WO2022017933A2 - Verfahren zur vernetzten überwachung von wenigstens einem objekt - Google Patents

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WO2022017933A2
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the other groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a method for networked monitoring of at least one object. Furthermore, the invention relates to a monitoring component and a system for networked monitoring.
  • loT Internet of Things
  • things ie objects such as doors, windows, lighting, industrial or household machines, power grids and transformers
  • a wired or wireless connection must be provided, which connects the objects to the Internet from their location.
  • the networking of the objects achieved in this way serves to allow the objects to work together through interaction.
  • transformers in energy supply systems which require extensive measures for sensors and networking. Any type of connection to a typical low-voltage transformer requires the transformer to be shut down for a few hours or days in order to safely physically connect measurement leads to monitor the transformer's performance. This results in a service interruption or the temporary diversion of power to the grid. Monitoring events such as overheating, power imbalance, network load, or the health of oil cooling systems may result in a few days of downtime.
  • the above object is achieved by a method with the features of claim 1, by a monitoring component with the features of claim 14 and by a system with the features of claim 16. Further features and details of the invention result from the respective dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention naturally also apply in connection with the monitoring component according to the invention and the system according to the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is or can always be referred to mutually.
  • the object is achieved in particular by a method for networked monitoring of at least one object, in particular at least one transformer and/or power transformer and/or low-voltage transformer, which is preferably used in an energy supply network (ie for voltage conversion in energy supply systems).
  • the method according to the invention can also enable the monitoring and networking of objects such as household appliances or machines or the like.
  • objects can also be monitored (e.g. a transformer and an industrial machine).
  • the respective monitored object may originally have no sensors for monitoring and/or no components for networking and thus not be designed to be IoT-capable.
  • the at least one object can also be designed as a mechanical, non-electrical object such as a door or a window. Further possible configurations of objects are described in more detail below.
  • monitoring information about the detected acquisition parameters and/or a result of the frequency evaluation e.g. a spectrum
  • a processing system such as a cloud
  • the processing system serves to evaluate the object parameter in order to provide the monitoring through this evaluation.
  • the processing system can be embodied as a central processing system in order to receive monitoring information from different monitoring components and use this to evaluate the object parameters of different objects. It can also be possible that a plurality of object parameters of different objects can be evaluated based on a piece of monitoring information.
  • object parameters z. B states and / or events and / or properties and / or operating parameters (such as electrical power) and / or measurable anomalies of the object or in the environment of the object are evaluated.
  • the at least one object parameter can be measurable on the object or at least correlates with a current status of the object. Provision can be made for the object parameter to relate directly to the current (or a future, predicted) state of the object or the event, or to draw conclusions about the current (or the future) state of the object and/or the event by evaluating the object parameter is possible with the object.
  • the respective detection parameter can be specific to the object parameter, ie it can be implemented as a measurable physical variable (such as a temperature or light intensity or the like), which is dependent on the object parameter or influenced by it.
  • a measurable physical variable such as a temperature or light intensity or the like
  • an electric power or a critical state of a transformer (as the object parameter) can be monitored based on an electric field and/or based on a noise and/or based on a vibration (each as one of the detection parameters).
  • the monitoring information is transmitted via at least one network, so that the monitoring can be networked.
  • this can mean that a number of monitoring components are connected to the network, each of which output monitoring information for at least one or more objects to the network.
  • the monitoring components may monitor different objects.
  • Each individual monitoring component can also have several monitor different objects and thus detect a detection parameter which is generated and/or influenced by one or more of these objects.
  • the monitoring can be carried out non-invasively for the object by wirelessly or in relation to the object contactless detection of the detection parameter.
  • the method according to the invention has the advantage that it is possible to reliably monitor a single object and possibly also a large number of objects in a technically simplified manner. Retrofitting an object for networked monitoring can also be made possible in a technically simple manner by using the monitoring component.
  • the at least one object can be designed as one of the following objects:
  • a machine in particular a household appliance such as a washing machine or a
  • Industrial machines such as industrial robots.
  • the objects can also include at least two or at least four or at least ten different objects for which the detection parameters are possibly detected by a single monitoring component.
  • a plurality of detection parameters of the same type for example as an overlay
  • a superimposition of a vibration of a first object and a vibration of a second object can be detected as a detection parameter, which thus allows conclusions to be drawn about the object parameters of the different objects.
  • the monitoring information for example the magnitude of frequency signatures of the monitoring information, can be used to distinguish from which object the detection parameter was detected.
  • the superimposition can also be resolved in this way, if necessary, e.g. B. based on an evaluation of Frequencies and/or the amplitude of the monitoring information.
  • the monitoring information includes, for example, audio information of a detected acoustic detection parameter. Then, at a lower volume, a greater distance of the object can be inferred).
  • the object can be in the form of a transformer such as a low-voltage transformer, i. H. for transforming voltages in the range of 10 kV or 20 kV, especially in distribution nodes.
  • a transformer such as a low-voltage transformer, i. H. for transforming voltages in the range of 10 kV or 20 kV, especially in distribution nodes.
  • the at least one object parameter may include an electric current and/or a load and/or an electric power of the object and/or the like.
  • the object parameter can be specific to the load and/or the operation and/or the condition of the object.
  • the monitoring can therefore be carried out directly as a measurement of the object parameter or as a determination of the state of the object, in particular the load, by evaluating the object parameter.
  • the condition includes B. overheating and/or power imbalance and/or network load and/or condition of oil cooling systems of the object and/or the like. The status of the object can thus be determined by evaluating the object parameter.
  • a frequency evaluation of at least one of the acquisition parameters is carried out, in particular by the monitoring component, and the monitoring information then has at least one piece of information about a result of the frequency evaluation (such as a spectrum or a frequency signature).
  • the frequency evaluation can be implemented as a Fourier transformation, in particular a fast Fourier transformation (FFT for short).
  • FFT fast Fourier transformation
  • the acquired acquisition parameter can be broken down into its frequency components by the Fourier transformation, ie, in other words, a spectrum can be determined.
  • the result of the frequency evaluation can thus be a spectrum whose values are represented digitally by the monitoring information.
  • the monitoring component is designed to be structurally separate from the object and/or the processing system.
  • the monitoring component can thus also be used for monitoring during ongoing operation of the object and without structural adjustments to the object for the installation of the monitoring component due to the separate design to the object. In this way it can also be made possible for the monitoring component to monitor a number of objects.
  • the separate training for the processing system makes it possible to use a central processing system, which can be connected to a number of monitoring components via the at least one network.
  • the central processing system can thus evaluate and, in particular, determine the object parameters for various objects.
  • the monitoring information can have assignment information in order to assign the monitoring information to the monitoring component from which it was output.
  • the detection parameters prefferably be designed as at least two of the following parameters: an electromagnetic field, which is generated in particular by the object during operation, a temperature, in particular in the area surrounding the object, a gas, in particular in the area surrounding the object , impression,
  • Light in particular light intensity, humidity, in particular in the area surrounding the object,
  • the detection can also be carried out as a measurement for at least one of the detection parameters.
  • the values recorded or measured during the recording for the recording parameters and in particular the then existing combination of these values for Different detection parameters detected at the same time can be dependent on the object parameter, ie for example an event and/or state of the object. So e.g. eg, the event of opening a door, with the door as the object, can affect the detection parameters used in a reproducible manner. This makes it possible to recognize such influences by certain values or patterns or anomalies in the monitoring information.
  • the monitoring information advantageously includes the combination of the values and can optionally also be evaluated as a function of time (e.g. based on the progression over time). The temporal correlation of the occurrence of this influence with the various detection parameters can also be specific to the object parameter. Therefore, it may be useful to time-synchronize the acquisition and/or the monitoring information that is output.
  • the detection parameters in the form of an electromagnetic field and/or electromagnetic waves is generated by the (at least one) object during operation (i.e. in an operationally active state), with the monitoring component preferably being within reception range of the detection parameter is arranged spatially on the object and/or at a distance from the object.
  • the detection parameter can be designed as an electromagnetic signal, which is generated by only one object, or also as a superimposition of the fields or waves, which are generated by a number of objects.
  • a distance of the monitoring component to the object can, for. B. be at least one meter or at least two meters or at most two to three meters.
  • At least one of the detection parameters is in the form of an electromagnetic signal, in particular a low-frequency signal, preferably in the frequency range from 40 Hz to 70 Hz and/or with a frequency of essentially 50 Hz or 60 Hz.
  • the frequency of the signal can correspond to the mains frequency of a power supply system in which the object is used as a transformer.
  • the at least one object parameter is implemented as at least one of the following parameters: an event such as a physical event on the object, preferably a movement on the object and/or an electrical activation of the object and/or a door opening and/or door closing and/or a transition to another state of the object, in particular to a critical state, an electrical parameter, in particular an electrical current of the object or an electrical power, in particular to processing for current measurement at the object and/or for detection a load profile of the object, a state of the object, in particular a critical state, a change in a magnetic or electric field in the object, a noise development of the object, a vibration state of the object.
  • an event such as a physical event on the object, preferably a movement on the object and/or an electrical activation of the object and/or a door opening and/or door closing and/or a transition to another state of the object, in particular to a critical state
  • an electrical parameter in particular an electrical current of the object or an electrical power, in particular to processing for current measurement at
  • a change in the object parameter can result in at least one of the detection parameters being influenced. It is thus possible to draw conclusions about the object parameter based on the detection of the detection parameters.
  • At least one piece of information about the detection is advantageously transmitted to the processing system by means of the monitoring information.
  • an indication such as a warning, can then be output to a user of the processing system.
  • the monitoring information can have the detected values for all detected detection parameters as the information.
  • Monitoring information preferably by an evaluation means (in particular of the processing system), in particular in order to use a result of the processing as information about the object parameter.
  • the processing can e.g. B. be carried out by statistical algorithms and / or by a detection of peaks (peaks) and / or maxima in the monitoring information.
  • a center of gravity determination and/or pattern recognition or the like can also take place in the monitoring information for processing.
  • the evaluation means can accordingly be designed as a computer program or the like in order to carry out this processing.
  • the information about the object parameter is implemented, for example, as a value-based determination of the object parameter, e.g. B. an electrical output current of the object, or as an assignment to a state of the object.
  • the monitoring information includes, for example, a spectrum of at least one of the recorded acquisition parameters, which is the result of the frequency evaluation.
  • Exceeding predefined threshold values of the amplitudes of specific frequency components and/or a specific frequency pattern can provide conclusions about the object parameter.
  • an optionally empirically determined assignment of certain predefined spectra to certain object parameters or states can also be provided. Based on this assignment, the spectrum of the monitoring information can then be assigned to the corresponding object parameter or state, and monitoring can thus take place in a simple manner.
  • the assigned object parameter or status is then the result of the evaluation. If the assignment is made to a critical object parameter or condition, which z. B. indicates an overload of the object, a warning message can advantageously be issued to a user.
  • the evaluation means includes, for example, a predefined table for this assignment.
  • the evaluation means can have at least one artificial neural network in order to carry out the processing, in particular evaluation, in accordance with machine learning using learned information from the evaluation means.
  • a neural network allows instead of an empirical manual Assignment of the monitoring information to an object parameter or condition to obtain this assignment automatically through training.
  • Training data are used in the form that input data include predetermined monitoring information, which are assigned to predefined object parameters or states of the object as ground truth. Through the training, the learned information z. B. be obtained in the form of a neuron weight of the neural network.
  • Assigning the time information to the monitoring information in order to output the monitoring information with the assigned time information carrying out the processing, in particular evaluation (of the received monitoring information by the evaluation means and/or the processing system) based on the time information, with the received monitoring information preferably being sorted in terms of time based on the assigned time information .
  • the time information is designed, for example, as a time stamp for the monitoring information. It can be a goal to generate the monitoring information in the form of "database-ready" structured data with ordered time stamps for large data sets.
  • the monitoring component can have at least one evaluation component, which comprises at least one DPU (data processing unit).
  • the data of the evaluation component can have precise data stamps but they may not arrive at the processing system in a timely order, since, for example, millions of data may arrive from thousands of DPUs over multiple networks, each with their own latencies - a timestamp may arrive fractions of a second later, although that Event itself used to take place in real time.
  • the advantage is that this "unstructured data" is technically much easier to operate than the classic database-structured data, where everything is chronologically ordered but technically complex.
  • time information it can also be possible that during the processing, in particular evaluation (of the received monitoring information by the evaluation means and/or the processing system), several chronologically consecutive monitoring information items are processed. For example, a time profile and in particular a time pattern in this monitoring information can be evaluated in order to identify an anomaly that indicates a critical state of the object.
  • a further advantage can be achieved within the scope of the invention if the frequency evaluation is carried out for frequencies at least in the range from 10 Hz to 100 Hz, preferably in the range from 40 Hz to 70 Hz, preferably around the evaluation of the object parameter also based on frequency components in this perform area.
  • the frequencies used for the frequency evaluation can correlate with the network frequency of a power network in which the object is used in the form of a transformer.
  • the frequency evaluation for frequencies above 1 kHz or above 100 Hz can also be dispensed with.
  • the comparison of the information can e.g. This can be done, for example, by detecting a predetermined correlation and/or combination of values at the same point in time.
  • pattern recognition a trained neural network or a predefined pattern can be used for this purpose.
  • predefined rules can be used as to which result is obtained for which combination of values of the acquisition parameters.
  • the result is e.g. B. a state of the object.
  • the information is e.g. B. detected values of the detection parameter.
  • ten objects e.g. ten objects
  • an atomically accurate central clock can optionally be used, with which the monitoring component and/or other monitoring components and/or the processing system are synchronized.
  • the central clock can B. for synchronizing the monitoring information and / or for determining the time information.
  • the monitoring information has a frequency signature of at least one of the detected detection parameters.
  • This allows the magnitude of these frequency signatures to be distinguished from near and far, in a way that allows the true location to be determined for fixed, non-moving objects such as doors or machinery.
  • This has the advantage that in many cases sensors no longer have to be attached to the objects. Instead, one or two groups of sensors in just two devices (properly positioned) can learn and map a whole range of events in a short amount of time.
  • at least the frequency evaluation to be carried out and/or the object parameter to be evaluated in real time. Time synchronization of the detection and/or evaluation of the monitoring information can also be provided, e.g. B. by means of time information.
  • a state of the object is monitored by the method according to the invention during operation.
  • the object can be used as a transformer z. B. be used actively for voltage transformation while the monitoring is performed.
  • a clear advantage can thus be achieved compared to invasive monitoring methods, in which the object has to be switched off at least temporarily.
  • the at least two different detection parameters can be detected by the (in particular single) monitoring component for the objects at a common location.
  • the monitoring information can be used to assign the detection parameters to the objects, e.g. B. through the processing system. For this purpose it can be provided that a correspondingly high resolution is selected during the detection in order to be able to carry out this differentiation of the objects for the assignment based on the monitoring information.
  • the monitoring information includes information about the recorded values of the recording parameters, so that a time profile of these values can be evaluated in the case of a rapid successive recording. Such fine-grained detection can enable differentiation over time when patterns and/or anomalies and/or the like occur. if e.g. B.
  • the (at least one) network is at least partially designed as the Internet, ie includes the Internet.
  • the network can also include a mobile radio network or at least one local network (eg a LAN, ie a Local Area Network).
  • a large number of different monitoring components can be data-connected to a (single) processing system via the at least one network in order to carry out the monitoring for the respective objects.
  • the invention also relates to a monitoring component for networked monitoring of at least one object, comprising: a detection component for detecting at least two different detection parameters for at least one (in particular active and/or passive) object, with the detection parameters preferably being for at least or exactly one object parameter of the are object specific
  • an evaluation component for carrying out a frequency evaluation based on at least one of the recorded acquisition parameters
  • an output component for outputting monitoring information about the recorded recording parameters (and/or via a result of the frequency evaluation carried out) to at least one network for transmission to a, in particular central, processing system for evaluating and in particular determining the value of the object parameter using the monitoring information.
  • the monitoring component according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to a method according to the invention.
  • the monitoring component can be suitable for carrying out a method according to the invention.
  • the detection component has a receiving antenna, which is designed to detect the detection parameter as an electromagnetic and in particular low-frequency signal, in particular in the range from 40 Hz to 70 Hz. It can also be provided that the detection component has at least one Has sensor for detecting the respective detection parameter. Alternatively or additionally, the evaluation component can have at least one Have data processing unit to perform the frequency evaluation in the form of digital data processing.
  • the output component can in particular be designed as a network interface and/or as a wireless (ie radio) interface.
  • the detection component and/or the evaluation component can be arranged in a common housing and in particular can form a common component.
  • a common printed circuit board can also be provided for the components, which is arranged in the housing.
  • Also subject matter of the invention is a system for networked monitoring of at least one object, having: a monitoring component according to the invention, the processing system for evaluating the object parameters using the
  • the method according to the invention and/or the monitoring component according to the invention can advantageously enable the detection of a number of (loT) physical events at a number of locations at the same time, without requiring physical contact with the object. Accordingly, they can
  • Monitoring component and the object may be physically spaced apart and / or arranged for monitoring.
  • the at least one further detection parameter can also include at least one of the following: vibration, audio noise, humidity, light, infrared, CO2 (carbon dioxide), volatile organic compounds (VOC) or total VOCs (TVOC, English. Total Volatile Organic Compounds).
  • the detection can, for example, also be carried out by the detection component, but possibly also with other environmental sensors. It is possible for the monitoring component to have at least one sensor in order to record the detection parameters. From the detected acquisition parameters, the monitoring information can be formed, so that the monitoring information Information about this detection parameter is (e.g. represents this detection parameter in terms of value). For example, in the case of recording an audio noise as a recording parameter, the monitoring information can include a value-based audio recording of the audio noise.
  • the monitoring component and in particular the detection component, can include at least one sensor, and preferably include at least one of the following sensors, in order to detect a detection parameter:
  • An audio sensor to detect an airborne sound as a detection parameter wherein preferably the detection parameter detected by the audio sensor can be specific for switching mechanical circuit breakers on the object on or off, so that the status of the object is preferably determined based on the monitoring information in the form of a partial discharge of the object can be,
  • light or a light intensity can be specific as a detection parameter for an opening of a door and/or for a time of day, so that the opening of the door can be determined as an event or the time of day, preferably based on the monitoring information
  • an infrared sensor to detect heating as a detection parameter, so that a temperature on the object can preferably be determined on the basis of the monitoring information
  • a TVOC sensor in particular to determine an oil leak based on the monitoring information
  • a pressure sensor in particular to carry out a weather forecast based on the monitoring information and possibly in combination with the use of a humidity sensor and/or temperature sensor.
  • the processing system evaluates and/or determines the object parameter or additional information by processing the monitoring information from different monitoring components together.
  • the processing system evaluates and/or determines the object parameter or additional information by processing the monitoring information from different monitoring components together.
  • the monitoring information can e.g. B. possible, by detecting the detection parameters, a virus transmission through the air in a building as evaluate object parameters.
  • different monitoring components can be placed at different heights to determine an internal weather system or climate in the building. Acquisition parameters recorded for this purpose are, for example, air humidity or temperature or the like.
  • the raw data of the monitoring information is first displayed to an installer so that he can see in real time how the monitoring component and in particular the detection component is positioned and calibrated in the field. Positioning and placement can be crucial to get clear and reliable data from the sensing component (that is, a physical sensor).
  • FIG. 2 shows a schematic representation of parts of a system according to the invention and a monitoring component according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of parts of a monitoring component according to the invention.
  • a method according to the invention for networked monitoring of at least one object 5 is schematically visualized in FIG.
  • a first method step at least two different detection parameters 210 are detected 110 by a monitoring component 20 for at least one object 5.
  • the object 5 can be active during detection 110 and thus e.g. B. generate and / or influence the acquisition parameter 210 during operation.
  • the detection parameter 210 is specific to at least one object parameter of the object 5 .
  • an optional frequency evaluation 120 can then be carried out by the monitoring component 20 using at least one of the recorded acquisition parameters 210 .
  • a Fast Fourier Transformation can be used for this purpose, so that the frequency evaluation 120 can be carried out by the monitoring component 20 even with low computing power.
  • the monitoring component 20 includes z.
  • the B. at least one microcontroller to carry out the frequency evaluation 120. Subsequently, a piece of monitoring information 240 about the recorded acquisition parameters 210 and/or about a result of the frequency evaluation 120 can be output to a network 70 in step 130 in order to transmit the monitoring information 240 to a processing system 80 .
  • the processing system 80 can be used to evaluate 140 the object parameter based on the monitoring information 240 .
  • the monitoring information 240 can e.g. B. be designed as a data record, which has data with the measured values determined during the acquisition 110 and/or values from a processing of the measured values.
  • the following steps can be carried out in order to carry out the evaluation 140 of the at least one object parameter.
  • the output monitoring information 240 can be received by the processing system 80 .
  • the received monitoring information 240 can be processed 145 by an evaluation means 230 in order to use a result of the processing 145 as information about the object parameter.
  • time information 245 about a point in time of the detection 110 of the detection parameter 210 can be detected by the monitoring component 20 .
  • This time information 245 can be associated with the monitoring information 240 in order to output the monitoring information 240 with the associated time information 245 in step 130 .
  • the processing 145 can then be carried out using the time information 245 , with the received monitoring information 240 preferably being sorted in terms of time using the associated time information 245 .
  • FIG. 2 shows parts of a monitoring component 20 according to the invention for networked monitoring of at least one object.
  • a detection component 21 can serve to detect 110 at least two different detection parameters 210 in the object 5 , the detection parameters 210 being specific to at least one object parameter of the object 5 .
  • the acquisition component 21 can have a receiving antenna 21 and/or at least one sensor 25 in order to acquire the acquisition parameters 210 .
  • At least one of the detection parameters 210 can be in the range from 0 Hz to 4 kHz (e.g. for audio) and/or in the range from 0 Hz to 400 Hz (e.g. for vibrations) and/or also as a low-frequency signal, in particular in the range from 40 Hz to 70 Hz.
  • an evaluation component 22 for carrying out a frequency evaluation 120 based on the recorded acquisition parameter 210 can optionally be provided.
  • An output component 23 can enable monitoring information 240 to be output 130 via the detected acquisition parameters 210 and in particular via a result of the frequency evaluation 120 to a network 70 in order to transmit the monitoring information 240 to a processing system 80 .
  • FIG. B A system according to the invention for networked monitoring of at least one object is also shown schematically in FIG. B.
  • at least one server to form a cloud for processing 145.
  • the network 70 can be embodied at least in part as the Internet.
  • a monitoring component 20 is shown in more detail in FIG.
  • the monitoring component 20 and/or the at least one evaluation component 22 or DPU 22 of the monitoring component 20 can each have at least four main sections.
  • a group of one to ten sensors 25 of the detection component 21 and/or the associated interfaces can be provided in a first main section.
  • a data processing section 26 can carry out the frequency evaluation 120 and/or others perform processing.
  • the data processing section 26 can have at least one microcontroller and/or integrated circuit.
  • a communication section 27 may be provided as the third main section.
  • the communication section 27 can optionally have a WLAN interface (Wireless Local Area Network interface) and/or an LTE interface (Long Term Evolution Interface) as a data interface to the network 70 .
  • WLAN interface Wireless Local Area Network interface
  • LTE interface Long Term Evolution Interface
  • the uplink bandwidth for output to network 70 may be 150 kbps.
  • the communication section 27 can have the output component 23, which can have a corresponding antenna for output via a radio interface, in particular a 2.4 GHz radio interface.
  • a fourth main section is formed, for example, by a central clock system 28, which synchronizes the data from the sensors 25 (also with other DPUs) by being connected to a common atomic clock reference, with which the cloud may also be synchronized.
  • the main sections are preferably mounted on a common printed circuit board, so that the monitoring component 20 can form a compact device. In this way, the monitoring component 20 can also be moved independently of the object 5 and, in particular, can be designed to be portable by a person.
  • the sensors 25 z. B. are connected to the data processing section 26 or the microcontroller via standard l 2 C digital interfaces or via analog-to-digital converters or digital audio interfaces.
  • the sensors 25 are z. B. designed to detect at least one of the following detection parameters: gas, pressure, light, humidity, temperature, thermal image (grid eye), vibration (accelerometer), pyroelectric
  • the detected detection parameter 210 and/or the other detected detection parameters of the EMI and/or audio and vibration can, if necessary, be further processed at the same time in parallel on the evaluation component 22 and in particular the microcontroller with the FFTs (Fast Fourier Transformations) in order to ensure optimal data output from e.g. 1.3 kb per second.
  • FFTs Fast Fourier Transformations
  • the reliability of the monitoring and in particular the evaluation 140 of the object parameter based on the monitoring information 240 is particularly reliable when a number of detection parameters are recorded by a number of sensors 25 .
  • the piece of monitoring information 240 can then have at least one item of information about these recorded recording parameters. This information can be evaluated by the processing system 80 in order to determine a state of the object 5 .
  • the use of a vibration in the vicinity of the object 5 is also an option. Mechanical vibrations, which travel more slowly through surfaces than electromagnetic waves or audio noise through air, can then be detected as acquisition parameters. Since the humidity and temperature may also correlate with the state of the object or the object parameter, it may also be possible to record these detection parameters. These then correlate into complex data that moves precisely in sync with time and that can accurately describe the energy exposure (EMI) that correlates to the state of the object 5 .
  • EMI energy exposure

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt, wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: - Erfassen (110) von wenigstens zwei unterschiedlichen Erfassungsparametern (210) durch eine Überwachungskomponente (20) bei wenigstens einem Objekt (5), wobei die Erfassungsparameter (210) für wenigstens einen Objektparameter des Objekts (5) spezifisch sind, - Ausgeben (130) einer Überwachungsinformation (240) über die erfassten Erfassungsparameter (210) an ein Netzwerk (70) zur Übertragung an ein Verarbeitungssystem (80) zur Auswertung (140) des Objektparameters anhand der Überwachungsinformation (240).

Description

Verfahren zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem
Objekt
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Überwachungskomponente sowie ein System zur vernetzten Überwachung.
Die wachsende Welt des loT (Internet der Dinge) macht es erforderlich, dass "Dinge" (d. h. Objekte wie z. B. Türen, Fenster, Beleuchtungsmittel, Industrie- oder Haushaltsmaschinen, Stromnetze und Transformatoren) mit physischen Sensoren versehen werden. Zusätzlich muss eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung vorgesehen sein, welche die Objekte von ihrem Ort aus mit dem Internet verbindet. Die damit erzielte Vernetzung der Objekte dient dazu, die Objekte durch eine Interaktion miteinander Zusammenarbeiten zu lassen. Häufig ist allerdings der technische Aufwand zur Integration einer Sensorik und zur Vernetzung enorm. Ein Beispiel sind Transformatoren von Energieversorgungsanlagen, bei welchen umfangreiche Maßnahmen für die Sensorik und Vernetzung notwendig sind. Jede Art von Anschluss an einen typischen Niederspannungstransformator erfordert ein Abschalten des Transformators für einige Stunden oder Tage, um Messkabel zur Überwachung der Leistung des Transformators sicher physisch anzuschließen. Dies hat eine Betriebsunterbrechung oder die vorübergehende Umleitung von Strom in das Netz zur Folge. Die Überwachung von Ereignissen wie Überhitzung, Leistungsungleichgewicht, Netzlast oder Zustand der Ölkühlsysteme bringt ggf. einige Tage Ausfallzeit mit sich.
Grundsätzlich können bei Objekten aufwändige invasive Maßnahme zur digitalen Überwachung mittels Sensoren und Vernetzung erforderlich sein (es wird bspw. physisch in das Objekt gebohrt, um Sensoren anzubringen). Eine zuverlässige, technisch und wirtschaftlich sinnvolle Vernetzung von Objekten ist damit erschwert und insbesondere bei Transformatoren aus diesen Gründen in der Regel nicht möglich.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lösung zur Überwachung wenigstens eines Objekts bereitzustellen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Überwachungskomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Überwachungskomponente sowie dem erfindungsgemäßen System und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt, insbesondere wenigstens eines Transformators und/oder Leistungstransformators und/oder Niederspannungstransformators, welcher bevorzugt in einem Energieversorgungsstromnetz eingesetzt wird (d. h. zur Spannungswandlung in Energieversorgungsanlagen). Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner die Überwachung und Vernetzung von Objekten wie Haushaltsgeräten oder Maschinen oder dergleichen ermöglichen. Dabei können auch unterschiedliche Objekte überwacht werden (z. B. ein Transformator und eine Industriemaschine). Das jeweilige überwachte Objekt kann dabei originär keine Sensorik zur Überwachung und/oder keine Komponenten zur Vernetzung aufweisen und somit nicht IoT-fähig ausgebildet sein. Ferner kann das wenigstens eine Objekt jeweils auch als ein mechanisches, nicht-elektrisches Objekt wie eine Tür oder ein Fenster ausgeführt sein. Weitere mögliche Ausgestaltungen von Objekten werden nachfolgend noch näher beschrieben.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander in der angegebenen Reihenfolge, wobei einzelne und/oder sämtliche der Schritte ggf. auch wiederholt durchgeführt werden können:
Erfassen, vorzugsweise kontakt- und/oder drahtloses Messen und/oder Empfangen, von wenigstens zwei (oder wenigstens drei oder wenigstens vier oder wenigstens sechs oder wenigstens acht) unterschiedlichen Erfassungsparametern durch (genau) eine (einzige) Überwachungskomponente bei wenigstens oder genau einem (insbesondere aktiven, d. h. elektrisch ohne Betriebsunterbrechung für die Überwachung betriebenen, und/oder passiven und daher nicht elektrisch betriebenen) Objekt, wobei vorzugsweise die unterschiedlichen Erfassungsparameter für wenigstens oder genau einen Objektparameter des Objekts spezifisch sind, Optional: Durchführen einer Frequenzauswertung, insbesondere einer digitalen Fouriertransformation, anhand wenigstens einem der erfassten Erfassungsparameter durch die Überwachungskomponente,
Ausgeben einer Überwachungsinformation über die erfassten Erfassungsparameter und/oder über ein Ergebnis der Frequenzauswertung (bspw. ein Spektrum) an wenigstens ein Netzwerk zur Übertragung (der Überwachungsinformation) an ein Verarbeitungssystem (wie eine Cloud) zur Auswertung, d. h. bspw. zur wertemäßigen Ermittlung oder sonstigen Bestimmung des Objektparameters anhand der Überwachungsinformation.
In anderen Worten dient das Verarbeitungssystem zur Auswertung des Objektparameters, um durch diese Auswertung die Überwachung bereitzustellen. Das Verarbeitungssystem kann als ein zentrales Verarbeitungssystem ausgebildet sein, um Überwachungsinformationen von unterschiedlichen Überwachungskomponenten zu empfangen und anhand dieser die Objektparameter unterschiedlicher Objekte auszuwerten. Ebenfalls kann es möglich sein, dass anhand einer Überwachungsinformation mehrere Objektparameter unterschiedlicher Objekte ausgewertet werden können.
Als Objektparameter können z. B. Zustände und/oder Ereignisse und/oder Eigenschaften und/oder Betriebsparameter (wie eine elektrische Leistung) und/oder messbare Anomalien des Objekts oder in der Umgebung des Objekts ausgewertet werden. Bspw. kann der wenigstens eine Objektparameter jeweils am Objekt messbar sein oder korreliert zumindest mit einem aktuellen Zustand des Objekts. Es kann vorgesehen sein, dass der Objektparameter direkt den aktuellen (oder einen zukünftigen, prädizierten) Zustand des Objekts oder das Ereignis betrifft oder durch die Auswertung des Objekts Parameters ein Rückschluss auf den aktuellen (oder den zukünftigen) Zustand des Objekts und/oder das Ereignis beim Objekt möglich ist. Der jeweilige Erfassungsparameter kann für den Objektparameter spezifisch sein, also bspw. als eine messbare physikalische Größe (wie eine Temperatur oder Lichtstärke oder dergleichen) ausgeführt sein, welche vom Objektparameter abhängig oder dadurch beeinflusst ist. Bspw. kann anhand eines elektrischen Feldes und/oder anhand eines Geräusches und/oder anhand einer Vibration (jeweils als einer der Erfassungsparameter) eine elektrische Leistung oder ein kritischer Zustand eines Transformators (als der Objektparameter) überwacht werden.
Die Übertragung der Überwachungsinformation erfolgt über wenigstens ein Netzwerk, sodass die Überwachung vernetzt erfolgen kann. Dies kann konkret bedeuten, dass mit dem Netzwerk mehrere Überwachungskomponenten verbunden sind, welche jeweils eine Überwachungsinformation für jeweils wenigstens ein oder mehrere Objekte an das Netzwerk ausgeben. Die Überwachungskomponenten können ggf. unterschiedliche Objekte überwachen. Auch kann jede einzelne der Überwachungskomponenten jeweils mehrere unterschiedliche Objekte überwachen und somit einen Erfassungsparameter erfassen, welcher von einem oder mehreren dieser Objekte erzeugt und/oder beeinflusst ist. Die Überwachung kann durch das drahtlose bzw. in Bezug auf das Objekt kontaktlose Erfassen des Erfassungsparameters nicht-invasiv für das Objekt erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die zuverlässige Überwachung eines einzelnen Objekts und ggf. auch die Überwachung einer Vielzahl von Objekten in technisch vereinfachter Weise möglich ist. Auch eine Nachrüstung eines Objekts zur vernetzten Überwachung kann durch die Verwendung der Überwachungskomponente in technisch einfacher Weise ermöglicht werden.
Das wenigstens eine Objekt kann jeweils als eines der nachfolgenden Objekte ausgebildet sein:
- eine Tür oder ein Fenster,
- ein T ransformator für ein Stromnetz,
- eine Maschine, insbesondere ein Haushaltsgerät wie eine Waschmaschine oder ein
Geschirrspüler,
Beleuchtungsmittel,
Industriemaschinen wie Industrieroboter.
Wenn mehr als ein Objekt als das wenigstens eine Objekt vorgesehen sind, können die Objekte auch mindestens zwei oder mindestens vier oder mindestens zehn unterschiedliche dieser Objekte umfassen, bei welchen die Erfassungsparameter ggf. durch eine einzige Überwachungskomponente erfasst werden. Es ist dabei denkbar, dass dann mehrere gleichartige Erfassungsparameter (bspw. als Überlagerung) erfasst werden, welche mit Objektparametern unterschiedlicher Objekte korrelieren. Bspw. kann eine Überlagerung einer Vibration eines ersten Objekts und einer Vibration eines zweiten Objekts als Erfassungsparameter erfasst werden, welche somit Rückschlüsse auf Objektparameter der unterschiedlichen Objekte ermöglicht. Wenn eine Überwachungskomponente mehrere Objekte überwacht, kann anhand der Überwachungsinformation, bspw. anhand der Größenordnung von Frequenzsignaturen der Überwachungsinformation, unterschieden werden, von welchem Objekt der Erfassungsparameter erfasst wurde. Auch kann auf diese Weise ggf. die Überlagerung wieder aufgelöst werden, z. B. anhand einer Auswertung der Frequenzen und/oder der Amplitude der Überwachungsinformation. Die Überwachungsinformation umfasst beispielhaft eine Audioinformation eines erfassten akustischen Erfassungsparameters. Dann kann bei einer geringeren Lautstärke auf eine größere Distanz des Objekts geschlossen werden).
Das Objekt kann als ein Transformator wie ein Niederspannungstransformator ausgebildet sein, d. h. zur Transformation von Spannungen im Bereich von 10 kV oder 20 kV, insbesondere in Verteilungsknoten.
Der wenigstens eine Objektparameter kann einen elektrischen Strom und/oder eine Last und/oder eine elektrische Leistung des Objekts und/oder dergleichen umfassen. Damit kann der Objektparameter für die Belastung und/oder den Betrieb und/oder den Zustand des Objekts spezifisch sein. Die Überwachung kann also unmittelbar als eine Messung des Objektparameters oder als eine Bestimmung des Zustands des Objekts, insbesondere der Belastung, durch die Auswertung des Objektparameters ausgeführt sein. Der Zustand umfasst z. B. eine Überhitzung und/oder ein Leistungsungleichgewicht und/oder eine Netzlast und/oder einen Zustand von Ölkühlsystemen des Objekts und/oder dergleichen. Durch die Auswertung des Objektparameters kann somit der Zustand des Objekts bestimmt werden.
Es kann ferner möglich sein, dass eine Frequenzauswertung von zumindest einem der Erfassungsparameter, insbesondere durch die Überwachungskomponente, durchgeführt wird, und die Überwachungsinformation dann zumindest eine Information über ein Ergebnis der Frequenzauswertung (wie ein Spektrum oder eine Frequenzsignatur) aufweist. Ferner kann die Frequenzauswertung als eine Fouriertransformation, insbesondere eine schnelle Fouriertransformation (englisch Fast Fourier Transform, kurz FFT), ausgeführt sein. Durch die Fouriertransformation kann der erfasste Erfassungsparameter in seine Frequenzanteile zerlegt werden, d. h., in anderen Worten, es kann ein Spektrum ermittelt werden. Dies ermöglicht es, die Auswertung des Objektparameters anhand der Frequenzanteile durchzuführen. Das Ergebnis der Frequenzauswertung kann somit ein Spektrum sein, deren Werte durch die Überwachungsinformation digital repräsentiert werden. Von weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Überwachungskomponente baulich getrennt von dem Objekt und/oder dem Verarbeitungssystem ausgebildet ist. Die Überwachungskomponente kann somit durch die getrennte Ausbildung zum Objekt auch im laufenden Betrieb des Objekts und ohne bauliche Anpassung am Objekt für die Montage der Überwachungskomponente zur Überwachung genutzt werden. Auch kann auf diese Weise ermöglicht sein, dass die Überwachungskomponente mehrere Objekte überwacht. Die getrennte Ausbildung zum Verarbeitungssystem ermöglicht es, ein zentrales Verarbeitungssystem zu nutzen, welches mit mehreren Überwachungskomponenten über das wenigstens eine Netzwerk verbunden sein kann. Das zentrale Verarbeitungssystem kann somit den Objektparameter für verschiedene Objekte auswerten und insbesondere ermitteln. Dabei kann die Überwachungsinformation eine Zuordnungsinformation aufweisen, um die Überwachungsinformation der Überwachungskomponente zuzuordnen, von welcher sie ausgegeben wurde.
Es ist möglich, dass die Erfassungsparameter als wenigstens zwei der nachfolgenden Parameter ausgeführt sind: ein elektromagnetisches Feld, welches insbesondere durch das Objekt im laufenden Betrieb erzeugt wird, eine Temperatur, insbesondere in der Umgebung des Objekts, ein Gas, insbesondere in der Umgebung des Objekts, ein Druck,
Licht, insbesondere Lichtstärke, eine Feuchtigkeit, insbesondere in der Umgebung des Objekts,
Temperatur,
Wärme, eine Vibration, eine pyroelektrische Infrarot-Richtungserkennung, elektromagnetische Interferenz,
Schall.
Die Erfassung kann dabei für wenigstens einen der Erfassungsparameter auch als eine Messung ausgeführt sein. Die bei der Erfassung für die Erfassungsparameter erfassten bzw. gemessenen Werte und insbesondere die dann vorliegende Kombination dieser Werte für zum gleichen Zeitpunkt erfasste, unterschiedliche Erfassungsparameter kann abhängig sein vom Objektparameter, also bspw. einem Ereignis und/oder Zustand des Objekts. So kann z. B. kann das Ereignis des Öffnens einer Tür, mit der Tür als das Objekt, die verwendeten Erfassungsparameter in einer reproduzierbaren Art beeinflussen. Dies ermöglicht es, derartige Beeinflussungen durch bestimmte Werte oder Muster oder Anomalien in der Überwachungsinformation zu erkennen. Die Überwachungsinformation umfasst vorteilhafterweise die Kombination der Werte, und kann ggf. auch zeitabhängig (z. B. anhand des zeitlichen Verlaufs) ausgewertet werden. Auch kann die zeitliche Korrelation des Auftretens dieser Beeinflussung bei den verschiedenen Erfassungsparametern für den Objektparameter spezifisch sein. Daher kann es sinnvoll sein, die Erfassung und/oder die ausgegebenen Überwachungsinformationen zeitlich zu synchronisieren.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Erfassungsparameter in der Form eines elektromagnetischen Felds und/oder elektromagnetischer Wellen durch das (wenigstens eine) Objekt im laufenden Betrieb (also in einem betriebsaktiven Zustand) erzeugt wird, wobei vorzugsweise die Überwachungskomponente in Empfangsreichweite des Erfassungsparameters räumlich am Objekt und/oder beabstandet vom Objekt angeordnet ist. Entsprechend kann der Erfassungsparameter als ein elektromagnetisches Signal ausgeführt sein, welches von nur einem Objekt erzeugt wird, oder auch als Überlagerung der Felder bzw. Wellen ausgeführt sein, die von mehreren Objekten erzeugt werden.
Ein Abstand der Überwachungskomponente zum Objekt kann z. B. mindestens einen Meter oder mindestens zwei Meter oder höchstens zwei bis drei Meter betragen.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass wenigstens einer der Erfassungsparameter als ein elektromagnetisches Signal, insbesondere Niederfrequenzsignal ausgeführt ist, vorzugsweise im Frequenzbereich von 40 Hz bis 70 Hz und/oder mit einer Frequenz von im Wesentlichen 50 Hz oder 60 Hz. Dabei kann die Frequenz des Signals der Netzfrequenz eines Stromnetzes entsprechen, in welchem das Objekt als Transformator verwendet wird. Es ist weiter bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Objektparameter als wenigstens einer der nachfolgenden Parameter ausgeführt ist: ein Ereignis wie ein physikalisches Ereignis am Objekt, vorzugsweise eine Bewegung beim Objekt und/oder eine elektrische Aktivierung des Objekts und/oder eine Türöffnung und/oder Türschließung und/oder ein Übergang in einen anderen Zustand des Objekts, insbesondere in einen kritischen Zustand, ein elektrischer Parameter, insbesondere ein elektrischer Strom des Objekts oder eine elektrische Leistung, insbesondere um die Verarbeitung zur Strommessung beim Objekt und/oder zur Erfassung eines Lastprofils des Objekts durchzuführen, ein Zustand des Objekts, insbesondere ein kritischer Zustand, eine Veränderung eines magnetischen oder elektrischen Feldes beim Objekt, eine Geräuschentwicklung des Objekts, ein Vibrationszustand des Objekts.
Eine Veränderung des Objektparameters kann dazu führen, dass wenigstens einer der Erfassungsparameter beeinflusst wird. Damit ist es möglich, anhand der Erfassung der Erfassungsparameter Rückschlüsse auf den Objektparameter zu ziehen.
Um die Erfassung zentral für verschiedene Überwachungskomponenten auswerten zu können, wird vorteilhafterweise zumindest eine Information über die Erfassung mittels der Überwachungsinformation an das Verarbeitungssystem übertragen werden. In Abhängigkeit von der Auswertung des Objektsparameters kann dann ein Hinweis an einen Benutzer des Verarbeitungssystems, wie eine Warnung, ausgegeben werden. Die Überwachungsinformation kann als die Information die erfassten Werte für alle erfassten Erfassungsparameter aufweisen.
Es kann weiter möglich sein, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, um den wenigstens einen Objektparameter auszuwerten und insbesondere zu ermitteln:
Empfangen der ausgegebenen Überwachungsinformation durch das Verarbeitungssystem, vorzugsweise durch eine elektronische Netzwerkschnittstelle des Verarbeitungssystems,
Durchführen einer Verarbeitung (vorzugsweise durch das Verarbeitungssystem), insbesondere in der Form einer digitalen Auswertung, der empfangenen io
Überwachungsinformation, vorzugsweise durch ein Auswertemittel (insbesondere des Verarbeitungssystems), insbesondere um ein Ergebnis der Verarbeitung als Information über den Objektparameter zu verwenden.
Die Verarbeitung kann z. B. durch statistische Algorithmen und/oder durch eine Erkennung von Spitzenwerten (Peaks) und/oder Maxima bei der Überwachungsinformation durchgeführt werden. Auch kann eine Schwerpunktermittlung und/oder Mustererkennung oder dergleichen bei der Überwachungsinformation zur Verarbeitung erfolgen. Das Auswertemittel kann entsprechend als ein Computerprogramm oder dergleichen ausgebildet sein, um diese Verarbeitung durchzuführen. Die Information über den Objektparameter ist bspw. als eine wertemäßige Bestimmung des Objektsparameters ausgeführt, z. B. eines elektrischen Ausgangsstroms des Objekts, oder als eine Zuordnung zu einem Zustand des Objekts ausgeführt.
Die Überwachungsinformation umfasst bspw. ein Spektrum wenigstens eines der erfassten Erfassungsparameter, welches sich als das Ergebnis aus der Frequenzauswertung ergibt. Ein Überschreiten von vordefinierten Schwellenwerten der Amplituden bestimmter Frequenzanteile und/oder ein bestimmtes Frequenzmuster kann dabei Rückschlüsse auf den Objektparameter liefern. Entsprechend kann gemäß einer weiteren Möglichkeit auch eine ggf. empirisch ermittelte Zuordnung bestimmter vordefinierter Spektren zu bestimmten Objektparametern oder Zuständen vorgesehen sein. Anhand dieser Zuordnung kann dann das Spektrum der Überwachungsinformation dem entsprechenden Objektparameter bzw. Zustand zugeordnet werden und somit die Überwachung in einfacher Weise erfolgen. Der zugeordnete Objektparameter bzw. Zustand ist dann das Ergebnis der Auswertung. Falls die Zuordnung zu einem kritischen Objektparameter bzw. Zustand erfolgt, welcher z. B. eine Überlastung des Objekts indiziert, kann vorteilhafterweise eine Warnmeldung an einen Benutzer ausgegeben werden. Das Auswertemittel umfasst bspw. eine vordefinierte Tabelle für diese Zuordnung.
In einerweiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass das Auswertemittel wenigstens ein künstliches neuronales Netz aufweist, um die Verarbeitung, insbesondere Auswertung, gemäß maschinellen Lernen anhand einer angelernten Information des Auswertemittels durchzuführen. Ein neuronales Netz ermöglicht es, anstelle einer empirischen manuellen Zuordnung der Überwachungsinformation zu einem Objektparameter oder Zustand diese Zuordnung automatisiert durch ein Training zu erhalten. Hierzu können z. B. Trainingsdaten in der Form verwendet werden, dass Eingabedaten vorbestimmte Überwachungsinformationen umfassen, welche vordefinierten Objektparametern bzw. Zuständen des Objekts als Ground Truth zugeordnet sind. Durch das Training kann die angelernte Information z. B. in der Form einer Neuronengewichtung des neuronalen Netzes erhalten werden.
In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die nachfolgenden Schritte, insbesondere vor und/oder beim und/oder nach dem Ausgeben, durchgeführt werden:
Erfassen einer Zeitinformation über einen Zeitpunkt des Erfassens der Erfassungsparameter durch die Überwachungskomponente,
Zuordnen der Zeitinformation zur Überwachungsinformation, um die Überwachungsinformation mit der zugeordneten Zeitinformation auszugeben, Durchführen der Verarbeitung, insbesondere Auswertung (der empfangenen Überwachungsinformation durch das Auswertemittel und/oder das Verarbeitungssystem) anhand der Zeitinformation, wobei vorzugsweise die empfangene Überwachungsinformation anhand der zugeordneten Zeitinformation zeitlich sortiert wird.
Die Zeitinformation ist bspw. als ein Zeitstempel für die Überwachungsinformation ausgebildet. Es kann ein Ziel sein, die Überwachungsinformation in der Form von „datenbankfertig" strukturierten Daten mit geordneten Zeitstempeln für große Datensätze zu erzeugen. Die Überwachungskomponente kann wenigstens eine Auswertekomponente aufweisen, welche wenigstens eine DPU (Datenverarbeitungseinheit) umfasst. Die Daten der Auswertekomponente können genaue Datenstempel aufweisen, aber sie kommen ggf. nicht in einer zeitlichen Reihenfolge beim Verarbeitungssystem an, da z. B. Millionen von Daten von Tausenden von DPUs über mehrere Netzwerke eintreffen können, die jeweils ihre eigenen Latenzen haben - ein Zeitstempel kann Sekundenbruchteile später eintreffen, obwohl das Ereignis selbst früher in Echtzeit stattfand. Der Vorteil besteht darin, dass diese "unstrukturierten Daten" technisch weitaus einfacher zu betreiben sind als die klassischen datenbankstrukturierten Daten, bei denen alles zwar zeitlich geordnet aber technisch aufwendig ist. Durch die Verwendung der Zeitinformation kann es ebenfalls möglich sein, dass bei der Verarbeitung, insbesondere Auswertung (der empfangenen Überwachungsinformation durch das Auswertemittel und/oder das Verarbeitungssystem), mehrere zeitlich aufeinander folgende Überwachungsinformationen verarbeitet werden. Bspw. kann ein zeitlicher Verlauf und insbesondere ein zeitliches Muster bei diesen Überwachungsinformationen ausgewertet werden, um eine Anomalie zu erkennen, welche auf einen kritischen Zustand des Objekts hinweist.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die Frequenzauswertung für Frequenzen zumindest im Bereich von 10 Hz bis 100 Hz, vorzugsweise im Bereich von 40 Hz bis 70 Hz, durchgeführt wird, vorzugsweise um die Auswertung des Objektparameters ebenfalls anhand Frequenzanteilen in diesem Bereich durchzuführen. Dabei können die für die Frequenzauswertung verwendeten Frequenzen mit der Netzfrequenz eines Stromnetzes korrelieren, in welchem das Objekt in der Form eines Transformators eingesetzt wird. Insbesondere kann ferner auf die Frequenzauswertung für Frequenzen oberhalb von 1 kHz oder oberhalb von 100 Hz verzichtet werden.
Es ist optional vorgesehen, dass die Überwachungsinformation wenigstens eine Information über den jeweiligen erfassten Erfassungsparameter aufweist, wobei vorzugsweise bei der Verarbeitung diese Informationen insbesondere ein zeitlicher Verlauf der Informationen mit der Zeitinformation verglichen wird, um das Ergebnis zu erhalten. Der Vergleich der Informationen kann z. B. dadurch erfolgen, dass eine vorgegebene Korrelation und/oder Kombination von Werten zum gleichen Zeitpunkt detektiert wird. Hierzu können bspw. eine Mustererkennung, ein angelerntes neuronales Netz oder ein vordefiniertes Muster herangezogen werden. Bspw. können vordefinierte Regeln verwendet werden, bei welcher Wertekombination der Erfassungsparameter welches Ergebnis erhalten wird. Das Ergebnis ist z. B. ein Zustand des Objekts. Die Informationen sind z. B. erfasste Werte des Erfassungsparameters.
Es kann vorgesehen sein, dass bei der Auswertung des Objektsparameters nach einer zeitlichen Korrelation in einer oder verschiedenen Überwachungsinformationen gesucht wird. Bspw. erzeugt ein bestimmtes Ereignis bei dem Objekt wie das Öffnen einer Tür eine einzigartige Wertekombination der Informationen über verschiedene Erfassungsparameter bei der Überwachungsinformation. Bei der Verwendung eines Audio- und Vibrationsparameters als Erfassungsparameter kann auf diese Weise jedes Ereignis, das sowohl eine Audio- als auch eine Vibrationscharakteristik aufweist, von anderen Ereignissen durch eine Audiosignatur bei der Überwachungsinformation und ihre relative Lage (über die Audioamplitude) und die Nähe zu Vibrationen unterschieden werden. Dies ermöglicht es auch, mehrere Objekte (z. B. zehn Objekte) durch eine einzige Überwachungskomponente zu überwachen. Somit können zehn herkömmliche Sensoren für jedes Objekt durch eine Überwachungskomponente ersetzt werden.
Die Zeit, die es dauert, bis solch komplexe Informationen über das Netz übertragen und in Echtzeit verarbeitet werden können, kann sehr lang sein oder sehr viel Datenbandbreite erfordern. Ebenso müssen solche Daten ggf. synchronisiert werden - ein einziges Auftreten eines Musters in den Informationen über einen Erfassungsparameters (z. B. Vibration) kann bedeutungslos sein, wenn es nicht gleichzeitig mit einem entsprechenden Muster in den Informationen über einen anderen Erfassungsparameter (z. B. im Audio- oder elektromagnetischen Spektrum) einhergeht. Daher kann optional eine atomar genaue Zentraluhr verwendet werden, mit der die Überwachungskomponente und/oder weitere Überwachungskomponenten und/oder das Verarbeitungssystem synchronisiert werden. Die Zentraluhr kann z. B. zur Synchronisation der Überwachungsinformationen und/oder zur Bestimmung der Zeitinformation verwendet werden.
Es ist gemäß einer weiteren Möglichkeit vorgesehen, dass die Überwachungsinformation eine Frequenzsignatur zumindest eines der erfassten Erfassungsparameter aufweist. Dies ermöglicht es, die Größenordnung dieser Frequenzsignaturen von nah und fern zu unterscheiden, und zwar so, dass der tatsächliche Standort für feste, nicht bewegliche Objekte wie Türen oder Maschinen bestimmt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass in vielen Fällen Sensoren nicht mehr an den Objekten angebracht werden müssen. Stattdessen können ein oder zwei Gruppen von Sensoren in nur zwei Geräten (richtig positioniert) einen ganzen Bereich von Ereignissen innerhalb kurzer Zeit lernen und abbilden. Es kann weiter möglich sein, dass zumindest das Durchführen der Frequenzauswertung und/oder die Auswertung des Objektparameters in Echtzeit durchgeführt werden. Dabei kann auch eine zeitliche Synchronisation der Erfassung und/oder der Auswertung der Überwachungsinformationen vorgesehen sein, z. B. mittels einer Zeitinformation.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Zustand des Objekts durch das erfindungsgemäße Verfahren im laufenden Betrieb überwacht wird. Das Objekt kann als Transformator z. B. aktiv zur Spannungstransformation verwendet werden, während die Überwachung durchgeführt wird. Damit kann ein deutlicher Vorteil gegenüber invasiven Überwachungsmethoden erreicht werden, bei welchen das Objekt zumindest zeitweise abgeschaltet werden muss.
Wenn mehr Objekte als das wenigstens eine Objekt überwacht werden, ist es ferner möglich, dass das Erfassen der wenigstens zwei unterschiedlichen Erfassungsparameter durch die (insbesondere einzige) Überwachungskomponente bei den Objekten an einem gemeinsamen Standort durchgeführt wird. Dabei kann anhand der Überwachungsinformation eine Zuordnung der Erfassungsparameter zu den Objekten durchgeführt werden, z. B. durch das Verarbeitungssystem. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass eine entsprechend hohe Auflösung bei der Erfassung gewählt wird, um diese Unterscheidung der Objekte für die Zuordnung anhand der Überwachungsinformation durchführen zu können. Bspw. weist die Überwachungsinformation eine Information über die erfassten Werte der Erfassungsparameter auf, sodass bei einer schnellen aufeinanderfolgenden Erfassung ein zeitlicher Verlauf dieser Werte ausgewertet werden kann. Eine solche feingranulare Erfassung kann bei Auftreten von Mustern und/oder Anomalien und/oder dergleichen im zeitlichen Verlauf die Unterscheidung ermöglichen. Wenn z. B. die durch die Überwachungskomponente überwachten Objekte, zwei Türen und eine Maschine, mehrere Vibrationen, Geräusche und elektromagnetischen Wellen im gleichen Zeitschlitz von bspw. 3 Sekunden erzeugen, besteht die Möglichkeit, zwischen den einzelnen diskreten Ereignissen zu unterscheiden, darin, die erfassten Erfassungsparameter wie eine Hochgeschwindigkeitskamera in Zeitlupe zu schneiden und in Sekundenbruchteilen genau und synchron zu zeigen, wie sich diese Ereignisse entwickeln. Des Weiteren ist es denkbar, dass das (wenigstens eine) Netzwerk zumindest teilweise als das Internet ausgeführt ist, also das Internet umfasst. Auch kann das Netzwerk ein Mobilfunknetz oder wenigstens ein lokales Netz (z. B. ein LAN, also ein Local Area Network) umfassen. Es können eine Vielzahl verschiedener Überwachungskomponenten über das wenigstens eine Netzwerk mit einem (einzigen) Verarbeitungssystem in Datenverbindung stehen, um die Überwachung für die jeweiligen Objekten durchzuführen.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Überwachungskomponente zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt, aufweisend: eine Erfassungskomponente zum Erfassen von wenigstens zwei unterschiedlichen Erfassungsparametern bei wenigstens einem (insbesondere aktiven und/oder passiven) Objekt, wobei vorzugsweise die Erfassungsparameter für wenigstens oder genau einen Objektparameter des Objekts spezifisch sind,
(optional: eine Auswertekomponente zum Durchführen einer Frequenzauswertung anhand wenigstens einem der erfassten Erfassungsparameter) eine Ausgabekomponente zum Ausgeben einer Überwachungsinformation über die erfassten Erfassungsparameter (und/oder über ein Ergebnis der durchgeführten Frequenzauswertung) an wenigstens ein Netzwerk zur Übertragung an ein, insbesondere zentrales, Verarbeitungssystem zur Auswertung und insbesondere wertemäßigen Ermittlung des Objektparameters anhand der Überwachungsinformation.
Damit bringt die erfindungsgemäße Überwachungskomponente die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Zudem kann die Überwachungskomponente geeignet sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Erfassungskomponente eine Empfangsantenne aufweist, welche dazu ausgeführt ist, den Erfassungsparameter als ein elektromagnetisches und insbesondere Niederfrequenzsignal zu erfassen, insbesondere im Bereich von 40 Hz bis 70 Hz. Auch kann es vorgesehen sein, dass die Erfassungskomponente wenigstens einen Sensor zur Erfassung des jeweiligen Erfassungsparameters aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertekomponente wenigstens eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen, um die Frequenzauswertung in der Form einer digitalen Datenverarbeitung durchzuführen. Die Ausgabekomponente kann insbesondere als eine Netzwerkschnittstelle und/oder als eine drahtlose (d. h. Funk-)Schnittstelle ausgebildet sein. Die Erfassungskomponente und/oder die Auswertekomponente können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein und insbesondere ein gemeinsames Bauteil bilden. Auch kann eine gemeinsame Leiterplatte für die Komponenten vorgesehen sein, welche in dem Gehäuse angeordnet ist.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein System zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt, aufweisend: eine erfindungsgemäße Überwachungskomponente, das Verarbeitungssystem zur Auswertung des Objektparameters anhand der
Überwachungsinformation.
Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren und/oder eine erfindungsgemäße Überwachungskomponente beschrieben worden sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Überwachungskomponente können vorteilhafterweise die Erkennung mehrerer (loT-)physikalischer Ereignisse an mehreren Orten gleichzeitig ermöglichen, ohne dass ein physischer Kontakt mit dem Objekt erforderlich ist. Entsprechend können die
Überwachungskomponente und das Objekt physikalisch beabstandet voneinander ausgebildet und/oder für die Überwachung angeordnet sein.
Der wenigstens eine weitere Erfassungsparameter kann ferner zumindest einen der folgenden umfassen: Vibrationen, Audiogeräusche, Luftfeuchtigkeit, Licht, Infrarot, C02 (Kohlenstoffdioxid), Flüchtige organische Verbindungen (VOC) bzw. Gesamt-VOCs (TVOC, engl. Total Volatile Organic Compounds). Das Erfassen kann bspw. ebenfalls durch die Erfassungskomponente, ggf. aber auch mit anderen Umgebungssensoren erfolgen. Es ist möglich, dass die Überwachungskomponente wenigstens einen Sensor aufweist, um die Erfassungsparameter zu erfassen. Aus den erfassten Erfassungsparametern kann die Überwachungsinformation gebildet werden, sodass die Überwachungsinformation eine Interformation über diesen Erfassungsparameter ist (z. B. wertemäßig diesen Erfassungsparameter repräsentiert). Bspw. kann im Falle der Erfassung eines Audiogeräusches als Erfassungsparameter die Überwachungsinformation eine wertemäßige Audioaufzeichnung des Audiogeräusches umfassen.
Die Überwachungskomponente, und insbesondere die Erfassungskomponente, kann wenigstens einen Sensor umfassen, und vorzugsweise wenigstens einen der nachfolgenden Sensoren umfassen, um einen Erfassungsparameter zu erfassen:
- einen Audiosensor, um einen Luftschall als Erfassungsparameter zu erfassen, wobei vorzugsweise der durch den Audiosensor erfasste Erfassungsparameter für ein Ein oder Ausschalten mechanischer Schutzschalter am Objekt spezifisch sein kann, sodass vorzugsweise anhand der Überwachungsinformation der Zustand des Objekts in der Form einer Teilentladung des Objekts bestimmt werden kann,
- einen Lichtsensor, wobei Licht bzw. eine Lichtstärke als Erfassungsparameter für ein Öffnen einer Tür und/oder für eine Tageszeit spezifisch sein kann, sodass vorzugsweise anhand der Überwachungsinformation das Öffnen der Tür als Ereignis oder die Tageszeit bestimmt werden kann,
- einen Infrarot-Sensor, um eine Erwärmung als Erfassungsparameter zu erfassen, sodass vorzugsweise anhand der Überwachungsinformation eine Temperatur am Objekt bestimmt werden kann,
- ein C02-Sensor, insbesondere um anhand der Überwachungsinformation eine Anwesenheit von Menschen zu bestimmen,
Ein TVOC-Sensor, insbesondere um anhand der Überwachungsinformation ein Ölleck zu bestimmen,
Einen Drucksensor, insbesondere um anhand der Überwachungsinformation und ggf. in Kombination mit der Verwendung eines Feuchtigkeitssensors und/oder Temperatursensors eine Wettervorhersage durchzuführen.
Es ist außerdem optional vorgesehen, dass das Verarbeitungssystem den Objektparameter oder eine weitere Information dadurch auswertet und/oder ermittelt, dass die Überwachungsinformationen verschiedener Überwachungskomponenten miteinander verarbeitet werden. Auf diese Weise kann es z. B. möglich ein, durch die Erfassung der Erfassungsparameter eine Virusübertragung durch die Luft in einem Gebäude als Objektparameter zu bewerten. Hierzu können z. B. verschiedene Überwachungskomponenten in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein, um ein internes Wettersystem oder Klima in dem Gebäude zu bestimmen. Hierzu erfasste Erfassungsparameter sind bspw. eine Luftfeuchtigkeit oder Temperatur oder dergleichen.
Es kann zur Montage vorgesehen sein, dass zunächst die Rohdaten der Überwachungsinformation einem Installateur angezeigt werden, damit dieser in Echtzeit sehen kann, wie die Überwachungskomponente und insbesondere die Erfassungskomponente im Feld positioniert und kalibriert wird. Positionierung und Platzierung können entscheidend sein, um klare und zuverlässige Daten von der Erfassungskomponente (also eines physikalischen Sensors) zu erhalten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Visualisierung von Verfahrensschritten,
Fig. 2 eine schematische Darstellung von Teilen eines erfindungsgemäßen Systems und einer erfindungsgemäßen Überwachungskomponente,
Fig. 3 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Überwachungskomponente.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt 5 schematisch visualisiert. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt erfolgt hierbei ein Erfassen 110 von wenigstens zwei unterschiedlichen Erfassungsparametern 210 durch eine Überwachungskomponente 20 bei wenigstens einem Objekt 5. Das Objekt 5 kann während des Erfassens 110 aktiv sein und somit z. B. im laufenden Betrieb den Erfassungsparameter 210 erzeugen und/oder beeinflussen. Der Erfassungsparameter 210 ist entsprechend für wenigstens einen Objektparameter des Objekts 5 spezifisch. Anschließend kann gemäß einem zweiten Verfahrensschritt eine optionale Frequenzauswertung 120 anhand wenigstens eines der erfassten Erfassungsparameter 210 durch die Überwachungskomponente 20 durchgeführt werden. Konkret kann hierzu eine Fast Fourier Transformation Verwendung finden, damit die Frequenzauswertung 120 auch bei geringer Rechenleistung durch die Überwachungskomponente 20 durchgeführt werden kann. Die Überwachungskomponente 20 umfasst z. B. wenigstens einen Mikrocontroller, um die Frequenzauswertung 120 durchzuführen. Anschließend kann eine Überwachungsinformation 240 über die erfassten Erfassungsparameter 210 und/oder über ein Ergebnis der Frequenzauswertung 120 an ein Netzwerk 70 bei Schritt 130 ausgegeben werden, um die Überwachungsinformation 240 an ein Verarbeitungssystem 80 zu übertragen. Das Verarbeitungssystem 80 kann zur Auswertung 140 des Objektparameters anhand der Überwachungsinformation 240 dienen. Die Überwachungsinformation 240 kann z. B. als ein Datensatz ausgeführt sein, welcher Daten mit den bei der Erfassung 110 ermittelten Messwerte und/oder Werten aus einer Verarbeitung der Messwerte aufweist.
Des Weiteren können die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, um die Auswertung 140 des wenigstens einen Objektparameters durchzuführen. Gemäß einem ersten Schritt bei der Auswertung 140 kann die ausgegebene Überwachungsinformation 240 durch das Verarbeitungssystem 80 empfangen werden. Gemäß einem zweiten Schritt bei der Auswertung 140 kann eine Verarbeitung 145 der empfangenen Überwachungsinformation 240 durch ein Auswertemittel 230 durchgeführt werden, um ein Ergebnis der Verarbeitung 145 als Information über den Objektparameter zu verwenden.
Ferner ist es möglich, dass eine Zeitinformation 245 über einen Zeitpunkt des Erfassens 110 des Erfassungsparameters 210 durch die Überwachungskomponente 20 erfasst wird. Diese Zeitinformation 245 kann der Überwachungsinformation 240 zugeordnet werden, um die Überwachungsinformation 240 mit der zugeordneten Zeitinformation 245 bei Schritt 130 auszugeben. Die Verarbeitung 145 kann sodann anhand der Zeitinformation 245 durchgeführt werden, wobei vorzugsweise die empfangene Überwachungsinformation 240 anhand der zugeordneten Zeitinformation 245 zeitlich sortiert wird. In Figur 2 sind Teile einer erfindungsgemäßen Überwachungskomponente 20 zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt schematisch dargestellt. Eine Erfassungskomponente 21 kann dabei zum Erfassen 110 von wenigstens zwei unterschiedlichen Erfassungsparametern 210 bei dem Objekt 5 dienen, wobei die Erfassungsparameter 210 für wenigstens einen Objektparameter des Objekts 5 spezifisch sind. Die Erfassungskomponente 21 kann eine Empfangsantenne 21 und/oder wenigstens einen Sensor 25 aufweisen, um die Erfassungsparameter 210 zu erfassen. Wenigstens einer der Erfassungsparameter 210 kann im Bereich von 0 Hz bis 4 kHz (z. B. für Audio) und/oder im Bereich von 0 Hz bis 400 Hz (z. B. für Vibrationen) und/oder auch als ein Niederfrequenzsignal, insbesondere im Bereich von 40 Hz bis 70 Hz, ausgebildet sein. Ferner kann optional eine Auswertekomponente 22 zum Durchführen einer Frequenzauswertung 120 anhand des erfassten Erfassungsparameters 210 vorgesehen sein. Eine Ausgabekomponente 23 kann ein Ausgeben 130 einer Überwachungsinformation 240 über die erfassten Erfassungsparameter 210 und insbesondere über ein Ergebnis der Frequenzauswertung 120 an ein Netzwerk 70 ermöglichen, um eine Übertragung der Überwachungsinformation 240 an ein Verarbeitungssystem 80 durchzuführen.
Ebenfalls in Figur 2 schematisch dargestellt ist ein erfindungsgemäßes System zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt, aufweisend eine erfindungsgemäße Überwachungskomponente 20 und ein Verarbeitungssystem 80 zur Auswertung 140 des Objektparameters anhand der Überwachungsinformation 240. Das Verarbeitungssystem 80 umfasst z. B. wenigstens einen Server, um eine Cloud für die Verarbeitung 145 auszubilden. Entsprechend kann das Netzwerk 70 zumindest teilweise als das Internet ausgeführt sein.
In Figur 3 ist eine Überwachungskomponente 20 mit weiteren Einzelheiten gezeigt. Die Überwachungskomponente 20 und/oder die wenigstens eine Auswertekomponente 22 bzw. DPU 22 der Überwachungskomponente 20 kann jeweils zumindest vier Hauptabschnitte aufweisen. In einem ersten Hauptabschnitt kann eine Gruppe von einem bis zehn Sensoren 25 der Erfassungskomponente 21 und/oder der zugehörigen Schnittstellen vorgesehen sein. In einem zweiten Hauptabschnitt kann ein Datenverarbeitungsabschnitt 26 die Frequenzauswertung 120 und/oder weitere Verarbeitungen durchführen. Hierzu kann der Datenverarbeitungsabschnitt 26 zumindest einen Mikrocontroller und/oder integrierten Schaltkreis aufweisen. Ferner kann ein Kommunikationsabschnitt 27 als dritter Hauptabschnitt vorgesehen sein. Der Kommunikationsabschnitt 27 kann optional eine WLAN-Schnittstelle (Wireless Local Area Network Schnittstelle) und/oder eine LTE-Schnittstelle (Long Term Evolution Schnittstelle) als Datenschnittstelle zum Netzwerk 70 aufweisen. Die Uplink-Bandbreite für die Ausgabe an das Netzwerk 70 kann bspw. 150 kbps betragen. Der Kommunikationsabschnitt 27 kann die Ausgabekomponente 23 aufweisen, welche zur Ausgabe über eine Funkschnittstelle, insbesondere eine 2,4 GHz-Funkschnittstelle, über eine entsprechende Antenne verfügen kann. Ein vierter Hauptabschnitt wird bspw. durch ein zentrales Uhrensystem 28 gebildet, das die Daten der Sensoren 25 (auch mit anderen DPUs) synchronisiert, indem es an eine gemeinsame Atomuhr-Referenz angeschlossen wird, mit der ggf. auch die Cloud synchronisiert wird. Die Hauptabschnitte sind bevorzugt auf einer gemeinsamen Leiterplatte befestigt, sodass die Überwachungskomponente 20 ein kompaktes Bauteil bilden kann. Die Überwachungskomponente 20 kann auf diese Weise auch unabhängig vom Objekt 5 bewegbar und insbesondere durch eine Person tragbar ausgestaltet sein.
Es ist möglich, dass die Sensoren 25 z. B. über Standard-l2C-Digitalschnittstellen oder über Analog-Digital-Wandler oder digitale Audioschnittstellen an den Datenverarbeitungsabschnitt 26 bzw. den Mikrocontroller angeschlossen sind. Die Sensoren 25 sind z. B. dazu ausgeführt, wenigstens einen der nachfolgenden Erfassungsparameter zu erfassen: Gas, Druck, Licht, Feuchtigkeit, Temperatur, Wärmebild (Gitterauge), Vibration (Beschleunigungsmesser), pyroelektrische
Infrarot-Richtungserkennung, elektromagnetische Interferenz (EMI) und Audio.
Der erfasste Erfassungsparameter 210 und/oder die weiteren erfassten Erfassungsparameter der EMI und/oder Audio und Vibration können ggf. zur gleichen Zeit parallel auf der Auswertekomponente 22 und insbesondere dem Mikrocontroller mit den FFTs (Fast Fourier Transformations) weiterverarbeitet werden, um eine optimale Datenausgabe von bspw. 1,3 kb pro Sekunde zu erreichen. Dies ist eine sehr dichte Datenrate, die es ermöglicht, genaue Frequenz- und Größendaten lokaler Ereignisse in Echtzeit zum Verarbeitungssystem zu übertragen. Es hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Frequenzauswertung 120 auf der lokalen Chipebene, d. h. durch die Auswertekomponente 22 ausgeführt wird, somit durch die Überwachungskomponente 20 lokal am Objekt 5 und nicht entfernt hiervon durch das Verarbeitungssystem 80.
Die Zuverlässigkeit der Überwachung und insbesondere der Auswertung 140 des Objektparameters anhand der Überwachungsinformation 240 ist besonders zuverlässig, wenn mehrere Erfassungsparameter durch mehrere Sensoren 25 erfasst werden. Die Überwachungsinformation 240 kann dann wenigstens eine Information über diese erfassten Erfassungsparameter aufweisen. Diese Information kann durch das Verarbeitungssystem 80 ausgewertet werden, um einen Zustand des Objekts 5 zu bestimmen. Neben der Verwendung von EMI und Audio als mögliche Erfassungsparameter (ein Objekt 5 macht ein niederfrequentes "Brummgeräusch") kommt optional auch die Verwendung einer Vibration in der Umgebung des Objekts 5 in Frage. Als Erfassungsparameter können dann mechanische Vibrationen erfasst werden, die sich langsamer durch Oberflächen bewegen als elektromagnetische Wellen oder Audio-Rauschen durch die Luft. Da ggf. auch die Feuchtigkeit und Temperatur mit dem Zustand des Objekts bzw. dem Objektparameter korreliert, kann auch die Erfassung dieser Erfassungsparameter möglich sein. Diese korrelieren dann zu komplexen Daten, die sich genau synchron mit der Zeit bewegen und die die Energiebelastung (EMI), die mit dem Zustand des Objekts 5 korreliert, genau beschreiben können.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. B ez u g s ze i c h e n l i ste
5 Objekt
20 Überwachungskomponente
21 Erfassungskomponente
22 Auswertekomponente
23 Ausgabekomponente
25 Sensoren
26 Datenverarbeitungsabschnitt
27 Kommunikationsabschnitt
28 Uhrensystem
70 Netzwerk
80 Verarbeitungssystem
110 Erfassen
120 lokale Verarbeitung, Frequenzauswertung, Fouriertransformation 130 Ausgeben
140 Auswertung 145 Verarbeitung
210 Erfassungsparameter
230 Auswertemittel
240 Überwachungsinformation
245 Zeitinformation
250 Frequenzanteile, Spektrum

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt (5), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:
Erfassen (110) von wenigstens zwei unterschiedlichen Erfassungsparametern (210) durch eine Überwachungskomponente (20) bei dem wenigstens einen Objekt (5), wobei die Erfassungsparameter (210) für wenigstens einen Objektparameter des Objekts (5) spezifisch sind,
- Ausgeben (130) einer Überwachungsinformation (240) über die erfassten Erfassungsparameter (210) an ein Netzwerk (70) zur Übertragung an ein Verarbeitungssystem (80) zur Auswertung (140) des Objektparameters anhand der Überwachungsinformation (240).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenzauswertung (120) von zumindest einem der Erfassungsparameter (210) durch die Überwachungskomponente (20) durchgeführt wird, wobei die Überwachungsinformation (240) eine Information über ein Ergebnis der Frequenzauswertung (120) aufweist, wobei die Frequenzauswertung (120) als eine Fouriertransformation (120), insbesondere eine schnelle Fouriertransformation (120), ausgeführt ist, durch welche der erfasste Erfassungsparameter (210) in seine Frequenzanteile (250) zerlegt wird, um die Auswertung (140) des Objektparameters anhand der Frequenzanteile (250) durchzuführen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungskomponente (20) baulich getrennt von dem Objekt (5) und dem Verarbeitungssystem (80) ausgebildet ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsparameter (210) als wenigstens zwei der nachfolgenden Parameter ausgeführt sind: ein elektromagnetisches Feld, welches insbesondere durch das Objekt (5) im laufenden Betrieb erzeugt wird, eine Temperatur, ein Gas, ein Druck,
Licht,
Feuchtigkeit,
Temperatur,
Wärme,
Vibration, pyroelektrische Infrarot-Richtungserkennung, elektromagnetische Interferenz,
Schall.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Objektparameter als wenigstens einer der nachfolgenden Parameter ausgeführt ist: ein physikalisches Ereignis am Objekt (5), vorzugsweise eine Bewegung beim Objekt (5) und/oder eine elektrische Aktivierung des Objekts (5) und/oder eine Türöffnung und/oder Türschließung und/oder ein Übergang in einen anderen Zustand des Objekts (5), insbesondere in einen kritischen Zustand, ein elektrischer Parameter, insbesondere ein elektrischer Strom oder eine elektrische Leistung, ein Zustand des Objekts (5), insbesondere ein kritischer Zustand, eine Veränderung eines magnetischen oder elektrischen Feldes beim Objekt (5), eine Geräuschentwicklung des Objekts (5), ein Vibrationszustand des Objekts (5).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, um den wenigstens einen Objektparameter auszuwerten: - Empfangen der ausgegebenen Überwachungsinformation (240) durch das
Verarbeitungssystem (80),
Durchführen einer Verarbeitung (145) der empfangenen
Überwachungsinformation (240) durch ein Auswertemittel (230), um ein Ergebnis der Verarbeitung (145) als Information über den Objektparameter zu verwenden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemittel (230) wenigstens ein neuronales Netz aufweist, um die Verarbeitung (145) gemäß maschinellem Lernen anhand einer angelernten Information des Auswertemittels (230) durchzuführen.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektparameter als einer der nachfolgenden Parameter ausgeführt ist: - ein elektrischer Parameter, vorzugsweise elektrischer Strom, des Objekts (5), um die
Verarbeitung (145) zur Strommessung beim Objekt (5) und/oder zur Erfassung eines Lastprofils des Objekts (5) durchzuführen,
- ein Ereignis.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgenden Schritte vor und/oder beim und/oder nach dem Ausgeben (130) durchgeführt werden:
Erfassen einer Zeitinformation (245) über einen Zeitpunkt der Erfassung (110) der Erfassungsparameter (210) durch die Überwachungskomponente (20),
Zuordnen der Zeitinformation (245) zur Überwachungsinformation (240), um die Überwachungsinformation (240) mit der zugeordneten Zeitinformation (245) auszugeben,
Durchführen der Verarbeitung (145) anhand der Zeitinformation (245), wobei vorzugsweise die empfangene Überwachungsinformation (240) anhand der zugeordneten Zeitinformation (245) zeitlich sortiert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsinformation (240) wenigstens eine Information über den jeweiligen erfassten Erfassungsparameter (210) aufweist, wobei bei der Verarbeitung (145) diese Informationen, insbesondere ein zeitlicher Verlauf der Informationen anhand der Zeitinformation, miteinander verglichen werden, um das Ergebnis zu erhalten.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung (110) und/oder Auswertung (140) des Objektparameters in Echtzeit durchgeführt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das Erfassen (110) der wenigstens zwei unterschiedlichen Erfassungsparameter (210) durch die Überwachungskomponente (20) bei mehreren Objekten (5) an einem gemeinsamen Standort durchgeführt wird, wobei anhand der Überwachungsinformation (240) eine Zuordnung der Erfassungsparameter (210) zu den Objekten (5) durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (70) zumindest teilweise als das Internet ausgeführt ist.
14. Überwachungskomponente (20) zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt, aufweisend: eine Erfassungskomponente (21) zum Erfassen (110) von wenigstens zwei unterschiedlichen Erfassungsparametern (210) bei wenigstens einem Objekt (5), wobei die Erfassungsparameter (210) für wenigstens einen Objektparameter des Objekts (5) spezifisch sind, eine Ausgabekomponente (23) zum Ausgeben (130) einer Überwachungsinformation (240) über die erfassten Erfassungsparameter (210) an ein Netzwerk (70) zur Übertragung an ein Verarbeitungssystem (80) zur Auswertung (140) des Objektparameters anhand der
Überwachungsinformation (240).
15. Überwachungskomponente (20) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungskomponente (21) wenigstens einen Sensor umfasst.
16. System zur vernetzten Überwachung von wenigstens einem Objekt, aufweisend: eine Überwachungskomponente (20) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, das Verarbeitungssystem (80) zur Auswertung (140) des Objektparameters anhand der Überwachungsinformation (240).
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