[发明专利]采用可动态配置的无干扰信号处理的监视系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及监视机器，更特别地，涉及使用动态信号处理配 置来监视与机器管理相关的测量和与安全保护相关的测量。

背景技术

在工业设备监视和控制领域，被监视的机器部件可生成表示动态 机器状态的各种信号。信号生成部件(例如传感器和换能器)典型地被设 置在机器的关注点上或者以其它方式与该关注点紧密关联。这些信号和对 这些信号进行的数据分析的子集的一部分被用于确定安全临界的机器性 能。对该数据采取的动作可以包括机器停机或者对于防止灾难性的寿命损 失、环境破坏或经济损失所必要的机器工作状态的改变。这些信号和数据 分析子集的另一部分用于管理该机器的使用。例如，该信息可以用于安排 机器修理停机的时间或者改变机器工作状态以最大化性能、效率或机器寿 命。

典型地，机器中会发生多个机器状态，这需要改变用于管理该机 器使用的数据。改变可以包括改变采样率和滤波以增加或去除频率成分， 改变采集数据样本的频率，或者改变是否对该数据求积分(integrate)。 如果机器的操作员需要增加测量或者动态波形显示以进一步分析机器的 健康状况，那么也会发生改变。

与用于管理机器操作的数据相反，与机器安全保护相关的数据典 型地是基于机器物理参数(例如轴承间隙)的，并且很少被改变。此外， 由于这些保护测量的安全临界性，所以有效性和可靠性是最重要的。而且， 通过这些不同数据集而进行的控制可以由工厂内的不同个体来进行。例 如，与机器安全保护相关的测量可以是工厂作业部门的职责，而与该机器 使用管理相关的数据可以是工厂可靠性部门的职责。通常，作业部门需要 确信可靠性部门不会影响生产，而可靠性部门需要确信他们的行为不会影 响生产。

由于与机器安全保护相关的测量和与机器使用管理相关的测量 之间的这些区别，所以希望分离这些测量的信号处理功能。遗憾的是，现 有方案中没有一个是最理想的。例如，一个方案是提供分开的信号处理硬 件设备，其中一个硬件设备被分配用于处理与安全保护测量相关的数据， 而第二个硬件设备处理与机器管理相关的数据。这个方案显著增加了复杂 性和成本，因为必须在两个硬件设备中产生保护和管理所需的测量，要不 然就必须在该两个设备之间传送保护和管理所需的测量。在另一个方案 中，仅使用从该保护数据得到的有限量的管理数据。例如，如果由快速傅 里叶变换生成该保护数据，那么该管理数据的用户可以访问该完整的变换 以及馈给该变换的原始数据。然而，该管理数据用户在不影响该保护测量 的情况下，不能增加更多波形或者显著改变该数据采样。

发明内容

在本发明的一个方面，存在一种用于监视机器的系统。该系统包 括设置在机器周围的至少一个传感器，其生成表示机器状态的信号。监视 模块监视由该至少一个传感器生成的信号。该监视模块包括第一级信号处 理部件，其根据由该至少一个传感器生成的信号生成多个波形。该多个波 形中的每个提供该信号的不同频率信息。存在第二级信号处理部件，其包 括多个信号处理块，该多个信号处理块可被动态配置以链接形成至少一个 数据路径(该数据路径定义了将对从由该第一级信号处理部件生成的多个 波形中所选择的至少一个波形执行的信号处理操作，以确定与该机器操作 的管理相关的至少一个测量)，并且还形成至少一个数据路径(该数据路 径定义了将对从由该第一级信号处理部件生成的多个波形中所选择的至 少一个波形执行的信号处理操作，以确定与该机器的安全保护相关的至少 一个测量)。与该机器操作的管理相关的测量的可配置性是独立的，并且 不会干扰与该机器的安全保护相关的测量的可配置性。

在本发明的第二方面，存在一种用于监视机器的方法。该方法包 括：获得表示在机器处发生的状态的原始数据；根据该原始数据生成多个 波形，其中该多个波形中的每个描述了具有该原始数据的不同频率信息的 视觉表示；以及动态地配置多个信号处理块以将其链接形成至少一个数据 路径，该数据路径定义了将对从该多个波形中选择的至少一个波形执行的 信号处理操作，以确定与该机器操作的管理相关的至少一个测量以及与该 机器的安全保护相关的至少一个测量，而不会干扰用在确定与该机器操作 的管理相关的测量的其他数据路径以及确定与该机器的安全保护相关的 测量的其他数据路径中的信号处理块。