监控现场装置的运行的方法专利检索-··通过测量直接施加到液体或流动的固态材料上的电磁波或声波参数的变化专利检索查询-专利查询网

监控现场装置的运行的方法

专利类型	发明公开	法律事件	公开; 实质审查; 授权;
专利有效性	有效专利	当前状态	授权
申请号	CN201180060657.1	申请日	2011-12-01
公开(公告)号	CN103261850A	公开(公告)日	2013-08-21
申请人	恩德莱斯和豪瑟尔两合公司;	申请人类型	企业
发明人	曼弗雷德·哈默; 迪特马尔·施潘克; 赫伯特·施罗思; 汉斯·格尔曼; 米夏埃尔·海姆; 安德鲁斯·迈尔; 安德鲁斯·莫勒;	第一发明人	曼弗雷德·哈默
权利人	恩德莱斯和豪瑟尔两合公司	权利人类型	企业
当前权利人	恩德莱斯和豪瑟尔两合公司	当前权利人类型	企业
省份	当前专利权人所在省份：	城市	当前专利权人所在城市：
具体地址	当前专利权人所在详细地址：德国毛尔堡	邮编	当前专利权人邮编：
主IPC国际分类	G01F23/28	所有IPC国际分类	G01F23/28
专利引用数量	3	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	12	专利文献类型	A
专利代理机构	中原信达知识产权代理有限责任公司	专利代理人	关兆辉; 谢丽娜;
摘要	本发明涉及一种监控现场装置（1）的运行的方法，其中所述现场装置（1）提供复合测量信号（10），根据在时间上彼此接续的多个单独测量来产生所述测量信号（10），所述方法包括下列方法步骤：在预定时间窗口内存储所述复合测量信号（10）；在所述现场装置（1）中监控预定事件的发生；对于所述预定事件未在所述预定时间窗口内发生的情况，重写所述存储的复合测量信号（10）；对于所述预定事件在所述预定时间窗口内发生的情况，冻结在紧接所述事件发生的时间之前确定的第一限定数目的复合测量信号（10）、并且存储在紧接所述预定事件发生的时间之后确定的所述第二限定数目的复合测量信号（10）。
权利要求	1.一种监控现场装置（1）的运行的方法，其中所述现场装置（1）提供复合测量信号（10），根据在时间上彼此接续的多个单独测量来产生所述复合测量信号（10），所述方法包括下列方法步骤： -在预定时间窗口内存储所述复合测量信号（10）； -在所述现场装置（1）中监控预定事件的发生； -对于所述预定事件未在所述预定时间窗口内发生的情况，重写存储的所述复合测量信号（10）； -对于所述预定事件在所述预定时间窗口内发生的情况，冻结在紧接所述事件发生的时间之前确定的第一限定数目的复合测量信号（10）、并且存储在紧接所述预定事件发生的时间之后确定的第二限定数目的复合测量信号（10）。 2.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述复合测量信号（10）确定所监控的事件。 3.根据权利要求1所述的方法，其中所监控的事件自动发生、并且因而存储所有的复合测量信号（10）。 4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其中使用料位测量装置（1）作为所述现场装置，所述料位测量装置（1）通过使用行进时间方法来确定容器（5）中的介质（7）的料位（F）。 5.根据权利要求4所述的方法，其中基于回波曲线（10）、中间信号、HF信号或相应的包络曲线来确定所述料位（F）。 6.根据权利要求1-3之一所述的方法，其中使用分析测量装置作为所述现场装置（1），所述分析测量装置基于频谱分析确定溶液或气体的组分。 7.根据权利要求1-3之一所述的方法，其中能够由用户自由选择限定的事件。 8.根据上述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中在料位测量装置（1）的情况下，所述事件尤其是下列事件至少其中之一： -在所述填充物质上反射的所述回波信号（NE）的损耗； -信号/噪声比低于下限； -超过或低于至少一个预定限值； -回波速度超过预定限值。 9.根据权利要求1或4所述的方法，其中以压缩/简化形式存储所述回波曲线（10）、所述包络曲线或所述频谱的数据。 10.根据权利要求1或9所述的方法，其中存储所述回波曲线、所述包络曲线或所述频谱的最大值，或者其中仅存储所述回波曲线（10）、所述包络曲线或所述频谱的每个第n点，n=2，3，…。 11.根据权利要求1、9或10所述的方法，其中将振幅分辨率降低至低比特数，例如8比特。 12.根据上述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中在所述现场装置（1）中执行对所述现场装置（1）的监控。
说明书全文	监控现场装置的运行的方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种监控现场装置的运行的方法，其中该现场装置提供复合测量信号（complex measurement signal），根据在时间上彼此接续的多个单独测量产生该复合测量信号。结合本发明，应理解，复合测量信号由在时间上彼此接续的多个单独测量组成。具体地，例如，复合测量信号是回波曲线、包络曲线或各频谱值。回波曲线或包络曲线用于通过使用行进时间方法来确定或监控容器内的填充物质的料位。频谱或构成频谱的频谱值通常用于分析介质的组分。背景技术 [0002] 在过程自动化技术和制造自动化技术中，通常应用现场装置，该现场装置用于测定和/或影响过程变量。用于测定过程变量和分别确定相应的过程变量（料位、流量、压力、温度、pH值和导电性）的是测量装置，诸如料位测量装置、流量测量装置、压力和温度测量装置、pH测量装置、导电性测量装置等等。用于影响过程变量的是致动器，诸如阀或泵，能够通过致动器改变管道中的液体流量，或者容器中介质的料位。所有类型的测量装置和致动器都被包含在结合本发明使用的术语“现场装置”中。关联本发明，一般而言，涉及现场装置的是在附近应用的，以处理和传送，或者处理“过程相关信息”的所有装置。除了上述测量装置/传感器和致动器之外，现场装置通常也涉及直接连接至现场总线、和用于与上级单元通信的单元，诸如远程I/O、网关、链接装置和无线适配器或射频适配器。Endress+Hauser集团提供了大量的这种现场装置。 [0003] 如果在现场装置中或其中应用现场装置的过程中临时发生问题，则使得维修人员可获得在出现问题期间确定的测量信号很重要，这是因为这些测量信号可能能够包括关于该不规律性的信息。在US 7,516,043 B2中公开了一种用于过程控制系统中的现场装置的诊断系统，其中传感器被连接至过程控制设备。此外，提供计算单元，向该计算单元馈送传感器数据，和该计算单元监控预定事件在过程中的发生。如果存在事件，则针对预定时间跨度在存储单元中存储发生该事件之前和发生该事件之后的数据。 [0004] 在US 7,516,043 B2中，存储一维的测量值，诸如压力测量值。该过程不可应用于基于行进时间原理的料位测量或频谱分析。US 7,516,043 B2未提出具有可获得的（甚至是在稍后的时间点处可获得的）关于相应现场装置的运行能力的信息的解决方案。发明内容 [0005] 本发明的目的是提供一种方法，其使得能够可靠地诊断现场装置，这使得复合测量信号可用。 [0006] 通过具有如下方法步骤的方法实现该目的： [0007] 在预定时间窗口内存储复合测量信号； [0008] 在现场装置中监控预定事件的发生； [0009] 对于预定事件未在预定时间窗口内发生的情况，重写存储的复合测量信号； [0010] 对于预定事件在预定时间窗口内发生的情况，冻结在紧接事件发生的时间之前确定的第一限定数目的复合测量信号、并且存储在紧接预定事件发生之后确定的第二限定数目的复合测量信号。关于这点，应注意，包络曲线或回波曲线或频谱的存储与测量同步。优选地，例如在环形存储器中存储预定数目的复合测量信号。 [0011] 必须明确提及，事件发生之前的第一限定数目的测量也能够为零，使得仅存储事件之后的复合测量信号。这同样应用于事件发生之后的第二限定数目的测量。 [0012] 本发明方法的进一步有利发展提供了基于在时间上彼此接续的一个或多个复合测量信号来确定监控事件。在特殊实施例中假设，监控事件以预定时间间隔自动发生。其结果是存储全部的复合测量信号。 [0013] 如上所述，优选使用料位测量装置作为现场装置，该料位测量装置通过使用行进时间方法确定容器中的介质的料位。在该实施例中，基于回波曲线或相应的包络曲线确定料位。 [0014] 通过料位测量装置，监控事件例如是处于下限之下的预定信号/噪声比、在填充物质表面上反射的期望的回波信号的损失、根据复合测量信号确定和位于预定限值之上或之下的测量的值、测量的值超过或低于预定限值时的料位变化率。此外，假设能够由用户自由选择限定的事件。 [0015] 本发明方法的有利实施例提供可使用基于频谱分析确定溶液或气体的组分的分析测量装置作为现场装置。 [0016] 结合本发明的方法，能够看出，当以压缩/简化形式存储复合测量信号、因而尤其是回波曲线、包络曲线或频谱的数据时，尤其有利。为此，例如，存储回波曲线、包络曲线或频谱的最大值，或者仅存储回波曲线、包络曲线或频谱的每个第n点，n=2，3…，但不限于此。在DE 10024959 A1中描述了减少数据量的其他选项。也可结合本发明的方法应用相应的解决方案。 [0017] 此外，假设将振幅分辨率降低至低比特数，例如8比特。可能通过上述的实施例将存储器需求降低至相对小尺寸。因此，尤其假设，以现场装置本身执行现场装置的监控。附图说明 [0018] 现在将基于附图更详细地描述本发明，附图如下示出： [0019] 图1是使用行进时间测量方法的雷达料位测量装置；和 [0020] 图2是图1中所示的料位测量装置的回波曲线的示意性表示。具体实施方式 [0021] 图1示出了使用行进时间测量方法确定介质7的料位F的测量装置1；测量装置1安装在容器5上的喷嘴之上。测量装置1包括：发射/接收元件6，其自由地将测量信号辐射到容器5中；和测量发射器9。测量发射器9包括：高频模块12；发射/接收单元3；控制/评估单元4，其用于测量信号的信号处理以及用于控制测量装置1和通信单元2，通信单元2使得能够通过图1中未单独示出的总线系统进行通信，等等。此外，与控制/评估单元4关联的是存储器单元SP，在其中存储了评估算法、测量参数和回波参数等等。在该实施例的示例中，发射/接收元件6具体实施为喇叭天线，然而，在TDR方法的情况下，能够使用任何已知的天线形式，诸如拉杆或平面天线或波导天线作为发射/接收元件6。在发射/接收单元3中以高频发射信号S的形式产生测量信号，和通过发射/接收元件6朝着介质7以固定辐射模式辐射该测量信号。在取决于行进距离x的行进时间t之后，在介质7的界面8上反射的发射信号S作为回波信号R，被发射/接收元件6，然后被发射/接收单元3接收。下游控制/评估单元4基于回波信号R确定所谓的回波函数10；回波函数10根据行进的距离x或根据相应的行进时间t示出回波信号R的振幅。通过模拟回波函数10或回波曲线10的模拟/数字转换产生数字化的包络曲线11。在下文中，仅使用术语回波函数10，其中该术语包括术语回波曲线10、包络函数或包络曲线。 [0022] 同样地，在图1中呈现了回波函数10，其示出了根据行进距离x的在容器5中的当前测量情形。在该情况下，容器5中的位置通过基准线与回波函数10中的相应回波信号R相关联，使得能够一目了然地理解原因和效果关系。所谓的瞬时振荡（ringing）在回波函数10的开始区域中发生，瞬时振荡通过发射/接收元件6或喷嘴中的反射或者由发射/接收元件6或喷嘴上的堆积形成（accretion formation）而产生。此外，在回波曲线10的开始区域中示出了回波信号K，其由在干扰物9上的反射产生。在所示情况下，干扰回波信号K由安装的物体9产生。例如，导致干扰回波信号K的安装物体9能够为搅拌器或供应管。 [0023] 本发明的方法不仅能在自由辐射的雷达测量装置1中实现。原则上，也能够结合本发明应用TDR测量装置、超声波测量装置或光行进时间测量系统。 [0024] 对高度精确的料位测量重要的是，可靠地识别所需的回波信号NE，因而识别在介质7的表面8上反射的测量信号部分，和/或精确地确定所需回波信号15在回波函数10中或数字包络曲线11中的位置xR。可在容器5中的给定测量条件下实现的料位测量装置1的测量精确度决定性地取决于在回波函数10中精确确定所需回波信号NE的位置xR。 [0025] 图2示意性示出处于时间点t的图1中所示的料位测量装置1的回波函数10。特别地，示出了回波曲线10中的反射信号R和它们的原因。在所示情况下是高频脉冲的发射信号S在电子模块或高频模块12中产生，并且通过同轴电缆传输至耦合器11。发射信号S与耦合器11中的同轴导体系统脱耦，并且通过天线6辐射。阻抗跳跃发生在从一个组件至下一组件的过渡区域中；每个阻抗跳跃都导致测量信号S的特定信号部分的反射。在回波曲线10中以或多或少明显的反射信号S的形式示出这些过渡。 [0026] 如果天线6辐射的发射信号S照射到介质7的表面或界面8，则发射信号S被作为反射信号NE至少部分地反射回来。尤其必须提供适当的评估方法，使得干扰回波信号R、K或甚至是双重回波信号DE不被解释为所需的回波信号NE。在受让人仍未公开的DE 102010 042 525.7（提交日期：2010年10月15日）中描述了一种合适的评估算法。 [0027] 根据本发明，监控提供复合测量信号S的现场装置的运行。特别地，在随后的时间点上，关于故障发生的信息仍应可靠地可用。在图1和图2中描述了雷达料位测量装置1。该测量装置1递送复合测量信号——回波曲线10，通过在时间上彼此接续的多个单独测量来获得该回波曲线10。 [0028] 本发明的方法执行下列方法步骤：以预定时间窗口ΔT存储复合测量信号，因而在具体情况下为多个回波曲线10。同时，连续监控预定事件的发生。例如，该事件为填充物质7上反射的所需回波信号NE的损失、例如对于料位F低于下限或超过或低于至少一个预定限值的信号/噪声比。示出回波速度超过或低于预定限值的测量的值也被视为事件。优选地，测量装置1的用户具有从所提供的事件列表中选择事件的选项。 [0029] 在下文中，优选基于复合测量信号10来确定预定事件。然而，选项也允许事件以预定时间间隔自动发生。 [0030] 对于其中预定事件不在预定时间窗口ΔT内发生的情况，周期性地重写存储的复合测量信号10。 [0031] 然而，如果预定事件在预定时间窗口ΔT内发生，则冻结在紧接事件发生的时间之前确定的第一限定数目的复合测量信号10；并且存储在紧接预定事件发生之后确定的第二限定数目的复合测量信号10。优选地，在存储器单元SP中存储复合测量信号10。优选地，结合本发明，使用环形缓冲器存储回波曲线10，或通常为复合测量信号。 [0032] 参考标记列表 [0033]

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