用于联网监测至少一个物体的方法与流程

本发明涉及一种用于联网监测至少一个物体的方法。另外，本发明涉及一种监测部件以及一种联网监测系统。

背景技术：

1、不断发展的iot(物联网)环境使得“物”(即物体例如像门、窗、照明机构、工业机器或家用机器、电网和变压器)需要配设有物理传感器。另外，必须设置连线或无线的连接，其将物体从其所在地连接至互联网。借此获得的物体联网可使物体通过互动来相互合作。

2、但用于集成传感器装置和联网的技术成本通常是巨大的。一个例子是供电设备的变压器，在此，传感器装置和联网需要大量措施。典型的低压变压器的各类连接需要关断变压器几小时或几天，以便以物理方式可靠地连接测量电缆以监测变压器功率。这造成工作中断或电流暂时旁流至电网。事件如过热、功率不平衡、电网负荷或油冷系统状态的监测或许造成几天的停机时间。

3、原则上，在物体处可能需要复杂的侵入式措施用于借助传感器进行数字监测和联网(例如实体上对物体钻孔以安装传感器)。因此，可靠的、在技术和经济上有意义的物体联网变得困难，并且尤其在变压器的情况下因所述缘故而一般是不可能的。

技术实现思路

1、因此，本发明的任务是至少部分消除前述缺点。尤其是，本发明的任务是提供一种用于监测至少一个物体的改善的解决方案。

2、以上任务通过一种具有权利要求1的特征的方法、一种具有权利要求14的特征的监测部件以及一种具有权利要求16的特征的系统来完成。本发明的其它的特征和细节来自各自从属权利要求、说明书和图。在此，与本发明的方法相关所描述的特征和细节显然也与本发明的监测部件以及本发明的系统相关地适用，反之均亦然，因此关于对各发明方面的公开总是相互参照或可相互参照。

3、该任务尤其是通过一种用于联网监测至少一个物体、尤其是至少一个最好被用在供电网中(即用于供电设备中的电压变换)的变压器和/或功率变压器和/或低压变压器的方法来完成。本发明的方法还能够允许物体如家用电器或机器等的监测和联网。在此也能监测不同的物体(如变压器和工业机器)。各自监测物体在此可以一开始不具有监测用传感器装置和/或联网用部件，因此设计成不与iot兼容。另外，该至少一个物体也可以分别设计成机械的非电气物体如门或窗。以下还将详细描述物体的其它可能设计。

4、尤其是规定，执行以下步骤，优选依次按照所说明的顺序，其中，单独步骤和/或所有步骤或许也能重复执行：

5、-由(正好)一个(唯一)监测部件在至少或正好一个(尤其是有源的、即对于所述监测无工作中断地带电运行的和/或无源的且因此非带电运行的)物体处采集、优选非接触地和/或无线地测量和/或接收至少两个(或至少三个或至少四个或至少六个或至少八个)不同的采集参数，其中，优选是彼此不同的采集参数专属于该物体的至少一个或正好一个物体参数，

6、-可选地：依据至少其中一个由监测部件测得的采集参数执行频率评估、尤其是数字傅里叶变换，

7、-输出关于测得的采集参数和/或频率评估结果(例如频谱)的监测信息至至少一个网络，以传输(监测信息)至用于依据监测信息评估、即例如就值而言查明或以其它方式确定物体参数的处理系统(如云)。

8、换言之，处理系统用于评估物体参数以通过所述评估提供所述监测。处理系统可以设计成中央处理系统以接收不同的监测部件的监测信息并且据此评估不同物体的物体参数。也可能可行的是可依据监测信息评估不同物体的多个物体参数。

9、作为物体参数，例如可以评估物体或物体环境中的状态和/或事件和/或性能和/或工作参数(如电功率)和/或可测异常。例如该至少一个物体参数可以分别在物体上被测量或者至少与物体的当前状态相关联。可以规定，物体参数直接涉及当前的(或者未来的预测的)物体状态或者事件，或通过物体参数评估可以推断出当前(或者未来)的物体状态和/或物体处的事件。各自采集参数可以专属于物体参数，即，例如设计成可测物理参数(如温度或光强度等)，其与物体参数相关或由此受影响。例如可依据电场和/或噪音和/或振动(分别作为其中一个采集参数)来监测电功率或变压器危险状态(作为物体参数)。

10、监测信息的传输通过至少一个网络进行，因此监测能联网进行。这可以具体意味着，多个监测部件连接至网络，这些监测部件分别将用于各自至少一个或多个物体的监测信息输出至该网络。监测部件或许可以监测不同的物体。其中的每个单独监测部件也可以分别监测多个不同物体，因此采集由其中一个或多个所述物体产生和/或影响的采集参数。所述监测可以通过采集参数的按无线方式或关于物体以非接触的方式的采集而未侵入物体地进行。

11、本发明的方法具有如下优点，即，可以实现以技术简单的方式可靠监测一个单独物体和或许还监测多个物体。为了联网监测也可以通过使用监测部件以技术简单的方式来改装物体。

12、至少一个物体可以分别设计成以下物体中的一个：

13、-门或窗，

14、-电源用变压器，

15、-机器、尤其是家用电器如洗衣机或洗碗机，

16、-照明机构，

17、-工业机器或工业机器人。

18、当设有超过一个的物体作为至少一个物体时，所述物体也可以包括所述物体中的至少两个或至少四个或至少十个不同的物体，在此，该采集参数或许通过唯一的监测部件来测得。在此可以想到，于是测知多个共同的采集参数(例如以叠加形式)，其与不同物体的物体参数相关联。例如可以作为采集参数来叠加采集第一物体的振动与第二物体的振动，其因此允许推断出不同物体的物体参数。如果一个监测部件监测多个物体，则可以依据监测信息例如依据监测信息的频率特征的数量级来区分从哪个物体测得该采集参数。或许也可以通过这种方式又分解所述叠加，例如依据监测信息的频率和/或幅值的评估。该监测信息例如包括测得的声音采集参数的声音信息。于是，可以在较低音量下推断出较远的物体距离。

19、该物体可以设计成变压器如低电压变压器，即，用于变换在10kv或20kv范围内的尤其在配电节点处的电压。

20、至少一个物体参数可以包含物体的电流和/或负荷和/或电功率等。因此该物体参数可以专属于物体的负荷和/或工作和/或状态。所述监测因此可以直接设计为：测量物体参数或借助物体参数评估来确定物体状态尤其是负荷。该状态例如包括过热和/或功率不平衡和/或电网负荷和/或物体的油冷系统状态等。因此可通过评估该物体参数来确定物体的状态。

21、还可能可行的是至少其中一个采集参数的频率评估尤其通过监测部件执行，并且监测信息于是具有关于频率评估结果(如频谱或频率特征)的至少一个信息。另外，频率评估可以设计为傅里叶变换、尤其是快速傅里叶变换(缩写为fft)。通过傅里叶变换，测得的采集参数能被分解为其频率部分，即换言之，可以确定一个频谱。它允许依据频率部分进行物体参数的评估。频率评估结果因此可以是频谱，其值以数字形式由监测信息代表。

22、可以进一步有利地规定，该监测部件在结构上设计成与所述物体和/或处理系统分开。该监测部件因此可通过与物体分开设计而也在物体连续工作中被用于监测，而无需为了安装监测部件而对物体做结构调整。也可以通过这种方式允许该监测部件监测多个物体。相对于处理系统的分开设计允许使用中央处理系统，其可以通过至少一个网络连接至多个监测部件。中央处理系统因此可以评估并且尤其确定用于各不同物体的物体参数。在此，监测信息可以具有分配信息以将监测信息分配给其所源自的监测部件。

23、可能的是将采集参数设计成以下参数中的至少两个：

24、-尤其通过连续运行的物体产生的电磁场，

25、-尤其在物体环境中的温度，

26、-尤其在物体环境中的气体，

27、-压力，

28、-光、尤其是光强度，

29、-尤其在物体环境中的湿度，

30、-温度，

31、-热，

32、-振动，

33、-热电红外方向识别，

34、-电磁干扰，

35、-声音。

36、所述采集在此可针对至少其中一个采集参数也设计成测量。在所述采集时针对采集参数所采集的或测量的值和尤其是随即存在的用于在相同时刻测得的不同采集参数的值的组合可与物体参数相关、即例如与物体的事件和/或状态相关。因此例如以门为物体时的开门事件能以可重现方式影响所用的采集参数。这允许通过监测信息中的一定值或模式或异常识别这样的影响。监测信息有利地包括值的组合并且或许也可以根据时间(如依据时间曲线)被评估。在各不同采集参数中出现所述影响的时间关联也可以专属于物体参数。因此，在时间上同步化所述采集和/或所输出的监测信息可能是有意义的。

37、根据另一个优点而可以规定至少其中一个采集参数以电磁场和/或电磁波的形式由该(至少一个)物体在连续工作中(即在工作生效状态中)产生，其中，优选该监测部件在采集参数的接收作用范围内在空间中布置在物体上和/或与物体间隔布置。相应地，该采集参数可以设计成仅由一个物体产生的电磁信号，或者也设计为由多个物体产生的场或波的叠加。

38、该监测部件距物体的距离例如可以为至少1米或至少2米或最多2到3米。

39、此外在本发明范围内可选地可能的是，至少其中一个所述采集参数被设计为电磁信号、尤其是低频信号，最好在40-70赫兹的频率范围内和/或具有基本上为50或60赫兹的频率。在此，信号频率可以对应于采用呈变压器形式的物体的电网的电网频率。

40、此外在本发明的方法中有利的是，该至少一个物体参数被设计成以下参数中的至少一个：

41、-在物体处的事件如物理事件，优选是在物体处的运动和/或物体的电激活和/或开门和/或关门和/或过渡至物体的另一状态、尤其是危险状态，

42、-电气参数、尤其是物体的电流或电功率，尤其是用于执行处理以实现物体处的电流测量和/或测知物体的负荷分布，

43、-物体状态、尤其是危险状态，

44、-在物体处的磁场或电场的变化，

45、-物体发出噪音，

46、-物体的振动状态。

47、物体参数的变化可能导致至少其中一个采集参数受到影响。因此可能的是依据所述采集参数的采集来推断出物体参数。

48、为了能针对各不同的监测部件来集中评估所述采集，有利地将至少一个关于所述采集的信息借助监测信息传输给处理系统。依据物体参数的评估，于是可以对处理系统的使用者输出指示如警告。监测信息可以作为该信息具有用于所有测得的采集参数的测量值。

49、可能进一步可行的是执行以下步骤以评估、尤其确定至少一个物体参数：

50、-通过处理系统、优选通过处理系统的电子网络接口接收所输出的监测信息，

51、-执行对所接收的监测信息的尤其呈数字评估形式的处理(优选通过处理系统)，优选通过评估机构(尤其是处理系统)，尤其是用以将处理结果用作关于物体参数的信息。

52、所述处理例如可以通过统计算法和/或通过识别在监测信息中的峰值(峰)和/或最大值来执行。也可以进行在监测信息中的重心确定和/或模式识别以用于处理。该评估机构可以相应设计成计算机程序等以执行所述处理。关于物体参数的信息可以例如设计成就值而言确定该物体参数例如物体的输出电流，或者设计成配属于物体状态。

53、该监测信息例如包括至少其中一个测得的采集参数的频谱，其作为频率评估结果存在。若高出一定的频率部分的幅值的预定阈值和/或一定的频率模式，则在此可以推断出物体参数。相应地，可以根据另一可能性，也规定了或许凭经验确定一定预定频谱与一定的物体参数或状态的对应配属关系。依据所述配属关系，于是可以将监测信息的频谱分配给相应的物体参数或状态，因此以简单方式进行监测。所属的物体参数或状态于是是评估结果。如果出现对应于例如指明物体过高负荷的临界物体参数或状态的配属关系，则可以有利地输出警告给使用者。评估机构例如包括用于所述分配关系的预定表。

54、在另一个可能方式中可以规定，评估机构具有至少一个人工神经元网，以根据机器学习依据所学到的评估机构信息执行所述处理且尤其是评估。神经元网允许代替凭经验地人工分配监测信息至物体参数或状态而通过所述训练自动达成所述分配。为此，例如可以采用如下形式的训练数据，即，输入数据包含预定的监测信息，其作为基准真相(groundtruth)被分配给预定的物体参数或物体状态。通过所述训练，可获得例如呈神经元网的神经元权重形式的所学到的信息。

55、在另一可能方式中可以规定，尤其在输出之前和/或之时和/或之后执行以下步骤：

56、-采集关于由监测部件测得采集参数的时刻的时间信息，

57、-将时间信息配属于监测信息以输出监测信息连带所属的时间信息，

58、-依据时间信息执行该处理、尤其评估(由评估机构和/或处理系统所接收的监测信息)，其中，优选依据所属时间信息按时间来排序所接收的监测信息。

59、时间信息例如被设计成监测信息用时间戳。一个目的可能是生成呈包含用于大数据组的排序时间戳的“数据库可用”结构化数据形式的监测信息。监测部件可具有至少一个评估部件，其包括至少一个dpu(数据处理单元)。评估部件的数据可具有准确的日期戳，但它们或许不会按照时间顺序在处理系统中出现，因为例如成千上万的dpu的数百万数据可以通过多个网络到来，它们分别具有自己的延迟期，时间戳可以在零点几秒之后到达，虽然该事件本身在先地实时发生。优点在于，与虽然全都按时间排序但技术复杂的经典的数据库结构化数据相比，所述“非结构化数据”在技术上明显更简单地运行。

60、通过使用时间信息，也可能可行的是在(借助评估机构和/或处理系统对所接收的监测信息)执行所述处理尤其是评估时，处理多个在时间上前后接连的监测信息。例如可以评估所述监测信息中的时间曲线和尤其是时间模式以识别指明物体危险状态的异常。

61、当频率评估针对至少在10至100赫兹、优选在40至70赫兹的范围内的频率执行以便优选也依据在该范围内的频率部分执行物体参数的评估时，在本发明的范围内可以获得进一步优点。在此，被用于频率评估的频率可以与采用呈变压器形式的物体的电网的电网频率相关联。尤其是，还可以放弃针对高于1千赫或高于100赫兹的频率的频率评估。

62、可选地规定，监测信息具有至少一个关于各自测得的采集参数的信息，其中，优选在所述信息处理时尤其将信息的时间曲线与时间信息相比较以获得所述结果。信息的比较例如可以如此进行，即，预定关系和/或所述值的组合在同一时刻被探测。为此，例如可以考虑模式识别、所训练的神经元网络或预定模式。例如可以采用有关从哪种采集参数的值组合获得哪类事件的预定规则。该结果例如是物体状态。该信息例如是测得的采集参数值。

63、可以规定，在评估物体参数时查找在一个或不同监测信息中的时间关系。例如，在物体处的某个事件如开门在监测信息中产生唯一的关于多个采集参数的信息的值组合。在使用声音参数和振动参数作为采集参数时，可以通过这种方式借助监测信息中的声音特征及其相对位置(关于声音幅值)和距振动的远近程度将既具有声音特性以及振动特性两者的每个事件与其它事件区分开。这也允许多个物体(例如10个物体)由唯一的监测部件来监测。因此，用于每个物体的10个常见传感器可用一个监测部件代替。

64、在这种复杂信息通过网络被传输且可被实时处理之前所持续的时间可能很长或需要很大数据带宽。同样，这种数据或许应该被同步化，当在关于其它采集参数的信息中(例如在声谱或电磁谱中)没有同时出现相应模式时，在关于采集参数(如振动)的信息内唯一出现的模式可能是无意义的。因此可以可选地使用原子级精确的中央时钟，以此将监测部件和/或其它监测部件和/或处理系统同步化。中央时钟例如可被用于同步化该监测信息和/或确定时间信息。

65、根据另一个可能方式而规定，监测信息具有至少其中一个测得的采集参数的频率特征。这允许就远近而言来区分频率特征的数量级，确切说是这样的，可确定用于固定的不可运动的物体如门或机器的当前所在地点。这有如下优点，即，传感器在许多情况下不必再安置在物体上。取而代之，在仅两个设备中的一组或两组传感器(在正确定位的情况下)能在短暂时间内学习并描绘整个事件范围。

66、还可能可行的是至少实时进行频率评估和/或评估物体参数。在此也可规定例如借助时间信息将监测信息采集和/或评估进行时间同步化。

67、根据本发明的一个有利改进方案而可以规定，物体状态在连续工作中通过本发明的方法来监测。在执行所述监测期间，物体可以作为变压器例如被接通而用于电压变换。因此可以比之物体必须至少有时被关断的侵入式监测方法获得明显优点。

68、如果多个物体作为所述至少一个物体被监测，则还可以由(尤其是唯一)监测部件在物体处在同一个所在地点采集至少两个不同采集参数。在此，可以例如通过处理系统依据监测信息将采集参数分配给物体。对此可以规定，在所述采集中选择相应高的分辨率以便能依据监测信息执行用于所述分配的物体的区分。例如该监测信息具有关于测得的采集参数值的信息，从而在快速接连采集中能评估所述值的时间曲线。当在时间曲线中出现模式和/或异常等时，这种细化采集可允许区分。当例如由监测部件监测的物体(两个门和一台机器)在例如3秒的相同时隙内产生多个振动、噪音和电磁波时，则有可能区分各个孤立事件，做法是例如高速摄像头测得的采集参数被延时剪切并在零点几秒内准确同步地表明事态如何发展。

69、还可以想到，所述(至少一个)网络至少部分设计成互联网，即，包括互联网。该网络也可以包括移动无线电网或至少一个局域网(例如lan、即局域网)。许多不同的监测部件可以通过至少一个网络与(唯一)处理系统数据连接，以执行用于各自物体的监测。

70、本发明的主题也是一种用于联网监测至少一个物体的监测部件，具有：

71、-采集部件，其用于在至少一个(尤其是有源/或无源)物体处获得至少两个不同的采集参数，其中，优选该采集参数专属于该物体的至少一个或正好一个物体参数，

72、-(选择性的评估部件，其用于依据至少其中一个测得的采集参数执行频率评估)

73、-输出部件，其用于输出关于测得的采集参数(和/或关于所执行的频率评估的结果)的监测信息至至少一个网络，以传输到用于依据监测信息评估且尤其是就值而言确定物体参数的尤其是中央的处理系统。

74、因此，本发明的监测部件带来与关于本发明的方法已明确描述的一样的优点。另外，该监测部件可能适于执行本发明的方法。

75、还有利的是该采集部件具有接收天线，其设计成采集作为电磁信号且尤其是低频信号的采集参数，尤其在40至70赫兹的范围内。也可以规定该采集部件具有用于采集各自采集参数的至少一个传感器。替代地或附加地，该评估部件可具有至少一个数据处理单元以执行呈数字数据处理形式的频率评估。该输出部件尤其可以设计成网络接口和/或无线(即无线电)接口。所述采集部件和/或评估部件可以安置在同一壳体内并且尤其形成一个共同构件。也可以设置用于这些部件的同一个电路板，该电路板安置在该壳体内。

76、本发明的主题也是一种用于联网监测至少一个物体的系统，具有：

77、-本发明的监测部件，

78、-用于依据监测信息评估物体参数的处理系统。

79、因此，本发明的系统带来与关于本发明的方法和/或本发明的监测部件已明确描述的一样的优点。

80、本发明的方法和/或本发明的监测部件可以有利地允许同时识别在多个地点的多个(iot)物理事件，而无需物理接触该物体。相应地，该监测部件和物体可以设计成实体上相互间隔和/或布置用于监测。

81、此外，所述至少另一个采集参数可以包含以下当中的至少一个：振动，声音噪音，空气湿度，光，红外线，co2(二氧化碳)，挥发性有机化合物(voc)或总voc(tvoc：总挥发性有机化合物)。所述采集例如也可以通过采集部件但或许也伴随其它环境传感器进行。可能的是该监测部件具有至少一个传感器以用于测得采集参数。由测得的采集参数可以形成该监测信息，从而该监测信息是关于采集参数的信息(例如就值而言代表采集参数)。例如在作为采集参数检测声音噪音的情况下该监测信息可以包含声音噪音的就值而言的录音。

82、该监测部件且尤其是采集部件可包括至少一个传感器并且优选包括至少其中一个以下的传感器以测得采集参数：

83、-用于检测作为采集参数的空气声的声音传感器，其中，优选通过声音传感器测得的采集参数可能专属于在物体处的机械保护开关的通断，从而优选可以依据监测信息来确定呈物体部分放电形式的物体状态，

84、-光传感器，其中，作为采集参数的光或光强度可能专属于门打开和/或白昼时间，从而优选可以依据监测信息来确定作为事件的门打开或白昼时间，

85、-用于检测作为采集参数的发热的红外传感器，从而优选可以依据监测信息来确定物体处的温度，

86、-尤其用于依据监测信息确定人类在场的二氧化碳传感器，

87、-尤其依据监测信息确定漏油的tvoc传感器，

88、-尤其用于依据监测信息并且或许与湿度传感器和/或温度传感器结合使用来执行天气预测的压力传感器。

89、还可选地规定，该处理系统如此评估和/或确定该物体参数或其它信息，即，各不同的监测部件的监测信息被相互比较。通过这种方式，例如可能可行的是通过测知该采集参数来评估作为物体参数的在建筑内的空气中的病毒传播。为此，例如可将多个不同监测部件布置在不同的高度，以便确定建筑内的内部通风系统或空调装置。为此，测得的采集参数例如是空气湿度或温度等。

90、为了安装而可以规定，首先将监测信息的元数据显示给安装工人，以便其能实时看到如何现场定位和校准所述监测部件且尤其是采集部件。定位和安放可能对于获得该采集部件(即物理传感器)的清晰可靠的数据是重要的。