[發明專利]監測方法和設備

有效

• 申請號: 200880100917.1
• 申請日: 2008-05-29
• 公開（公告）號: CN101790726A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: D·A·佩特森;I·S·科爾
• 申請（專利權）人: 聯邦科學技術研究組織;波音公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 鐘勝光;王英

技術領域

本發明涉及用于監測演化系統狀態的方法和設備。

背景技術

在很多情況下希望監測演化系統(evolving?system)的狀態，并在系統 隨時間演化時提供關于系統的診斷和預測服務。這些情況例如包括監測例 如建筑物或車輛的結構和/或監測例如工業或環境過程之類的過程。結果可 以用于評估系統性能，并可以輔助維護系統和早期介入以改善性能、穩定 性，防止故障或采取一些其他預防性或補救動作。

基本有兩種已知方式來監測演化系統：演變的統計分析或基于“先驗 (a-priori)”的過程模型。

在基于“先驗”的方式中，研究、理解系統底層的機制，例如物理和/ 或化學過程并相應建模。向模型中輸入起始參數并運行模型以展示系統將 如何從初始狀況開始隨時間演化。

基于“先驗”的方式的一個問題在于底層過程并非一直是已知的或得 到很好表征的，常常可能會隨著時間變化。

在基于統計的方式中，分析來自系統的依賴于時間的數據，以確定統 計意義上顯著的模式。這種方式不需要了解底層系統機制，但必需要認真 處理結果，結果常常僅在受限條件下成立。

當前需要提供新的方式來監測演化系統，新方式可以輔助對系統做出 診斷和/或預測。

發明內容

本發明的一個方面提供了一種監測演化系統的方法，該方法包括如下 步驟：

獲得與來自監測所述系統的傳感器的輸出相關的多個傳感器數據流， 其中所述傳感器中的至少一個傳感器監測所述系統的狀況，并且其中所述 傳感器中的至少一個傳感器監測所述狀況的原因主體；

迭代地(iteratively)構建多個泛函組(functional?nest)，每個泛函 組是由從基本泛函集中選擇的泛函的組合形成的泛函；

通過將所述傳感器數據流輸入到所述泛函組中，來確定每個泛函組的 輸出數據流；

基于所述輸出數據流從所述多個泛函組中選擇泛函組；以及

利用所選擇的泛函組來監測所述系統。

泛函被定義為函數的函數和矢量空間上的函數。輸入的矢量空間是一 個或多個時間編碼的數據流，輸出的矢量空間是單個時間編碼的數據流。 在這種情況下，輸入數據流將是被監測系統的狀況或狀態的原因主體的由 系統傳感器監測到的隨時間變化的值，輸出將是系統狀況或狀態隨時間的 演變(evolution)。

泛函包括、但不限于常微分方程的所有解。泛函的泛函是泛函。泛函 組是從自身為泛函的基本集中的泛函的任何組合。

一種包括上述步驟的方法能夠選擇最好地代表系統隨時間如何對各種 被感測參數(原因主體)做出響應的最佳泛函組合(最佳泛函組)。例如，系 統可能涉及物理結構的腐蝕，傳感器數據流可以是針對一個或多個位置處 腐蝕原因主體的值，例如潮濕度值、pH值等，并且輸出數據流可以是結構 距故障有多么接近的度量。

使用泛函能夠組合基于“先驗”的和基于統計的建模的最好方面，因 為過程知識將被嵌入基本集中泛函的形式中以及如何組合它們中，但選擇 最好的泛函組合(和它們將反映的底層過程)是由傳感器驅動的，因此選擇 的泛函組合代表的關系是對系統中實際存在狀況的直接響應。

可以將該方法看作將潛在地與系統演變有關的理論分割成一組(由泛 函表示的)模塊，以及利用被感測系統的數據將這些模塊重新組合成可工作 的系統模型(所選擇的泛函組)。然后可以將這個模型用于系統的診斷和/或 預測。

要組合的泛函可以采取很多不同形式，從其形成泛函組合的基本泛函 集可以在系統之間和被監測狀況之間有所變化，從而反映出可能預計在系 統中發生并與被監測狀況相關的底層機制。可以通過將涉及系統行為的理 論剖分成單個泛函來構造基本泛函集，該方法可以將這些泛函重新組合成 整個系統的新理論。

泛函組的選擇將大致通過針對被監測狀況優化其輸出來驅動。將原因 主體數據流輸入到各種可能泛函組中，選擇輸出數據流與被監測狀況的數 據流具有最佳擬合的泛函組。可以通過對它們的系數進行多維優化來選擇 泛函組。

可以將泛函鏈接到特定數據流，例如特定傳感器，但優選地，可以將 數據流應用于任何泛函。在這種情況下，將從所選擇的泛函的組合并從所 選擇的傳感器數據流的組合構造泛函組。