[发明专利]用于诊断监视的灵活传感器系统

说明书

本发明涉及分布的数据采集，处理和分析系统，该系统用传感器进行连续诊断监视，並当传感器所监视的部件出现异常时由一远程处理器向操作员报警（该警报指出一个实际的或潜在的故障）而不必用远程处理器对诊断信号作进一步的处理和分析。

传统的部件监视系统是集中管理的系统，其中计算机直接与远程安装的传感器连接，这些传感器监视整个处理设备中的主要设备部件，例如一个核动力设备。在这些系统中，远程处理器监视传感器的状态，以确定部件的状态。在这些传统的系统中，计算机要花费大量的时间处理和分析传感器信号，因而限制了可被监视的传感器/部件的数量。有两种当前流行的方法用来实现设备部件诊断监视。第一种方法是在中央单元对设备中的全部传感器数据进行处理。中央监视器一次处理并分析一个传感器信号，并当要求维护时向操作员报警。这种装备的优点是大量传感器处理和分析仪器全部定位于合适的位置，而同时也存在一些缺点。当前的诊断算法是根据传感器信号到一系列数字的转换，并使用集中的数字信号处理算法对这些数字进行计算分析，例如频谱分析。甚至使用现代的数字计算机系统，在需要大范围的数字信号处理算法时，可被监视的传感器数量也是有限的。只将仪器定位于中央位置来实现多传感器诊断监视的另一个缺点是每个传感器的敷设电缆费和实现多传感器数据通讯方案时每个传感器所用交换机费用。对于安装在一个现有或新的动力设备中的系统来说，任何敷设电缆问题都是非常重要的。此外，因为用于整个设置中传感器的布线长度不同，对于每个不同的传感器类型需要具有不同信号调节参数的信号修整电路，从而进一步加重了维护问题。

第二种方法使用可移动的监视器，例如由服务人员携带计算机或模拟记录设备，穿行整个设备，以记录从部件传感器中输出的数据。这种方法需要大量服务人员，而不是设备投资。

利用各种各样的传感器对主要设备部件进行诊断监视的技术已经证明它在设备部件（例如泵，阀和电机）上达到高效率和降低维护费用方面是有用的。当得知部件工作正常时，诊断监视一般记录下被处理的传感器数量，并注意该数量的变化。这些变化在故障发生之前就能观测到，并可能多次诊断出准确的问题。因此，一个利用诊断监视的服务机构在故障发生之前将有可能去订购所需要的部件并安排维修。

本发明的一个目的是配置部件监视和诊断处理及分析，让一个远程计算机将其有限的资源提供给诊断监视系统控制的操作员的接口。

本发明有利于（1）改进处理设备中的诊断监视;（2）可以任意增加传感器数量，并且，可由一个单一的远程处理器监视设备部件;（3）任选一个可以使用复杂传感器信号分析技术的系统，而不必牺牲去监视许多传感器和部件的能力;（4）有利于减少与设备部件监视系统有关的维护费用;（5）改进设备利用率，可靠性和概率寿命，减少设备布线，便于设备部件监视扩展，在同一时间保持监视至少两种信号的能力。

本发明按它的主要结构类型来说属于分布的数据采集（其中，从多个传感器输出的模拟信号被处理）和所连接的灵活传感器系统，该系统用于处理并分析监视一个部件的一个或多个传感器所输出的传感器信号，所述系统包括：用于将传感器信号转换为数字采样的转换装置;其特征为选择，调节和多路传输装置，该装置用于调节和选择一个传感器，并调节从选择的传感器发出的传感器信号;信号分析装置，用于处理和分析数字采样，如果采样的传感器发生故障则用于监视;以及控制装置，用于标明选择，调节传感器信号的采集，指明对数字采样所进行的分析类型，执行传感器信号分析，以确定未决传感器或部件故障，并将分析结果传送到远程处理器。

下文所描述的是一个灵活的传感器系统，它包括分布于部件传感器附近位置的全部设备部件监视，这些部件传感器是被分析的信号之源。作过最低限度预处理的模拟传感器信号用多路传输，并由传感器信号预处理部分作进一步调节，在传感器信号被加到数据采集部分之前，该预处理部分调整增益并将传感器信号滤波。数据采集部分根据从控制部分发出的命令也控制传感器的选择，增益等。数据采集部分将模拟信号转换为数字采样，并使用直接存储器存取技术将其存入数字信号处理部分的数据存储器。一旦收集了足够的传感器数据，数字信号处理部分便使用已知的数字信号处理技术进行适当的处理。可以将控制部分的新程序下装入，以改变处理程序。一旦处理完毕，数字信号处理部分将结果传到控制部分，由控制部分确定分析技术是否正常操作装置部件，例如将平均传感器信号与阈值比较而作出确定。然后，控制部分可以向远程处理器发送一个警告信息。一旦传感器信号被处理，控制部分向数据采集部分发送一条适当的命令，以选择下一个或一对传感器。