无线工业过程监控器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于监控工业过程的工业过程监控器，包括被配置为控制工业过程监控器的操作的控制器。周围环境传感器被配置为感测设备附近的工业过程的周围环境，并响应地提供传感器输出信号。输出电路被配置为基于传感器输出信号提供输出。在传感器输出信号中检测到异常和/或可能异常时，控制器使周围环境传感器进入高功率模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业过程控制或监控系统。更具体地，本专利技术涉及在这样的系统中使用的无线过程现场设备。
技术介绍
在工业设置中，系统用于监控和控制库存以及工业和化学过程的操作等。通常，执行这些功能的系统使用分布在工业过程重要位置的现场设备，现场设备通过过程控制环耦接至控制室内的控制电路。术语“现场设备”是指在分布式控制或过程监控系统中执行功能的任意设备，包括在工业过程测量、控制和监控中使用的所有设备。通常，每个现场设备还包括用来在过程控制环上与过程控制器、其他现场设备或其他电路通信的通信电路。在一些设施中，过程控制环还用来传输调节电流和/或电压，以向现场设备供电。过程控制环还携带模拟或数字形式的数据。在一些设施中，已开始使用无线技术与现场设备通信。无线操作简化了现场设备的连线和设置。目前，无线设施用在包括内部电源的现场设备中。然而，由于电源的限制，此类设备的功能通常会受到限制。通常，现场设备用来感测或控制工业过程中的过程变量。然而，在一些设施中，可能需要监控现场设备的本地环境。
技术实现思路
一种用于监控工业过程的工业过程监控器，包括被配置为控制工业过程监控器的操作的控制器。周围环境传感器被配置为感测设备附近的工业过程的周围环境，并响应地提供传感器输出信号。输出电路被配置为基于传感器输出信号提供输出。在传感器输出信号中检测出异常和/或可能异常时，控制器使周围环境传感器进入高功率模式。提供本概述和摘要以简单的方式介绍了构思的选择，以下在详细描述中进一步描述构思的选择。概述和摘要并不意在标识要求保护的主题的重要特征或本质特征，也不意在用来帮助确定要求保护的主题的范围。附图说明图1是示出了本专利技术使用的过程控制或监控系统的简化方框图。图2是示出了本专利技术一个实施例的现场设备中的组件的方框图。图3是示出了图2中现场设备的组件的更详细的方框图。图4示出了在低功耗、低分辨率“引导(pilot)模式”操作期间捕获的工业过程图像。图5是在低功耗、低分辨率引导操作模式中采集的工业过程图像，在图像中示出了异常。图6是在高功率、高分辨率操作模式中捕获的工业过程图像。图7是示出在低功率、低频谱分辨率引导操作模式期间捕获的声学信号的频域的图。图8是示出在高功率、高频谱分辨率引导操作模式期间捕获的声学数据的频域的图。图9是示出边界栅栏(fence)的幅度-频率图。具体实施方式使用监控技术的许多高价监控应用(例如视频、红外、超声波和音频的要求能够以高采样率和/或高分辨率获取信息的系统。例如，低分辨率红外监控系统能够监控总热简档(profile)。然而，为具体识别热异常的位置，要求高分辨率。需要捕获并分析高分辨率红外图像，以充分地表征异常，并将其与背景噪声或环境中的期望热变化相区分。然而，获取并处理该高分辨率图像要求相当大的功率。这会快速耗尽自身供电的现场设备(如无线现场设备)的电池。监控周围环境的其他技术(例如，音频或超声监控)也存在类似的问题。为正确地表征声学事件，需要高采样率来分析谱内容，以便将信号简档与已知声学标记比较，例如系统泄漏时出现的声学标记。本专利技术提供用于解决以上问题的技术。提供一种用于监控周围环境的系统，使用能够以低分辨率和/或低采样率获取数据的低功率模式，以及仅当低功率(引导)模式检测到潜在感兴趣信号时才激活高功率模式。本专利技术提供一种用于监控工业过程周围环境的技术，并涉及在本地或内部供电的无线现场设备中实现的监控系统。无线工业过程监控器在现场设备中实现，并被配置为监控工业过程中的周围环境。可以通过任意合适的周围环境传感器(包括视频、红外、声学等)来进行监控。这样的传感器要求高采样频率和/或高分辨率，以表征并定位本地(周围)环境中的感兴趣事件，并将与这些事件有关的感测信号与背景噪声相区分。然而，由于高分辨率和/或高采样率要求功率量的增加，因此，在使用针对正常操作实现的低能耗“引导模式”的配置。在该“引导模式”中获得低分辨率初始测量。如果基于该低分辨率初始测量来检测到异常，则系统进入高分辨率、高功率模式。在高功率模式中，以高数据率和/或分辨率采集数据。然后，设备可以重新进入持续低功率操作的“引导模式”。图1是示出了包括通过无线网关13与现场设备14、15通信的控制室12的示例过程控制或监控系统的简化图。网关13和控制室12之间的通信可以在有线或无线通信链路上。现场设备14示为耦接至过程管道18，现场设备16示为耦接至存储箱20。然而，设备14、16可以位于任意期望的位置。设备14、16分别包括用于发射和/或从与无线网关13关联的天线26接收信息的天线22、24。设备14、16使用无线射频(RF)通信链路28、29、30相互通信并与远程位置(例如网关13)通信。一个示例通信协议是根据IEC62591的协议。现场设备14、16包括向设备提供本地(内部)电力的组件，而不要求额外的连线。例如，设备14、16可包括用于本地供电的太阳能电池。由于现场设备14、16使用有限的电力进行操作，因此它们的处理能力和发送发射的数据量也是有限的。在一个方面中，本专利技术包括具有使用周围环境传感器监控周围环境能力的无线现场设备，如设备14、16。具有在远程位置操作能力的无线现场设备不要求外部电源，可以从例如，明尼苏达州的罗斯蒙特公司获得。这样的设备被配置为测量过程变量或获得其他过程信息，并使用无线通信技术(例如协议)发射信息。图2是更详细地示出了图1所示现场设备14的简化方框图。根据该实施例，现场设备14包括可选的换能器31、无线输入/输出(通信)电路32、控制器34、电源电路36、电池38以及太阳能板40。换能器31可以是用于感测过程变量的传感器或用于控制过程变量的控制单元，例如阀。无线通信电路32耦接至天线22，以通过网关13的天线26与网关13通信。可选地，设备14直接与控制室12通信。电源电路36用于向现场设备14内的电路供电。电源电路36能够使用从太阳能电池40接收的内部电力和/或从电池38接收的电力进行操作。可以使用不要求连线至远程电源的任意类型内部电源对电源电路36供电。电源电路36自身可以包含在现场设备14中，或者，在一些实施例中，位于现场设备外部并位于现场设备附近。例如，可以使用太阳能单元，通过二线式连接向发射器或其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监控工业过程的无线工业过程监控器，包括：控制器，被配置为控制所述工业过程监控器的操作；周围环境传感器，被配置为感测所述过程监控器附近的工业过程的周围环境，并响应地提供传感器输出信号，其中所述周围环境传感器被配置在低功率引导模式和高功率模式中操作；无线输出电路，被配置为基于传感器输出信号提供输出；其中，在传感器输出信号中检测到异常时，所述控制器使所述周围环境传感器进入高功率模式。

【技术特征摘要】
2014.09.29 US 14/499,7191.一种用于监控工业过程的无线工业过程监控器，包括：
控制器，被配置为控制所述工业过程监控器的操作；
周围环境传感器，被配置为感测所述过程监控器附近的工业过程
的周围环境，并响应地提供传感器输出信号，其中所述周围环境传感
器被配置在低功率引导模式和高功率模式中操作；
无线输出电路，被配置为基于传感器输出信号提供输出；
其中，在传感器输出信号中检测到异常时，所述控制器使所述周
围环境传感器进入高功率模式。
2.根据权利要求1的无线工业过程监控器，包括时钟，其中所述
时钟被配置为在高功率模式期间提供较高时钟速率。
3.根据权利要求1的无线工业过程监控器，包括：内部电源，配
置为对所述无线工业过程监控器供电。
4.根据权利要求1的无线工业过程监控器，其中所述周围环境传
感器包括：图像捕获设备，被配置为从周围环境捕获图像。
5.根据权利要求4的无线工业过程监控器，其中所述图像捕获设
备被配置为捕获热图像。
6.根据权利要求4的无线工业过程监控器，其中所述控制器被配
置为基于所捕获图像内的像素的比较，检测异常。
7.根据权利要求6的无线工业过程监控器，包括存储器，其中像
素的比较基于存储在所述存储器中的参考图像。
8.根据权利要求7的无线工业过程监控器，其中所述存储器被配
置为存储多个参考图像。
9.根据权利要求1的无线工业过程监控器，其中所述控制器被配
置为基于传感器输出信号的简档的一部分中的尖峰，检测异常。
10.根据权利要求1的无线工业过程监控器，其中所述控制器被
配置为基于传感器输出信号的变化，检测异常。
11.根据权利要求1的无线工业过程监控器，其中所述周围环境
传感器包括：第一周围环境传感器，被配置为在低功率引导操作模式

\t期间感测周围环境；以及第二周围环境传感器，被配置为在高功率模
式期间感测环境。
12.根据权利要求1的无线工业过程监控器，其中所述周围环境
传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：荻奥多·亨利·施奈尔，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US