用于檢測(cè)過程管道的狀態(tài)的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于檢測(cè)過程管道的狀態(tài)的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置。診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置包括紅外檢測(cè)器，所述紅外檢測(cè)器包括多個(gè)像素，所述多個(gè)像素被構(gòu)造成從過程管道接收紅外輻射并以響應(yīng)的方式提供多個(gè)像素輸出。多個(gè)像素中的第一像素被構(gòu)造成從過程管道上的第一位置接收紅外輻射。多個(gè)像素中的第二像素被構(gòu)造成從過程管道上的第二位置接收紅外輻射。存儲(chǔ)器含有熱分布圖信息，所述熱分布圖信息使來自第一像素的輸出與第一位置處的第一溫度相關(guān)，并使來自第二像素的輸出與第二位置處的第二溫度相關(guān)。微處理器根據(jù)來自第一像素和第二像素的輸出識(shí)別過程異常。輸出電路提供指示識(shí)別的過程異常的診斷輸出。
【專利說明】用于檢測(cè)過程管道的狀態(tài)的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及工業(yè)過程中使用類型的過程控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的診斷。更具體地， 本實(shí)用新型涉及基于工業(yè)過程中的熱成像的診斷。

【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)過程用于各種過程流體的制造和移動(dòng)。在這種設(shè)備中，管道用于在諸如容器 或其它器皿的各種位置之間輸送過程流體。管道、容器和其它類型的器皿是過程管道的示 例。
[0003] 工業(yè)過程內(nèi)使用的運(yùn)送過程流體的各種管道可能往往會(huì)隨著時(shí)間而損壞。該損壞 的一個(gè)來源是由于暴露于過熱的溫度。這種過熱的溫度可能會(huì)造成過程中的溫度梯度，該 溫度梯度可以通過操作者在物理上行走通過攜帶手持式熱成像照相機(jī)的工業(yè)設(shè)備以獲得 紅外表面溫度測(cè)量來識(shí)別。操作者必須手動(dòng)解釋圖像信息以確定溫度是否在規(guī)定范圍外。 這耗費(fèi)時(shí)間且無法提供對(duì)過程內(nèi)的臨界點(diǎn)的連續(xù)監(jiān)控。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 一種用于檢測(cè)過程管道的狀態(tài)的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置包括紅外檢測(cè)器，所述紅外檢測(cè)器 包括多個(gè)像素，所述多個(gè)像素被構(gòu)造成從過程管道接收紅外輻射并以響應(yīng)的方式提供多個(gè) 像素輸出。多個(gè)像素中的第一像素被構(gòu)造成從過程管道上的第一位置接收紅外輻射。多個(gè) 像素中的第二像素被構(gòu)造成從過程管道上的第二位置接收紅外輻射。存儲(chǔ)器含有熱分布圖 信息，熱分布圖信息使來自第一像素的輸出與第一位置處的第一溫度相關(guān)，并使來自第二 像素的輸出與第二位置處的第二溫度相關(guān)。微處理器根據(jù)來自第一像素和第二像素的輸出 識(shí)別過程異常。輸出電路提供指示識(shí)別的過程異常的診斷輸出。
[0005] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置包括第三像素，第三像素被 構(gòu)造成從過程管道上的第三位置接收紅外輻射并以響應(yīng)的方式提供輸出。
[0006] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，根據(jù)來自第一像素、 第二像素和第三像素的輸出之間的非線性關(guān)系來檢測(cè)過程異常。
[0007] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，紅外檢測(cè)器包括像素 陣列。
[0008] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，第一位置的圖像使用 多個(gè)第一像素而獲得，第二位置的圖像使用多個(gè)第二像素而獲得。
[0009] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，異常檢測(cè)基于來自多 個(gè)第一像素的輸出的第一平均值和來自多個(gè)第二像素的輸出的第二平均值。
[0010] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置包括多個(gè)第三像素，多個(gè)第 三像素被布置成獲得過程管道上的第三位置的圖像，其中異常檢測(cè)還是來自多個(gè)第三像素 的輸出的平均值的函數(shù)。
[0011] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，多個(gè)第一像素、多個(gè) 第二像素和多個(gè)第三像素被布置成獲得過程管道的圖像切片。
[0012] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，診斷輸出包括與過程 管道的即將發(fā)生的故障相關(guān)的信息。
[0013] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，診斷輸出包括指示過 程管道需要維修的信息。
[0014] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，根據(jù)來自第一像素和 第二像素的輸出之間的相對(duì)變化速率來檢測(cè)過程異常。
[0015] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，診斷輸出包括指示過 程流體的流量已經(jīng)發(fā)生變化的信息。
[0016] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，診斷輸出包括指示管 道中的材料已經(jīng)發(fā)生堵塞的信息。
[0017] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，過程管道包括過程管 線。
[0018] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，診斷輸出通過過程控 制回路提供。
[0019] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，輸出電路還提供基于 接收到的紅外輻射指示過程管道的溫度的輸出。
[0020] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，輸出電路通過過程控 制回路提供輸出。
[0021] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，過程控制回路包括無 線過程控制回路。
[0022] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置包括用于將診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置 安裝在固定位置的安裝件。
[0023] 在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置中，診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置被構(gòu)造 成持續(xù)監(jiān)測(cè)過程管道。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是顯示包括診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置的工業(yè)過程的簡(jiǎn)圖；
[0025] 圖2A是顯示過程異常的過程管道的側(cè)視熱像；
[0026] 圖2B是圖2A的熱像中的多個(gè)切片的溫度分布圖；
[0027] 圖3是顯示圖1的過程現(xiàn)場(chǎng)裝置的簡(jiǎn)化方框圖；
[0028] 圖4是顯示與圖3中所示的現(xiàn)場(chǎng)裝置一起使用的紅外檢測(cè)器的一個(gè)示例結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn) 化示意圖；
[0029] 圖5是顯示用于檢測(cè)過程異常的示例步驟的簡(jiǎn)化方框圖；以及
[0030] 圖6是顯示與圖3中所示的現(xiàn)場(chǎng)裝置一起使用的紅外檢測(cè)器的另一個(gè)示例結(jié)構(gòu)的 簡(jiǎn)化示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 如【背景技術(shù)】部分中所述，過程管道的紅外表面測(cè)量通常需要操作者攜帶手持式熱 成像裝置物理上行走通過工業(yè)設(shè)備。操作者使用熱成像裝置從過程中的臨界點(diǎn)手動(dòng)收集數(shù) 據(jù)。如果這些臨界點(diǎn)無法持續(xù)監(jiān)測(cè)，則溫度可能會(huì)超過用于制造管道的材料的極限，從而造 成故障，使得設(shè)備過早停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如以下更詳細(xì)地說明，設(shè)置診斷裝置，所述診斷裝置可以 根據(jù)熱成像而不是采用與工業(yè)過程的部件物理上耦合的溫度傳感器來識(shí)別工業(yè)過程中使 用的過程管道中的異常。這允許自動(dòng)化監(jiān)測(cè)過程且不需要操作者物理檢查過程。在一個(gè)示 例性實(shí)施例中，紅外陣列用于獲得工業(yè)過程的熱像。診斷電路通過監(jiān)測(cè)熱像執(zhí)行診斷。熱 像的變化可以與故障管道相關(guān)聯(lián)。
[0032] 圖1是顯示示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的包括過程診斷裝置12的工業(yè)過程 10的簡(jiǎn)圖。裝置12可以為諸如獨(dú)立式裝置或過程變量傳送器或控制器的任何類型的過程 裝置。裝置12耦合到雙線過程控制回路18上的另一個(gè)位置，例如處理控制室16。例如，回 路18可以包括還可以用于給連接到回路18的裝置供電的4-20mA的電流回路。數(shù)據(jù)可以 根據(jù)任何適當(dāng)?shù)膮f(xié)議在回路上輸送，所述協(xié)議例如為在4mA與20mA之間變化的模擬電流水 平、數(shù)字信息根據(jù)4-20mA的電流來調(diào)制的;HAR l'X.通信協(xié)議、FieldBus或Profibus通信協(xié) 議等等，包括無線通信技術(shù)。無線通信技術(shù)的一個(gè)示例為基于IEC62591的無線HART?通 信協(xié)議。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)、光纖連接或其它通信信道也可以用于實(shí)現(xiàn)回路18?？刂剖?6包括下 面更詳細(xì)說明的可選的顯示器19。
[0033] 如圖1中所示，過程裝置12包括被構(gòu)造成例如從管道32接收紅外輻射104的紅 外檢測(cè)器100。檢測(cè)器100可以包括紅外熱成像照相機(jī)。管道32被顯示為罐，但也可以包 括承載過程流體的任何容器，包括過程管道。檢測(cè)器100可以包括紅外傳感器陣列。如以 下更詳細(xì)地說明，過程裝置12能夠通過監(jiān)測(cè)紅外輻射104檢測(cè)管道32中的異常。
[0034] 圖2A是管道32的側(cè)視熱像圖并顯示過程流體的流動(dòng)。圖2A還顯示管道32的過 程管道表層溫度42的異常40。異常40由圖中的較暗區(qū)域顯示，該區(qū)域指示與周圍區(qū)域相 比更高的溫度。該局部加熱區(qū)域可能是由于許多來源造成的。例如，流動(dòng)中的熱對(duì)象可以靠 近管道壁定位，管道壁可以很薄并具有損失的結(jié)構(gòu)完整性，過程中的熱源可能會(huì)影響管道 等。雖然異常40被顯示為升高溫度區(qū)域，但是過程異常還可以通過識(shí)別局部冷卻來檢測(cè)。 檢測(cè)到的異?？梢员砻骷磳l(fā)生的故障，或者可以表明已經(jīng)出現(xiàn)故障。異常40可以使用圖 1中所示的紅外檢測(cè)器100來檢測(cè)以監(jiān)測(cè)管道32上的熱點(diǎn)或冷點(diǎn)。
[0035] 異態(tài)檢測(cè)可以通過許多技術(shù)。例如，可以獲悉管道32由于過程動(dòng)態(tài)和固有溫度變 化產(chǎn)生的正常溫度特性。如果熱檢測(cè)器100為熱成像裝置，則管道32的熱像可以以觀察數(shù) 據(jù)中的相對(duì)趨勢(shì)的像素水平被監(jiān)測(cè)以識(shí)別表面異常。如果成組的像素具有與熱像中的其它 像素有關(guān)隨著時(shí)間逐漸變化的特性，則可以檢測(cè)到異常。警報(bào)可以隨同指示管道32的表面 上何處被觀察到異常40的信息一起被提供給操作者。
[0036] 熱像的評(píng)價(jià)可以以許多方式來執(zhí)行。例如，可以監(jiān)測(cè)圖像的單獨(dú)切片。"切片"為 由多于一個(gè)的像素組成的熱像的一部分的一個(gè)示例。切片由沿管道32的表面的橫截面獲 得的像素構(gòu)成。圖2A顯示示例性切片44。每一個(gè)切片的平均溫度可以根據(jù)構(gòu)成切片的像 素來確定。圖2B是沿管道32的長度獲得的熱像中的各個(gè)切片相對(duì)于溫度的曲線圖。在該 示例中，管道32具有大致線性正常溫度分布圖。異常40在圖2B中表現(xiàn)為該分布圖中的非 線性區(qū)域。分布圖可以通過利用理論循環(huán)被標(biāo)準(zhǔn)化以說明正常過程操作的一部分的任何變 化。正?；蝾A(yù)期溫度值可以被從測(cè)量的溫度分布圖減去以說明這種變化。
[0037] 圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的過程裝置12的簡(jiǎn)化方框圖。過程裝置12 可以被構(gòu)造成獨(dú)立診斷裝置或者過程變量傳送器或控制器。裝置12包括根據(jù)存儲(chǔ)器26中 存儲(chǔ)的指令以由時(shí)鐘28確定的速率操作的微處理器24。通信電路（I/O) 30用于在過程控 制回路18上進(jìn)行通信。在一些實(shí)施例中，I/O電路30還將電力提供給裝置12。
[0038] 圖3顯示連接到處理電路102的紅外檢測(cè)器100。紅外檢測(cè)器100被構(gòu)造成接收 紅外輻射104并輸出熱像。處理電路102在將圖像提供到微處理器24之前提供檢測(cè)的紅 外圖像的可選預(yù)先處理。要注意的是圖2還顯示可選的過程變量接口元件20和接口電路 22。接口元件20可以為過程變量傳感器或控制器。
[0039] 檢測(cè)器100被布置成從圖1所示的過程管道32接收紅外輻射104。檢測(cè)的紅外 輻射形成過程管道32的熱像或紅外圖像。所述圖像由與管道32中的不同區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多 個(gè)分部或部分形成。紅外檢測(cè)器100優(yōu)選地具有方向性，并且如在下面更詳細(xì)地說明包括 多個(gè)單獨(dú)的紅外傳感器（"像素"）。這些傳感器可以為單獨(dú)的獨(dú)立元件或者可以被制造成 單個(gè)裝置。來自紅外檢測(cè)器100的輸出被提供到圖3中顯示的處理電路102,所述處理電 路將已處理的輸出提供給微處理器24。例如，處理電路102可以包括放大電路、減噪電路、 模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、比較電路等。來自處理電路102的輸出以數(shù)字格式被提供到微處理器24。
[0040] 在一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)中，紅外檢測(cè)器100由至少兩個(gè)單獨(dú)的紅外傳感器120A和120B 形成，如圖4中所示。在圖4中，紅外檢測(cè)器100被構(gòu)造成形成僅包括由紅外傳感器120A 和120B形成的兩個(gè)像素的紅外（或者熱）圖像。這兩個(gè)像素中的每一個(gè)與紅外圖像的分 部或者一部分相對(duì)應(yīng)并感測(cè)來自過程管道32上的兩個(gè)位置106AU06B的紅外輻射。位置 106AU06B為管道32的多個(gè)部分或"切片"的示例。如上所述，每一個(gè)像素可以觀察管道32 的圖像的一部分或者"切片"。圖4是僅由兩個(gè)像素形成的圖像的示例。然而，一個(gè)典型實(shí) 施例可以使用大量像素形成圖像。紅外傳感器120A和120B被布置成分別接收通過可選的 紅外透鏡、過濾器或其它元件130A，130B的紅外輻射104A，104B。在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，傳 感器120A和120B分別利用通過電阻器122A和122B連接到地線的紅外敏感晶體管132A和 132B形成。然而，本實(shí)用新型可以使用任何類型的熱傳感器來實(shí)現(xiàn)，包括熱電堆、光電二極 管或者其它元件。晶體管132A和132B連接到正供電電壓，并且根據(jù)充分的紅外輻射104A、 104B的接收將輸出提供到圖3所示的處理電路102以"接通"晶體管132AU32B。雖然圖4 顯示使用晶體管實(shí)現(xiàn)的紅外傳感器，但是也可以采用任何適當(dāng)類型的紅外感測(cè)技術(shù)。示例 包括紅外感測(cè)二極管、電荷耦合裝置（CCD)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS)裝置或者其它 裝置。在圖4的實(shí)施例中，顯示兩個(gè)單獨(dú)的傳感器。然而，傳感器可以形成為一維或二維陣 列或矩陣。因此，可以僅使用兩個(gè)單獨(dú)的紅外傳感器獲得捕獲的熱像且每一個(gè)傳感器與圖 像內(nèi)的分部或區(qū)域相對(duì)應(yīng)，或者可以使用大量單獨(dú)的傳感器以形成更大的矩陣或陣列來形 成捕獲的熱像。
[0041] 在操作中，紅外傳感器120A和120B被引導(dǎo)（指向）以從管道32上的不同位置 106A和106B接收紅外輻射104A和104B。位置106A、106B的具體形狀和尺寸取決于傳感 器120A，120B、透鏡130A，130B的特性以及檢測(cè)器100與過程管道32之間的間距和相對(duì)方 位。來自傳感器120A、120B的輸出被提供到處理電路102。例如，處理電路102可以將來自 傳感器120AU20B的輸出數(shù)字化并將數(shù)字信號(hào)提供到微處理器24。
[0042] 圖5是顯示根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的由圖3所示的微處理器24執(zhí)行的步驟的簡(jiǎn) 化方框圖。圖150中顯示的步驟可以在存儲(chǔ)器26中存儲(chǔ)的程序指令中被實(shí)施。所述過程 以方框152開始。在方框154處，來自管道32的多個(gè)部分的紅外輻射104使用檢測(cè)器100 被收集、通過處理電路102被數(shù)字化并被提供到微處理器24。在方框156處，與接收到的 輻射相關(guān)的信息在過程的正常操作期間作為用于過程管道32的熱分布圖信息被存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)器26中。該信息可以為識(shí)別管道32的一部分及其正常平均溫度的形式。這用于獲得管 道32的各個(gè)部分106的溫度特性或分布圖，輻射在過程的正常操作期間由所述溫度特性或 分布圖引起。在方框158處，如果還未完成學(xué)習(xí)過程，則控制返回到方框154。方框154和 156提供可以觀察正常過程操作的學(xué)習(xí)時(shí)間段或階段。學(xué)習(xí)時(shí)間段根據(jù)需要在方框158處 結(jié)束。例如，這可以在接收到指令的特定時(shí)間段之后或者基于其它事件。在學(xué)習(xí)時(shí)間段完 成之后，在方框160處開始監(jiān)測(cè)時(shí)間段或階段，在該時(shí)間段或階段，紅外輻射再次被檢測(cè)器 100感測(cè)。在方框162處，感測(cè)的輻射被標(biāo)準(zhǔn)化。存儲(chǔ)器26在學(xué)習(xí)時(shí)間段期間存儲(chǔ)的信息 被讀出，并且對(duì)于正在監(jiān)測(cè)的管道32的每一個(gè)位置來說從當(dāng)前溫度減去正常溫度值。在方 框164處，標(biāo)準(zhǔn)化溫度信息被分析以確定是提供線性分布圖還是由于例如圖2B中所示的溫 度異常而為非線性的。該分布圖通常根據(jù)沿著管道32的相鄰位置的標(biāo)準(zhǔn)化溫度值而形成。 為了確定分布圖是否為線性，沿著管道32的至少三個(gè)位置的溫度必須被監(jiān)測(cè)。此外，靈敏 度可以通過提供絕對(duì)量或相對(duì)量來調(diào)節(jié)，溫度分布圖由于該絕對(duì)量或相對(duì)量會(huì)偏離直線。 如果分布圖為線性，則控制返回到方框160且監(jiān)測(cè)時(shí)間段繼續(xù)。如果檢測(cè)到非線性，則控制 到達(dá)方框166且提供警報(bào)。這可以為使用圖3中顯示的I/O電路30例如在過程控制回路 18上的輸出，并且可以包括與檢測(cè)到的異常的位置和異常的強(qiáng)度相關(guān)的信息。
[0043] 圖6是紅外檢測(cè)器100的另一個(gè)示例性實(shí)施方式的簡(jiǎn)化方框圖。在圖6的實(shí)施例 中，紅外檢測(cè)器100由紅外傳感器120-1... 120-N的陣列形成。該陣列例如可以為一維線性 陣列。在另一個(gè)結(jié)構(gòu)中，檢測(cè)器100為二維陣列或矩陣，例如如在熱成像系統(tǒng)中所發(fā)現(xiàn)的。 一個(gè)示例性熱成像系統(tǒng)為Optrix PI-160熱成像照相機(jī)。圖6顯示具有相應(yīng)的熱輻射輸出 104A-D的4個(gè)部分或切片106A、106B、106C和106D。紅外輻射104A-D被引導(dǎo)到傳感器100 上的不同位置，由此啟動(dòng)不同的傳感器120。處理電路102接收與由傳感器120中的每一 個(gè)接收到的熱輻射的強(qiáng)度相關(guān)的信息。該信息通過處理電路102被提供到微處理器24,所 述處理電路包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換器。微處理器24基于該信息可以識(shí)別過程異常的位置，如上所 述。
[0044] 紅外檢測(cè)器100和/或處理電路102可以被定位成遠(yuǎn)離裝置12并通過數(shù)據(jù)連接 進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)連接可以為任何適當(dāng)類型的連接，包括配線技術(shù)，例如USB連接，以及無線 通信技術(shù)，包括Wireless丨lARTOi::、:B1 ue'l oot'hK等。此外，紅外檢測(cè)器100和/或處理電 路102可以固定到裝置12的殼體或者與裝置12的殼體一體形成。在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，紅外檢 測(cè)器100的方向可以在安裝期間通過操作者來調(diào)節(jié)以指向所需位置。在另一個(gè)示例性實(shí)施 例中，設(shè)置鍋（pan)和/或傾斜致動(dòng)器，從而允許紅外檢測(cè)器100在操作期間移動(dòng)。在一個(gè) 結(jié)構(gòu)中，在安裝期間使用手持式裝置或類似裝置，由此可以通過安裝人員觀察到來自檢測(cè) 器100的熱輸出，以確保紅外檢測(cè)器100根據(jù)期望指向。
[0045] 雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例說明了本實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到在 不背離本實(shí)用新型的精神和保護(hù)范圍的情況下可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的改變。過程異常可 以如上所述來檢測(cè)。簡(jiǎn)單的比較和閾值可以被使用，或者可以實(shí)施更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包括例如 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或其它邏輯。另外，過程異常檢測(cè)可以基于一些另外的輸入，例如過程變量。檢測(cè) 可以另外為當(dāng)前時(shí)間、感測(cè)的過程變量、過程中的特定狀態(tài)、周圍溫度等的函數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化溫 度分布圖中的走向還可以被觀察到并用于異常檢測(cè)。在此說明的診斷電路可以在硬件或軟 件來實(shí)現(xiàn)，并且包括模擬和數(shù)字設(shè)備。例如，處理電路102和微處理器24中的一個(gè)或兩個(gè) 可以實(shí)現(xiàn)診斷電路。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，熱像信息被傳送到診斷電路所在的另一個(gè) 位置。熱分布圖信息還可以在制造期間被加載或者在裝置的投入運(yùn)轉(zhuǎn)期間被加載。分布 圖不需要如上所述來學(xué)習(xí)，而可以從許多標(biāo)準(zhǔn)化分布圖或者基于模型信息來選擇。如果檢 測(cè)到熱異常或冷異常，則裝置12可用于預(yù)測(cè)即將發(fā)生的故障，從而允許在期望時(shí)間安排維 修?？梢蕴峁┲甘竟艿烙捎诠艿纼?nèi)的材料的過度堵塞（build up)應(yīng)該被清理的輸出。管 道的各個(gè)區(qū)域相對(duì)于其它區(qū)域的溫度變化的速率可以提供過程動(dòng)態(tài)的變化的指示，例如流 量或材料堵塞的變化。除了如上所述的陣列之外還可以使用單獨(dú)的點(diǎn)傳感器。收集的熱信 息可以被傳送到另一個(gè)位置，例如控制室以用于更詳細(xì)的評(píng)價(jià)。其它技術(shù)也可以用于檢測(cè) 過程異常。在此使用的術(shù)語"確定"包括檢測(cè)和/或診斷。除了診斷輸出之外，還可以提供 根據(jù)接收的紅外輻射表示過程管道的溫度的溫度輸出。要注意的是識(shí)別多個(gè)像素輸出之間 的非線性關(guān)系的過程包括將信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在該上下文中，用于識(shí)別非線性關(guān)系的 存儲(chǔ)信息為"熱分布圖信息"。存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的熱分布圖信息可以為與正常溫度水平相關(guān)的 信息，可以為在過程操作期間變化的動(dòng)態(tài)信息或者可以為其它類型。典型地，過程裝置12 為安裝在固定位置處的固定現(xiàn)場(chǎng)裝置。所述裝置可以被構(gòu)造成持續(xù)監(jiān)測(cè)過程管道。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于檢測(cè)工業(yè)過程中的過程管道的狀態(tài)的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，包括： 紅外檢測(cè)器，所述紅外檢測(cè)器包括多個(gè)像素，所述多個(gè)像素被構(gòu)造成從所述過程管道 接收紅外輻射并以響應(yīng)的方式提供多個(gè)像素輸出，其中所述多個(gè)像素中的第一像素被構(gòu)造 成從所述過程管道上的第一位置接收紅外輻射，所述多個(gè)像素中的第二像素被構(gòu)造成從所 述過程管道上的第二位置接收紅外輻射； 存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器含有熱分布圖信息，所述熱分布圖信息使來自所述第一像素的輸 出與第一溫度相關(guān)，并使來自所述第二像素的輸出與第二溫度相關(guān)； 微處理器，所述微處理器被構(gòu)造成根據(jù)來自所述第一像素和所述第二像素的輸出以及 所述熱分布圖信息識(shí)別過程異常；和 輸出電路，所述輸出電路被構(gòu)造成提供指示識(shí)別的過程異常的診斷輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，包括第三像素，所述第三像素被 構(gòu)造成從所述過程管道上的第三位置接收紅外輻射并以響應(yīng)的方式提供輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，根據(jù)來自所述第一像素、所述第 二像素和所述第三像素的輸出之間的非線性關(guān)系來檢測(cè)所述過程異常。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述紅外檢測(cè)器包括像素陣列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述第一位置的圖像使用多個(gè) 第一像素而獲得，所述第二位置的圖像使用多個(gè)第二像素而獲得。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述異常檢測(cè)基于來自所述多 個(gè)第一像素的輸出的第一平均值和來自所述多個(gè)第二像素的輸出的第二平均值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，包括多個(gè)第三像素，所述多個(gè)第三像素被布 置成獲得所述過程管道上的第三位置的圖像，其中所述異常檢測(cè)還是來自所述多個(gè)第三像 素的輸出的平均值的函數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述多個(gè)第一像素、所述多個(gè)第 二像素和所述多個(gè)第三像素被布置成獲得所述過程管道的圖像切片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述診斷輸出包括與所述過程 管道的即將發(fā)生的故障相關(guān)的信息。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述診斷輸出包括指示所述過 程管道需要維修的信息。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，根據(jù)來自所述第一像素和所述 第二像素的輸出之間的相對(duì)變化速率來檢測(cè)所述過程異常。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述診斷輸出包括指示過程 流體的流量已經(jīng)發(fā)生變化的信息。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述診斷輸出包括指示所述 管道中的材料已經(jīng)發(fā)生堵塞的信息。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述過程管道包括過程管線。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述診斷輸出通過過程控制 回路提供。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述輸出電路還提供基于接收 到的所述紅外輻射指示所述過程管道的溫度的輸出。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述輸出電路通過過程控制回 路提供輸出。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述過程控制回路包括無線 過程控制回路。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，包括用于將所述診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置安裝在固定 位置的安裝件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置，其特征在于，所述診斷現(xiàn)場(chǎng)裝置被構(gòu)造成持 續(xù)監(jiān)測(cè)所述過程管道。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK204062501SQ201420422699
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】杰森·哈洛德·魯?shù)? 申請(qǐng)人:羅斯蒙特公司