用于引导流体的生产系统的监控系统和方法技术方案

计算机系统(100)、通过计算机执行的方法和用于确定在引导流体的级联式生产系统(200)中的至少一个系统组件(Kl至Kp)的运行状态的计算机程序产品。计算机系统包括接口(110)，其配置成接收第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201，202)，其中，第一压力脉冲信号(201)表征在通过生产系统(200)之前的压力脉冲，而第二压力脉冲信号(202)表征在通过生产系统(200)之后的压力脉冲。系统还包括存储单元(120)，其配置成存储多个传输函数(TF1至TFm)，其中，传输函数(TF1至TFm)说明了至少一个系统组件(Kl至Kp)对压力脉冲取决于运行状态的脉冲响应。系统还包括评估单元(130)，其配置成，从第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201，202)在确定用于生产系统的真实的传输函数，并且比较生产系统(200)的真实的传输函数与用于系统组件的存储的多个传输函数(TF1至TFm)，以由此确定生产系统(200)的特定的系统组件(Kl至Kp)的运行状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般来说，本专利技术涉及一种电子数据处理系统，具体而言，涉及用于监测引导流体的级联式生产系统的组件的一种计算机系统、一种计算机程序产品和一种计算机执行的方法。
技术介绍
在引导流体的级联式生产系统中，诸如用于渗析的水处理系统，在每个生产或净化步骤之后使用用于监测特定参数的传感器。传感器为生产系统的每个通过传感器监测的组件提供测量数据，其可用于确定相应的组件的运行状态。这种特定的参数的一个示例是在特定的组件的进口压力和特定的组件的出口压力之间的压差。因此，例如，如果沙滤器填充有干净的沙子或过滤器被漂入的颗粒污染，压差对于沙滤器是不同的。因此，由特定的参数(例如压差)可得出相应的组件的运行状态。在监测级联式生产系统的各组件的特定的参数时，可远程监测生产系统的功能性或安排和准备维护或维修任务。这种复杂的监测系统通常每个组件使用两个传感器，其中，第一传感器测量用于相应的组件的特定的参数的输入值，而第二传感器测量参数的输出值。因此，对于级联式生产系统需要大量的传感器，这引起很高的系统复杂性并且导致得到很多测量数据量。
技术实现思路
因此，需要一种复杂度很低的计算机支持的、用于监测在引导流体的级联式生产系统中的系统组件的系统，同时减少与监测相关的测量数据量。该问题通过独立权利要求的特征解决。实施方式涉及用于确定在引导流体的级联式生产系统中的系统组件的运行状态的计算机系统。这种引导流体的级联式生产系统的示例是水处理设备、提炼设备、化学处理设备或其他设备，在其中待处理的液体通过生产系统的多个级联布置的系统组件(例如，过滤器、泵等)改变或处理。在此，计算机系统包括接口以用于接收第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号。第一压力脉冲信号表征在通过生产系统之前的压力脉冲，而第二压力脉冲信号表征在通过生产系统之后的压力脉冲。压力脉冲例如可通过计算机系统本身借助于发送给生产系统的相应的系统组件(例如，泵)的控制信号触发。压力脉冲还可手动地通过生产系统的用户或以预定的间隔通过生产系统本身触发。在此，压力脉冲可具有短时间的压力升高的形状，在其中压力快速地再次降到原始状态的水平。但其他的脉冲形状同样是可能的，诸如阶梯状，在其中压力从原始水平突然提升到更高的水平，紧接着在更长的时段内保持该更高的水平。在此，时段包含系统组件的脉冲响应的长度。在此，压力参数例如表示物理的测量变量，其对于整个生产系统连续存在。同样可使用其他物理的测量参数。例如还可补充于压力测量传感器使用用于确定化学/物理参数的传感器，例如氯含量、硬度、铁含量、ph值或类似参数，它们的值受到通过的系统组件影响。本领域技术人员可将下文中借助压力参数阐述的原理转移或扩展到其他表征系统的技术参数上。在此，在生产系统的这样的部位处产生压力脉冲，即，该部位关于通过压力脉冲触发的压力波的传播方向位于生产系统的其他系统组件之前。这种系统组件例如可为确定的过滤组件以用于净化流体或用于流体的化学变化。在一实施方式中，第一压力脉冲信号通过生产系统的第一压力传感器探测，其安装在压力脉冲产生组件和其他的系统组件之间。第二压力脉冲信号通过生产系统的第二压力传感器探测，其关于通过压力脉冲触发的压力波的传播方向安装在最后的系统组件之后。在备选的实施方式中，第一压力脉冲信号可直接通过压力脉冲产生组件探测，其因此满足第一压力传感器的功能。因此，需要仅仅两个测量点的测量值，其表征在整个系统的在生产系统中存在的所有组件内压力脉冲的改变。计算机系统还包括存储单元以用于存储多个传输函数。在此，存储的传输函数说明了生产系统的系统组件中的至少一个对压力脉冲的取决于运行状态的脉冲响应。传输函数通常在数学上说明了在动态系统的输入信号和输出信号之间例如在频段方面的关系。关于生产系统，任何系统组件可理解成子系统。借助于传输函数可针对任意输入信号(压力脉冲)确定输出信号(改变的压力脉冲)，即，确定相应的系统组件的反应。对于系统特性典型的是输出信号相对于输入信号的延时的反应。系统组件的传输函数是频率函数，即，其说明了输入信号的每个单独的频率经历了哪些变化。通过其可算出任意的输入信号如何通过系统组件转换，或者系统组件引起哪些输出信号。用于计算系统的反应的传输函数可用于可通过线性微分方程或差分方程呈现的所有系统。系统组件（诸如沙滤器）例如可具有典型的阻尼特性，其根据过滤器被漂入颗粒污染的程度不同地衰减压力脉冲。针对每个系统组件可在存储单元中存储一个或多个传输函数，其例如说明了系统组件在理想运行状态(纯净的)或不同于理想状态的运行状态(轻微污染、严重污染、清洁运行等)中的脉冲响应。经常使用的传输函数的示例是：巴特沃斯滤波、贝塞尔滤波、考尔滤波、切比雪夫滤波、高斯滤波、升余弦滤波、P单元、I单元、D单元、PT1单元、PT2单元或停止时间单元。计算机系统还包括评估单元以用于由第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号确定用于生产系统的传输函数。因为两个压力脉冲信号说明了压力脉冲在所有的系统组件内的变化，所有信号差表示整个系统的脉冲响应的测度。因此，整个系统的传输函数包含与各系统组件的脉冲响应相关的频率成分。因为各系统组件由于其特定的阻尼特征组件引起特定的脉冲响应，由此具体组件的频谱还与相应的系统组件相关。由不同的系统组件的各传输函数可算出整个系统的传输函数。如果现在基于系统组件特定的说明了其无干扰的运行状态的传输函数算出整个生产系统的传输函数，则获得整个系统无干扰的运行状态的传输函数。因此，评估单元可通过比较生产系统的基于测量值确定的传输函数与生产系统的基于各系统组件特定的传输函数算出的总传输函数确定，生产系统是否处于无干扰的运行状态中。如果评估组件在比较时发现与无干扰的运行状态的偏差，可借助于频谱分析确定哪个或哪些系统组件对该偏差负责。基于用于生产系统的特定的系统组件的传输函数可最终确定生产系统的特定的系统组件的运行状态。评估单元例如可在借助于频谱分析确定系统组件特定之后重新算出用于整个生产系统的传输函数，并且在此使用用于系统组件的并非无干扰的运行状态的针对组件特定的传输函数。于是，如果由此算出的整个系统传输函数与由测量值确定的整个系统传输函数充分一致，可由此推出特定的系统组件的运行状态。措辞干扰在此一般表示与理想运行状态的偏差。在该意义中也将特别的运行状态认定为干扰，即使有意引起运行状态。因此，例如同样落入该意义中的是系统组件的净化状态，因为例如在清洗过程期间组件的脉冲响应不同于在正常的生产运行期间的脉冲响应。本专利技术的其他方面是可由所说明的计算机系统实施的通过计算机执行的方法，以及具有指令的计算机程序产品，该指令可由所述计算机系统处理，使得相应地实施通过计算机执行的方法。在从属权利要求中说明了本专利技术的其他有利的实施方式。附图说明图1显示了用于监测生产系统的系统组件的根据本专利技术的计算机系统的实施例；图2说明了根据本专利技术的压力脉冲的不同的示例；图3A示例性地显示了系统组件的阻尼特征曲线，其中，阻尼特性随时间降低；图3B示例性地显示了系统组件的阻尼特征曲线，其中，阻尼特性随时间提升；图4A说明了用于整个级联式生产系统的与时间相关的模型传输函数的计算；图4B说明了用于整个级联式生产系统的真实的传输函数；图5说明了用于比较真实的传输函数与模型传输函数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定在引导流体的级联式生产系统(200)中的至少一个系统组件(K1至Kp)的运行状态的计算机系统(100)，包括：接口(110)，其配置成接收第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201, 202)，其中，所述第一压力脉冲信号(201)表征在通过所述生产系统(200)之前的压力脉冲，而所述第二压力脉冲信号(202)表征在通过所述生产系统(200)之后的压力脉冲；存储单元(120)，其配置成存储多个系统组件特定的传输函数(TF1至TFm)，其中，系统组件特定的传输函数(TF1至TFm)说明了至少一个系统组件(K1至Kp)对压力脉冲的取决于运行状态的脉冲响应；和评估单元(130)，其配置成由所述第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201、202)确定用于所述生产系统的真实的传输函数并且比较所述生产系统(200)的真实的传输函数与用于所述系统组件的存储的多个传输函数(TF1至TFm)，以便由此确定所述生产系统(200)的特定的系统组件(K1至Kp)的运行状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.09 DE 102014000276.41.一种用于确定在引导流体的级联式生产系统(200)中的至少一个系统组件(K1至Kp)的运行状态的计算机系统(100)，包括：接口(110)，其配置成接收第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201, 202)，其中，所述第一压力脉冲信号(201)表征在通过所述生产系统(200)之前的压力脉冲，而所述第二压力脉冲信号(202)表征在通过所述生产系统(200)之后的压力脉冲；存储单元(120)，其配置成存储多个系统组件特定的传输函数(TF1至TFm)，其中，系统组件特定的传输函数(TF1至TFm)说明了至少一个系统组件(K1至Kp)对压力脉冲的取决于运行状态的脉冲响应；和评估单元(130)，其配置成由所述第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201、202)确定用于所述生产系统的真实的传输函数并且比较所述生产系统(200)的真实的传输函数与用于所述系统组件的存储的多个传输函数(TF1至TFm)，以便由此确定所述生产系统(200)的特定的系统组件(K1至Kp)的运行状态。2.根据权利要求1所述的计算机系统，其中，所述接口(110)还配置成接收第三压力脉冲信号，其表征在所述生产系统中的绝对的压力降，并且在确定用于所述生产系统的传输函数时考虑该第三压力脉冲信号。3.根据上述权利要求中任一项所述的计算机系统，还包括：信号发生器，其配置成产生控制信号(220)，该控制信号用于产生在所述生产系统(200)中的压力脉冲。4.根据上述权利要求中任一项所述的计算机系统，其中，所述系统组件(K1至Kp)的传输函数(TF1至TFm)作为频谱来存储，并且每个频谱反映了相关的系统组件在频率范围中的取决于运行状态的脉冲响应。5.根据权利要求4所述的计算机系统，其中，特定的系统组件的运行状态的改变相应于相关的频谱在特征性的频率和/或频率幅值方面的改变。6.一种引导流体的级联式生产系统(200)，包括：多个级联式布置的系统组件(K1至Kp)，其用于处理在所述生产系统中的液体，压力脉冲产生组件(PG)，其用于在所述生产系统中在关于通过压力脉冲触发的压力波的传播方向处在所述生产系统(200)的级联式布置的系统组件之前的部位处产生压力脉冲，至少一个压力传感器(S1、S2)，其用于探测在所述生产系统中在关于通过压力脉冲触发的压力波的传播方向处在级联式布置的最后的系统组件之后的部位处的压力脉冲信号，和根据上述权利要求中任一项所述的计算机系统(100)。7.根据权利要求6所述的生产系统，其中，特定的系统组件(K1至Kp)构造为以下组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：C布劳恩，
申请(专利权)人：弗雷森纽斯医疗护理德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE