CN102538863A - 监测系统和在监测系统中使用的显示器 - Google Patents

Abstract

本发明名称为“监测系统和在监测系统中使用的显示器”。用于在监测机器中使用的监测系统(100)，包括用于在测量机器的至少一个操作条件中使用的至少一个传感器(102)和耦合到该至少一个传感器的至少一个监测模块(116)。该至少一个监测模块包括和监测模块整体形成的至少一个显示器(200)，其配置成显示代表机器的当前测量到的操作条件的实时数据，以及显示代表机器的之前测量到的操作条件的历史数据，以使得用户能够可视化地对比历史数据和实时数据。

Description

监测系统和在监测系统中使用的显示器

技术领域

本申请一般地涉及监测系统，并且更具体地，涉及监测系统和在监测系统中使用的显示器。

背景技术

已知的机器在操作期间可能会显现振动或者其他异常行为。一个或者多个传感器可用来测量这样的行为，并决定例如电动机驱动轴中呈现的振动量、电动机驱动轴的转速、和/或机器或者电动机的其它适当操作特性。常常，传感器耦合到包含多个监测器和至少一个处理器的监测系统。监测系统接收代表从一个或多个传感器感测到的测量的信号，在信号上执行至少一步处理步骤，以及然后把修改的信号传送到以用户可使用的形式显示测量的诊断平台。

至少一些已知的诊断平台设计成远离监测器和/或机器放置。就此而言，可能接近监测器和/或机器的操作员和/或技术员可能不能快速地和精确地评估机器的操作状态。此外，这样的操作员和/或技术员可能不能精确地和/或容易地对比机器操作的目前的操作特性和机器操作的之前的或者历史的特性。

发明内容

在一个实施例中，提供用于在监测机器中使用的监测系统。监测系统包括用于在测量机器的至少一个操作条件中使用的至少一个传感器以及耦合到至少一个传感器的至少一个监测模块。至少一个监测模块包括与监测模块整体形成的至少一个显示器，该至少一个显示器配置成显示代表机器的当前测量到的操作条件的实时数据以及显示代表机器的之前测量到的操作条件的历史数据，以使得用户能够可视化地对比历史数据和实时数据。

在另一实施例中，提供用于在监测系统中使用的显示系统，该监测系统包括至少一个监测模块和配置成测量机器的操作条件的至少一个传感器。显示系统包括至少一个显示器，配置成相对至少一个监测模块进行耦合以及配置成显示代表机器当前测量到的操作条件的实时数据和显示代表机器之前测量到的操作条件的历史数据，以使得用户能够可视化地对比历史数据和实时数据。

在又一个实施例中，提供用于在监测系统中使用的监测模块，包括机器和至少一个传感器，该至少一个传感器配置成测量至少一个机器的操作条件。监测模块包括与监测模块整体形成的至少一个显示器，该至少一个显示器配置成显示代表当前测量到的操作条件的实时数据以及显示代表之前测量到的操作条件的历史数据，以使得用户能够可视化地对比历史数据和实时数据。

附图说明

图1是可用于监测机器的示例性监测系统的侧面截面图。

图2是图1中示出的监测系统的正视图。

图3是可与图1中示出的监测系统一起使用的示例性显示系统的示意图。

具体实施方式

图1是可用于监测机器(未示出)的示例性监测系统100的侧面截面图。在示例性实施例中，使用一个或多个换能器102或其他传感器，监测系统100监测、探测、和/或测量至少一个机器(未示出)的至少一个操作条件。更具体地说，在示例性实施例中，多个换能器102耦合到从换能器102接收代表机器和/或一个或多个机器组件的测量到的操作条件的信号的系统背板104。此外，在示例性实施例中，监测系统100接收来自耦合到系统背板104的电源106的功率。备选地，监测系统100可接收来自使系统100能如本文所述起作用的任何合适的电源。本文使用的术语“耦合”并不限于组件间的直接机械连接和/或电连接，但也可能用来包括组件间的间接机械连接和/或电连接。

在示例性实施例中，系统背板104放置到外壳108内。更具体地说，在示例性实施例中，在很接近或者邻近外壳108的后面部分110处放置系统背板104。外壳108的前面部分112对外部环境基本开放。此外，外壳108定义了与前面部分112流通信并从前面部分112向内延伸的腔114。

在示例性实施例中，监测系统100包括至少一个监测模块116。更具体地说，在示例性实施例中，监测系统100包括处理接收自换能器102的至少一个信号的至少一个换能器监测模块118。本文使用的术语“处理”指的是对信号的至少一个特性执行操作、进行调整、滤波、缓冲、和/或变更。在示例性实施例中，监测系统100包括使得系统100能够如本文所述起作用的任意数量的换能器监测模块118。每个换能器监测模块118耦合到系统背板104并且至少部分地放置到外壳108之内。就此而言，在示例性实施例中，来自换能器102的信号通过系统背板104传送到换能器监测模块118。此外，在一些实施例中，至少一个信号可在不同的换能器监测模块118之间传送。

在示例性实施例中，监测系统100还包括耦合到系统背板104以及至少部分地包含到外壳108内的至少一个系统监测模块120。在示例性实施例中，系统监测模块120接收从换能器监测模块118和/或从监测系统100的其他组件传送的数据信号和/或状态信号。模块120在将信号传送到远程系统(未示出，例如，用于向用户显示和/或输出的计算机系统)前，处理和/或分析数据信号和/或状态信号。

图2是监测系统前面部分112的正视图。虽然图2示出在前面部分112之内放置了三个监测模块116，但是使得监测系统100能够如本文所述起作用的任意数量的监测模块116可放置在前面部分112之内。

在示例性实施例中，每个监测模块116包括两个显示器200。更具体地说，在示例性实施例中，模块116包括第一或实时显示器202以及第二或参考显示器204。相对于每个监测模块116，每个显示器202和204进行耦合(例如，耦合到每个监测模块116的前面部分206、与每个监测模块116的前面部分206整体形成、和/或集成在每个监测模块116的前面部分206中)。在示例性实施例中，参考显示器204和/或实时显示器202可能并入到一个或多个液晶显示器(LCD)之内和/或按照期望的任何显示装置(未示出)之内。此外，参考显示器204和/或实时显示器202可在远程显示装置(未示出)上显示，远程显示装置例如经由电缆或者无线地耦合到监测模块106的计算机监视器或任何其他显示装置(未示出)。如下更充分描述的，在示例性实施例中，实时显示器202显示接收自换能器102的实时数据，而参考显示器204显示从换能器102之前接收的历史数据(即，诸如在存储器装置中存储的数据)。在一备选实施例中，每个监测模块116可能包括差不多两个显示器200，其可放置在与前面部分206有关系的、使得监测系统100能够如本文所述起作用的任何位置中。例如，在一个备选实施例中，参考显示器204与实时显示器202结合在一起，以使得来自相同换能器102的实时数据和历史数据在同一个显示器上显示。因此，在示例性实施例中，用户可在每个监测模块116的前面部分206上并排观察和/或对比当前机器数据和历史机器数据(例如，在显示器202和204上)，以快速对比机器的当前操作条件和之前的操作条件。

本文使用的术语“实时数据”指的是诸如由换能器102感测到的测量或者值的数据，其在忽略信号处理和/或传送的微小延迟的情况下，基本与感测到和/或生成数据同时地接收和/或显示。本文使用的术语“历史数据”指的是诸如由换能器102之前感测到的、已存储在存储装置(例如，存储器装置(未在图2中示出))内的测量或者值的数据。此外，在示例性实施例中，这样的历史数据可包括测量、定时信息、和/或对应于已存储在存储器装置中的、机器之前操作的其他数据，包括接收自换能器102和在其后不久存储在存储器装置中的数据。备选地，历史数据可包含使系统100能够如本文所述起作用的任何数据。

在示例性实施例中，实时显示器202和参考显示器204彼此邻近地放置(即，实时显示器202水平放置在参考显示器204的左边或者右边)。备选地，实时显示器202和参考显示器204可放置在与监测模块116有关系的、相对彼此的任何位置中。例如，实时显示器202可放置在参考显示器204的上方或者下方。此外，在示例性实施例中，实时显示器202和/或参考显示器204以使监测系统100能够如本文所述起作用的任何格式将实时数据和/或历史数据显示给用户。例如，实时数据和/或历史数据可在一个或多个图表、曲线图、波形、表格、电平指示器、线条、数字、字符和/或使监测系统100能够如本文所述起作用的任何其他图形表示和/或文字表示中显示。此外，实时数据和/或参考数据可能以多个颜色显示。例如，如果实时数据的一个或多个测量低于预定限制、在预定范围内、和/或如果满足任何其他操作条件，则实时显示器202可以第一颜色或多个颜色来显示实时数据。

在示例性实施例中，预定限制和/或预定范围可等于和/或基于参考数据和/或任何其他数据的一个或多个感测到的测量。如果实时数据的一个或多个感测到的测量值高于预定限制、超出预定的范围、和/或如果满足任何其他操作条件，则实时显示器202可以第二个颜色或多个颜色显示实时数据。按类似的方式，可以多个颜色来显示参考数据。此外，实时显示器202和/或参考显示器204可包括一个或多个警报指示器(未示出)，例如发光二极管(LED)、频闪放电管、灯、和/或如果实时数据的一个或多个感测到的测量高于预定限制、超出预定范围、和/或如果满足任何其他条件可激活的任何其他警报指示器。

在一个实施例中，一个或多个按钮和/或任何其他类型的用户界面(未在图2中示出)可耦合到实时显示器202和/或参考显示器204，以使用户能选择性地切换来自实时显示器202和/或参考显示器204的模式，以及反之亦然，和/或切换显示器202和/或204中示出的特征。例如，用户可选择性地在波形视图、曲线图视图、表格视图和/或任何其他视图之间切换实时显示器202和/或参考显示器204。此外，可激活按钮和/或用户界面以使参考显示器204不可用。

图3是可与监测系统100(图1中示出)一起使用的显示系统300的示意图。在示例性实施例中，分离的显示系统300耦合到或耦合进每个监测模块116(图1中示出)，以控制每个监测模块116的实时显示器202和参考显示器204。此外，在示例性实施例中，显示系统300包括耦合到存储器装置304和实时显示器202和/或参考显示器204的处理器302。而且，至少一个换能器102(例如，第一换能器306和/或第二换能器308)耦合到显示系统300。

在示例性实施例中，处理器302控制显示系统300的操作。处理器302包括任何合适的可编程电路，包括一个或多个系统和微控制器、微处理器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、和能执行如本文所述功能的任何其他电路。上面的示例仅仅是示例性的，因此并无意于以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。

存储器装置304包括(但不仅限于仅包括)随机存取存储器(RAM)、闪速存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、磁盘、闪存驱动器、和/或使处理器302能够存储、检索、和/或执行指令和/或数据的任何合适的存储器。在示例性实施例中，存储器装置304包括第一或临时缓冲区310和第二或参考缓冲区312。备选地，存储器装置304可包括使显示系统300能够如本文所述起作用的任意数量的缓冲区。

在操作期间，换能器102感测和/或测量机器期望的操作条件。例如，在示例性实施例中，第一换能器306是振动传感器，其测量诸如轴承、驱动轴(未示出)、和/或任何其他组件的机器组件的振动量，而第二换能器308是速度传感器，其测量机器的转速，例如驱动轴的转速。备选地，第一换能器306和/或第二换能器308可非限定性地是应变传感器、温度传感器、声传感器和/或使监测系统100能够如本文所述起作用的任何其他传感器。

在示例性实施例中，第一换能器306和第二换能器308向实时显示器202和存储器装置304传送代表感测到的操作条件的信号。在一个实施例中，在将信号传送到实时显示器202和/或存储器装置304前，滤波、放大、和/或数字化来自第一换能器306和/或第二换能器308的信号。此外，在示例性实施例中，实时显示器202向用户显示一个或多个值和/或其他有用的信号表示。更具体地说，在示例性实施例中，显示器202显示感测到的操作条件的当前(即，实时)值。例如，在示例性实施例中，实时显示器202显示至少一个机器的一个或多个组件的当前速度和当前振幅。

此外，在示例性实施例中，存储器装置304将从第一换能器306和第二换能器308接收的、感测到的值存储在临时缓冲区310中。更具体地说，在示例性实施例中，存储器装置304从机器开始操作时就持续存储感测到的值，直到机器到达稳态操作为止。这样的时间周期以下称为“机器启动周期”。备选地，存储器装置304可配置成在机器操作的整个时间周期期间，或者在任何其他时间周期或者用户需要的时间周期期间持续存储信号值。

在示例性实施例中，感测到的或信号值彼此互相关联和/或使用从时钟单元(未示出)接收的信号加盖时间戳。此外，在示例性实施例中，代表机器的测量的转速的值(以下称为“速度值”)和代表机器中测量的振动量的值(以下称为“振动值”)存储在临时缓冲区310之内的阵列中或另一个数据结构中。速度值和振动值在临时缓冲区310中保留，直到处理器302把值传输到作为历史值或参考值的存储的参考缓冲区312(参考图2在上面进行了描述)。如果速度值和/或振动值没有传输到参考缓冲区312中，则在临时缓冲区310中的值可能被稍后时间周期期间接收的速度值和/或振动值所盖写。本文使用的术语“传输”包含复制值到目的地且在复制后不从源删除值，以及复制值到目的地并在复制值之后从源删除值。

在一个实施例中，诸如一个或多个历史速度值和/或振动值的一个或多个历史值或参考值可从一个远程源接收，例如从另外一个机器、另外一个监测系统、远程计算机、和/或远程存储装置接收。在这样的实施例中，当预定条件得到满足时，处理器302和/或远程处理器将速度值、振动值、和/或任何其他值传输到参考缓冲区312中，如下面更详尽描述的那样。

在示例性实施例中，当至少一个预定条件得到满足时，处理器302将速度值和/或振动值传输到参考缓冲区312。例如，当用户通过用户界面314或使监测系统100能够如本文所述起作用的任何其他界面输入适当的指令到处理器302中时，处理器302可传输速度值和/或振动值。备选地，如果参考缓冲区312是空的(即，如果没有其它值已存储在参考缓冲区312之内)、在机器最初启动后(例如，在机器启动周期完成后)、和/或如果任何其他预定条件得到满足时，处理器302可自动地将速度值和/或振动值传输到参考缓冲区312。

此外，在示例性实施例中，处理器302在存储在临时缓冲区310和/或从第一换能器306和/或第二换能器308接收到的速度值和/或振动值上执行至少一个操作。例如，多个振动值可与每个速度值相关联，例如如果机器与换能器102的采样率相比，缓慢地提高转速。处理器302可能计算与具体的速度值相关联的多个振动值的最小值、最大值、平均值、中值、和/或任何其他值。在示例性实施例中，处理器302将与每个速度值相关联的振动值的最小值、最大值、平均值、和/或中值传送到临时缓冲区310，用于在缓冲区310中存储。此外，在示例性实施例中，如上面更充分描述的，当至少一个预定条件得到满足时，处理器302将计算的值和速度值及振动值一起传输到参考缓冲区312。备选地，为了降低存储器存储要求，仅一个或多个计算的值可存储在临时缓冲区310和/或参考缓冲区312中，而不存储速度值和/或振动值。

在示例性实施例中，存储在参考缓冲区312中的一个或多个值自动地显示在参考显示器204上。备选地，当用户激活参考显示器204和/或当任何其他预定条件得到满足时，存储在参考缓冲区312中的值的一个或多个显示在参考显示器204上。更具体地说，在示例性实施例中，参考显示器204从第二换能器308接收机器的当前速度值。参考显示器204参考存储在参考缓冲区312中的值列表中的当前速度值并显示对应于当前速度值的振动信号的最大值、最小值、和/或中值。备选地，基于当前速度值和/或基于使监测系统100能够如本文所述起作用的任何其他值，可显示任何其他值。

此外，在一个实施例中，处理器302对比至少一个实时值和至少一个历史值和/或计算的值的至少之一，例如历史数据的最小值、最大值、平均值、和/或中值。如果实时值偏离至少一个计算的值预定的量，例如，偏离预定的值，偏离计算的值和/或实时值的预定百分比，和/或偏离使显示系统300能够如本文所述起作用的任何其他量，处理器302可调整实时显示器202和/或参考显示器204。此外，处理器302通过指引显示器202和/或204以一个或多个颜色、字体、照明条件、和/或基于实时值和计算的值和/或历史值对比的任何其他显示特性，可调整实时显示器202和/或参考显示器204。

如本文描述的，第一换能器306是生成一个或多个振动值的振动传感器，而第二换能器308是生成一个或多个速度值的速度传感器。然而，应该认识到此描述仅仅是示例性的，并且不应理解为限制第一换能器306和/或第二换能器308。更确切地，监测系统100可使用任意其他数量的换能器和使监测系统100如本文所述起作用的任何合适类型的换能器。

此外，如本文描述的，监测系统100使得能够快速地和精确地确定至少一个机器的至少一个操作条件。更具体地说，用户可在每个监测模块116的前面部分206上并排查看当前机器数据(使用实时显示器202)和历史机器数据(使用参考显示器204)，以对比机器的当前操作条件和之前的操作条件。形成对比的是，至少一些已知的现有技术系统仅使用户能够在远程位置处(例如，在远程计算机系统处)查看当前机器数据和/或历史机器数据。因此，与现有技术系统形成对比的是，监测系统100为用户(例如，在机器平台上的操作员或者技术员)提供了方便和有效的方式，以快速地对比机器的当前操作和之前的操作。

本文描述的监测系统和显示系统使用户能快速地和有效地评估监测的机器的一个或多个操作条件。实时显示器显示实时操作条件的一个或多个测量供用户查看。参考显示器向用户显示历史操作条件的一个或多个测量。用户可以可视化地对比实时操作条件和历史操作条件，以快速地确定与该机器或者另外一个机器之前的操作相比，此机器当前的操作怎么样。就此而言，对比可能仅仅描绘机器的当前操作的已知显示系统，该显示系统提供对机器操作更健壮的描绘。

本文描述的系统和设备的技术效果包括以下至少之一：(a)测量机器的至少一个操作条件，(b)显示代表机器的至少一个操作条件的至少一个实时值；(c)存储代表机器的之前测量过的操作条件的至少一个历史值，(d)计算信号的最大值、最小值、和中值中的至少一个，以及(e)在至少一个显示器上显示至少一个实时值和至少一个历史值。

在上面详细描述了监测系统和在监测系统中使用的显示系统的示例性实施例。监测系统和/或显示系统并不限于本文描述的特定实施例，而更合适地，可独立地并与本文描述的其他组件相分离地使用系统的组件。例如，显示系统也可与其他测量系统一起结合使用，并不限于仅与本文描述的监测系统一起实践。当然，示例性实施例可连同很多其他电力系统应用而实现和使用。

虽然本发明的多种实施例的特定特征可在一些视图中示出，而未在其他视图中示出，但是这仅仅是为了方便起见。依照本发明的原则，视图的任何特征可与任何其他视图的任何特征结合地被引用和/或要求专利保护。

本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，以及还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求来定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求范围之内。

部件列表

100监测系统

102换能器

104系统背板

106电源

108外壳

110后面部分

112前面部分

114腔

116监测模块

118换能器监测模块

120系统监测模块

200显示器

202实时显示器

204参考显示器

206前面部分

300显示系统

302处理器

304存储器装置

306第一换能器

308第二换能器

310临时缓冲区

312参考缓冲区

314用户界面

Claims (10)

1.一种用于在监测机器中使用的监测系统(100)，所述监测系统包括：

至少一个传感器(102)，用于在测量所述机器的至少一个操作条件中使用；以及

至少一个监测模块(116)，其耦合到所述至少一个传感器，所述至少一个监测模块包括和所述至少一个监测模块整体形成的至少一个显示器(200)，将所述至少一个显示器配置成：

显示代表所述机器的当前测量到的操作条件的实时数据；以及

显示代表所述机器的之前测量到的操作条件的历史数据，以使得用户能够可视化地对比所述历史数据和所述实时数据。

2.根据权利要求1所述的监测系统(100)，其中，所述至少一个显示器(200)耦合到所述至少一个监测模块(116)的前面部分(206)，以使得邻近所述历史数据地显示所述实时数据。

3.根据权利要求1所述的监测系统(100)，进一步包括配置成使用户能够选择性地改变所述历史数据的显示的用户界面(314)。

4.根据权利要求1所述的监测系统(100)，其中，所述至少一个监测模块(116)进一步包括：

临时缓冲区(310)，其配置成存储接收自所述至少一个传感器(102)的历史数据；以及

参考缓冲区(312)，其耦合到所述临时缓冲区并配置成当满足预定条件时，接收来自所述临时缓冲区的历史数据。

5.根据权利要求4所述的监测系统(100)，其中，配置所述参考缓冲区(312)，以基于用户输入、所述参考缓冲区的状态、和所述机器启动的状态中的至少一个，接收来自所述临时缓冲区(310)的历史数据。

6.根据权利要求4所述的监测系统(100)，其中，所述至少一个显示器(200)包括：

耦合到所述至少一个传感器(102)的第一显示器(202)，所述第一显示器配置成显示所述实时数据；以及

耦合到所述参考缓冲区(312)的第二显示器(204)，所述第二显示器配置成显示所述历史数据。

7.根据权利要求1所述的监测系统(100)，其中，所述至少一个监测模块(116)进一步包括：耦合到所述至少一个显示器(200)的处理器(302)，所述处理器配置成计算所述至少一个历史值的最大值、最小值、平均值、和中值中的至少一个，所述至少一个显示器进一步配置成显示所计算的值中的至少一个。

8.根据权利要求7所述的监测系统(100)，其中，所述处理器(302)对比所述实时数据和所述计算的值中的至少一个，如果所述实时数据偏离所述计算的值中的所述至少一个预定的量，则所述至少一个显示器(200)自动调整所述实时数据的显示。

9.一种用于在监测系统(100)中使用的显示系统(300)，所述监测系统(100)包括至少一个监测模块(116)和配置成测量机器的操作条件的至少一个传感器(102)，所述显示系统包括：

至少一个显示器(200)，其配置成相对所述至少一个监测模块耦合并配置成：

显示代表所述机器的当前测量到的操作条件的实时数据；以及

显示代表所述机器的之前测量到的操作条件的历史数据，以使得用户能够可视化地对比所述历史数据和所述实时数据。

10.根据权利要求9所述的显示系统(300)，其中，所述至少一个显示器(200)耦合到所述至少一个监测模块(116)的前面部分(112)，以使得邻近所述历史数据地显示所述实时数据。

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