Sistema, dispositivo y métodos para actualizar modelos de monitorización de sistemas.

Sistema (102) para actualizar una pluralidad de modelos de monitorización,

comprendiendo el sistema:

un módulo (202) de asociación de modelos que para cada uno de una pluralidad de sistemas (104a, 104b,104c) monitorizados determina una asociación entre un sistema monitorizado particular y al menos uno deuna pluralidad de modelos de estimación, en el que cada modelo de estimación se basa en uno de unapluralidad de conjuntos diferenciados de propiedades de estimación, incluyendo cada conjunto depropiedades de estimación al menos uno de una lista de sensores, umbrales de sensores, periodo deentrenamiento y algoritmo de modelo de estimación, y en el que cada conjunto corresponde de maneraunívoca a un modelo de estimación particular;

un módulo (204) de actualización que actualiza al menos una de las propiedades de estimación y propagala al menos una propiedad de estimación actualizada a cada modelo de estimación que corresponde a unconjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza; y

un módulo (206) de modificación de modelos que modifica cada modelo de estimación que corresponde aun conjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza;

el módulo (202) de asociación de modelos está configurado para actualizar una asociación entre uno o másmodelos de estimación y al menos uno de la pluralidad de sistemas monitorizados en respuesta a unaestructura de al menos un cambio de sistema monitorizado.

Sistema, dispositivo y métodos para actualizar modelos de monitorización de sistemas

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional estadounidense número 60/605.346, titulada “model association in fleet monitoring system for large power plants”, presentada el 27 de agosto de 2004.

Campo de la invención La invención se refiere al campo de la monitorización basada en sensores, y, más particularmente, a monitorizar sistemas de múltiples elementos usando múltiples sensores.

Antecedentes de la invención Sistemas de múltiples elementos tales como una planta de generación de potencia pueden implicar la integración compleja de múltiples elementos que realizan de manera cooperativa una variedad de tareas para lograr una salida u objetivo deseado. Debido a esta complejidad, la monitorización de un sistema de este tipo para prevenir o mitigar un fallo o un nivel de rendimiento inferior al deseado puede ser en sí misma una tarea compleja.

Una técnica de monitorización en un entorno de este tipo utiliza modelos de estimación y sensores. Según esta técnica, los sensores generan señales a partir de las cuales se derivan vectores de sensor basados en medidas detectadas de entradas físicas u otras al sistema y salidas generadas por el sistema en respuesta a las entradas. Los vectores de sensor se usan inicialmente para “entrenar” estadísticamente el modelo de estimación. El modelo proporciona una relación matemática o estadística entre las entradas al sistema y las salidas correspondientes generadas por el sistema. Durante la monitorización posterior del sistema, se introducen datos sin procesar de los sensores en el modelo y se comparan con valores estimados obtenidos aplicando el modelo. Una desviación grande entre valores reales de los datos de sensor y los valores estimados generados por el modelo puede indicar que se ha producido un fallo de sistema.

La monitorización basada en sensor puede usarse en una variedad de configuraciones. Con frecuencia, pueden monitorizarse y controlarse eficazmente plantas de generación de potencia, procesos de fabricación, equipo médico complejo y una gran cantidad de otros sistemas y dispositivos que implican el funcionamiento coordinado de un gran número de componentes o procesos interrelacionados de manera eficaz mediante monitorización basada en sensores. De hecho, la monitorización basada en sensores puede emplearse ventajosamente en prácticamente cualquier entorno en el que se necesita monitorizar diversos parámetros específicos de sistema a lo largo del tiempo en condiciones variables.

Una planta de generación de potencia eléctrica proporciona un ejemplo útil de un sistema que puede emplear eficazmente la monitorización basada en sensores. La generación de potencia eléctrica implica la integración compleja de múltiples componentes de generación de potencia que funcionan de manera cooperativa para generar potencia eléctrica. Estos componentes pueden incluir turbinas de gas, generadores de vapor con recuperación de calor, turbinas de vapor y generadores eléctricos que en combinación convierten energía de carburante por medio de energía mecánica en energía eléctrica. Las variables de funcionamiento importantes que deben monitorizarse estrechamente para evaluar el rendimiento de toda la planta de potencia, o uno o más de sus componentes tales como una turbina de gas, incluyen la presión y temperatura en diversas zonas del sistema así como las vibraciones y otros parámetros importantes que revelan el estado del equipo del sistema.

Independientemente del entorno en el que se utiliza la monitorización basada en sensores, la precisión del modelo empleado puede ser un factor crítico si la monitorización es precisa. La precisión de un modelo depende con frecuencia de si el modelo está apropiadamente actualizado para reflejar cambios estructurales u otros en el sistema monitorizado con el modelo. Adicionalmente, pueden desarrollarse nuevos modelos que potenciarán la monitorización de un sistema. Puede aplicarse más de un modelo con respecto a un sistema monitorizado.

La tarea de actualizar modelos de monitorización de sistemas se hace más compleja cuando se monitoriza más de un sistema basándose en múltiples modelos. Si se actualiza una propiedad de un modelo subyacente que se aplica a dos o más sistemas, entonces modificar cada uno de los modelos según la propiedad actualizada requiere normalmente cargar cada modelo en uno o más dispositivos informáticos que realizan los diversos cálculos de modelo para cada sistema particular. Por tanto, la actualización de propiedades de modelos de estimación y la modificación de modelos de estimación en respuesta a la actualización deben realizarse normalmente con respecto a cada sistema por separado.

Realizar estas tareas por separado para un modelo de estimación según se aplica a sistemas diferentes puede ser una ardua tarea que requiere mucho tiempo para un ingeniero o técnico de diagnóstico. Esto es así especialmente dado que, en muchas situaciones, los ingenieros y técnicos en centros de diagnóstico pueden estar encargados de monitorizar cientos de sistemas continuamente o de manera frecuente. Por consiguiente, existe una necesidad de una manera de actualizar de manera más efectiva y eficaz las propiedades de estimación y modificar modelos de monitorización de sistemas en respuesta a las actualizaciones cuando se usan tales modelos de estimación en la monitorización de grandes números de sistemas.

El documento WO 03/048876 se refiere a un módulo de simulación que incluye un modelo de diagrama de flujo que comprende una pluralidad de unidades de proceso (que representan cada una de manera unívoca un dispositivo que puede encontrarse en una planta de proceso) , una pluralidad de unidades de que no son del proceso (que representan algo distinto de una pieza de hardware de funcionamiento) y una pluralidad de flujos (modelos que conectan unidades entre sí) . El documento WO 03/048876 también da a conocer un módulo de reconciliación de datos que proporciona parámetros de modelo actualizados y datos al módulo de simulación.

Sumario de la invención Pueden encontrarse aspectos de la presente invención en las reivindicaciones independientes adjuntas, a las que se hará referencia ahora. Pueden encontrarse realizaciones de la presente invención en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

La presente invención proporciona una asociación de modelos y un mecanismo relacionado para actualizar modelos de monitorización de sistemas a lo largo de un gran número de sistemas. La invención puede implementarse electrónicamente para efectuar ahorros de tiempo y recursos necesarios para actualizar modelos aplicados a los diversos sistemas.

Una realización de la invención es un método de asociación de modelos implementado electrónicamente para actualizar modelos de estimación usados para la monitorización de sistemas. El método puede incluir determinar una asociación entre un sistema monitorizado particular y al menos uno de una pluralidad de modelos de estimación para cada uno de una pluralidad de sistemas monitorizados. Cada modelo de estimación puede basarse en uno de una pluralidad de conjuntos diferenciados de propiedades de estimación, y cada conjunto puede corresponder de manera unívoca a un modelo de estimación particular.

El método puede incluir además actualizar al menos una de las propiedades de estimación y propagar la al menos una propiedad de estimación actualizada a cada modelo de estimación que corresponde a un conjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza. Adicionalmente, el método puede incluir modificar cada modelo de estimación que corresponde a un conjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza.

Otra realización de la invención es un sistema para actualizar una pluralidad de modelos de monitorización. El sistema puede incluir un módulo de asociación de modelos que, para cada uno de una pluralidad de sistemas monitorizados, determina una asociación entre un sistema monitorizado particular y al menos uno de una pluralidad de modelos de estimación, en el que cada modelo de estimación se basa en uno de una pluralidad de conjuntos diferenciados de propiedades de estimación, y en el que cada conjunto corresponde de manera unívoca a un modelo de estimación particular.

Adicionalmente, el sistema puede incluir un módulo de actualización que actualiza al menos una de las propiedades de estimación y propaga la al menos una propiedad de estimación actualizada a cada modelo de estimación que corresponde... [Seguir leyendo]

1. Sistema (102) para actualizar una pluralidad de modelos de monitorización, comprendiendo el sistema:

un módulo (202) de asociación de modelos que para cada uno de una pluralidad de sistemas (104a, 104b, 104c) monitorizados determina una asociación entre un sistema monitorizado particular y al menos uno de una pluralidad de modelos de estimación, en el que cada modelo de estimación se basa en uno de una pluralidad de conjuntos diferenciados de propiedades de estimación, incluyendo cada conjunto de propiedades de estimación al menos uno de una lista de sensores, umbrales de sensores, periodo de entrenamiento y algoritmo de modelo de estimación, y en el que cada conjunto corresponde de manera unívoca a un modelo de estimación particular;

un módulo (204) de actualización que actualiza al menos una de las propiedades de estimación y propaga la al menos una propiedad de estimación actualizada a cada modelo de estimación que corresponde a un conjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza; y

un módulo (206) de modificación de modelos que modifica cada modelo de estimación que corresponde a un conjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza;

el módulo (202) de asociación de modelos está configurado para actualizar una asociación entre uno o más modelos de estimación y al menos uno de la pluralidad de sistemas monitorizados en respuesta a una estructura de al menos un cambio de sistema monitorizado.

2. Sistema (102) según la reivindicación 1, que comprende además un módulo (508) de entrenamiento configurado para entrenar una versión específica de sistema de cada modelo de estimación para cada sistema (104a, 104b, 104c) monitorizado basado en datos de sensor generados por sensores enlazados de manera comunicativa a un sistema particular para el que se entrena una versión específica de sistema particular de un modelo de estimación.

3. Sistema (102) según la reivindicación 2, caracterizado porque el módulo (508) de entrenamiento está configurado además para volver a entrenar cada versión específica de sistema de cada modelo de estimación que se modifica.

4. Sistema (102) según la reivindicación 1, implementándose el sistema (102) en una ubicación remota con respecto a la pluralidad de sistemas (104a, 104b, 104c) monitorizados.

5. Método de asociación de modelos implementado electrónicamente para actualizar modelos de estimación usados para la monitorización de sistemas, comprendiendo el método:

para cada uno de una pluralidad de sistemas (104a, 104b, 104c) monitorizados, determinar una asociación entre un sistema monitorizado particular y al menos uno de una pluralidad de modelos de estimación, en el que cada modelo de estimación se basa en uno de una pluralidad de conjuntos diferenciados de propiedades de estimación, incluyendo cada conjunto de propiedades de estimación al menos uno de una lista de sensores, umbrales de sensores, periodo de entrenamiento y algoritmo de modelo de estimación, y en el que cada conjunto corresponde de manera unívoca a un modelo de estimación particular;

actualizar al menos una de las propiedades de estimación;

propagar la al menos una propiedad de estimación actualizada a cada modelo de estimación que corresponde a un conjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza;

modificar cada modelo de estimación que corresponde a un conjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza; y

actualizar una asociación entre uno o más modelos de estimación y al menos uno de la pluralidad de sistemas monitorizados en respuesta a una estructura de al menos un cambio de sistema monitorizado.

6. Método según la reivindicación 5, que comprende además entrenar una versión específica de sistema de cada modelo de estimación para cada sistema (104a, 104b, 104c) monitorizado, en el que el entrenamiento se basa en datos de sensor generados por sensores enlazados de manera comunicativa a un sistema particular para el que se entrena una versión específica de sistema particular de un modelo de estimación.

7. Método según la reivindicación 6, que comprende además volver a entrenar cada versión específica de sistema de cada modelo de estimación que se modifica, en el que el entrenamiento se basa en datos de sensor generados por sensores enlazados de manera comunicativa a un sistema particular para el que

vuelve a entrenarse una versión específica de sistema particular de un modelo de estimación.

8. Método según la reivindicación 7, en el que el módulo (508) de entrenamiento está configurado para entrenar una versión específica de sistema de un modelo de estimación basado en una estimación de mínimos cuadrados.

9. Método según la reivindicación 5, que comprende además generar una tabla de asignación que representa las asociaciones entre la pluralidad de sistemas (104a, 104b, 104c) monitorizados y la pluralidad de modelos de estimación.

10. Método según la reivindicación 9, en el que la tabla de asignación comprende una matriz M x N, siendo M un número entero mayor que uno que comprende un número de sistemas (104a, 104b, 104c) monitorizados, y siendo N un número entero igual a un número de modelos de estimación.

11. Medio de almacenamiento legible por ordenador que comprende instrucciones informáticas para:

para cada uno de una pluralidad de sistemas (104a, 104b, 104c) monitorizados, determinar una asociación entre un sistema monitorizado particular y al menos uno de una pluralidad de modelos de estimación, en el que cada modelo de estimación se basa en uno de una pluralidad de conjuntos diferenciados de propiedades de estimación, incluyendo cada conjunto de propiedades de estimación al menos uno de una lista de sensores, umbrales de sensores, periodo de entrenamiento y algoritmo de modelo de estimación, y en el que cada conjunto corresponde de manera unívoca a un modelo de estimación particular;

actualizar al menos una de las propiedades de estimación;

propagar la al menos una propiedad de estimación actualizada a cada modelo de estimación que corresponde a un conjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza;

modificar cada modelo de estimación que corresponde a un conjunto diferenciado que contiene la al menos una propiedad de estimación que se actualiza; y

actualizar una asociación entre uno o más modelos de estimación y al menos uno de la pluralidad de sistemas monitorizados en respuesta a una estructura de al menos un cambio de sistema monitorizado.

12. Medio de almacenamiento legible por ordenador según la reivindicación 11, que comprende además entrenar una versión específica de sistema de cada modelo de estimación para cada sistema (104a, 104b, 104c) monitorizado, en el que el entrenamiento se basa en datos de sensor generados por sensores enlazados de manera comunicativa a un sistema particular para el que se entrena una versión específica de sistema particular de un modelo de estimación.

13. Medio de almacenamiento legible por ordenador según la reivindicación 12, que comprende además volver a entrenar cada versión específica de sistema de cada modelo de estimación que se modifica, en el que el entrenamiento se basa en datos de sensor generados por sensores enlazados de manera comunicativa a un sistema particular para el que vuelve a entrenarse una versión específica de sistema particular de un modelo de estimación.

14. Medio de almacenamiento legible por ordenador según la reivindicación 13, en el que el módulo (508) de entrenamiento está configurado para entrenar una versión específica de sistema de un modelo de estimación basado en una estimación de mínimos cuadrados.