所确定的至少一个故障生成资产的退化模型，该至少一个故障基于分类与接收到的状况数据相关联。此外，该方法包括基于生成的退化模型确定资产的剩余维护寿命。有利的是，本发明使用预先分类的故障来建立退化模型，而不是可能不可用的预先存储的运行至故障或维护数据。

13、在一个实施例中，该方法还包括在显示设备上呈现资产的状况的代表性视图。

14、本发明的目的通过一种用于监视技术安装中的资产的状况的装置来实现。该装置包括一个或多个处理单元，以及通信耦合到一个或多个处理单元的存储器单元。存储器单元包括以可由一个或多个处理单元执行的机器可读指令的形式存储的资产监视模块。资产监视模块被配置成执行上述方法步骤。状况管理模块的执行也可以使用诸如图形处理单元(gpu)、现场可编程门阵列(fpga)或神经处理/计算引擎之类的协处理器来执行。

15、根据本发明的实施例，该装置可以是边缘计算设备。如这里所使用的，“边缘计算”指的是能够在边缘设备上执行的计算环境(例如，一端连接到工业设置中的感测单元，并且另一端连接到(多个)远程服务器，诸如(多个)计算服务器或(多个)云计算服务器)，该边缘设备可以是紧凑计算设备，其具有小的形状因子和在计算能力方面的资源限制。边缘计算设备的网络也可以用于实现该装置。这种边缘计算设备的网络被称为雾(fog)网络。

16、在另一个实施例中，该装置是云计算系统，其具有基于云计算的平台，该平台被配置为提供用于分析轴承中的缺陷的云服务。如此处所使用的，“云计算”指的是包括可配置的计算物理和逻辑资源的处理环境，例如网络、服务器、存储装置、应用、服务等，以及通过网络(例如因特网)分发的数据。云计算平台可以被实现为用于分析轴承中的缺陷的服务。换句话说，云计算系统提供对可配置计算物理和逻辑资源的共享池的按需网络访问。网络例如是有线网络、无线网络、通信网络或由这些网络的任意组合形成的网络。

17、此外，本发明的目的通过一种用于监视技术安装中的资产的状况的系统来实现。该系统包括能够提供与资产相关联的状况数据的一个或多个源，以及如上所述的通信地耦合到该一个或多个源的装置。这里使用的术语“源”指的是被配置为获得和传输状况数据到装置的电子设备。源的非限制性示例包括感测单元、控制器和边缘设备。

18、本发明的目的还通过计算机可读介质来实现，在该计算机可读介质上保存了计算机程序的程序代码段，当程序代码段被执行时，该程序代码段可被加载到执行上述方法的处理器中和/或由该处理器执行。

19、通过结合对应附图对本发明实施例的以下描述，本发明的上述属性、特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明显和易于理解(清楚)。所示实施例旨在说明，而不是限制本发明。