狀況監(jiān)視系統(tǒng)以及因此的訪問控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包含要監(jiān)視的分布的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)(具體地，風(fēng)力發(fā)電站的網(wǎng)絡(luò))、至少一個(gè)便攜式通信設(shè)備和至少一個(gè)控制服務(wù)器的狀況監(jiān)視系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在風(fēng)能市場(chǎng)(wind energy market)中廣泛使用風(fēng)輪機(jī)(wind turbine)的狀況監(jiān)視系統(tǒng)，其中系統(tǒng)之一稱為SKF WindCon系統(tǒng)。
[0003]現(xiàn)代風(fēng)輪機(jī)發(fā)電機(jī)變得越來(lái)越復(fù)雜，并且往往位于難以接近的諸如離岸風(fēng)場(chǎng)(off-shore wind park)這樣的場(chǎng)所處。為了將停機(jī)時(shí)間降低到最小并且提高性能和可靠性，維護(hù)和維修工作必須以可靠且高效的方式進(jìn)行，使得可以在小問題導(dǎo)致嚴(yán)重故障之前檢測(cè)出這些小問題。
[0004]關(guān)于目前和將來(lái)的離岸安裝，到達(dá)風(fēng)輪機(jī)的成本可能相當(dāng)大的，使得在維護(hù)工人進(jìn)入到機(jī)艙時(shí)避免漏掉關(guān)鍵步驟是很重要的。
[0005]另外，漸增的風(fēng)場(chǎng)規(guī)模導(dǎo)致漸增的混淆風(fēng)險(xiǎn)。人類維修工人可能將針對(duì)一個(gè)渦輪機(jī)的維修計(jì)劃和針對(duì)另一個(gè)渦輪機(jī)的維修計(jì)劃弄混，以錯(cuò)誤的渦輪機(jī)標(biāo)識(shí)號(hào)將筆記、圖像、聲音文件存儲(chǔ)在中央數(shù)據(jù)服務(wù)器中，或者甚至完全忘記存儲(chǔ)在檢查期間收集的數(shù)據(jù)或拍攝的圖像。
[0006]實(shí)際上，維修工人在他離開其辦公室或車間時(shí)配備關(guān)于他的維修或維護(hù)工作的計(jì)劃，并且可能在數(shù)小時(shí)或者甚至數(shù)天之后到達(dá)渦輪機(jī)處。因此，他的計(jì)劃可能是過期的和不完整的。因?yàn)槌Ｒ?guī)的移動(dòng)電信網(wǎng)絡(luò)例如在離岸風(fēng)能場(chǎng)中通常是不可用的，所以經(jīng)由電話呼叫或警告維修工作可能是不可能的，或者在使用衛(wèi)星通信時(shí)是非常昂貴的。
[0007]同時(shí)，多數(shù)現(xiàn)代風(fēng)輪機(jī)配備安裝在風(fēng)力發(fā)電站的機(jī)艙中的監(jiān)視單元，并且配備到中央控制服務(wù)器的固定線裝(wire bound)通信鏈路，該中央控制服務(wù)器存儲(chǔ)由安放在渦輪機(jī)的關(guān)鍵點(diǎn)處以用于監(jiān)視目的的各種傳感器所收集的數(shù)據(jù)。該固定通信鏈路可以是例如標(biāo)準(zhǔn)電信纜線等，其可以用電力線以通用信道來(lái)引導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明尋求通過使用在現(xiàn)場(chǎng)(on-side)安裝的監(jiān)視單元和中央控制服務(wù)器之間的通信鏈路來(lái)避免以上問題，如在獨(dú)立權(quán)利要求中所詳述的那樣。在從屬權(quán)利要求和說(shuō)明書中定義另外的特征和優(yōu)選的實(shí)施例。
[0009]本發(fā)明開始于包括要監(jiān)視的分布的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)、至少一個(gè)便攜式通信設(shè)備和至少一個(gè)中央控制服務(wù)器的狀況監(jiān)視系統(tǒng)。要監(jiān)視的設(shè)備可以是風(fēng)輪機(jī)、在大型工廠站點(diǎn)的分布的設(shè)備、或要被中央地控制的遠(yuǎn)程設(shè)備的任何其他網(wǎng)絡(luò)上。便攜式通信設(shè)備可以是膝上型計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、平板計(jì)算機(jī)或能夠與要監(jiān)視的網(wǎng)絡(luò)交換電子數(shù)據(jù)的任何其他電子設(shè)備。
[0010]要控制的設(shè)備配備用于測(cè)量設(shè)備的狀況數(shù)的至少一個(gè)傳感器。傳感器可以包括溫度傳感器、振動(dòng)傳感器、加速度傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器、壓力傳感器、相機(jī)，或者用于監(jiān)視機(jī)械、機(jī)電或電子設(shè)備的任何其他適當(dāng)?shù)膫鞲衅?。另外，要監(jiān)視的設(shè)備包括用于接收和處理來(lái)自至少一個(gè)傳感器的狀況數(shù)據(jù)的監(jiān)視單元，其中經(jīng)由監(jiān)視單元建立要監(jiān)視的設(shè)備和中央控制服務(wù)器之間的通信鏈路。
[0011]監(jiān)視單元被配置為向中央控制服務(wù)器與用于標(biāo)識(shí)設(shè)備的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)相結(jié)合地發(fā)送有關(guān)設(shè)備的經(jīng)處理的狀況數(shù)據(jù)，使得中央控制服務(wù)器可以明確地標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)發(fā)源的設(shè)備并且將其連同設(shè)備標(biāo)識(shí)號(hào)一起存儲(chǔ)在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫(kù)中。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出監(jiān)視單元配備用于將便攜式通信設(shè)備連接到監(jiān)視單元的通信接口。通信接口可以是無(wú)線或線裝通信接口，如在下面進(jìn)一步詳述。特別地，便攜式通信設(shè)備可以配備用于掃描在監(jiān)視單元上或接近于監(jiān)視單元設(shè)置的計(jì)算機(jī)可讀碼的掃描設(shè)備。掃描設(shè)備可以是相機(jī)、紅外傳感器或條形碼掃描器、RFID掃描器等。
[0013]計(jì)算機(jī)可讀碼應(yīng)當(dāng)設(shè)置在設(shè)備上或者在最多5m的距離內(nèi)，以便對(duì)于維修工人是立即可見的。
[0014]另外，提出便攜式通信設(shè)備包含應(yīng)用軟件，所述應(yīng)用軟件被配置為基于計(jì)算機(jī)可讀碼來(lái)生成用于與監(jiān)視設(shè)備建立加密數(shù)據(jù)連接的訪問信息。計(jì)算機(jī)可讀碼(例如，條形碼或QR碼)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先地是僅計(jì)算機(jī)可讀的，亦即是人類不可讀的。因此，該布置使得能夠自動(dòng)連接，同時(shí)至少確保至少兩重安全控制，首先包括對(duì)設(shè)備的附近的物理訪問(例如，對(duì)風(fēng)輪機(jī)的機(jī)艙的訪問)的控制以及專用應(yīng)用軟件能夠解讀計(jì)算機(jī)可讀碼并且基于該碼來(lái)生成諸如用戶名稱、密碼和/或加密密鑰這樣的訪問數(shù)據(jù)的要求。訪問信息不需要是分布式的或者可在軟件外部使用的。因此，在諸如藍(lán)牙接口或W-1an接口這樣的無(wú)線接口的情況下，可以安全地避免在風(fēng)輪機(jī)的機(jī)艙外部的未登記的通信設(shè)備訪問監(jiān)視設(shè)備。
[0015]在要監(jiān)視的風(fēng)輪機(jī)的情況下，風(fēng)輪機(jī)的機(jī)艙還將用作屏蔽來(lái)自機(jī)艙內(nèi)的信號(hào)的法拉第籠。
[0016]如上所述，當(dāng)在設(shè)備中的訪問受限區(qū)中或者在要監(jiān)視的設(shè)備附近設(shè)置計(jì)算機(jī)可讀碼時(shí)，安全級(jí)別可以進(jìn)一步增加。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)視設(shè)備可以配備具有可用鑰匙可打開的門的殼體，其中可以將計(jì)算機(jī)可讀碼布置在門內(nèi)，使得具有(物理)鑰匙來(lái)訪問用于生成訪問信息的碼和建立連接是強(qiáng)制性的。
[0017]容易且基本完全自動(dòng)的連接在風(fēng)輪機(jī)監(jiān)視的領(lǐng)域中是特別有用的，因?yàn)榫S修工作包括各種職業(yè)、國(guó)家和不同公司的維修工人的訪問。在密碼保護(hù)的訪問的情況下，將密碼分發(fā)給所有可能的維修工人涉及復(fù)雜的邏輯，并且有安全風(fēng)險(xiǎn)。替代地，分發(fā)軟件應(yīng)用更容易管理，并且可以以容易的方式在范圍或時(shí)間上限制以此方式給予的訪問權(quán)。
[0018]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，監(jiān)視單元被配置為使得能夠通過使用通信連接進(jìn)行中央控制服務(wù)器和便攜式通信設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。該數(shù)據(jù)交換可以由監(jiān)視系統(tǒng)來(lái)控制，并且受到進(jìn)一步的訪問控制，例如，提供允許直接訪問中央控制服務(wù)器的另外的密碼和/或用戶名稱的要求。
[0019]使得能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交換可以包括從中央控制服務(wù)器下載設(shè)備信息，其中，監(jiān)視單元可以被配置為將標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)添加到由便攜式通信設(shè)備觸發(fā)的下載請(qǐng)求，使得總是確保下載與正確的設(shè)備有關(guān)的設(shè)備信息。
[0020]另外，數(shù)據(jù)交換可以包括向中央控制服務(wù)器上載由便攜式通信設(shè)備所生成的數(shù)據(jù)，其中，監(jiān)視單元可以被配置為將標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)添加到上載的數(shù)據(jù)，使得經(jīng)由監(jiān)視單元上載的數(shù)據(jù)確實(shí)地存儲(chǔ)在屬于正確的設(shè)備的數(shù)據(jù)段中，并且沒有被弄混。
[0021]要上載的數(shù)據(jù)可以包括對(duì)設(shè)備的部件(特別是磨損部件)拍攝的照片、具有語(yǔ)音消息或由便攜式通信設(shè)備記錄的設(shè)備的噪聲的聲音文件、電影、書寫的筆記等。
[0022]以上，通信接口優(yōu)選為短距離無(wú)線接口，其中，表述“短距離”指小于40m(優(yōu)選為20至30m)的范圍。在本發(fā)明的簡(jiǎn)單實(shí)施例中，通信接口可以是W-1an或藍(lán)牙接口。存儲(chǔ)在便攜式通信設(shè)備中的應(yīng)用程序可以當(dāng)接收到通信接口的信號(hào)時(shí)自動(dòng)地給出掃描或者在其他情況下讀取設(shè)置在設(shè)備附近的計(jì)算機(jī)可讀碼的指導(dǎo)。
[0023]優(yōu)選地，便攜式通信設(shè)備和監(jiān)視單元之間的通信是加密的，使得維持?jǐn)?shù)據(jù)交換的機(jī)密性。
[0024]在本發(fā)明的另外的優(yōu)選實(shí)施例中，狀況監(jiān)視系統(tǒng)在監(jiān)視單元中配備緩沖存儲(chǔ)器，用于在通信鏈路停機(jī)的同時(shí)臨時(shí)地存儲(chǔ)要提交給中央控制服務(wù)器的數(shù)據(jù)。臨時(shí)存儲(chǔ)的該數(shù)據(jù)可以包括由傳感器記錄的常規(guī)監(jiān)視數(shù)據(jù)以及由便攜式通信設(shè)備經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明的通信接口提交的另外的數(shù)據(jù)。
[0025]最后，本發(fā)明提出一種在上述的狀況監(jiān)視系統(tǒng)中使用的便攜式通信設(shè)備，其中，通信設(shè)備配備適當(dāng)?shù)膽?yīng)用軟件，所述應(yīng)用軟件用于基于引導(dǎo)監(jiān)視單元的通信接口的計(jì)算機(jī)可讀碼來(lái)建立到監(jiān)視單元和/或控制服務(wù)器的通信連接。通信連接優(yōu)選在掃描或讀取計(jì)算機(jī)可讀碼時(shí)以完全自動(dòng)的方式來(lái)建立，并且包括經(jīng)由監(jiān)視單元到中央控制服務(wù)器的通信連接。
[0026]本發(fā)明的另外的方面涉及一種用于維修在如上所述的狀況監(jiān)視系統(tǒng)的分布的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的方法，所述方法包括以下步驟:掃描在監(jiān)視單元上或接近于監(jiān)視單元設(shè)置的計(jì)算機(jī)可讀碼；基于計(jì)算機(jī)可讀碼來(lái)生成用于建立便攜式通信設(shè)備和監(jiān)視設(shè)備之間的加密數(shù)據(jù)連接的訪問信息；建立便攜式通信設(shè)備與監(jiān)視單元和/或中央控制服務(wù)器之間的通信連接；以及在便攜式通信設(shè)備與監(jiān)視單元和/或中央控制服務(wù)器之間交換數(shù)據(jù)。
[0027]本發(fā)明的以上描述以及權(quán)利要求書、附圖和下面的優(yōu)選實(shí)施例的描述以特定組合示出本發(fā)明的多個(gè)表征的特征。技術(shù)人員將將能夠容易地意識(shí)到這些特征的另外的組合或子組合，以便使在權(quán)利要求書中定義的本發(fā)明適合他或她的特定需要。
【附圖說(shuō)明】
[0028]現(xiàn)在將為了說(shuō)明并且絕非限制的目的，參照附圖來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中:
[0029]圖1是在大面積風(fēng)能場(chǎng)中的離岸風(fēng)輪機(jī)以及用于監(jiān)視在該場(chǎng)中的渦輪機(jī)的監(jiān)視系統(tǒng)的不意圖；以及
[0030]圖2是安裝在監(jiān)視圖1的渦輪機(jī)的機(jī)艙內(nèi)部的監(jiān)視單元以及作為便攜式通信設(shè)備的平板計(jì)算機(jī)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖1和2圖示根據(jù)本發(fā)明的狀況監(jiān)視系統(tǒng)和方法。狀況監(jiān)視系統(tǒng)包括作為要監(jiān)視的分布的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)的分布的風(fēng)輪機(jī)10的網(wǎng)絡(luò)、以及位于網(wǎng)絡(luò)的控制房(可以在陸地上)中的中央控制服務(wù)器12，而在該示例中渦輪機(jī)10可以離岸安裝。
[0032]渦輪機(jī)包括機(jī)艙14。機(jī)艙14是容納渦輪機(jī)10的操作所必需的并且用于從風(fēng)力生成電力的發(fā)電機(jī)、軸承和傳送齒輪(未不出)的殼體。
[0033]諸如用于測(cè)量發(fā)電機(jī)(未示出)的溫度的傳感器18 (圖2)以及其他溫度傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器、振動(dòng)傳感器和加速度傳感器這樣的多個(gè)傳感器安放在機(jī)艙14的內(nèi)部和/或外部的渦輪機(jī)10的關(guān)鍵點(diǎn)處，用于監(jiān)視目的。
[0034]傳感器18連接到安放在機(jī)艙14內(nèi)部、記錄和處理從傳感器18接收的傳感器信號(hào)的監(jiān)視單元20。
[0035]監(jiān)視單元20包括能夠執(zhí)行諸如時(shí)間波形分析、向量分析、實(shí)時(shí)傅里葉變換、數(shù)字峰包絡(luò)、在時(shí)域和頻域兩者中的積分/求導(dǎo)、窗口化等各種信號(hào)處理算法，以及能夠基于所獲得的結(jié)果來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶公式化的數(shù)學(xué)等式的可能性。將結(jié)果與閾值參數(shù)進(jìn)行比較以便觸發(fā)警報(bào)信號(hào)。還實(shí)現(xiàn)纜線故障和傳感器故障檢測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)視單元20的傳感器輸入接口包括多個(gè)模擬輸入以及數(shù)字輸入。
[0036]監(jiān)視單元20配備連接到形成到中央服務(wù)器12的通信鏈路22的通信布線的以太網(wǎng)接口。通信鏈路使用TCP/IP