狀況監(jiān)視系統(tǒng)以及因此的訪問控制的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及包含要監(jiān)視的分布的設備的網(wǎng)絡(具體地，風力發(fā)電站的網(wǎng)絡)、至少一個便攜式通信設備和至少一個控制服務器的狀況監(jiān)視系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在風能市場(wind energy market)中廣泛使用風輪機(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)代風輪機發(fā)電機變得越來越復雜，并且往往位于難以接近的諸如離岸風場(off-shore wind park)這樣的場所處。為了將停機時間降低到最小并且提高性能和可靠性，維護和維修工作必須以可靠且高效的方式進行，使得可以在小問題導致嚴重故障之前檢測出這些小問題。
[0004]關于目前和將來的離岸安裝，到達風輪機的成本可能相當大的，使得在維護工人進入到機艙時避免漏掉關鍵步驟是很重要的。
[0005]另外，漸增的風場規(guī)模導致漸增的混淆風險。人類維修工人可能將針對一個渦輪機的維修計劃和針對另一個渦輪機的維修計劃弄混，以錯誤的渦輪機標識號將筆記、圖像、聲音文件存儲在中央數(shù)據(jù)服務器中，或者甚至完全忘記存儲在檢查期間收集的數(shù)據(jù)或拍攝的圖像。
[0006]實際上，維修工人在他離開其辦公室或車間時配備關于他的維修或維護工作的計劃，并且可能在數(shù)小時或者甚至數(shù)天之后到達渦輪機處。因此，他的計劃可能是過期的和不完整的。因為常規(guī)的移動電信網(wǎng)絡例如在離岸風能場中通常是不可用的，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)星通信時是非常昂貴的。
[0007]同時，多數(shù)現(xiàn)代風輪機配備安裝在風力發(fā)電站的機艙中的監(jiān)視單元，并且配備到中央控制服務器的固定線裝(wire bound)通信鏈路，該中央控制服務器存儲由安放在渦輪機的關鍵點處以用于監(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準電信纜線等，其可以用電力線以通用信道來引導。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明尋求通過使用在現(xiàn)場(on-side)安裝的監(jiān)視單元和中央控制服務器之間的通信鏈路來避免以上問題，如在獨立權利要求中所詳述的那樣。在從屬權利要求和說明書中定義另外的特征和優(yōu)選的實施例。
[0009]本發(fā)明開始于包括要監(jiān)視的分布的設備的網(wǎng)絡、至少一個便攜式通信設備和至少一個中央控制服務器的狀況監(jiān)視系統(tǒng)。要監(jiān)視的設備可以是風輪機、在大型工廠站點的分布的設備、或要被中央地控制的遠程設備的任何其他網(wǎng)絡上。便攜式通信設備可以是膝上型計算機、蜂窩電話、平板計算機或能夠與要監(jiān)視的網(wǎng)絡交換電子數(shù)據(jù)的任何其他電子設備。
[0010]要控制的設備配備用于測量設備的狀況數(shù)的至少一個傳感器。傳感器可以包括溫度傳感器、振動傳感器、加速度傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器、壓力傳感器、相機，或者用于監(jiān)視機械、機電或電子設備的任何其他適當?shù)膫鞲衅鳌Ａ硗?，要監(jiān)視的設備包括用于接收和處理來自至少一個傳感器的狀況數(shù)據(jù)的監(jiān)視單元，其中經(jīng)由監(jiān)視單元建立要監(jiān)視的設備和中央控制服務器之間的通信鏈路。
[0011]監(jiān)視單元被配置為向中央控制服務器與用于標識設備的標識數(shù)據(jù)相結(jié)合地發(fā)送有關設備的經(jīng)處理的狀況數(shù)據(jù)，使得中央控制服務器可以明確地標識數(shù)據(jù)發(fā)源的設備并且將其連同設備標識號一起存儲在適當?shù)臄?shù)據(jù)庫中。
[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備連接到監(jiān)視單元的通信接口。通信接口可以是無線或線裝通信接口，如在下面進一步詳述。特別地，便攜式通信設備可以配備用于掃描在監(jiān)視單元上或接近于監(jiān)視單元設置的計算機可讀碼的掃描設備。掃描設備可以是相機、紅外傳感器或條形碼掃描器、RFID掃描器等。
[0013]計算機可讀碼應當設置在設備上或者在最多5m的距離內(nèi)，以便對于維修工人是立即可見的。
[0014]另外，提出便攜式通信設備包含應用軟件，所述應用軟件被配置為基于計算機可讀碼來生成用于與監(jiān)視設備建立加密數(shù)據(jù)連接的訪問信息。計算機可讀碼(例如，條形碼或QR碼)應當優(yōu)先地是僅計算機可讀的，亦即是人類不可讀的。因此，該布置使得能夠自動連接，同時至少確保至少兩重安全控制，首先包括對設備的附近的物理訪問(例如，對風輪機的機艙的訪問)的控制以及專用應用軟件能夠解讀計算機可讀碼并且基于該碼來生成諸如用戶名稱、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，在諸如藍牙接口或W-1an接口這樣的無線接口的情況下，可以安全地避免在風輪機的機艙外部的未登記的通信設備訪問監(jiān)視設備。
[0015]在要監(jiān)視的風輪機的情況下，風輪機的機艙還將用作屏蔽來自機艙內(nèi)的信號的法拉第籠。
[0016]如上所述，當在設備中的訪問受限區(qū)中或者在要監(jiān)視的設備附近設置計算機可讀碼時，安全級別可以進一步增加。在本發(fā)明的一個實施例中，監(jiān)視設備可以配備具有可用鑰匙可打開的門的殼體，其中可以將計算機可讀碼布置在門內(nèi)，使得具有(物理)鑰匙來訪問用于生成訪問信息的碼和建立連接是強制性的。
[0017]容易且基本完全自動的連接在風輪機監(jiān)視的領域中是特別有用的，因為維修工作包括各種職業(yè)、國家和不同公司的維修工人的訪問。在密碼保護的訪問的情況下，將密碼分發(fā)給所有可能的維修工人涉及復雜的邏輯，并且有安全風險。替代地，分發(fā)軟件應用更容易管理，并且可以以容易的方式在范圍或時間上限制以此方式給予的訪問權。
[0018]在本發(fā)明的另外的實施例中，監(jiān)視單元被配置為使得能夠通過使用通信連接進行中央控制服務器和便攜式通信設備之間的數(shù)據(jù)通信。該數(shù)據(jù)交換可以由監(jiān)視系統(tǒng)來控制，并且受到進一步的訪問控制，例如，提供允許直接訪問中央控制服務器的另外的密碼和/或用戶名稱的要求。
[0019]使得能夠進行數(shù)據(jù)交換可以包括從中央控制服務器下載設備信息，其中，監(jiān)視單元可以被配置為將標識數(shù)據(jù)添加到由便攜式通信設備觸發(fā)的下載請求，使得總是確保下載與正確的設備有關的設備信息。
[0020]另外，數(shù)據(jù)交換可以包括向中央控制服務器上載由便攜式通信設備所生成的數(shù)據(jù)，其中，監(jiān)視單元可以被配置為將標識數(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)確實地存儲在屬于正確的設備的數(shù)據(jù)段中，并且沒有被弄混。
[0021]要上載的數(shù)據(jù)可以包括對設備的部件(特別是磨損部件)拍攝的照片、具有語音消息或由便攜式通信設備記錄的設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)明的簡單實施例中，通信接口可以是W-1an或藍牙接口。存儲在便攜式通信設備中的應用程序可以當接收到通信接口的信號時自動地給出掃描或者在其他情況下讀取設置在設備附近的計算機可讀碼的指導。
[0023]優(yōu)選地，便攜式通信設備和監(jiān)視單元之間的通信是加密的，使得維持數(shù)據(jù)交換的機密性。
[0024]在本發(fā)明的另外的優(yōu)選實施例中，狀況監(jiān)視系統(tǒng)在監(jiān)視單元中配備緩沖存儲器，用于在通信鏈路停機的同時臨時地存儲要提交給中央控制服務器的數(shù)據(jù)。臨時存儲的該數(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備，其中，通信設備配備適當?shù)膽密浖?，所述應用軟件用于基于引導監(jiān)視單元的通信接口的計算機可讀碼來建立到監(jiān)視單元和/或控制服務器的通信連接。通信連接優(yōu)選在掃描或讀取計算機可讀碼時以完全自動的方式來建立，并且包括經(jīng)由監(jiān)視單元到中央控制服務器的通信連接。
[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)的分布的設備的網(wǎng)絡中的設備的方法，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)視單元設置的計算機可讀碼；基于計算機可讀碼來生成用于建立便攜式通信設備和監(jiān)視設備之間的加密數(shù)據(jù)連接的訪問信息；建立便攜式通信設備與監(jiān)視單元和/或中央控制服務器之間的通信連接；以及在便攜式通信設備與監(jiān)視單元和/或中央控制服務器之間交換數(shù)據(jù)。
[0027]本發(fā)明的以上描述以及權利要求書、附圖和下面的優(yōu)選實施例的描述以特定組合示出本發(fā)明的多個表征的特征。技術人員將將能夠容易地意識到這些特征的另外的組合或子組合，以便使在權利要求書中定義的本發(fā)明適合他或她的特定需要。
【附圖說明】
[0028]現(xiàn)在將為了說明并且絕非限制的目的，參照附圖來更詳細地描述本發(fā)明，附圖中:
[0029]圖1是在大面積風能場中的離岸風輪機以及用于監(jiān)視在該場中的渦輪機的監(jiān)視系統(tǒng)的不意圖；以及
[0030]圖2是安裝在監(jiān)視圖1的渦輪機的機艙內(nèi)部的監(jiān)視單元以及作為便攜式通信設備的平板計算機的示意圖。
【具體實施方式】
[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)視的分布的設備的網(wǎng)絡的分布的風輪機10的網(wǎng)絡、以及位于網(wǎng)絡的控制房(可以在陸地上)中的中央控制服務器12，而在該示例中渦輪機10可以離岸安裝。
[0032]渦輪機包括機艙14。機艙14是容納渦輪機10的操作所必需的并且用于從風力生成電力的發(fā)電機、軸承和傳送齒輪(未不出)的殼體。
[0033]諸如用于測量發(fā)電機(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、振動傳感器和加速度傳感器這樣的多個傳感器安放在機艙14的內(nèi)部和/或外部的渦輪機10的關鍵點處，用于監(jiān)視目的。
[0034]傳感器18連接到安放在機艙14內(nèi)部、記錄和處理從傳感器18接收的傳感器信號的監(jiān)視單元20。
[0035]監(jiān)視單元20包括能夠執(zhí)行諸如時間波形分析、向量分析、實時傅里葉變換、數(shù)字峰包絡、在時域和頻域兩者中的積分/求導、窗口化等各種信號處理算法，以及能夠基于所獲得的結(jié)果來實現(xiàn)用戶公式化的數(shù)學等式的可能性。將結(jié)果與閾值參數(shù)進行比較以便觸發(fā)警報信號。還實現(xiàn)纜線故障和傳感器故障檢測系統(tǒng)。監(jiān)視單元20的傳感器輸入接口包括多個模擬輸入以及數(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