远程诊断系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 本专利文档要求于2014年1月8日提交的临时美国专利申请序列号61/924, 923 在35U.S.C§ 119 (e)下的申请日的权益，该临时美国专利申请在此通过引入而并入。
技术领域
[0002] 本申请涉及现场维修（service)和诊断的领域，并且更具体地涉及用于利用现场 数据系统建模进行远程诊断的系统和方法。
【背景技术】
[0003] 动态机械系统可以具有软件控制的许多部件。随着机械系统的老化，这些部件遭 受磨损，并且，软件必须能够计及部件所经受的任何磨损。动态机械系统可能以软件未适当 计及特定情形的软件故障的形式或者以在其中机械部件异常操作的机械事件的形式经受 现场中的维修事件。
[0004] 在针对动态机械系统的控制软件的设计期间，可以使用动态系统的数学模型来模 仿机械系统。这允许在实际上不必在系统上安装软件的情况下测试软件。这允许设计者快 速评估软件及其功能。数学模型被设计成接受包括诸如模型机械故障之类的输入的多个输 入，以将系统设计成对这种情形作出响应。
[0005] 在一些工业(诸如，起重机工业）中，现场中的意料不到的维修事件的成本可能是 很大的。在一些实例中，维修事件可能导致完全的工作停止。因此，有益的是，能够预测何 时可能发生维修事件并进行校正，或者在其发生之前针对状况进行计划。这通常通过例程 检查和维护而进行。然而，一些起重机部件(诸如动臂伸长部（boomextension)或悬臂伸长 部（outriggerextension))在不物理拆卸该部件的情况下可能难以检查。例如，耐磨板被 设置在起重机部件内部且可能对检查来说不可接近。类似地，密封物处于液压缸内且在缸 处于操作中的情况下不可见。物理检查这些部分需要拆卸部件，这势必造成工作停止。拆 卸可能导致部件上的附加磨损，该附加磨损可以通过采用基于实际装置使用的维护程序而 避免。
[0006] 具有用于准确地预测软件控制机械系统的维修事件的系统将是有用的。这将减少 导致停机时间的维修事件的数目。预防性维护将能够基于机器的使用而调度。当前预防性 维护调度基于运行的小时以及日历日。远程诊断系统将能够包括工作的量、操作简档、天气 和其他数据，以调整预防性维护调度。
【发明内容】
[0007] 本发明的实施例包括一种远程诊断系统。所述远程诊断系统包括设备模型、操作 现场中的动态系统、控制系统、数据收集和分发系统、以及被配置成存储和分析所收集的数 据的数据仓库。所述设备模型模拟动态系统，并具有多个模型输入和多个模型输出，所述多 个模型输出依赖于所述设备模型和所述多个模型输入。所述动态系统处于操作现场中，并 在操作期间产生真实数据。所述控制系统被适配成可操作地耦合至所述动态系统，并被配 置成接收操作者输入并响应于所述操作者输入而通过控制信号来控制所述动态系统。所述 数据收集和分发系统被配置成：从包括所述动态系统、所述设备模型和所述控制系统的多 个数据源收集数据；以及将数据分发至多个数据目的地。所述数据仓库被配置成合并、聚集 和存储所收集的数据。所述数据仓库将向分析系统和报告系统提供数据。
[0008] 另一实施例包括一种用于远程诊断动态系统的方法。在所述方法中，生成动态系 统的数学模型，所述数学模型具有用于接收至少一个模型输入和至少一个模型输出的接 口，所述至少一个模型输出依赖于所述至少一个模型输入和所述数学模型。然后将多个模 型输入输入到所述数学模型中。将所述多个模型输入和所述数学模型的多个对应模型输出 记录到模型记录。将多个真实输入数据和真实输出数据记录到至少一个真实记录。将所述 真实输入数据和真实输出数据与所述动态系统相关联。从该多个真实记录当中确定具有感 兴趣真实输出的至少一个相关真实记录。将该至少一个感兴趣真实输出与多个模型记录进 行比较，以识别具有与所述至少一个感兴趣真实输出相对应的至少一个模型输出的相关模 型记录。对所述相关模型记录进行分析，以确定与所述相关真实记录的真实输入数据有共 同之处的模型输入。然后输出与所述相关记录的真实输入数据有共同之处的模型输入的指 /Jn〇
【附图说明】
[0009]为了进一步使一个或多个本发明的上述和其他优势和特征变得清楚，在附图中图 示了对其具体实施例的参考。附图仅描绘了典型实施例，且因此不应被视为进行限制。将 通过使用附图，以附加的特性和细节描述和解释一个或多个实施例，在附图中： 图1是根据本发明的实施例的用于远程诊断的系统的示意图。
[0010] 图2是根据本发明的实施例的具有控制系统的起重机的示意图。
[0011] 图3是根据本发明的实施例的具有控制系统的起重机的模型的示意图。
[0012] 图4是图示了根据本发明的实施例的用于分析维修记录以确定故障的原因且用 于更新设备模型的过程的示意图。
[0013] 图5是根据本发明的实施例的系统的实施例的示意图。
[0014]附图不必按比例绘制。
【具体实施方式】
[0015] 本发明的实施例包括用于准确地预测动态系统的维修事件的系统和方法。这在其 中有用的一个特定领域是建筑装置领域，以及更特别地，起重机领域。本发明的实施例适 于其他类型的动态系统，诸如工业装置和商业食品服务系统。本发明的实施例现在将被进 一步描述为与起重机相关，尽管应当理解，本发明适用于其他动态系统。在下面的段落中， 更详细地限定本发明的不同方面。如此定义的每个方面可以与任何其他一个或多个方面组 合，除非清楚地相反指示。特别地，被指示为优选或有利的任何特征可以与被指示为优选或 有利的任何其他一个或多个特征组合。
[0016] 图1是远程诊断系统100的实施例的示意图。远程诊断系统100包括设备模型 102、动态系统104、第一控制系统110、第二控制系统112、数据收集和分发系统106、数据仓 库108、数据分析系统114、数据报告系统118和其他数据源。第一控制系统110或实验室 车辆可操作地耦合至设备模型102以及数据收集和分发系统106。第二控制系统112或装 置控制系统可操作地耦合至动态系统104以及数据收集和分发系统106。设备模型102可 操作地耦合至数据收集和分发系统108。动态系统104可操作地耦合至数据收集和分发系 统 108。
[0017] 针对远程诊断系统100的部件中的每一个的可操作耦合可以包括可操作以允许 这些部件彼此通信的任何通信链路。例如，可操作耦合可以包括模拟有线连接、数字有线连 接、模拟无线连接或数字无线连接。可操作耦合可以针对部件中的每一个而不同并可以包 括多于一种类型的通信链路。例如，第一控制系统110可以通过有线连接与设备模型102 通信，但通过无线连接与数据收集和分发系统106通信。此外，可操作耦合可以被组合到单 个通信链路中。例如，第一控制系统110和设备模型102二者均可以通过公共无线链路与 数据收集和分发系统108通信。
[0018] 动态系统104是由第一控制系统110控制的动态机械系统。在一些实施例中，动 态系统104可以包括如下描述的起重机系统，或者其可以包括起重机系统的个体部件或系 统。例如，动态系统104可以包括起重机动臂402、起重机悬臂404、起重机上层结构406、或 者用于形成系统的部件的组合。在其他实施例中，动态系统104可以包括不同的系统，诸如 工业冷却系统。其他动态系统处于本发明的范围内，只要它们由控制系统控制且可以被建 模即可。动态系统104接受来自控制系统110的至少一个输入，并操作以执行与输入相关 联的功能。
[0019] 数据仓库108存储从控制系