[發(fā)明專利]用于定位傳感器的方法、設(shè)備和定位系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980058022.4
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN112639645A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·博斯科;C·海因里希;M·哈利勒;S·奈爾
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子股份公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;呂傳奇

本發(fā)明涉及一種用于將傳感器定位在優(yōu)化位置處用于技術(shù)系統(tǒng)（TS）的優(yōu)化監(jiān)視的方法、設(shè)備和定位系統(tǒng)。該方法包括提供（1）技術(shù)系統(tǒng)（TS）的物理模擬模型，其中，物理模擬模型包括在給定位置處的虛擬傳感器，借助于物理模擬模型來模擬（2）技術(shù)系統(tǒng)的執(zhí)行，在給定位置處提供（3）虛擬傳感器對模擬執(zhí)行的響應(yīng)信號，借助于優(yōu)化算法來確定（4）響應(yīng)信號被加強(qiáng)的虛擬傳感器的第一優(yōu)化位置，以及提供（5）第一優(yōu)化位置的坐標(biāo)以用于將物理傳感器（pS）定位在技術(shù)系統(tǒng)（TS）處。

本發(fā)明涉及一種用于定位傳感器以監(jiān)視技術(shù)系統(tǒng)的方法、設(shè)備和定位系統(tǒng)，其中，對傳感器的位置進(jìn)行優(yōu)化以優(yōu)選地提供對技術(shù)系統(tǒng)的執(zhí)行的加強(qiáng)的（intensified）響應(yīng)信號。

針對例如工業(yè)工廠或機(jī)器之類的技術(shù)系統(tǒng)的操作監(jiān)視，傳感器的準(zhǔn)確位置是希望的，以使能例如徹底的健康監(jiān)視、壽命預(yù)測或故障檢測和/或標(biāo)識。傳感器的錯(cuò)位（misplacement）可以導(dǎo)致差的傳感器數(shù)據(jù)并因此導(dǎo)致不準(zhǔn)確的監(jiān)視和/或預(yù)測。

然而，最佳的傳感器配置，特別是不同類型，受到用于安裝或嵌入它們的限制的域或可訪問性的約束。

本發(fā)明的目的是確定至少一個(gè)傳感器的優(yōu)化位置，以產(chǎn)生用于精確預(yù)測和/或故障檢測的改進(jìn)的傳感器數(shù)據(jù)質(zhì)量。

該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征解決。從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展。

本發(fā)明的第一方面涉及一種用于定位傳感器的方法，該方法包括以下步驟：

-提供技術(shù)系統(tǒng)的物理模擬模型，該物理模擬模型包括在給定位置處的虛擬傳感器，

-借助于物理模擬模型模擬技術(shù)系統(tǒng)的執(zhí)行（performance），

-在給定位置處提供虛擬傳感器對模擬執(zhí)行的響應(yīng)信號，

-借助于優(yōu)化算法確定加強(qiáng)響應(yīng)信號的用于虛擬傳感器的第一優(yōu)化位置，和

-提供第一優(yōu)化位置的坐標(biāo)以用于將物理傳感器定位在技術(shù)系統(tǒng)處。

本發(fā)明的優(yōu)勢是，使用技術(shù)系統(tǒng)和虛擬傳感器的基于計(jì)算機(jī)的物理模擬來找到物理傳感器的優(yōu)化位置，其中，基于虛擬傳感器的響應(yīng)信號來確定優(yōu)化位置。虛擬傳感器和物理傳感器優(yōu)選地是相似或相同的類型。特別地，可以使用合適的優(yōu)化算法來找到虛擬傳感器的優(yōu)化位置，在該位置處對模擬技術(shù)系統(tǒng)的執(zhí)行的其模擬響應(yīng)信號被優(yōu)化或加強(qiáng)。該優(yōu)化可以進(jìn)一步考慮技術(shù)系統(tǒng)的幾何限制和性質(zhì)，因?yàn)樗绕浠谖锢砟M。確定傳感器的改進(jìn)的位置優(yōu)選地導(dǎo)致改進(jìn)的傳感器數(shù)據(jù)質(zhì)量，并且因此使能技術(shù)系統(tǒng)的狀態(tài)的改進(jìn)的健康監(jiān)視和/或預(yù)測。

該技術(shù)系統(tǒng)可以是例如工業(yè)工廠、發(fā)電廠、電動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)或引擎，但是不限于這樣的示例。傳感器可以是任何類型的傳感器，例如照相機(jī)、溫度傳感器、電壓傳感器、振動(dòng)傳感器或流量傳感器，但不限于這樣的示例。技術(shù)系統(tǒng)的物理模擬模型包括技術(shù)系統(tǒng)的物理性質(zhì)并且可以用于執(zhí)行其執(zhí)行的物理模擬，例如，動(dòng)態(tài)模擬。物理模擬模型可以優(yōu)選地預(yù)先計(jì)算或構(gòu)建。物理模擬模型還包括至少一個(gè)虛擬傳感器，該虛擬傳感器被分配給技術(shù)系統(tǒng)并且優(yōu)選地適合于監(jiān)視技術(shù)系統(tǒng)的執(zhí)行并返回對執(zhí)行的響應(yīng)信號。物理模擬模型可以例如基于描述幾何性質(zhì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型和描述物理性質(zhì)的有限元分析模擬。

給定位置處的虛擬傳感器的響應(yīng)信號可以被虛擬記錄，即被模擬并存儲為數(shù)據(jù)集，并被饋送到優(yōu)化算法。虛擬傳感器的位置基于其響應(yīng)信號進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化的目的可以是增強(qiáng)虛擬傳感器的響應(yīng)信號。模擬例如由振動(dòng)傳感器監(jiān)視的引擎可以導(dǎo)致在給定的傳感器位置處的具體振動(dòng)響應(yīng)信號。基于振動(dòng)響應(yīng)信號加強(qiáng)的位置，可以找到優(yōu)化的傳感器位置。

優(yōu)化位置的坐標(biāo)可以被輸出并且例如被傳送到定位系統(tǒng)以將物理傳感器放置在相應(yīng)的位置處。

根據(jù)該方法的優(yōu)選實(shí)施例，可以將虛擬傳感器的響應(yīng)信號與關(guān)于從模擬獲取的技術(shù)系統(tǒng)的行為的信息進(jìn)行比較，并且取決于該比較，可以確定第一優(yōu)化位置。