监控工业设备的方法及装置制造方法及图纸

一种用于监控工业设备(12

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监控工业设备的方法及装置


[0001]本公开涉及传感器信号数据分析，并且更具体地涉及例如工业设施中的工业设备的监控。

技术介绍

[0002]实施方式属于诸如医疗和飞机系统、处理系统、或包括许多动态可配置组件并且可经受不断改版的其他系统的大规模技术系统的维护、启动和监控领域。在工业设施中，保持工业设备的稳定性和完整性是重中之重。工业设备包括例如电机驱动器，特别是变换器。工业设备可提供传感器信号数据，该传感器信号数据表示工业设施中的过程或者表示工业设备本身的状态。
[0003]为了提供分析并且特别是识别这些设施中的工业设备的异常行为的(根本)原因，现今的领域专家将日志文件中的事件的时间戳与传感器信号数据中的异常行为(即，异常)进行比较，并且决定事件和异常是否足够接近以将事件描述视为异常的标签。如果要实现无监督学习设置，通常仅对传感器信号数据本身执行异常行为的识别，而不考虑例如来自其他来源的其他类型的数据。有时，基于规则的方法试图将无监督传感器信号数据聚类与显式编码或正式描述的专家知识组合。
[0004]专利申请CN108805015A提出了一种加权卷积自编码长短期记忆网络，用于在背景和前景中、全局地和局部地在移动行人的图像流中进行异常检测。标签是从原始数据通道和相应的光流通道学习的。
[0005]专利申请WO2018/224670A1和GB2563280A提出在聚类的时间序列上训练自动编码器，建立被测试自动编码器的重构错误的概率模型并检测重构错误作为网络通信领域中的异常。
[0006]专利申请WO2018/224669A1提出了计算重建误差的导数并训练机器学习模型以定义用于异常网络通信的滤波器，而不是使用概率模型。
[0007]在美国专利US8209080B2中，文本原因和症状数据被视为用于教导自动编码器的输入。
[0008]专利申请WO2017/198909A1也描述了在教导自动编码器之前标记数据元素的过程。
[0009]专利申请US2019/036952A1提出基于网络业务数据生成多个编码器以及基于网络业务数据生成图像数据作为检测目标。图像数据是使用独热矢量基于消息字符串生成的。

技术实现思路

[0010]然而，这些解决方案都没有解决利用自由文本信息对数据进行自动标记的问题。为了使基于传感器信号数据的工业设备的异常行为的检测自动化，传统上使用基于特征的分析算法。引入自动编码器以基于传感器信号数据本身来解决分类的任务，不需要定制定义的信号特征提取器。
[0011]对这些自动编码器的训练以及对用于传统分析的特征的定制需要整齐标记的数据集。到目前为止，这是由各领域的专家手动完成的。此外，需要大量努力来对在工业设施中检测到的异常进行标记，使得它们可用于预测模型的监督化学习以优化维护和/或生产。
[0012]通过引入关于维护和修复任务的无纸化工作流来实现车间数字化的努力引入了将报告写成自由的非结构化文本的方法。报告中的文本包含关于修复和/或维护任务的信息，但不一定遵循共同措辞模式(字典)。此外，这些文本可能包含打字错误、特殊技术术语和语言融合。这些“自由文本”信息仅与所进行工作的时间点松散耦合，因为通常时间戳不一定与测量的传感器信号数据很好地保持一致，并且可能只是在一段时间内进行的回顾性动作，在此期间领域专家或维修技术员可能会表达出可能是主观的或者基于与生成传感器信号数据的持续进行的测量的范围相比很小的检查时间范围的假设。
[0013]本专利技术的一个目的是提供一种复杂的通用传感器信号数据分析方法，适用于评估和解释一个或多个工业设备的传感器信号数据。
[0014]通过以下方面来实现该目的。
[0015]根据第一方面，该目的通过一种用于监控工业设备的方法来实现。该方法包括接收一个或多个工业设备的传感器信号数据以及与一个或多个工业设备的操作相关联的一个或多个事件。该方法包括优选使用第一自动编码器基于传感器信号数据来识别一个或多个工业设备的异常行为。该方法包括基于与涉及异常行为的时间窗口相关联的操作数据创建或更新附加自动编码器，以及将位于时间窗口内的事件与附加自动编码器相关联。
[0016]根据第二方面，该目的通过可操作为执行根据第一方面的方法步骤的装置来实现。
[0017]根据第三方面，该目的通过一种计算机程序产品来实现，该计算机程序产品包括程序代码，该程序代码在被执行时执行根据第一方面的方法步骤。
[0018]该计算机程序产品可包括计算机程序，当该计算机程序被加载到计算机的工作存储器或第二方面的装置中并且分别由计算机或装置执行时，该计算机程序用于执行根据第一方面的方法。
附图说明
[0019]图1示出了工业设施的示意图。
[0020]图2示出了传感器信号数据的示意图。
[0021]图3示出了事件的示意图，
[0022]图4示出了用于监控工业设备的示例性方法步骤。
[0023]图5示出了用于监控工业设备的另一示例性方法步骤。
[0024]图6示出了自动编码器Ai的重构错误和故障指示符Fj以及将不确定性指示符应用于故障指示符的图示。
[0025]图7示出了词汇空间的生成并且示出了词汇空间中集群的定义。
[0026]图8示出了事件与事件集群的紧密度的确定。
[0027]图9a和图9b示出了自动编码器i和i+1与同一故障j和相应权重Wij和Wi+1j的相关性。
[0028]图10a和图10b示出了自动编码器i和i+1与故障j和j+1和相应权重Wij、Wij+l和Wi
+1j+1的相关性。
具体实施方式
[0029]图1示出了工业设施，该工业设施包括多个工业设备，诸如控制设备、操作设备、传感器和/或致动器。工业设施30具有工业以太网总线9，其提供两个相同或不同配置的控制设备5和6、操作计算机4和通信计算机1之间的数据连接。工业以太网总线9通过计算机7连接至标准以太网总线8。操作计算机2和中央操作计算机3连接至标准以太网总线8。通过设计为Profibus的总线系统，各种致动器或传感器12、13、14、15与控制设备5数据连接。工业设备也可通过Profinet或者工业以太网连接。监控的工业设备也可以是资产、机器，它们本身未连接至自动化系统的总线系统。例如，工业设备可以是管道。此外，分散式外围控制设备10通过总线系统连接至控制设备6。通过设计为Profibus的总线系统，各种致动器或传感器16、17、18、19与控制设备6数据连接。此外，分散式外围控制设备11通过总线系统与控制设备6连接。通过分散式外围控制设备11，各种致动器和传感器20、21、22可通过控制设备6被驱动或评估。操作计算机2、3、4、控制设备5、6、分散式外围设备10、11、致动器或传感器12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22以及总线系统8、9服务于工业设施的操作。
[0030]工业设备的监控可用于维持工业设备的稳定性和完整性。可本地或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监控工业设备(12
‑
22)的方法，所述方法包括：接收一个或多个工业设备(12
‑
22)的传感器信号数据(ssd)以及与所述一个或多个工业设备(12
‑
22)的操作相关联的一个或多个事件(e)，优选地使用第一自动编码器，基于所述传感器信号数据(ssd)来识别所述一个或多个工业设备(12
‑
22)的异常行为(ab)，基于与涉及所述异常行为(ab)的时间窗口(t
as
，t
ae
)相关联的所述传感器信号数据(ssd)，创建或更新附加自动编码器，并将位于所述时间窗口(t
as
，t
ae
)内的事件(e)中的一个或多个与所述附加自动编码器相关联。2.根据前述权利要求所述的方法，包括：将位于所述时间窗口(t
as
，t
ae
)内的所述一个或多个事件(e)的文本信息(i)与所述附加自动编码器相关联，优选地用于传输通知，所述通知包括与所述附加自动编码器相关联的所述文本信息。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述时间窗口(t
as
，t
ae
)覆盖所识别的异常行为(ab)的开始时间(t
as
)与结束时间(t
ae
)之间的时间段。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：基于表示所述一个或多个工业设备(12
‑
22)的正常行为(ab)的传感器信号数据(ssd)训练第一自动编码器。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，识别所述一个或多个工业设备(12
‑
22)的异常行为(ab)是基于第一自动编码器的重构错误。6.根据前述权利要求2至5中任一项所述的方法，包括：在由所述附加自动编码器例如基...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯亨宁，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：