Способ и компьютерная система для осуществления мониторинга системы hvac - RU2745008C2
Код документа: RU2745008C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и компьютерной системе для осуществления мониторинга системы HVAC. Конкретно, настоящее изобретение относится к способу и компьютерной системе для осуществления мониторинга системы HVAC, которая содержит множество устройств HVAC и множество контроллеров HVAC, причем каждый из контроллеров HVAC содержит модуль связи.
Уровень техники
В области отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и охлаждения (HVAC) системы HVAC содержат систему транспортировки текучей среды и множество устройств HVAC, включающих в себя снабженные приводом устройства HVAC, такие как исполнительные механизмы, клапаны, демпферы, насосы и вентиляторы, и другие устройства, соединенные с системой HVAC, такие как датчики потока, датчики давления, датчики температуры, датчики вращения, датчики положения, датчики влажности и т.д. В дополнении к электродвигателю снабженные приводом устройства HVAC или исполнительные механизмы HVAC, соответственно, обычно содержат контроллер, имеющий блок обработки данных и хранилище данных для хранения данных конфигурации для приведения в действие устройства HVAC и для записи данных, связанных с работой, устройством HVAC. В области HVAC электродвигатель соединен через шестерни и/или другое механическое соединение с клапаном или демпфером для управления потоком текучей среды, такой как вода или воздух. Данные конфигурации включают в себя параметры конфигурации, такие как скорость электродвигателя, время замыкания, время размыкания и т.д. Данные, связанные с работой, включают в себя величины, такие как количество циклов, количество перемещений, максимальный угол перемещения, минимальный угол перемещения и т.д. В применениях HVAC контролер соединен с датчиками, такими как датчики потока, датчики давления, датчики температуры, датчики вращения, датчики положения и т.д., и данные конфигурации дополнительно включают в себя параметры конфигурации, такие как заданное значение скорости потока, установленное значение высоты для регулировки измерения датчика потока и т.д. Кроме того, часть хранилища данных дополнительно сохранила код программы для управления блоком обработки данных. В применениях HVAC код программы включает в себя различные алгоритмы управления для управления электродвигателем для открытия и закрытия отверстия клапана или демпфера для регулирования потока текучей среды, например, относительно разности давления, температуры помещения, потока энергии и т.д. Хотя хранение данных конфигурации, кода программы и/или данных, связанных с работой, сделало бы возможным гибкое управление и работу систем HVAC и их исполнительных механизмов и других устройств HVAC, действительное управление и работа систем HVAC и их исполнительных механизмов обычно не являются настолько усовершенствованными, как это могло бы быть. Причины этому включают в себя факторы, связанные с тем, что исполнительные механизмы HVAC и другие устройства HVAC обычно установлены в местоположениях, которые часто являются недоступными и/или нелегко доступными, они не всегда соединены с сетью связи и наиболее важно, даже когда оператор имеет доступ к данным конфигурации и данным, связанным с работой исполнительного механизма HVAC или другого устройства HVAC, очень трудно, если невозможно, иметь доступ от этих данных, работает ли должным образом исполнительный механизм HVAC или другое устройство HVAC, и в конкретных условиях существует ли проблема относительно электрического и механического состояния и работы исполнительного механизма HVAC или другого устройства HVAC или их действительного применения и эффективности, или необходимо ли изменение конфигурации или даже замена исполнительного механизма или некоторых из его прикрепленных компонентов и других устройств HVAC, поскольку ответы на эти вопросы зависят от других факторов, таких как ток и прошлые окружающие условия (например, влажность, температура), прошлая эффективность и нагрузка конкретного исполнительного механизма HVAC или другого устройства HVAC, и хронологическая информация о рабочих характеристиках конкретного типа исполнительного механизма HVAC или другого устройства HVAC. Таким образом, было бы желательным усовершенствование действительного осуществления мониторинга систем HVAC, в результате чего термин «осуществление мониторинга системы HVAC» не ограничивается только простым наблюдением за режимом работы и производительностью системы HVAC и ее исполнительных механизмов и других устройств HVAC, и также включает в себя обеспечение и получение квалифицированных выводов относительно производительности и/или состояний конкретного исполнительного механизма или другого устройства HVAC.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является создание способа и компьютерной системы для осуществления мониторинга системы HVAC, причем способ и компьютерная система не имеют по меньшей мере некоторые из недостатков известного уровня техники. В частности, целью настоящего изобретения является создание способа и компьютерной системы для осуществления мониторинга системы HVAC и ее исполнительных механизмов HVAC и других устройств HVAC, причем способ и компьютерная система не имеют по меньшей мере некоторые из недостатков известного уровня техники.
В соответствии с настоящим изобретением эти цели достигнуты с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Кроме того, другие предпочтительные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов формулы изобретения и описания.
Система HVAC содержит множество устройств HVAC и множество контроллеров HVAC. Каждый из контроллеров HVAC содержит модуль связи. Примеры устройств HVAC включают в себя устройства HVAC с электроприводом, такие как исполнительные механизмы, клапаны, демпферы, насосы и вентиляторы, и другие устройства без электропривода, связанные с системой HVAC, такие как датчики.
В соответствии с настоящим изобретением вышеупомянутые цели, в частности, достигнуты в том, что для осуществления мониторинга системы HVAC сообщения передачи данных HVAC принимаются и хранятся в облачной компьютерной системе. Каждое сообщение передачи данных HVAC включает в себя одно или более значений рабочих данных, включенных одним из контроллеров HVAC. Облачная компьютерная система генерирует результаты дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC системы HVAC, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров HVAC одной или более систем HVAC. Каждый результат дистанционной диагностики генерируется путем использования нескольких значений рабочих данных. Облачная компьютерная система передает сообщение о результате диагностики системе обработки диагностических данных для конкретного устройства HVAC. Сообщение результата диагностики включает в себя результат дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC.
В варианте осуществления облачная компьютерная система генерирует результат дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC путем использования значений рабочих данных, включенных в сообщения передачи данных HVAC, полученные от контроллеров HVAC нескольких систем HVAC.
В другом варианте осуществления контроллеры HVAC включают в сообщения передачи данных HVAC по меньшей мере два разных типа значений рабочих данных. Облачная компьютерная система генерирует результат дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC путем использования по меньшей мере двух разных типов значений рабочих данных с контроллеров HVAC.
В варианте осуществления контроллеры HVAC включают в сообщения передачи данных HVAC измеренные значения датчиков для HVAC от по меньшей мере двух разных датчиков, соединенных с соответствующим контроллером HVAC. Облачная компьютерная система генерирует результат дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC путем использования измеренных значений датчиков от по меньшей мере двух разных датчиков, соединенных с контроллером HVAC.
В другом варианте осуществления облачная компьютерная система определяет информацию о местоположении устройств HVAC. Облачная компьютерная система генерирует результат дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC путем дополнительного использования информации о местоположении устройств HVAC.
В варианте осуществления облачная компьютерная система генерирует одно или более опорных значений группы устройств HVAC, используя множество сообщений передачи данных, полученных от множества контроллеров HVAC множества систем HVAC. Облачная компьютерная система генерирует результат дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC путем использования по меньшей мере одного из опорных значений группы устройств HVAC и по меньшей мере одного сообщения передачи данных HVAC, связанного с конкретным устройством HVAC.
В другом варианте осуществления облачная компьютерная система определяет контрольные данные устройства HVAC, указывающие на уровни способности функционировать устройств HVAC, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров HVAC множества систем HVAC. Облачная компьютерная система определяет индивидуальный показатель производительности для конкретного устройства HVAC, используя контрольные данные устройства HVAC и по меньшей мере одно сообщение передачи данных HVAC, связанное с конкретным устройством HVAC. Облачная компьютерная система передает сообщение результата диагностики на систему обработки диагностических данных для конкретного устройства HVAC в зависимости от индивидуального показателя производительности конкретного устройства HVAC.
В варианте осуществления облачная компьютерная система определяет пороговые значения производительности устройств HVAC, которые определяют ожидаемые нормальные режимы работы устройств HVAC, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров HVAC множества систем HVAC. Облачная компьютерная система идентифицирует конкретное устройство, которое работает за пределами ожидаемых нормальных режимов работы, определенных на основании пороговых значений производительности, используя одно или более сообщений передачи данных HVAC, относящихся к конкретному устройству HVAC. Облачная компьютерная система генерирует и передает предупредительное сообщение о нарушении нормальных режимов работы системе обработки диагностических данных, отвечающей за конкретное устройство HVAC.
В другом варианте осуществления облачная компьютерная система определяет ожидаемый конец срока службы для компонентов устройств HVAC или компонентов устройств HVAC, соединенных с устройствами HVAC, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров HVAC множества систем HVAC. Облачная компьютерная система идентифицирует компонент устройства HVAC, который достиг ожидаемого конца своего срока службы, используя одно или более сообщений передачи данных HVAC, относящихся к устройству HVAC, содержащему или соединенному с соответствующим компонентом устройства HVAC. Облачная компьютерная система генерирует и передает предупредительное сообщение о конце срока службы системе обработки диагностических данных, отвечающей за компонент устройства HVAC или устройство HVAC.
В варианте осуществления облачная компьютерная система определяет колебания сигналов управления или обратной связи, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от контроллеров HVAC конкретной системы HVAC. После определения колебания облачная компьютерная система определяет управляющие параметры для уменьшения колебания и передает управляющие параметры на один или более контроллеров HVAC конкретной системы HVAC.
В другом варианте осуществления облачная компьютерная система генерирует значения управления для конкретного устройства HVAC, используя множество сообщений передачи данных, полученных от множества контроллеров HVAC. Каждое значение управления генерируется путем использования нескольких значений рабочих данных. Облачная компьютерная система передает управляющее сообщение конкретному устройству HVAC, причем управляющее сообщение включает в себя значение управления для конкретного устройства HVAC.
В варианте осуществления по меньшей мере некоторые из значений рабочих данных относятся к рабочим параметрам электродвигателя исполнительного механизма HVAC, причем рабочие параметры электродвигателя относятся к току электродвигателя, уровням напряжения источника питания электродвигателя, температуре электродвигателя и/или перемещению электродвигателя. Рабочие параметры электродвигателя, относящиеся к перемещению, включают в себя число оборотов, количество изменений направления, время работы при включенном питании, активное время работы, число пусков, число остановок и/или отношение пусков к остановкам.
В другом варианте осуществления по меньшей мере некоторые из значений рабочих данных относятся к положениям приводимых в действие частям, приводимых в действие исполнительными механизмами HVAC.
В варианте осуществления по меньшей мере некоторые из значений рабочих данных относятся к измеренным значениям датчиков относительно текучей среды, перемещающейся через клапан, управляемый исполнительным механизмом HVAC, включающим в себя скорость потока, значения температуры и/или значения перепада давления.
В дополнении к способу осуществления мониторинга системы HVAC настоящее изобретение также относится к компьютерной системе для осуществления мониторинга системы HVAC. Компьютерная система представляет собой облачную компьютерную систему и содержит один или более процессоров, выполненных с возможностью приема и хранения в облачной компьютерной системе сообщений передачи данных HVAC, включающих в себя одно или более значений рабочих данных, включенных соответствующим контроллером, генерации результата дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC системы HVAC, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров HVAC одной или более систем HVAC, причем каждый результат дистанционной диагностики генерируется путем использования нескольких значений рабочих данных, и передачи сообщения результата диагностики системе обработки диагностических данных для конкретного устройства HVAC, причем сообщение результата диагностики включает в себя результат дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC.
В варианте осуществления способ относится к осуществлению мониторинга множества исполнительных механизмов HVAC, причем каждый из исполнительных механизмов HVAC содержит электродвигатель, контроллер и модуль связи, сообщения передачи данных исполнительного механизма принимаются и хранятся в облачной компьютерной системе. Каждое сообщение передачи данных исполнительного механизма включает в себя одно или более значений рабочих данных с контроллеров исполнительных механизмов HVAC. Облачная компьютерная система генерирует результат дистанционной диагностики для конкретного одного из исполнительных механизмов HVAC, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества исполнительных механизмов HVAC. Каждый результат дистанционной диагностики генерируется путем использования нескольких значений рабочих данных. Облачная компьютерная система передает сообщение результата диагностики системе обработки диагностических данных для конкретного одного из исполнительных механизмов HVAC. Сообщение результата диагностики включает в себя результат дистанционной диагностики для конкретного одного из исполнительных механизмов HVAC. В варианте осуществления облачная компьютерная система генерирует результат дистанционной диагностики для конкретного одного из исполнительных механизмов HVAC путем использования значений рабочих данных, включенных в сообщения передачи данных HVAC, полученные от нескольких исполнительных механизмов HVAC.
В дополнении к способу и облачной компьютерной системе для осуществления мониторинга системы HVAC и/или множества исполнительных механизмов HVAC настоящее изобретение также относится к исполнительному механизму HVAC, содержащему электродвигатель, контроллер и модуль связи, причем контроллер выполнен с возможностью определения и хранения в хранилище данных соответствующего контроллера одного или более значений рабочих данных, генерации сообщений передачи данных исполнительного механизма, причем каждое сообщение передачи данных исполнительного механизма включает в себя по меньшей мере одно из значений рабочих данных, передачи сообщений передачи данных исполнительного механизма с исполнительного механизма HVAC, адресованных облачной компьютерной системе, используя модуль связи исполнительного механизма HVAC, и приема с облачной компьютерной системы сообщения результата диагностики, причем сообщение результата диагностики включает в себя результат дистанционной диагностики, генерируемый облачной компьютерной системой для исполнительного механизма HVAC, на основании нескольких значений рабочих данных, используя множество сообщений передачи данных HVAC с множества исполнительных механизмов HVAC.
Кроме того, настоящее изобретение также относится к способу и облачной компьютерной системе для осуществления мониторинга множества исполнительных механизмов HVAC, причем каждый из исполнительных механизмов HVAC содержит электродвигатель, контроллер и модуль связи. Сообщения передачи данных исполнительного механизма принимаются и хранятся в облачной компьютерной системе. Сообщение передачи данных исполнительного механизма включает в себя измеренные значения тока электродвигателя (или крутящего момента электродвигателя) исполнительного механизма HVAC и информацию о перемещении электродвигателя. Облачная компьютерная система определяет гистерезис системы для конкретного исполнительного механизма HVAC на основании направления тока электродвигателя (или крутящего момента электродвигателя) и перемещения электродвигателя. Гистерезис системы указан уменьшенным током электродвигателя (или крутящим моментом электродвигателя) во время изменения направления электродвигателя, пока ток электродвигателя (или крутящий момент электродвигателя) не увеличится после приведения в действие приводимой в действие части, приводимой в действие электродвигателем. Облачная компьютерная система генерирует результат дистанционной диагностики увеличенного гистерезиса системы для конкретного исполнительного механизма на основании сравнения гистерезиса системы, определенного для конкретного исполнительного механизма, с гистерезисом системы, определенным и записанным раньше для конкретного исполнительного механизма.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет объяснено более подробно в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых
фиг.1 - блок-схема, схематично иллюстрирующая систему HVAC с множеством устройств HVAC и контроллеров HVAC, взаимодействующих с удаленной облачной компьютерной системой через систему связи;
фиг.2 - схема последовательности операций, иллюстрирующая пример последовательности этапов осуществления мониторинга системы HVAC путем передачи сообщений передачи данных HVAC с контроллеров HVAC удаленной облачной компьютерной системе;
фиг.3 - схема последовательности операций, иллюстрирующая пример последовательности этапов осуществления мониторинга HVAC путем генерации в удаленной облачной компьютерной системе индивидуальных результатов дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC, используя сообщения передачи данных HVAC, полученные от множества контроллеров HVAC;
фиг.4 - схема последовательности операций, иллюстрирующая пример последовательности этапов для определения облачной компьютерной системой колебания сигналов управления или обратной связи в системе HVAC, используя сообщения передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров HVAC;
фиг.5 - блок-схема, схематично иллюстрирующая упрощенную систему HVAC с устройством HVAC, которое включает в себя приводимый в действие клапан для регулировки потока текучей среды через линию транспортировки текучей среды, и датчики для измерения скорости потока и температур текучей среды;
фиг.6 - кривая, иллюстрирующая гистограмму значений крутящего момента, зарегистрированных для исполнительного механизма в разных положениях приводимой в действие части;
фиг.7 - схема с гистограммой, иллюстрирующей частотное распределение диапазонов значений температур исполнительного механизма;
фиг.8 - схема с гистограммой, иллюстрирующей частотное распределение диапазонов значений температур текучей среды;
фиг.9 - таблица показателей производительности, связанных с перемещением исполнительного механизма;
фиг.10 - схема с гистограммой, иллюстрирующей частотное распределение диапазонов значений напряжения питания;
фиг.11 - кривая, иллюстрирующая гистерезис системы исполнительного механизма, соединенного с приводимой в действие частью, причем гистерезис системы отражает изменения направлений, когда исполнительный механизм перемещает приводимую в действие часть между двумя положениями;
фиг.12 - кривая, иллюстрирующая гистерезис системы с временным направлением тока электродвигателя, в то время как исполнительный механизм изменяет направление перемещения приводимой в действие части.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг.1, 3 и 5 ссылочная позиция 1 обозначает одну или более систем HVAC. Системы 1 HVAC включает в себя системы 10 транспортировки текучей среды, включающие в себя вентиляционные каналы и/или трубы для транспортировки текучей среды, например, воды или воздуха, в одну или более зон, например, закрытые области или помещения в здании, с целью отопления, вентиляции, охлаждения и/или кондиционирования воздуха (HVAC). Системы 1 HVAC дополнительно содержат множество устройств 6, 6', 6ʺ HVAC, включающие в себя устройства HVAC с электроприводом, такие как исполнительные механизмы 2, 2', клапаны 12, демпферы, насосы 11 и вентиляторы, и другие устройства, соединенные с системой 1 HVAC, такие как датчики 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, включающие в себя датчики F потока, датчики давления, датчики T1, T2 температуры, датчики вращения, датчики положения, датчики влажности и т.д. В каждой из систем 1 HVAC, текучая среда перемещается за счет узла привода, например, вентилятора с электродвигателем или насоса 11. Поток Φ текучей среды в зонах системы 1 HVAC устанавливается и регулируется клапанами 12 с электроприводом или демпферами, расположенными в системах 10 транспортировки текучей среды. Клапаны 12 или демпферы приводятся в действие соответствующими исполнительными механизмами 2, 2' HVAC.
Исполнительные механизмы 2, 2' HVAC содержат электродвигатель 20 и контроллер 22 HVAC, соединенный электрически с соответствующим электродвигателем 20. Электродвигатели 20 механически соединены с приводимой в действие частью 200, 200', такой как клапанной элемент, например, заслонка, диск, шар или створка демпфера, для перемещения приводимой в действие части 200, 200', например, для регулировки отверстия клапана 12 или демпфера для регулировки потока Φ текучей среды. Каждый из контроллеров 22 HVAC содержит блок обработки данных с электронной схемой, выполненной с возможностью управления соответствующим электродвигателем 20. В зависимости от варианта осуществления электронные схемы контроллеров 22 HVAC выполнены в виде программируемых процессоров, включающих в себя память данных и программ, или другого логического элемента, например, заказной микросхемы (ASIC).
Как схематично показано на фиг.1, система 1 HVAC может содержать дополнительные контроллеры 22' HVAC, которые не обязательно являются частью исполнительного механизма 2, 2' или соединены с электродвигателем 20.
Как показано на фиг.1, контроллеры 22, 22' HVAC или исполнительные механизмы 2, 2' HVAC дополнительно содержат модуль 21 связи, выполненный для обмена данными с удаленной облачной компьютерной системой 4 через систему 3 связи. В зависимости от варианта осуществления и/или конфигурации система 3 связи включает в себя LAN (локальную сеть), WLAN (беспроводную локальную сеть), сеть мобильной радиосвязи, например, GSM (глобальная система мобильной связи) или сеть UMTS (стандарт для мобильной радиосвязи третьего поколения) и/или Интернет. В варианте осуществления модуль 21 связи выполнен для связи на близком расстоянии и включает в себя схемы для RFID (радиочастотного идентификатора), NFC (беспроводной связи ближнего радиуса действия), Bluetooth и/или связи в режиме энергосбережения Bluetooth. В случае связи на близком расстоянии связь между модулем 21 связи на близком расстоянии и удаленной облачной компьютерной системой 4 осуществляется системой 3 связи, включающей в себя одно или более мобильных устройств 30, например, сотовый телефон, смартфон, компактный компьютер, ноутбук или планшетный компьютер, выполненные с возможностью работы как релейная линия или устройство с буферизацией пакетов. Конкретно, мобильное устройство 30 выполнено с возможностью обмена данными с модулем 21 связи через интерфейс связи на близком расстоянии и с удаленной облачной компьютерной системой 4 через сеть мобильной радиосвязи или WLAN. Более конкретно, мобильное устройство 30 выполнено с возможностью считывания или приема с контроллера 22, 22'HVAC исходящих информационных сообщений через интерфейс связи на близком расстоянии и передачи исходящих информационных сообщений контроллера HVACчерез сети системы 3 связи на удаленнуюоблачную компьютерную систему 4.В обратном направлении мобильное устройство 3 выполнено с возможностью приема с облачной компьютерной системы 4 информационных сообщений для контроллера 22, 22' HVAC или устройства 6, 6', 6ʺ HVAC, соответственно, через сеть системы 3 связи и передачи или записи информационных сообщения через интерфейс связи на близком расстоянии на контроллер 22, 22' HVAC, где оно сохраняется модулем 21 связи в ЗУ 231 входящих сообщений.
В варианте осуществления модуль 21 связи дополнительно выполнен с возможностью обмена данными с другими устройствами 6', 6ʺ HVAC и контроллером 22' HVAC, например, через коммуникационную шину 60, LAN и/или WLAN, как схематично показано на фиг.1. В другом варианте осуществления или конфигурации шлюз обмена сообщениями (не показан) соединен с коммуникационной шиной 60 и выполнен с возможностью обеспечения обмена данными между контроллерами 22, 22'HVAC и удаленной облачной компьютерной системой 4 через систему 3 связи.
Как показано на фиг.1, контроллеры 22, 22' HVAC соединены с различными внутренними и/или внешними датчиками 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, например, датчиками F потока или датчиками T1, T2 температуры для измерения скорости потока Φ и температуры текучей среды в разных местоположениях в системе транспортировки, как показано на фиг.5, и/или другими датчиками для измерения и генерации рабочих параметров разных типов устройств 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC, например, тока электродвигателя, крутящего момента электродвигателя, уровней напряжения электродвигателя, положения электродвигателя, скорости электродвигателя, температуры электродвигателя, направления перемещения электродвигателя, оборотов электродвигателя, продолжительности перемещения, продолжительности работы электродвигателя, события или статуса вкл/выкл электродвигателя и т.д., или системы 1 HVAC, например, давления системы в транспортной системе 10, перепада давления клапанов 12 и демпферов, скорости насоса 11 или вентилятора, положений приводимых в действие частей 200, 200', таких как положения клапанов или демпферов, углы вращения, степени открытия отверстия и т.д. В варианте осуществления один или более датчиков 5d встроены в носимое устройство 8, например, носимое на запястье устройство, такое как умные часы, которое содержит контроллер и модуль связи, выполненный с возможностью передачи сообщений передачи данных HVAC через систему 3 связи на удаленную облачную компьютерную систему 4. Сообщения передачи данных HVAC, генерируемые и передаваемые носимым устройством 8, включают в себя биометрические персональные данные владельца (пользователя), включающие в себя температуру тела, частоту сердцебиения, кожно-гальванический рефлекс и т.д., для оценки уровня комфорта владельца в сочетании с данными о времени и местоположении.
Удаленная облачная компьютерная система 4 содержит один или более рабочих компьютеров с одним или более процессорами и одним или более модулей связи, выполненных с возможностью обмена данными с контроллерами 22, 22' HVAC или их модулями 21 связи, соответственно, а также с носимыми устройствами 8 через систему 3 связи и трансляционными мобильными устройствами 30, при использовании и/или при необходимости.
На фиг.1 ссылочная позиция 7 обозначает систему обработки диагностических данных, которая содержит один или более рабочих компьютеров, выполненных с возможностью обмена данными с облачной компьютерной системой 4. Система 7 обработки диагностических данных выполнена как компьютерный центр, например, центр технического обслуживания, закрепленный за множеством устройств 6, 6', 6ʺ HVAC, включающих контроллеры 22, 22' HVAC и/или компоненты системы 1 HVAC и выполненных с возможностью приема с облачной компьютерной системы 4 сообщений результата диагностики, относящихся к конкретному устройству 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизму 2, 2' HVAC, соответственно. В качестве альтернативы или дополнительно, сообщения результата диагностики передаются облачной компьютерной системой 4 на мобильное устройство 30 (или другое персональное вычислительное устройство), закрепленное за конкретным устройством 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительным механизмом 2, 2' HVAC, соответственно, как и системой 7 обработки диагностических данных.
В нижеследующих абзацах, описанных со ссылкой на фиг.2, 3 и 4, возможны последовательности этапов, осуществляемых контроллерами 22, 22' HVAC устройств 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительными механизмами 2, 2' HVAC, соответственно, их модулями 21 связи и процессорами облачной компьютерной системы 4, для осуществления мониторинга систем 1 HVAC и их устройств HVAC 6, 6', 6ʺ.
Как показано на фиг.2, на этапе S1 контроллер 22 HVAC определяет значения рабочих данных. Конкретно, контроллер 22 HVAC считывает измеренные значения датчика и определяет другие рабочие значения, как описано более подробно ниже. Как схематично показано на фиг.1, для этой цели контроллер 22 HVAC имеет устройство 240 регистрации данных, реализованное в его процессоре 24. Считывание измеренных значений датчика с внутренних и/или внешних датчиков 5a, 5b, 5c, 5d, 5e и определение значений других рабочих данных осуществляется контроллером 22 HVAC или его устройством 240 регистрации данных, соответственно на постоянной или периодической основе или по запросу от внутреннего или внешнего управления или прикладной программы, например, внешнему запросу данных, полученных на этапе S5 с облачной компьютерной системы 4, мобильного устройства 30 или другого вычислительного устройства.
На этапе S2 контроллер 22 HVAC или его устройство 240 регистрации данных, соответственно, сохраняет значения рабочих данных в запоминающем устройстве 23 локальных данных, например, в памяти данных контроллера 22 HVAC, устройства 6 HVAC или исполнительного механизма 2 HVAC, соответственно, образованной для хранения значений рабочих данных. В зависимости от типа рабочих данных или датчика, соответственно, значения рабочих данных сохраняются с временной отметкой, включающей в себя текущую дату и/или время. Значения некоторых рабочих данных сохраняются как ряд в последовательности последовательных значений рабочих данных. Длина, т.е., количество записей последовательности и/или интервал дискретизации (частота дискретизации) зависят от конкретного типа датчика или значения рабочих данных и количества памяти, доступной на устройстве 6, 6', 6 HVAC, контроллере 22, 22' HVAC или исполнительном механизме 2, 2' HVAC, соответственно. Для экономии объема памяти некоторые значения рабочих данных, конкретно измеренные значения датчика сохранены только, если их значение превышает сохраненное максимальное значение и/или, если оно меньше сохраненного минимального значения соответствующего типа значения рабочих данных или датчика, в результате чего сохраненное минимальное и максимальное значения являются заранее определенными пороговыми значениями или ранее определенными и записанными значениями рабочих данных. Примеры разных типов значений рабочих данных, измеренных значений датчика, последовательностей данных и измерений и максимального/минимального значений включают в себя скорости потока Φ, температуры T1 на входе текучей среды, температуры T2 на выходе текучей среды, значения перепада давления (например, через воздушный фильтр, клапаны и т.д.), концентрацию гликоля в текучей среде, ток электродвигателя, крутящий момент электродвигателя, крутящий момент в конечных остановках, уровни напряжения электродвигателя (достигнутые минимальный и максимальный уровни напряжения), положение электродвигателя, крутящий момент электродвигателя или значения тока в конкретных положениях или диапазонах положения, скорость электродвигателя, температуру электродвигателя, направление перемещения электродвигателя, продолжительность перемещения электродвигателя, перепады давления в клапанах или демпферах, скорость насоса или вентилятора, мощность насоса или вентилятора, положения клапанов или демпферов, положения других приводимых в действие частей, влажность, температуру печатной платы (достигнутые минимальный и максимальный уровни температуры) и/или состояние ионистра. Другие значения рабочих данных сохраняются в виде накопленного значения (промежуточной суммы), например, продолжительности работы электродвигателя или возникновение конкретных событий или действий подсчитываются в соответствующих счетчиках, например, число перемещений электродвигателя, число оборотов электродвигателя, число событий вкл/выкл электродвигателя, число отказов цепи питания, число повторных установок сторожевого устройства, число активаций сторожевого устройства, число изменений микропрограммы, число изменений конфигурации, число изменений направления электродвигателя, число перемещений до конечной остановки, число перемещений до конечной остановки при перегрузке и/или число событий перегрузки, конкретно, число событий, когда температура электродвигателя превышает пороговую температуру электродвигателя, когда ток электродвигателя превышает пороговое значение тока электродвигателя, и/или когда мощность исполнительного механизма превышает максимальную мощность исполнительного механизма. Для управления жизненным циклом, как разовых событий, бит установлен в контроллере 22 HVAC, когда исполнительный механизм 2 прошел контроль качества после изготовления, другой бит установлен контроллером 22 HVAC в первый раз при соединении исполнительного механизма 2 HVAC с источником питания в производственных условиях, т.е., после испытаний качества. Кроме того, счетчик предусмотрен для представления общей продолжительности работы исполнительного механизма 2 через несколько часов, например, через каждые три часа.
На необязательном этапе S3 контроллер 22 HVAC генерирует и сохраняет в запоминающем устройстве 23 локальных данных один или более результатов обработки локальных данных. Каждый результат обработки локальных данных генерируется контроллером 22 HVAC на основании нескольких значений рабочих данных, сохраненных в запоминающем устройстве 23 локальных данных и списанных с одного или более датчиков 5a, 5b, 5c, 5d, 5e исполнительного механизма 2 HVAC или соединенных с исполнительным механизмом 2 HVAC. Примеры результатов обработки локальных данных включают в себя средние значения, минимальные значения, максимальные значения, гистограммы значений, накопления значений, разности значений, отклонения значений от порогового, минимального, максимального или среднего значений сохраненных значений рабочих данных. Результаты обработки локальных данных являются значениями недиагностических данных, т.е., они подсчитаны как значения сырых данных без диагностического содержания или значения. Конкретно, примеры результатов обработки локальных данных включают в себя гистограммы крутящего момента электродвигателя, тока электродвигателя, напряжения электродвигателя, значений крутящего момента электродвигателя в разных предварительно определенных положениях приводимой в действие части 200, температуру электродвигателя, температуру исполнительного механизма, температуру печатной платы, уровень влажности, уровни напряжения и/или тока источника питания электродвигателя и/или температуру текучей среды, и/или накопленные значения числа полных циклов электродвигателя, числа изменений направления электродвигателя (частичные циклы), общее время работы электродвигателя, общее активное время (перемещение) электродвигателя, отношение пусков к остановкам (процентное содержание), число событий пусков/остановок и/или оценку продолжительности прерываний подачи питания. Например, на фиг.7 изображена схема с гистограммой, иллюстрирующей частотное распределение диапазонов значений температуры исполнительного механизма, на фиг.8 изображена схема с гистограммой, иллюстрирующей частотное распределение диапазонов значений температуры текучей среды, на фиг.9 изображена таблица показателей производительности, относящихся к перемещению исполнительного механизма, и на фиг.10 изображена схема с гистограммой, иллюстрирующей частотное распределение диапазонов значений напряжения питания.
На этапе S4 контроллер 22 HVAC генерирует сообщения передачи данных HVAC, включающие в себя одно или более значений рабочих данных, определенных и сохраненных контроллером 22 HVAC или его устройством 240 регистрации данных, соответственно, в запоминающем устройстве 23 локальных данных. В зависимости от варианта осуществления сообщение передачи данных HVAC может дополнительно включать в себя один или более результатов обработки недиагностических локальных данных. Генерация сообщения передачи данных HVAC осуществляется на постоянной или периодической основе или после запроса от внутреннего или внешнего управления или прикладной программы, например, внешнего запроса данных, полученного на этапе S5 от облачной компьютерной системы 4, мобильного устройства 30 или другого вычислительного устройства. В варианте осуществления контроллер 22 HVAC сохраняет сообщение передачи данных HVAC в запоминающем устройстве 232 исходящих сообщений для передачи на удаленную облачную компьютерную систему 4. Сообщение передачи данных HVAC адресовано облачной компьютерной системе 4. В варианте осуществления сообщение передачи данных HVAC содержит переменную часть, которая включает в себя определенный набор разных значений рабочих данных, включая измеренные значения датчиков, значения счетчика и другие рабочие данные и дополнительно результаты обработки локальных данных. Сохраненная в запоминающем устройстве 232 исходящих сообщений переменная часть сообщения передачи данных HVAC постоянно или периодически обновляется контроллером 22 HVAC. В варианте осуществления сообщение передачи данных HVAC дополнительно содержит статическую часть, которая включает в себя информацию для идентификации, например, информацию для идентификации исполнительного механизма, такую как серийный номер и тип исполнительного механизма или указатели моделей и конфигурационные данные, например, номера версий схем, микропрограмму, программное обеспечение, компоненты установленного программного обеспечения и т.д.
На этапе S6 модуль 21 связи передает сообщение передачи данных HVAC через систему 3 связи удаленной облачной компьютерной системе 4. Передача сообщения передачи данных HVAC осуществляется на периодической основе или при запросе от внутреннего или внешнего управления или прикладной программы, например, при запросе внешних данных, полученных на этапе S5 с облачной компьютерной системы 4, мобильного устройства 30 или другого вычислительного устройства. Как описано выше, в зависимости от варианта осуществления и/или конфигурации передача осуществляется через систему 3 связи или непосредственно между устройством 6, 6', 6ʺ HVAC и облачной компьютерной системой 4, или через мобильное устройство 30 или шлюз обмена сообщениями, как описано выше.
На этапе S7 облачная компьютерная система 4 генерирует результаты дистанционной диагностики для устройства 6, 6', 6ʺ HVAC, например, исполнительного механизма 2, 2' HVAC, использующие сообщения передачи данных HVAC, полученные от множества контроллеров 22 HVAC. В варианте осуществления облачная компьютерная система 4 дополнительно генерирует значения управления для конкретного устройства 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC, соответственно, используя сообщения передачи данных HVAC, полученные от множества контроллеров 22, 22' HVAC. Кроме того, облачная компьютерная система 4 генерирует и хранит основные показатели (KPI) производительности для отдельных устройств 6, 6', 6ʺ HVAC и/или групп устройств 6, 6', 6ʺ HVAC, используя полученные сообщения передачи данных HVAC.
В настоящем контексте результат диагностики не ограничивается только определением неисправностей на основании непосредственного сравнения показания датчика с заданным пороговым значением, а скорее относится к идентификации природы и вероятной причины проблем, неисправностей, нарушения нормальной работы и критических состояний устройств 6, 6', 6ʺ HVAC, исполнительных механизмов 2, 2' HVAC и связанных компонентов системы HVAC на основании анализа множества сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров 22 HVAC. Другими словами, результат дистанционной диагностики всегда производится и генерируется облачной компьютерной системой 4, используя несколько значений рабочих данных или несколько измеренных значений датчика (сырые данные), соответственно. Таким образом, индивидуальный результат дистанционной диагностики производится и генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании значений рабочих данных, включенных в сообщения передачи данных HVAC, полученные от нескольких устройств 6, 6', 6ʺ HVAC, исполнительных механизмов 2, 2' HVAC или носимых устройств 8, соответственно, и/или на основании по меньшей мере двух разных типов значений рабочих данных, конкретно, на основании измеренных значений датчика, полученных от по меньшей мере двух разных датчиков 5a, 5b, 5c, 5d, 5e. То же самое применяется к дополнительным значениям управления.
Для некоторых результатов диагностики (и значений управления) облачная компьютерная система 4 дополнительно рассматривает и использует информации о местоположении устройств 6, 6', 6ʺ HVAC, исполнительных механизмов 2, 2' HVAC и/или носимых устройств 8. В зависимости от варианта осуществления и/или конфигурации информация о местоположении включена в сообщения передачи данных HVAC, или облачная компьютерная система 4 определяет информацию о (статическом) местоположении на основании информации для идентификации устройства, включенной в сообщения передачи данных HVAC, например, используя таблицу поиска местоположения. Информация о местоположении включает в себя координаты, названия местоположений, адрес, идентификацию системы HVAC, идентификацию здания, помещения и/или этажа и т.д. Носимое устройство 8 может включать в себя информацию о GPS-позиции.
Как показано на фиг.3, на этапе S71 облачная компьютерная система 4 принимает и хранит сообщения передачи данных HVAC и/или их содержимое, отнесенное к идентификатору передающего устройства 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC, и/или к соответствующему типу устройства, типу исполнительного механизма и/или индикатору модели.
На этапе 72 облачная компьютерная система 4 генерирует опорные значения групп на основании сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров 22. Группы определяются в зависимости от различных критерий для устройств 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительных механизмов 2, 2' HVAC, соответственно, таких как тип устройства, конфигурация устройства, микропрограмма, местоположение, продолжительность работы устройства, частота использования (перемещения) устройства, тип применения устройства, условия окружающей среды, климат и/или погода и т.д. Примеры опорных значений групп включают в себя контрольные данные исполнительных механизмов, свидетельствующие об уровнях функциональных возможностей устройств 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительных механизмов 2, 2' HVAC, пороговые значения производительности, которые определяют ожидаемую нормальную работу устройств 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительных механизмов 2, 2' HVAC, и/или ожидаемый конец срока службы устройств 6, 6', 6ʺ HVAC и связанных компонентов, включая исполнительные механизмы 2, компоненты исполнительных механизмов 2 HVAC или компоненты исполнительных механизмов, соединенные с исполнительными механизмами 2 HVAC. Опорные значения групп генерируются на основании статистической оценки и анализа полученных значений рабочих данных с множества контроллеров 22 HVAC в течение длительного периода времени (например, одного или нескольких лет). Опорные значения групп представлены как числовые значения и/или как распределение вероятностей. Например, распределения вероятностей уровней функциональной способности и/или ожидаемого конца срока службы, в результате чего пороговые значения производительности получены на основании распределения вероятностей уровней функциональной возможности.
На этапе S73 облачная компьютерная система 4 генерирует индивидуальные результаты дистанционной диагностики (и значения управления) для конкретного одного из устройств 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительных механизмов 2, 2' HVAC, соответственно, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров 22 HVAC (и носимых устройств 8 при использовании). Конкретно, облачная компьютерная система 4 генерирует результаты дистанционной диагностики (и значения управления) для конкретного одного из устройств 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительных механизмов 2, 2' HVAC, соответственно, используя опорные значения групп, генерируемые облачной компьютерной системой 4, и одно или более сообщений передачи данных, полученных от контроллера 22 HVAC, связанного с конкретным устройством 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительным механизмом 2, 2' HVAC. Например, путем генерации контрольных данных для устройств 6, 6', 6ʺ HVAC, например, исполнительных механизмов 2, 2' HVAC, облачная компьютерная система 4 обеспечивает метрику производительности для каждого из устройств 6, 6', 6ʺ HVAC, которое сравнимо с другими контролируемыми устройствами 6, 6', 6ʺ HVAC. Сравнительный результат диагностики для конкретного устройства 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC включает в себя индивидуальный показатель производительности, который указывает на конкретную производительность устройства по сравнению с группой или всеми другими устройствами, контролируемыми облачной компьютерной системой 4. Индивидуальный показатель производительности устройства 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC, соответственно, является одним из набора различных основных показателей (KPI) производительности, определенных для соответствующего типа или группы устройств 6, 6', 6ʺ HVAC. На основании статистического анализа данных, включенных в сообщения передачи данных HVAC,облачная компьютерная система 4определяет пороговые значения производительности для ожидаемой нормальной работы устройства 6, 6', 6ʺ HVAC, а также критерии и продолжительности ожидаемого конца службы для устройств 6, 6', 6ʺ HVAC и их компонентов, включая исполнительные механизмы 2, 2' HVAC, компонентыисполнительных механизмов 2, 2', компоненты, соединенные с исполнительными механизмами 2, 2' HVAC, например, электродвигателями, шестернями, фильтрами, демпферами, клапанами и ионисторами или другими электрическими компонентами. В соответствии с данными сравнительного анализа пороговые значения производительности и ожидаемый конец срока службы могут зависеть от конкретных групп устройств 6, 6', 60ʺ HVAC или исполнительных механизмов 2, 2' HVAC, как описано выше. Результат диагностики производительности, указывающее на устройство 6, 6', 6ʺ HVAC, например, исполнительный механизм 2, 2' HVAC, работающее за пределами диапазона ожидаемой нормальной работы, т.е., устройство 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительный механизм 2, 2' HVAC с производительностью ниже одного или более пороговых значений производительности, может генерироваться облачной компьютерной системой 4 как сообщение результата диагностики, включающее в себя предупредительное сообщение о нарушении нормальной работы. Подобным образом, результат диагностики конца срока службы для устройства 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC или соответствующих компонентов системы HVAC может генерироваться облачной компьютерной системой 4 как сообщение результата диагностики, включающее в себя предупредительное сообщение о конце срока службы.
Как схематично показано на фиг.3, сообщения результата дистанционной диагностики в случае результатов дистанционных диагностик передаются с облачной компьютерной системы 4 через систему 3 связи на удаленную систему 7 обработки диагностических данных, т.е., в компьютерный центр или на мобильное устройство 30, закрепленную за конкретным устройством 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительным механизмом 2, 2' HVAC. (Дополнительные) индивидуальные значения управления передаются с облачной компьютерной системы 4 через систему 3 связи на конкретное устройство 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительный механизм 2, 2' HVAC, соответственно.
Как показано на фиг.4, на этапе S7' облачная компьютерная система 4 дополнительно генерирует значения управления для конкретного устройства 6, 6', 6ʺ HVAC, например, конкретного исполнительного механизма 2, 2' HVAC, используя сообщения передачи данных, полученных от одного или более контроллеров 22 HVAC (и носимых устройств 8 при использовании). На этапе S71 облачная компьютерная система 4 получает и хранит сообщения передачи данных HVAC, как описано выше. На этапе S74 облачная компьютерная система 4 определяет колебание сигналов управления или обратной связи в системе 1 HVAC, связанной с набором одного или более устройств 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительных механизмов 2, 2' HVAC, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от соответствующих контроллеров 22 HVAC. На этапе S75 после определения колебания облачная компьютерная система 4 определяет параметры управления для уменьшения колебания (например, адаптированные параметры управления или параметры фильтра для свинцового фильтра/фильтра с запаздыванием). На этапе S76 облачная компьютерная система 4 передает параметры управления в виде значений управления на контроллер 22, 22' HVAC конкретных одного или более устройств 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительных механизмов 2, 2' HVAC, соответственно.
Нижеследующие абзацы описывают различные примеры результатов диагностик, полученных и генерируемых облачной компьютерной системой 4 на основании значений рабочих данных, полученных из сообщений передачи данных HVAC 4 с контроллеров HVAC (и носимых устройств 8 при использовании).
На основании уровней тока (или крутящего момента) электродвигателя в сочетании с информацией о положении электродвигателя 20 или приводимой в действие части 200, соответственно, облачная компьютерная система 4 получает и генерирует результаты диагностики механических неисправностей, например, если максимальный ток электродвигателя или значение крутящего момента электродвигателя достигнуты в определенном диапазоне рабочих положений (возможной блокировки). Другими словами, результат диагностики того, что исполнительный механизм 2, 2', его связь с приводимой в действие частью 200 и/или его приводимая в действие часть 200 имеют механическую неисправность, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании имеющегося тока (крутящего момента) электродвигателя и значений положения, когда эти значения сравнимы с соответствующими установленными опорными значениями групп, т.е., пороговыми значениями производительности, определяющими значение максимального тока (или крутящего момента) электродвигателя в соответствующем положении для соответствующих исполнительных механизмов 2, 2' группы, например, одинакового типа, одинакового или подобного применения и конфигурации и т.д. Например, на основании измеренного тока электродвигателя контроллер 22 HVAC исполнительных механизмов 2, 2' HVAC или облачная компьютерная система 4 генерирует результат обработки локальных или удаленных данных, соответственно, который указывает в соответствии с хвостовым указателем значение максимального крутящего момента в определенном диапазоне положения приводимой в действие части 200, 200', приводимой в действие исполнительными механизмами 2, 2' HVAC, например, как показано на фиг.6, в диапазоне между нижним уровнем OL открытия, например, 5% (или 5°) и верхним уровнем OH открытия, например, 95% (или 85°) клапана или демпфера, работающих в диапазоне 0-100% (0-90°) открытия отверстия. В варианте осуществления значения максимального крутящего момента определены для различных поддиапазонов, например, для поддиапазонов 10% (10°), т.е., поддиапазоны [5-15%], [15-25%], [2-315%], …, [3-15%]. В этих примерах облачная компьютерная система 4 определяет для этих диапазонов положений индивидуальные показатели производительности конкретного исполнительного механизма 2, 2' HVA, а также опорные значения соответствующей группы. Облачная компьютерная система 4 получает и генерирует дополнительные результаты диагностики механических неисправностей, если минимальное значение тока или крутящего момента электродвигателя достигнуто в конечном положении (измененные характеристики резинового уплотнения в конечном положении, остерегайтесь утечки), если максимальное значение тока или крутящего момента электродвигателя достигнуто в конечном положении (измененные характеристики резинового уплотнения в конечном положении, остерегайтесь утечки), или если изменено рабочее положение в конечном положении (измененные характеристики резинового уплотнения в конечном положении, остерегайтесь утечки).
Результат диагностики того, что устройство 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительный механизм 2, 2' HVAC использовались слишком долго за пределами конкретных рабочих условий, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании расчета или продолжительности чрезмерно высокой температуры электродвигателя, чрезмерно низкой температуры электродвигателя, минимальной температуры печатной платы, максимальной температуры печатной платы, достигнутого максимального напряжения (за пределами периода вкл/выкл питания) по сравнению с соответствующими установленными опорными значениями группы.
Результат диагностики того, что устройство 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительный механизм 2, 2' HVAC или его электродвигатель, или другие конкретные компоненты, соответственно, имеют, или как ожидают, скоро получат свой ожидаемый конец срока службы, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основания расчета активных/рабочих периодов времени (замена должна рассматриваться) по сравнению с соответствующими опорными значениями группы. Один и тот же результат диагностики может генерироваться облачной компьютерной системой 4 на основании других параметров внешней среды и устройства, таких как температура, относительная влажность, использование пусковой рукоятки, внутреннее/внешнее напряжение, распределение крутящего момента, угловое распределение, бросок напряжения, число циклов, число частичных циклов, рабочие часы и т.д., по сравнению с соответствующими установленными опорными значениями группы.
Результат диагностики того, что источник питания устройства 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC находится в плохом состоянии или плохого качества, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании повреждений питания счетчика по сравнению с соответствующими установленными опорными значениями группы повреждений питания.
Результат диагностики того, что тип/размер устройства 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC был выбран неправильно для его настоящего применения, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании расчета избыточного тока электродвигателя, избыточной мощности и/или избыточной температуры электродвигателя или печатной платы по сравнению с соответствующими установочными опорными значениями для этих показателей.
Результат диагностики того, что устройство 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительный механизм 2, 2' HVAC работает с несоответствующей стабильностью (неравномерная работа) системы, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании высокого расчета циклов запусков/остановок в пределах определенного короткого периода времени и/или высокого расчета изменения направлений в пределах определенного короткого периода времени по сравнению с соответствующими установленными опорными значениями группы для этих показателей.
Результат диагностики того, что контроллер 22, 22' HVAC работает с неустойчивой/устаревшей микропрограммой/программным обеспечением, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании высокого расчета сбросов сторожевой схемы по сравнению с соответствующими установленными опорными значениями группы для числа сбросов сторожевой схемы.
Результат диагностики о необходимости замены воздушного фильтра генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании увеличенного перепада давления через воздушный фильтр по сравнению с соответствующими установленными опорными значениями группы для этого показателя давления.
Результат диагностики того, что устройство 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительный механизм 2, 2' HVAC, и/или его приводимые в действие части 200, 200' показывают увеличенный или ухудшенный гистерезис системы и, таким образом, знаки резкого старения, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании определения увеличенного (ухудшенного) гистерезиса HD системы (см. фиг.11 и 12) по сравнению с соответствующими установленными опорными значениями группы и/или предыдущими значениями гистерезиса H системы, определенного и записанного раньше для соответствующего устройства 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC. Результат диагностики увеличения гистерезиса системы генерируется, например, когда увеличение гистерезиса системы превышает определенное пороговое значение, например, определенный процент предыдущих значений гистерезиса системы. Гистерезис H, HD системы определяется облачной компьютерной системой 4 на основании измеренных значений тока i (или крутящего момента электродвигателя) электродвигателя 20 соответствующего устройства 6, 6', 6ʺ HVAC или исполнительного механизма 2, 2' HVAC и информации о перемещении электродвигателя, например, оборотов электродвигателя, направления электродвигателя и/или положения приводимой в действие части 200, приводимой в действие электродвигателем 20. Конкретно, гистерезис H, HD системы определяется облачной компьютерной системой 4 на основании направления тока i или крутящего момента электродвигателя во время изменений направления электродвигателя 20, в результате чего люфт и, соответственно, гистерезис H, HD системы указаны уменьшенным крутящим моментом или током i электродвигателя во время изменения направления, пока крутящий момент или ток i электродвигателя не увеличатся после приведения в действие при зацеплении приводимой в действие части, приводимой в действие электродвигателем, т.е., когда люфт между электродвигателем 20 и приводимой в действие частью 200 исчезнет, и электродвигатель 20 преодолеет трение приводимой в действие части 200 и фактически приводит в действие и перемещает приводимую в действие часть 200.
На фиг.11. изображена кривая гистерезиса H системы исполнительного механизма, включающей в себя исполнительный механизм 2 и приводимую в действие часть 200. Гистерезис H системы отражает задержанную реакцию перемещения приводимой в действие части 200 на изменения направления перемещения (оборотов) электродвигателя 20. На оси координат X показано положение m электродвигателя 20 с учетом оборотов электродвигателя. На оси координат Y на фиг.11 показано положение p приводимой в действие части 200 с учетом угла и относительного расстояния. Как показано на фиг.11, на этапе S1 электродвигатель 20 изменяет свое направление и вращается в положительном направлении (например, по часовой стрелке), увеличивая число (частичное или полное) оборотов от начального значения или положения m1 оборотов электродвигателя до значения или положения m1* электродвигателя. Вследствие задержанной реакции перемещения приводимой в действие части 200 из-за люфта во время оборотов электродвигателя 20 из положения m1 электродвигателя в m1* приводимая в действие часть 200 не изменяет своего положения p и остается в положении p1. На этапе S2 электродвигатель 20 продолжает вращаться в том же направлении, что и на этапе S1, однако, приводимая в действие часть 200 теперь перемещается электродвигателем 20 и изменяет свое положение p. Как показано на фиг.11, на этапе S2 приводимая в действие часть 200 перемещается из своего исходного положения p1 в новое положение p2, когда электродвигатель 20 повернулся или переместился в положение m2 электродвигателя. На этапе S11 электродвигатель изменяет свое направление (например, против часовой стрелки), уменьшая (частичное или полное) число оборотов от значения или положения m2 оборотов электродвигателя до значения или положения m2* электродвигателя. Также, вследствие задержанной реакции перемещения приводимой в действие части 200 из-за люфта во время вращения электродвигателя 20 из положения m2 электродвигателя в m2* приводимая в действие часть 200 не изменяет своего положения p и остается в положении p2. На этапе S4 электродвигатель 20 продолжает вращаться в том же направлении, что и на этапе S3, однако, приводимая в действие часть 200 теперь перемещается электродвигателем 20 и изменяет свое положение p. Как показано на фиг.11, на этапе S4 приводимая в действие часть 200 перемещается из своего положения p2 в новое положение p1, когда электродвигатель 20 повернулся или переместился обратно в положение m1 электродвигателя. Гистерезис H системы может изменяться с течением времени при изменениях люфта и зависит от различных факторов, таких как допуски и/или износ и истирание механических компонентов исполнительного механизма 2, соединительной конструкции и исполнительной части 200, а также от влияний температуры и/или влаги на эти и другие компоненты, такие как смазочные материалы.
Фиг.4 изображает на диаграмме временное направление тока i электродвигателя, в то время как электродвигатель 20 и приводимая в действие часть осуществляют перемещения, описанные выше, в связи с гистерезисом H системы. Как показано на фиг.12 от точки t1 времени до точки t1* времени, т.е., во время этапа S1, ток i электродвигателя находится на низком уровне iO, указывая только на минимальный крутящий момент и нагрузку на электродвигатель 20. Затем, от точки t1* времени до точки t2 времени, т.е., во время этапа S2, ток i электродвигателя находится на сравнительно высоком уровне iL, указывая на крутящий момент нагрузки, который соответствует полной нагрузке приводимой в действие части 200 на электродвигатель 20. Затем, направление тока i электродвигателя будет находиться на низком уровне iO без значительной нагрузки приводимой в действие части 200 на электродвигатель 20 во время этапа S3 и на высоком уровне iL при полной нагрузке приводимой в действие части 200 на электродвигатель 20 во время этапа S4.
На фиг.11 и 12 стрелки, обозначенные символом D, схематично указывают на увеличение (ухудшение) гистерезиса HD системы от предыдущего гистерезиса H системы. Как указано на фиг.11 ссылочными символами m2*D и m2D, увеличенный гистерезис HD имеет увеличенную задержку в ответ на перемещение приводимой в действие части 200 для изменений направления перемещения (оборотов) электродвигателя 20. Соответственно, как схематично показано на фиг.12, существует увеличенная задержка во времени от t1* до t1*D для увеличения тока i электродвигателя от низкого уровня iO, указывая на минимальный крутящий момент, до сравнительно высокого уровня iL, указывая на крутящий момент нагрузки, который соответствует полной нагрузке приводимой в действие части 200 на электродвигатель 20.
Результат диагностики утечки (текучей среды) системы генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании измеренной скорости потока Φ текучей среды, когда клапан, приводимый в действие соответствующим исполнительным механизмом 2, 2' HVAC, закрыт.
Результат диагностики открываемой влево двери или окошка генерируется облачной времени системой 4 на основании использования энергии по сравнению с записанным использованием энергии с течением времени для соответствующего устройства. Использование энергии оценивается облачной компьютерной системой 4 на основании скорости потока Φ текучей среды и температур T1, T2 текучей среды на входе и выходе теплообменника X, через который поток Φ текучей среды регулируется клапаном 12, приводимым в действие соответствующим исполнительным механизмом 2, 2' HVAC.
Результат диагностики относительно качества осуществления мониторинга генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании сравнительных результатов (например, разности) между действительным положением и исходным положением электродвигателя 20 исполнительного механизма HVAC или приводимой в действие части 200 по сравнению с соответствующими опорными значениями группы для таких сравнений (разностей).
Результат диагностики относительно изменения концентрации гликоля генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании измеренных значений концентрации гликоля текучей среды, проходящей через клапан, приводимый в действие соответствующим исполнительным механизмом 2, 2' HVAC, по сравнению с временным рядом записанной концентрации гликоля и соответствующими установленными опорными значениями группы. Таким образом, оператор может быть предупрежден заранее о том, что концентрация гликоля, как ожидают, скоро достигнет минимального уровня и должна быть пополнена (в качестве альтернативы или дополнительно, облачная компьютерная система 4 генерирует и передает управляющее сообщение заправки гликоля на устройство автоматизированной заправки гликоля).
Результат диагностики относительно нормального или анормального режима работы системы 1 HVAC генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании внутренней температуры здания и температуры снаружи здания по сравнению с временным рядом кортежей внутренней и наружной температур и соответствующих установленных опорных значений группы, например, на основании зданий по соседству или в непосредственной близости.
Результат диагностики относительно неудовлетворительного режима работы системы 1 HVAC снаружи персональной комфортной зоны (зон) генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании сообщений передачи данных HVAC, полученных от одного или более носимых устройств 8, расположенных в одном и том же помещении, этаже или здании и включающих в себя измеренные данные датчика, указывающие на личный дискомфорт соответствующего владельца (пользователя), например, повышенное выделение пота вследствие некомфортно высоких температур помещения, холодной температуры для тела/кожи вследствие некомфортно низких температур помещения и т.д.
Результат диагностики относительно анормального рабочего режима датчика генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании проверок на правдоподобие, примененных к соответствующим значениям рабочих данных или измеренным значениям датчика, сравнений с записанными значениями рабочих данных или измеренными значениями датчика (поведение во времени) и рассмотрения соответствующих установленных опорных значений группы.
Результат диагностики, указывающий на потенциальную экономию энергии, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании текущих значений температуры и нижних гипотетических заданных значений температуры (например, уменьшенные на 1°C или 2°C), используя температуры помещения данных по времени и связанный расход энергии, а также соответствующие установленные опорные значения группы. Другой результат диагностики, обеспечивающий экономию энергии, указывает на клапаны 12, которые часто находятся (например, более 50% времени) в нижнем или почти закрытом положении, приводя к неэффективной и растрачивающей энергию работе. Такой результат диагностики генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании записанных положений электродвигателя 20 или приводимых в действие частей 200 соответствующих клапанов 12 или демпферов. Следовательно, пользователи могут быть информированы о потенциальной экономии энергии при уменьшении температуры их помещения в первом случае или уменьшении скорости насоса или температуры подачи воды во втором случае.
Результат диагностики, указывающий на клапан с плохим авторитетом клапана, генерируется облачной компьютерной системой 4, используя записанные скорости потока и соответствующие положения клапана для определения авторитета клапана как отношение между падением давления в клапане к падению общего давления во всей системе 10 транспортировки текучей среды системы 1 HVAC. Например, облачная компьютерная система 4 рассчитывает значения мощности потока системы 10 транспортировки текучей среды системы 1 HVAC, используя множество записанных скоростей потока и соответствующие положения клапана как характеристические параметры гидравлической сети системы 10 транспортировки текучей среды и затем определяет падение давления в клапане и падения общего давления во всей системе 10 транспортировки текучей среды. Результат диагностики, указывающий на клапан с плохим авторитетом клапана, генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании сравнения расчетного авторитета клапана с определенным минимальным пороговым значением авторитета и/или соответствующих установленных опорных значений группы.
Результат диагностики относительно нарушения нормальной работы (не работает) насоса 11 системы 1 HVAC генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании измеренных скоростей потока текучей среды и положений клапанов, приводимых в действие соответствующими исполнительными механизмами 2, 2' HVAC, когда есть поток в открытых положениях клапанов той же системы 10 транспортировки текучей среды, как указано сообщениями передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров 22 HVAC соответствующих исполнительных механизмов 2, 2' HVAC той же системы 10 транспортировки текучей среды системы 1 HVAC (определенными на основании информации о местоположении соответствующих исполнительных механизмов 2, 2' HVAC).
Другой пример результата диагностики конкретного местоположения указывает на заблокированную систему 10 транспортировки текучей среды, например, засоренную трубу, и генерируется облачной компьютерной системой 4 на основании текущих значений температуры и заданных значений температуры, когда сообщения передачи данных HVAC, полученные от множества контроллеров 22 HVAC соответствующих исполнительных механизмов 2, 2' HVAC с одного и того же этажа или зоны, указывают на отклонение действительных значений температуры от заданных значений температуры без влияния конкретной внешней температуры, которое может объяснить данное отклонение.
Следует отметить, что в описании последовательность этапов была представлена в конкретном порядке, однако, специалист в данной области техники должен понимать, что код компьютерной программы может быть структурирован иначе, и порядок по меньшей мере некоторых из этапов может быть изменен без отхода от объема изобретения.
Реферат
Настоящее изобретение относится к способу и компьютерной системе для осуществления мониторинга системы HVAC. Конкретно настоящее изобретение относится к способу и компьютерной системе для осуществления мониторинга системы HVAC, которая содержит множество устройств HVAC и множество контроллеров HVAC, причем каждый из контроллеров HVAC содержит модуль связи. Для осуществления мониторинга системы HVAC сообщения передачи данных HVAC принимают и хранят в облачной компьютерной системе. Каждое сообщение передачи данных HVAC включает в себя одно или более значений рабочих данных, включенных контроллером HVAC системы HVAC. Облачная компьютерная система генерирует результаты дистанционной диагностики для конкретного устройства HVAC, используя множество сообщений передачи данных HVAC, полученных от множества контроллеров HVAC одной или более систем HVAC. Каждый результат дистанционной диагностики генерируется (S73) с использованием нескольких значений рабочих данных, включенных в сообщения передачи данных HVAC, полученных с контроллеров HVAC нескольких систем HVAC и/или на основании по меньшей мере двух разных типов значений рабочих данных. Сообщение результата диагностики, которое включает в себя результат дистанционной диагностики, передается системе обработки диагностических данных для конкретного устройства HVAC. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.
