用于引导流体的生产系统的监控系统和方法

文档序号:10517795阅读:401来源:国知局
用于引导流体的生产系统的监控系统和方法
【专利摘要】计算机系统(100)、通过计算机执行的方法和用于确定在引导流体的级联式生产系统(200)中的至少一个系统组件(Kl至Kp)的运行状态的计算机程序产品。计算机系统包括接口(110),其配置成接收第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201,202),其中,第一压力脉冲信号(201)表征在通过生产系统(200)之前的压力脉冲,而第二压力脉冲信号(202)表征在通过生产系统(200)之后的压力脉冲。系统还包括存储单元(120),其配置成存储多个传输函数(TF1至TFm),其中,传输函数(TF1至TFm)说明了至少一个系统组件(Kl至Kp)对压力脉冲取决于运行状态的脉冲响应。系统还包括评估单元(130),其配置成,从第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201,202)在确定用于生产系统的真实的传输函数,并且比较生产系统(200)的真实的传输函数与用于系统组件的存储的多个传输函数(TF1至TFm),以由此确定生产系统(200)的特定的系统组件(Kl至Kp)的运行状态。
【专利说明】
用于引导流体的生产系统的监控系统和方法
技术领域
[0001]—般来说,本发明涉及一种电子数据处理系统,具体而言,涉及用于监测引导流体的级联式生产系统的组件的一种计算机系统、一种计算机程序产品和一种计算机执行的方法。
【背景技术】
[0002]在引导流体的级联式生产系统中,诸如用于渗析的水处理系统,在每个生产或净化步骤之后使用用于监测特定参数的传感器。传感器为生产系统的每个通过传感器监测的组件提供测量数据,其可用于确定相应的组件的运行状态。这种特定的参数的一个示例是在特定的组件的进口压力和特定的组件的出口压力之间的压差。因此,例如,如果沙滤器填充有干净的沙子或过滤器被漂入的颗粒污染,压差对于沙滤器是不同的。因此,由特定的参数(例如压差)可得出相应的组件的运行状态。在监测级联式生产系统的各组件的特定的参数时,可远程监测生产系统的功能性或安排和准备维护或维修任务。这种复杂的监测系统通常每个组件使用两个传感器,其中,第一传感器测量用于相应的组件的特定的参数的输入值,而第二传感器测量参数的输出值。因此,对于级联式生产系统需要大量的传感器,这引起很高的系统复杂性并且导致得到很多测量数据量。

【发明内容】

[0003]因此,需要一种复杂度很低的计算机支持的、用于监测在引导流体的级联式生产系统中的系统组件的系统,同时减少与监测相关的测量数据量。
[0004]该问题通过独立权利要求的特征解决。实施方式涉及用于确定在引导流体的级联式生产系统中的系统组件的运行状态的计算机系统。这种引导流体的级联式生产系统的示例是水处理设备、提炼设备、化学处理设备或其他设备,在其中待处理的液体通过生产系统的多个级联布置的系统组件(例如,过滤器、栗等)改变或处理。
[0005]在此,计算机系统包括接口以用于接收第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号。第一压力脉冲信号表征在通过生产系统之前的压力脉冲,而第二压力脉冲信号表征在通过生产系统之后的压力脉冲。压力脉冲例如可通过计算机系统本身借助于发送给生产系统的相应的系统组件(例如,栗)的控制信号触发。压力脉冲还可手动地通过生产系统的用户或以预定的间隔通过生产系统本身触发。在此,压力脉冲可具有短时间的压力升高的形状,在其中压力快速地再次降到原始状态的水平。但其他的脉冲形状同样是可能的,诸如阶梯状,在其中压力从原始水平突然提升到更高的水平,紧接着在更长的时段内保持该更高的水平。在此,时段包含系统组件的脉冲响应的长度。
[0006]在此,压力参数例如表示物理的测量变量,其对于整个生产系统连续存在。同样可使用其他物理的测量参数。例如还可补充于压力测量传感器使用用于确定化学/物理参数的传感器,例如氯含量、硬度、铁含量、Ph值或类似参数,它们的值受到通过的系统组件影响。本领域技术人员可将下文中借助压力参数阐述的原理转移或扩展到其他表征系统的技术参数上。
[0007]在此,在生产系统的这样的部位处产生压力脉冲,S卩,该部位关于通过压力脉冲触发的压力波的传播方向位于生产系统的其他系统组件之前。这种系统组件例如可为确定的过滤组件以用于净化流体或用于流体的化学变化。在一实施方式中,第一压力脉冲信号通过生产系统的第一压力传感器探测,其安装在压力脉冲产生组件和其他的系统组件之间。第二压力脉冲信号通过生产系统的第二压力传感器探测,其关于通过压力脉冲触发的压力波的传播方向安装在最后的系统组件之后。在备选的实施方式中,第一压力脉冲信号可直接通过压力脉冲产生组件探测,其因此满足第一压力传感器的功能。因此,需要仅仅两个测量点的测量值,其表征在整个系统的在生产系统中存在的所有组件内压力脉冲的改变。
[0008]计算机系统还包括存储单元以用于存储多个传输函数。在此,存储的传输函数说明了生产系统的系统组件中的至少一个对压力脉冲的取决于运行状态的脉冲响应。传输函数通常在数学上说明了在动态系统的输入信号和输出信号之间例如在频段方面的关系。关于生产系统,任何系统组件可理解成子系统。借助于传输函数可针对任意输入信号(压力脉冲)确定输出信号(改变的压力脉冲),即,确定相应的系统组件的反应。对于系统特性典型的是输出信号相对于输入信号的延时的反应。
[0009]系统组件的传输函数是频率函数,S卩,其说明了输入信号的每个单独的频率经历了哪些变化。通过其可算出任意的输入信号如何通过系统组件转换,或者系统组件引起哪些输出信号。用于计算系统的反应的传输函数可用于可通过线性微分方程或差分方程呈现的所有系统。系统组件(诸如沙滤器)例如可具有典型的阻尼特性,其根据过滤器被漂入颗粒污染的程度不同地衰减压力脉冲。针对每个系统组件可在存储单元中存储一个或多个传输函数,其例如说明了系统组件在理想运行状态(纯净的)或不同于理想状态的运行状态(轻微污染、严重污染、清洁运行等)中的脉冲响应。
[0010]经常使用的传输函数的示例是:巴特沃斯滤波、贝塞尔滤波、考尔滤波、切比雪夫滤波、高斯滤波、升余弦滤波、P单元、I单元、D单元、PTl单元、PT2单元或停止时间单元。
[0011]计算机系统还包括评估单元以用于由第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号确定用于生产系统的传输函数。因为两个压力脉冲信号说明了压力脉冲在所有的系统组件内的变化,所有信号差表示整个系统的脉冲响应的测度。因此,整个系统的传输函数包含与各系统组件的脉冲响应相关的频率成分。因为各系统组件由于其特定的阻尼特征组件引起特定的脉冲响应,由此具体组件的频谱还与相应的系统组件相关。由不同的系统组件的各传输函数可算出整个系统的传输函数。如果现在基于系统组件特定的说明了其无干扰的运行状态的传输函数算出整个生产系统的传输函数,则获得整个系统无干扰的运行状态的传输函数。因此,评估单元可通过比较生产系统的基于测量值确定的传输函数与生产系统的基于各系统组件特定的传输函数算出的总传输函数确定,生产系统是否处于无干扰的运行状态中。如果评估组件在比较时发现与无干扰的运行状态的偏差,可借助于频谱分析确定哪个或哪些系统组件对该偏差负责。基于用于生产系统的特定的系统组件的传输函数可最终确定生产系统的特定的系统组件的运行状态。评估单元例如可在借助于频谱分析确定系统组件特定之后重新算出用于整个生产系统的传输函数,并且在此使用用于系统组件的并非无干扰的运行状态的针对组件特定的传输函数。于是,如果由此算出的整个系统传输函数与由测量值确定的整个系统传输函数充分一致,可由此推出特定的系统组件的运行状态。
[0012]措辞干扰在此一般表示与理想运行状态的偏差。在该意义中也将特别的运行状态认定为干扰,即使有意引起运行状态。因此,例如同样落入该意义中的是系统组件的净化状态,因为例如在清洗过程期间组件的脉冲响应不同于在正常的生产运行期间的脉冲响应。
[0013]本发明的其他方面是可由所说明的计算机系统实施的通过计算机执行的方法,以及具有指令的计算机程序产品,该指令可由所述计算机系统处理,使得相应地实施通过计算机执行的方法。
[0014]在从属权利要求中说明了本发明的其他有利的实施方式。
【附图说明】
[0015]图1显示了用于监测生产系统的系统组件的根据本发明的计算机系统的实施例;
图2说明了根据本发明的压力脉冲的不同的示例;
图3A示例性地显示了系统组件的阻尼特征曲线,其中,阻尼特性随时间降低;
图3B示例性地显示了系统组件的阻尼特征曲线,其中,阻尼特性随时间提升;
图4A说明了用于整个级联式生产系统的与时间相关的模型传输函数的计算;
图4B说明了用于整个级联式生产系统的真实的传输函数;
图5说明了用于比较真实的传输函数与模型传输函数的根据本发明的实施方式;并且图6示出了根据本发明的通过计算机执行的方法的简化的流程图。
【具体实施方式】
[0016]图1显示了用于监测生产系统200的系统组件Kl至Kp的根据本发明的计算机系统100的实施例。
[0017]引导流体的级联式生产系统200具有多个系统组件,其以级联式的布置安装并且适合于处理通过生产系统200引导的液体(流体)。在此,每个系统组件执行用于流体的处理或转变的处理步骤。系统组件可如在实施例中示出的那样以级联的方式按顺序布置。但也可存在分支,其与流体路径按段地平行,其中,平行的路径最迟在最后的级联级Kp中再次聚集在一起。
[0018]引导流体的级联式生产系统200的一个示例是用于渗析的水处理系统。这种水处理系统的级联式布置的系统组件Kl至Kp的示例是:原水输入单元、原水池、介质过滤器、颗粒过滤器、软化设备、活性炭过滤器、深度过滤筒、粗滤器或螺旋式过滤器。
[0019]生产系统200配备有两个传感器S1、S2。传感器S1、S2用于监测生产系统200的特定的技术参数。这种技术参数的示例是在生产级联系统的始端处和在生产级联系统的末端处的压力或化学参数,诸如相应在生产级联系统的始端处和在生产级联系统的末端处的流体的氯含量、硬度、铁含量或ph值。在一种实施方式中,传感器SI和S2实施为压力传感器,其用作脉冲检测单元,以产生第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号201、202,其中,第一压力脉冲信号201表征在通过生产系统200之前的压力脉冲,而第二压力脉冲信号202表征在通过生产系统200之后的压力脉冲。压力脉冲可由脉冲发生器单元PG产生。这种压力脉冲发生器在现有技术中也许是已知的并且可产生不同形式的压力脉冲,诸如峰形210、突变形式(Sprungform)211或坡道形状(Rampenform)212(参见图2)。在此,脉冲发生器可从外部(例如通过计算机系统100)操控或设定节拍。响应(S卩,在出口处的时间函数)被称为脉冲响应。但还可通过内部时钟触发脉冲发生器PG(例如以有规律的时间间隔)。在一种备选的实施方式中,脉冲发生器PG可一起承担第一压力传感器SI的功能。因为脉冲发生器已经获悉通过压力脉冲引起的压力走向,所以可产生与此相关的压力脉冲信号作为脉冲发生器的输出信号。
[0020]由两个传感器S1、S2或由脉冲发生器PG和第二压力传感器S2产生的压力脉冲信号201、202可通过计算机系统100的相应配置的接口 110由计算机系统接收。在此,计算机系统100可为生产系统200的集成的组成部分(如在图1中示出的那样)。但计算机系统还可为独立的系统,其与生产系统仅仅联通地耦联。在此,生产系统200的传感器信号201、202传输到计算机系统100可通过标准通讯技术(诸如数据总线或无线电连接)借助于合适的通信协议实现。由此还可远程实现生产系统200的检查和/或维护计划。
[0021]计算机系统100还包括具有GTF确定组件131的评估单元130,其由第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号201、202得出用于生产系统200整体的真实的传输函数GTF。第一压力脉冲信号的确直接呈现出由脉冲发生器PG产生的压力脉冲的脉冲走向。而第二压力脉冲信号202呈现出整个系统200对原始产生的压力脉冲的脉冲响应。因此,还可由整个生产系统200的脉冲响应算出与此相关的传输函数GTF。这例如可通过频谱分析借助于傅立叶变换实现。在此,如果还可使用傅立叶变换的变型,例如傅立叶级数、连续傅立叶变换、离散傅立叶变换(DFT)或用于离散时间信号的傅立叶变换(DTFT)。
[0022]计算机系统200还包括存储单元120,其配置成存储多个传输函数TFl至TFm。在此,存储单元可使用计算机存储器的相应的存储区域。在此,传输函数TFl至TFm可存储在数据库或合适的文件系统中。在此,每个传输函数TFl至TFm说明了至少一个系统组件(Kl至Kp)对压力脉冲的取决于运行状态的脉冲响应。传输函数TFl至TFm可含有与时间相关的组件,其能够在获悉输入变量的时间走向的情况下得出在任何时刻的相应的输出变量。对于特定的系统组件Kl可存储多个传输函数TFl、TF2、TF3。因此在系统组件和传输函数之间存在关系1: η。因此,系统组件特定的传输函数TFI至TFm的数量m可大于相应的系统组件KI至Kp的数量P。传输函数TFld例如可说明沙滤器Kl的无干扰的运行状态,而传输函数TF2、TF3说明了相同的过滤器Kl相应地取决于干扰变量(例如漂入的颗粒)或在净化运转期间的运行状态。在与时间相关的传输函数的情况下,可借助于各传输函数算出相同的过滤器在不同的时刻的运行状态。
[0023]针对每个系统组件Kl至Kn可存储有用于无干扰的运行的至少一个传输函数和用于说明的干扰变量的影响的传输函数。对于干扰变量可作为时间函数z(t)来说明的情况,并且时刻t=0在此相应于未受干扰的状态,用于该系统组件的唯一的与时间相关的传输函数可不仅说明无干扰的运行,而且可说明在干扰变量的影响下的运行。图2详细阐述了,例如在系统过滤组件(具有过滤性能的所有的系统组件)中存在压差的情况下压差的由于漂入的颗粒在时间上引起的改变可如何作为相应的子系统根据时间t的阻尼出。
[0024]评估单元130(例如借助于GTF确定组件131)可由各系统组件的说明了无干扰的运行状态的传输函数算出用于整个生产系统200的传输函数。然后评估单元130的比较组件132可比较真实的传输函数GTF与生产系统在无干扰的运行状态中的算出的传输函数并且确定可能的偏差。比较器132还可通过比较真实的系统传输函数GTF与存储的多个传输函数TFl至TFm确定,系统组件Kl至Kp中的哪些以哪种方式与无干扰的状态存在偏差。在此,传输函数可示出相应的系统组件在频率范围中的脉冲响应。即,频谱反映了相关的系统组件在频率范围中的取决于运行状态的时间上的脉冲响应,并且与真实的系统传输函数的比较可通过比较相应的频谱发生,并且由此可最终确定生产系统200的特定的系统组件Kl至Kp的运行状态。在比较频谱时,不仅谱线的频率而且谱线的幅度都表征相应的运行状态。
[0025]对于系统组件(其相应的运行状态在频率保持相同的情况下仅引起幅度在频谱内的变化)来说,可直接由真实的系统传输函数借助相应的系统组件的特征性的频率推出该相应的系统组件。然后可借助于幅度变化推出相应的组件的运行状态η。
[0026]对于其改变的运行状态还引起对于相应的系统组件特征性的频率的改变的系统组件,可通过真实的系统传输函数与对于无干扰的状态算出的系统传输函数的频率比较首先推出系统组件,其对与无干扰的状态的偏差负责。然后可再次通过在真实的传输函数中的相应的幅度经由与相应的组件特定的传输函数的比较推出实际的运行状态。
[0027]生产系统还可含有另一压力传感器(未示出)。计算机系统可通过该第三压力传感器接收第三压力脉冲信号,其表征在生产系统中的绝对的压力降,并且在确定用于生产系统的传输函数时考虑该第三压力脉冲信号。在此,确定传输函数可结合下面的生产/净化阶段对于动态的和静态的运行状态是不同的。动态的状态例如存在于随后的系统组件或系统再处理单元(例如反向渗透)的打开的入口阀中。因此,通过生产系统的流出与动态的状态〉O 1/min中。在该状态中,压力脉冲可传播通过生产系统,并且可执行之前说明的用于确定各系统组件的运行状态的方法。在静态的状态中,随后的再处理单元并未激活。在此,前置的处理单元(例如渗析水处理)保持静态的压力>0 bar。在静态的状态中的流为O Ι/min。在静态的状态中可借助于压差观测检验生产系统的密封性。例如如果在压力传感器中的一个处的压力不按计划地下降,则存在生产系统的泄漏。
[0028]计算机系统还可可选地具有输出单元(例如监视器、打印机等等),其为用户显示出生产系统的确定的状态。例如可在生产系统的设备计划中相应地表示系统组件的运行状态。这例如可通过颜色编码(例如绿色表示无干扰,红色表示锁住,蓝色表示净化等)或图形动画(闪烁、脉动等等)实现。
[0029]图3A和图3B示例性地示出了用于生产系统的不同类型的系统组件的一些阻尼特征曲线(干扰函数z(t))。在此,图3A显示了阻尼特性随时间减小的系统组件的阻尼特征曲线。阻尼特征曲线dl显示了原水输入单元的阻尼特性关于时间的典型的走向。阻尼特征曲线d2显示了管路的阻尼特性关于时间的典型的走向。阻尼特征曲线d3显示了软化设备的阻尼特性随时间的典型的走向。图3B显示了阻尼特性随时间上升的系统组件的阻尼特征曲线。阻尼特征曲线d4显示了介质过滤器的阻尼特性关于时间的典型的走向。颗粒过滤器具有相似的特征。阻尼特征曲线d5和d6示出了用于两个不同的活性炭过滤器的阻尼特性关于时间的典型的走向。
[0030]图4A说明了用于整个级联式生产系统的与时间相关的模型传输函数GTFjnod135的计算。模型传输函数GTFjnod由特定组件的传输函数TFl至TFm得到,并且提供生产系统的模型脉冲响应y_m( t)作为在与时间相关的干扰变量z_m( t)的影响的情况下对输入x_m( t)(压力脉冲)的响应。与时间相关的干扰变量z_m(t)相应于所有的系统组件的总的干扰影响并且因此为整个系统的模型干扰函数,其基于所有的系统组件特定的阻尼特征曲线得到。
[0031]图4B说明了生产系统的基于压力脉冲信号确定的真实的传输函数GTF_real136。在此,x_r(t)为测得的/确定的第一压力脉冲信号,而y_r(t)为测得的第二压力脉冲信号(脉冲响应表征实际的系统阻尼,其总和由所有的系统组件的实际的运行状态引起,只要不存在其他的压力损失,诸如由于利用非承压池、沉淀池等引起。这种绝对的压力损失的影响可通过经由生产系统中的另一传感器探测绝对压力测得,并且然后使其相应地流入整个系统的真实的传输函数的计算中。例如可通过这种另一压力传感器测得在系统中的非承压池处的压力脉冲。通过该另一压力传感器可将系统的总传输函数分成两个级联的传输函数,其中,每个子传输函数反映在非承压池之前或之后的相应的子系统的脉冲响应。通过两个传感器确定的压差的改变的变化可等同于系统取决于时间的阻尼。如果涉及具有过滤性能的系统组件,诸如在图3B中过滤器组件,则干扰变量z_r(t)取决于漂入相应的过滤器中的颗粒的数量。
[0032]图5说明了用于比较真实的传输函数GTF_real139与模型传输函数GTFjnod 135的根据本发明的实施方式,其由各系统组件的存储的传输函数得到。图5说明了三个步骤,其可如通过箭头说明的那样以从上向下的顺序来执行。在第一步骤中,系统算出用于生产系统的模型传输函数GTFjnod 135。通过GTFjnod可确定对压力脉冲的脉冲响应y_m( t)。图示显示了在频率范围内在时刻t0=0(生产系统的无干扰的运行状态)时用于模型脉冲响应的示例。在此,各个频谱线的频率f和幅度A(f)是各系统组件的特征线。
[0033]在第二步骤中,基于第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号确定真实的系统传输函数GTF_real 136。示出的在时刻t0=0的频谱显示了基于模型传输函数的与频谱在很大程度上的一致性。这指的是生产系统在时刻t0=0时的无干扰的运行。
[0034]在第三步骤中,确定在时刻tl>0时的真实的系统传输函数GTF_real136。在该时亥IJ,已经有颗粒漂入一个或多个过滤器组件中,这导致整个系统的变化的阻尼。在脉冲响应的频谱分析中,以虚线箭头标出的三个谱线示出了与无干扰的状态的显著的偏差。由模型传输函数GTF_mod可确定对相应的谱线负责的系统组件。以这种方式还可由谱线的幅度或频率的偏差推出干扰的范围,因为借助于涉及的系统组件的与时间相关的传输函数可确定整个系统的由此引起的与时间相关的传输函数,并且因此可算出在时刻tl的GTF_mod。在此,模型计算与真实的测量的比较可不仅基于建模的和真实的脉冲响应而且基于建模的和真实的传输函数进行。
[0035]对于生产系统含有相同类型的多个系统组件(其具有相同或相似的传输函数)的情况,系统不可无问题地基于根据本发明的分析推出处于并非无干扰的运行状态中的特定的系统组件。对于这种情况,相同类型的系统组件的不同实例例如可设有集成的流量套,其中,每个流量套引起在相应的系统组件处的限定的压力降。限定的压力降累加成相应的组件特定的压力降并且引起相应的组件特定的传输函数的频谱改变。在此,流量套应匹配于压力测量传感器的传感器精度以及在使用的处理阶段中的系统组件。因此,不同地确定尺寸的集成的流量套可使得系统类型的系统组件的传输函数有区别。相同的原理还可用于生产系统的冗余的处理步骤。
[0036]基于分析还可尤其借助于合适的特定组件的传输函数断定各组件的清洁状态。因此,计算机系统可自动识别出已经进行了哪种类型的清洁,并且清洁是否正确地进行。清洁循坏可主要由传输函数的分析确定。这使得计算机系统可在时间上协调地引起生产系统中的清洁过程。例如可借助分析压力脉冲信号和相应的总的传输函数和/或组件特定的传输函数执行例如沙滤器的按需控制的反冲洗或深度过滤筒的按需控制的替换。这降低了流体(例如水)的消耗以及通过生产系统引起的电流消耗以及取决于干扰变量Z(t)的耗材。为此,计算机系统可通过触发执行器信号经由通至生产系统的接口按需控制地操控相应的执行器,其在生产系统中改变液体的流动性质。执行器例如可按需控制地开动相应的再生过程和/或冲洗过程。概括地讲,执行器可通过相应的操控用于改变流速或流动路径。这例如可通过可控制的以下期间实现:
-可节流的阀,
-旁路开关,其根据操控使流改道到旁路路径上,
-压力开关,或
-其他分流执行器(例如Y分路),
因此,生产系统通过根据本发明的计算机监测系统根据通过系统提供(例如,通过正常运行或清洁运行)的真实的流体质量工作。
[0037]如果级联式生产系统为渗析水处理设备,则计算机系统可在使用生产系统时相应地监测以下因素:
?生产系统的泄漏
?过滤筒被干扰变量的加载和过滤筒的替换时刻
?过滤器(诸如沙滤器或活性炭过滤器)根据引入的干扰变量的反冲洗时刻?软化设备组合硬度测量装置的再生时刻以及由此引起的冲洗装满用于软化水的盐的时刻。
[0038]生产系统除了第一压力传感器和第二压力传感器之外可具有其他的传感器对,其适合于测量生产系统的技术参数,诸如氯含量、硬度、铁含量或Ph值。对于技术参数,还可将特定组件的传输函数存储在监测系统中并且由此以用于说明的压力参数类似的方式获得关于各个系统组件的运行状态的附加的信息。根据本发明减少传感器的数量可使得整个系统更鲁棒且维护更少。
[0039]计算机系统例如还可在评估单元中管理规则,其在比较模型传输函数与真实的传输函数时能够实现调整报警极限,在超过该报警极限时触发报警,其发出生产系统的不再可获得的运行状态的信号。这种报警极限例如可针对相应于过滤器阻塞的阻尼值来设置。
[0040]图2中的不同的压力脉冲形状除了确定各个系统组件的运行状态之外还可用于由引起的系统响应推出整个生产系统的密封性、测定用于系统组件特定的传输函数的阻尼因素并且重新设立、比较或触发报警极限。
[0041]图6示出了根据本发明的用于确定在引导流体的级联式生产系统中的至少一个系统组件的运行状态的通过计算机执行的方法1000的简化的流程图。虚线快中的步骤可理解为可选的步骤。
[0042]通过计算机执行的方法的各步骤可由计算机系统100的组件(参见图1)实施。在接受步骤1200中,计算机系统接收生产系统的第一压力传感器和第二压力传感器的第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号,其中,第一压力脉冲信号表征在通过生产系统之前的压力脉冲,而第二压力脉冲信号表征在通过生产系统之后的压力脉冲。在确定步骤1300中,计算机系统然后由第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号确定用于生产系统的真实的传输函数。接着在比较步骤1400中比较生产系统的真实的传输函数与存储的多个系统组件特定的传输函数,其中,系统组件特定的传输函数说明了至少一个系统组件对压力脉冲的取决于运行状态的脉冲响应。最后,在确定步骤1500中,计算机系统可基于比较结果确定生产系统的特定的系统组件的运行状态。用于关于系统组件的运行状态对生产系统的真实的传输函数分类的比较步骤1400和确定步骤1500可使用神经元网络。在此,系统组件的传输函数可存储为频谱。在此,每个频谱反映了相关的系统组件在频率范围中的取决于运行状态的脉冲响应。然后在频率范围中执行比较步骤1400和确定步骤1500。
[0043]可选地,在发送步骤1100中,计算机系统可生成控制信号以用于在生产系统中产生压力脉冲并且将其发送给生产系统的脉冲发生器。该步骤可在方法开始时实施。
[0044]在计算机系统借助针对特定的组件确定运行状态之后已经确定需要再生或冲洗之后,可在发送步骤1600中可选地将按需控制的执行器信号发送给生产系统,其中,执行器信号可在生产系统中操控执行器,以便开始再生过程和/或冲洗过程。
[0045]本领域技术人员可将计算机系统的之前公开的有利的实施方式容易地列入用于实施通过计算机执行的方法的构思中。
[0046]如果计算机系统通过指令处理执行方法算法的计算机程序,通过计算机执行的方法1000例如可通过参考图1说明的计算机系统实施。
[0047]本发明的实施方式可以数字电路、计算机硬件、固件、软件或它们的任意组合的形式实现。本发明还可以计算机程序产品(例如在物理信息载体(例如,机器可读的存储介质)上的计算机程序)的形式实现,以便由数据处理装置(例如,可编程的处理器、计算机或通信连接的计算机)实施或控制其运行。计算机程序产品如所要求保护的那样可以任何编程语言完成,其中,还包含汇编或解释语言。这可以任何方式使用,例如用作单独的程序、模块、组件、子程序或用于适合于用在数据处理系统中的其他单元。
[0048]计算机程序可由计算机执行或通过多个经由通信网络彼此连接的计算机或者分布在一个位置,或者分布在多个位置。通过计算机执行的方法可经由在相应的数据处理装置上执行相应的计算机程序产品实施。
[0049]根据本发明的方法步骤可由一个或多个可编程的处理器通过处理计算机程序实施,以实施根据本发明的功能,其中,处理输入数据并且在此产生相应的输出数据。方法步骤还可通过特别的逻辑模块诸如现场可编程门阵列(FPGA)或特殊应用集成电路(ASIC)实施。
[0050]适合于执行计算机程序的处理器的示例具有一般的或专门的微处理器和任何数字式计算机的任意单处理器或多处理器解决方案。处理器通常从只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)或从两者获得指令和数据。计算机的重要元件是至少一个处理器和一个或多个存储介质,以存储数据和指令。计算机通常还与一个或多个大容量存储介质(例如磁存储介质、磁光存储介质、光存储介质或固态(SSD)存储介质)连接,以便从存储介质接收数据或将其存储在此处。这种存储介质还可在需要时予以提供或可通过因特网访问(例如云计算)。用于存储程序指令和数据的合适的数据载体包括所有类型的非易失性的存储元件,例如半导体存储元件(例如EPROM、EEPROM)、闪存装置、磁存储介质或磁光存储介质、CD-ROM、DVD-ROM或蓝光光盘。处理器和存储器元件可通过专门的逻辑模块补充,或为专门的逻辑模块的一部分。
[0051]为了实现与用户的交互作用,本发明可在计算机上执行,其包括至少一个输出装置(例如,IXD监视器、扬声器等等)和至少一个输入装置(例如键盘、触摸屏、麦克风、显示装置,例如鼠标或轨迹球)。
[0052]本发明可在数据处理装置上执行,其包括后端组件(例如数据服务器)、或中间件组件(例如应用服务器)、或前端组件(例如具有图形用户界面或网页浏览器的客户端计算机,对此用户可与本发明的实施方式互动)、或后端组件、中间件组件和前端组件的任意组入口 ο
[0053]客户端计算机还可为移动终端设备,例如智能电话、平板PC或任何便携式计算机装置。系统的组件可彼此通信连接(例如借助于通信网络,诸如局域网LAN或广域网WAN、因特网或无线LAN或电信网络)。
[0054]计算机系统可包括客户端和服务端。客户端和服务端通常物理地彼此隔离并且通过通信网络互动。在此,在客户端和服务端之间的关系通过计算机程序存在,其在相应的计算机上执行并且具有彼此的客户端-服务端关系。
【主权项】
1.一种用于确定在引导流体的级联式生产系统(200)中的至少一个系统组件(Kl至Kp)的运行状态的计算机系统(100),包括: 接口(110),其配置成接收第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201,202),其中,所述第一压力脉冲信号(201)表征在通过所述生产系统(200)之前的压力脉冲,而所述第二压力脉冲信号(202)表征在通过所述生产系统(200)之后的压力脉冲; 存储单元(120),其配置成存储多个系统组件特定的传输函数(TFl至TFm),其中,系统组件特定的传输函数(TFl至TFm)说明了至少一个系统组件(Kl至Kp)对压力脉冲的取决于运行状态的脉冲响应;和 评估单元(130),其配置成由所述第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201、202)确定用于所述生产系统的真实的传输函数并且比较所述生产系统(200)的真实的传输函数与用于所述系统组件的存储的多个传输函数(TFl至TFm),以便由此确定所述生产系统(200)的特定的系统组件(Kl至Kp)的运行状态。2.根据权利要求1所述的计算机系统,其中,所述接口(110)还配置成接收第三压力脉冲信号,其表征在所述生产系统中的绝对的压力降,并且在确定用于所述生产系统的传输函数时考虑该第三压力脉冲信号。3.根据上述权利要求中任一项所述的计算机系统,还包括:信号发生器,其配置成产生控制信号(220),该控制信号用于产生在所述生产系统(200)中的压力脉冲。4.根据上述权利要求中任一项所述的计算机系统,其中,所述系统组件(Kl至Kp)的传输函数(TFl至TFm)作为频谱来存储,并且每个频谱反映了相关的系统组件在频率范围中的取决于运行状态的脉冲响应。5.根据权利要求4所述的计算机系统,其中,特定的系统组件的运行状态的改变相应于相关的频谱在特征性的频率和/或频率幅值方面的改变。6.—种引导流体的级联式生产系统(200),包括: 多个级联式布置的系统组件(Kl至Kp),其用于处理在所述生产系统中的液体, 压力脉冲产生组件(PG),其用于在所述生产系统中在关于通过压力脉冲触发的压力波的传播方向处在所述生产系统(200)的级联式布置的系统组件之前的部位处产生压力脉冲, 至少一个压力传感器(S1、S2),其用于探测在所述生产系统中在关于通过压力脉冲触发的压力波的传播方向处在级联式布置的最后的系统组件之后的部位处的压力脉冲信号,和 根据上述权利要求中任一项所述的计算机系统(100)。7.根据权利要求6所述的生产系统,其中,特定的系统组件(Kl至Kp)构造为以下组件类型中的一个的实例:原水输入单元、原水池、介质过滤器、颗粒过滤器、软化设备、活性炭过滤器、深层过滤筒、粗滤器和螺旋式过滤器。8.根据权利要求6或7所述的生产系统,其中,系统组件的相同组件类型的多个不同的实例相应设有不同调节的集成的流量套,从而具有其相应的集成的流量套的每个实例具有可区别的组件特定的传输函数。9.根据权利要求6至8中任一项所述的生产系统,其中,所述生产系统包括至少一个执行器,其配置成响应通过计算机系统接收的按需控制的执行器信号在所述生产系统中改变液体的流动性质。10.—种用于确定在引导流体的级联式生产系统中的至少一个系统组件的运行状态的计算机执行的方法(1000),包括: 接收(1200)第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201,202),其中,所述第一压力脉冲信号(201)表征在通过所述生产系统(200)之前的压力脉冲,而所述第二压力脉冲信号(202)表征在通过所述生产系统(200)之后的压力脉冲; 由所述第一压力脉冲信号和第二压力脉冲信号(201,202)确定(1300)用于所述生产系统(200)的真实的传输函数; 比较(1400)所述生产系统(200)的真实的传输函数与存储的多个系统组件特定的传输函数(TFl至TFm),其中,系统组件特定的传输函数(TFl至TFm)说明了至少一个系统组件(Kl至Kp)对压力脉冲的取决于运行状态的脉冲响应;和 基于比较结果确定(1500)所述生产系统(200)的特定的系统组件(Kl至Kp)的运行状??τ O11.根据权利要求10所述的计算机执行的方法(1000)还包括: 发送(1100)控制信号(220)以在所述生产系统(200)中产生压力脉冲。12.根据权利要求10或11的计算机执行的方法(1000)还包括: 将按需控制的执行器信号发送(1600)给所述生产系统,其中,所述执行器信号配置成在所述生产系统中操控执行器以开动再生过程和/或冲洗过程。13.根据权利要求10至12中任一项所述的计算机执行的方法(1000),其中,将所述系统组件(Kl至Kp)的传输函数(TFl至TFm)存储为频谱,并且每个频谱反映了相关的系统组件在频率范围中的取决于运行状态的脉冲响应,并且比较这些步骤,且在所述频率范围中执行确定。14.根据权利要求10至13中任一项所述的计算机执行的方法(1000),其中,为了关于系统组件的运行状态对所述生产系统(200)的传输函数分类,比较和确定步骤使用神经元网络。15.—种计算机程序产品,其包括指令,在加载到计算机系统的至少一个存储模块中和通过所述计算机系统的至少一个处理器处理时,该指令实施根据权利要求10至14中任一项所述的计算机执行的方法。
【文档编号】F15B19/00GK105874393SQ201480072779
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】C.布劳恩
【申请人】弗雷森纽斯医疗护理德国有限责任公司
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