專利名稱：構(gòu)件完整性監(jiān)測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主旨涉及監(jiān)測，并且特別地涉及監(jiān)測構(gòu)件的完整性。
背景技術(shù)：
許多類型的機(jī)器依賴壓縮空氣來操作。例如，典型的渦輪機(jī)組包括壓縮機(jī)，其抽入空氣并且壓縮空氣。該壓縮空氣提供給燃燒室(或燃燒器)。該燃燒室的熱空氣輸出可提供給例如渦輪機(jī)來從該熱空氣流中提取動力。在許多情況下，在將該空氣提供給壓縮機(jī)之前將它過濾可是可取的。當(dāng)然，許多其他類型的機(jī)器也需要過濾的空氣。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開用于監(jiān)測設(shè)置在機(jī)器內(nèi)的構(gòu)件的完整性的監(jiān)測系統(tǒng)。該實(shí)施例的該監(jiān)測系統(tǒng)包括圖像分析器，其配置成從成像裝置接收圖像數(shù)據(jù)并且確定在該成像裝置的一個(gè)或多個(gè)像素中的一個(gè)或多個(gè)上入射的輻射量。該實(shí)施例的該監(jiān)測系統(tǒng)還包括耦合于該圖像分析器的監(jiān)測器，其配置成如果在該一個(gè)或多個(gè)像素中的一個(gè)或多個(gè)上的輻射量超過極限生成警報(bào)。在該實(shí)施例中，該警報(bào)指示該構(gòu)件已經(jīng)失效。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，公開監(jiān)測機(jī)器的風(fēng)道中的構(gòu)件的方法。該實(shí)施例的方法包括從設(shè)置在該風(fēng)道內(nèi)的成像裝置接收圖像數(shù)據(jù)，該成像數(shù)據(jù)包括與該成像裝置的像素上入射的輻射量有關(guān)的信息；比較該圖像數(shù)據(jù)與輻射極限；并且當(dāng)該圖像數(shù)據(jù)超過這些輻射極限時(shí)生成警報(bào)。這些和其他優(yōu)勢和特征將通過下列與附圖結(jié)合來看的說明變得更明顯。


認(rèn)作本發(fā)明的主旨特別被指出并且在說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求中清楚地被要求保護(hù)。本發(fā)明的前面的和其他特征和優(yōu)勢通過下列與附圖結(jié)合來看的詳細(xì)說明是明顯的， 這些附圖中圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)測系統(tǒng)的框圖；圖2是在示例操作環(huán)境中的監(jiān)測系統(tǒng)的框圖；圖3是示出可從中收集信息的示例環(huán)境的框圖；以及圖4是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖；通過參照附圖的示例，詳細(xì)的說明解釋本發(fā)明的實(shí)施例連同優(yōu)勢和特征。
具體實(shí)施例方式如上文論述的，許多類型的機(jī)器可能需要過濾空氣來操作。例如，在渦輪機(jī)組中， 過濾部中的一個(gè)或多個(gè)過濾器在具有污染的輸入空氣進(jìn)入壓縮機(jī)之前將它清潔。確保該過濾部中的該一個(gè)或多個(gè)過濾器在該操作期間正確操作并且不必將該機(jī)器關(guān)閉來檢查這些過濾器，這是重要的。因此，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例針對在渦輪機(jī)組操作時(shí)監(jiān)測該渦輪機(jī)組中的空氣過濾器的完整性的系統(tǒng)和方法。圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)測系統(tǒng)100的示例。該監(jiān)測系統(tǒng)100 —般監(jiān)測構(gòu)件的完整性。該監(jiān)測系統(tǒng)100接收圖像數(shù)據(jù)102。該圖像數(shù)據(jù)102包括與場景有關(guān)的數(shù)字或模擬信息。在特別實(shí)施例中，該圖像數(shù)據(jù)102是在成像裝置的視場中的場景的數(shù)字表示。該圖像數(shù)據(jù)102可從一個(gè)或多個(gè)位置中的任何位置接收。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，該圖像數(shù)據(jù) 102從耦合于該監(jiān)測系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)成像裝置(沒有示出)接收。在另一個(gè)示例中， 該圖像數(shù)據(jù)102從數(shù)據(jù)庫或例如計(jì)算機(jī)盤等其他信息存儲介質(zhì)接收。圖示的監(jiān)測系統(tǒng)100包括圖像分析器104。在一個(gè)實(shí)施例中該圖像分析器104配置成分析圖像數(shù)據(jù)102。特別地，在一個(gè)實(shí)施例中，該圖像分析器104配置成分析圖像數(shù)據(jù) 102來確定在成像裝置的每個(gè)像素上入射的特定類型的輻射類型的強(qiáng)度。該輻射可是下列中的一個(gè)可見光、紫外光、紅外或任何其他類型的輻射。在圖1中示出的監(jiān)測系統(tǒng)100還包括監(jiān)測器106。該監(jiān)測器106配置成分析由成像裝置的每個(gè)像素接收的強(qiáng)度或輻射(如例如由圖像分析器104確定的)。在一個(gè)實(shí)施例中，該監(jiān)測器106配置成確定由這些像素中的任何像素接收的光量是否增加或變化了可觀的量。這樣的增加可指示設(shè)置在輻射和成像裝置之間的構(gòu)件產(chǎn)生孔洞或其他缺陷。圖2示出在示例環(huán)境200中的監(jiān)測系統(tǒng)100。該環(huán)境200包括設(shè)置在流動路徑204 內(nèi)的構(gòu)件202。在一個(gè)實(shí)施例中，該流動路徑204向壓縮機(jī)(沒有示出)提供空氣。在一個(gè)實(shí)施例中，該壓縮機(jī)是渦輪機(jī)組的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)道形成該流動路徑204。在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)件202是過濾器。該過濾器可過濾空氣或任何其他氣體。在這樣的實(shí)施例中，該過濾器可包括如在圖3中示出的一個(gè)或多個(gè)過濾器部分306。每個(gè)過濾器部分固定到外殼214或在它的外邊緣附近。這些過濾器部分306自己可能撕裂或可從該外殼脫離。在任一個(gè)情況下，該過濾器可被認(rèn)為“失效”。在圖2中，監(jiān)測系統(tǒng)100耦合于成像裝置206。在一個(gè)實(shí)施例中，該成像裝置206 是拍攝裝置。該成像裝置206設(shè)置在流動路徑204內(nèi)。在操作中，空氣在由箭頭A指示的方向上流過流動路徑204。構(gòu)件202包括上游側(cè)208和下游側(cè)210。如在圖2中示出的，因?yàn)樵摮上裱b置206相比上游側(cè)208較靠近下游側(cè)210，從而它在介質(zhì)202的“下游”。在圖2中，輻射源212位于流動路徑204內(nèi)。該輻射源212可引導(dǎo)輻射至少部分朝向構(gòu)件202的上游側(cè)208。即，在一個(gè)實(shí)施例中，該輻射源212在構(gòu)件202的上游。輻射源212可是單個(gè)元件或可包括多個(gè)個(gè)體源。在一個(gè)實(shí)施例中，輻射源212可采用形成光的形式產(chǎn)生輻射。該光可是任何類型的光，例如紫外、紅外或可見光等。成像裝置206測量通過構(gòu)件202的輻射量。在構(gòu)件202中形成孔洞的情況下，該孔洞將充當(dāng)增加的輻射通過的位置。該孔洞可指示構(gòu)件202中的撕裂或構(gòu)件202從它的外殼214剝離。在備選實(shí)施例中，成像裝置206設(shè)置在介質(zhì)202的上游并且輻射源212設(shè)置在介質(zhì)202的下游。此外，盡管圖2中示出監(jiān)測系統(tǒng)100耦合于成像裝置206，應(yīng)該理解這樣的連接是可選的。實(shí)際上，監(jiān)測系統(tǒng)100可從成像裝置206間接地接收信息。例如，監(jiān)測系統(tǒng) 100可接收已經(jīng)存儲在盤或其他存儲介質(zhì)上的或已經(jīng)傳送通過一個(gè)或多個(gè)中間裝置的來自成像裝置206的信息。在操作中，輻射源212引導(dǎo)輻射朝向構(gòu)件202。當(dāng)然，該輻射可以被引導(dǎo)朝向例如鏡子(沒有示出)等反射表面，該反射表面然后將它引導(dǎo)到構(gòu)件202。這樣的設(shè)置可允許主動控制引導(dǎo)該輻射。當(dāng)構(gòu)件202處于正常(未失效)狀態(tài)時(shí)，該輻射中的一定量從上游側(cè) 208傳遞到下游側(cè)210。在一個(gè)實(shí)施例中，該量可以在零到上閾限的范圍中。成像裝置206 測量從上游側(cè)208傳遞到下游側(cè)210的輻射的量。監(jiān)測系統(tǒng)100從成像裝置206周期性地接收該信息并且確定輻射的量是否已經(jīng)增加到超出閾值水平。如果這樣，可提供指示給外部源。在一個(gè)實(shí)施例中，在渦輪機(jī)組的操作期間實(shí)時(shí)提供該信息。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)該渦輪機(jī)組不在運(yùn)行時(shí)提供該信息。圖3示出監(jiān)測系統(tǒng)100可從中接收信息的備選實(shí)施例。如示出的，監(jiān)測系統(tǒng)100耦合于多個(gè)拍攝裝置302。盡管圖3圖示拍攝裝置302，應(yīng)該理解這些拍攝裝置302可由任何類型的成像裝置代替。這些拍攝裝置302中的每個(gè)通過通信鏈路303耦合于監(jiān)測系統(tǒng)100。 在一個(gè)實(shí)施例中，該通信鏈路303可由分別將每個(gè)拍攝裝置302連接到監(jiān)測系統(tǒng)100的個(gè)體電線或纖維(例如，光纖)形成。在另一個(gè)實(shí)施例中，該通信鏈路303是總線。在再另一個(gè)實(shí)施例中，該通信鏈路303由無線連接形成。另外，盡管這些拍攝裝置302被示為直接連接到監(jiān)測系統(tǒng)100，應(yīng)該理解其他元件可在這些拍攝裝置302和如上文描述的監(jiān)測系統(tǒng)之間。每個(gè)拍攝裝置302取向?yàn)榻邮諒妮椛湓?12發(fā)射并且通過多區(qū)域構(gòu)件304的輻射 (例如，光)。在該示例中，該構(gòu)件304是過濾器，其包括多個(gè)過濾器區(qū)域306。從而，在該示例中，第一拍攝裝置30 設(shè)置成接收通過第一過濾器區(qū)域306a的輻射，第二拍攝裝置302b 設(shè)置成接收通過第二過濾器區(qū)域306b的輻射，第三拍攝裝置302c設(shè)置成接收通過第三過濾器區(qū)域306c的輻射，并且第四拍攝裝置302d設(shè)置成接收通過第四過濾器區(qū)域306d的輻射。在構(gòu)件304產(chǎn)生例如孔洞308等瑕疵的情況下，引導(dǎo)于包含孔洞308的區(qū)域(區(qū)域306a)的拍攝裝置30 將接收比其他拍攝裝置302更多的輻射(由射線310指示)?；谠撛黾拥妮椛洳⑶依脤δ膫€(gè)拍攝裝置302引導(dǎo)于哪個(gè)過濾器區(qū)域306的了解，監(jiān)測系統(tǒng)100可確定哪個(gè)過濾器區(qū)域306包括缺陷。哪個(gè)過濾器區(qū)域306包括缺陷的確定可是有益的，因?yàn)樵诓僮髌陂g用眼睛看出哪個(gè)過濾器可能已經(jīng)失效可是非常困難的。當(dāng)然，該缺陷可以在兩個(gè)過濾器區(qū)域306的接合處存在。在這樣的情況下，兩個(gè)或多個(gè)拍攝裝置可記錄到輻射中的增加?？蓪?shí)現(xiàn)對圖3中示出的系統(tǒng)的許多修改而不偏離本發(fā)明。例如，另外的第二構(gòu)件可設(shè)置在構(gòu)件304和拍攝裝置302之間。該第二構(gòu)件可具有高透氣性，具有在施加的輻射下更可檢測到的物質(zhì)或顏色并且可是可清潔的并且比構(gòu)件304更結(jié)實(shí)或持久。例如，第二構(gòu)件可是涂漆金屬絲網(wǎng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，灰塵或其他物質(zhì)可以在構(gòu)件304的上游注入空氣流，其在由輻射源212提供的輻射下是特別可見的。在另一個(gè)實(shí)施例中，該輻射源212 或該一個(gè)或多個(gè)拍攝裝置302中任一個(gè)或兩者可以移動，使得它們跨構(gòu)件304掃描。如此， 可以獲得對泄漏位置增加的靈敏度。在再另一個(gè)實(shí)施例中，輻射源212可實(shí)現(xiàn)為源陣列。在這樣的實(shí)施例中，可以一次打開該輻射源212陣列中的一個(gè)。如此，單個(gè)拍攝裝置或多個(gè)拍攝裝置302可能夠更準(zhǔn)確地確定泄漏的位置。圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖4中示出的該方法可例如在監(jiān)測系統(tǒng)100(圖1-3)中進(jìn)行。在框402接收圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)可從成像裝置直接接收或通過另一個(gè)裝置從該成像裝置間接接收。該成像數(shù)據(jù)可從一個(gè)或從多個(gè)成像裝置接收。在一個(gè)實(shí)施例中，該圖像數(shù)據(jù)包括在該成像裝置的每個(gè)像素上入射的輻射量的指示。當(dāng)然，該成像數(shù)據(jù)可以包括例如顏色和時(shí)間指示符等其他信息。在框404分析成像數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，該分析包括確定每個(gè)像素的輻射水平。 當(dāng)然，可以利用例如神經(jīng)式網(wǎng)絡(luò)等其他分析工具來分析這些輻射水平。在框406將分析的數(shù)據(jù)與預(yù)存儲或另外配置的極限比較。這些極限可與可接受的接收輻射的量、從初始水平的變化或變化率等有關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，這些極限與在每個(gè)像素接收的光量有關(guān)。在框408，確定是否已經(jīng)超過這些極限中的任何極限。如果已經(jīng)超過這些極限，它指示設(shè)置在成像裝置和輻射源之間的構(gòu)件的失效。例如，在構(gòu)件是過濾器的情況下，通過它的光量中的增加可指示該過濾器中具有孔洞。在已經(jīng)超過這些極限的情況下，在框410生成警報(bào)。這樣的警報(bào)可直接提供給操作員或另一個(gè)系統(tǒng)或記錄供以后使用。在沒有超過這些極限的情況下，過程結(jié)束并且當(dāng)接收新圖像數(shù)據(jù)時(shí)可重新開始。應(yīng)該理解盡管術(shù)語“第一”、“第二”等用于清楚地識別系統(tǒng)100中的某些裝置，在附上的權(quán)利要求中，某些裝置的排序和命名可根據(jù)上下文變化。為支持本文的教導(dǎo)，可使用各種分析部件，包括數(shù)字和/或模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)可具有例如處理器、存儲介質(zhì)、存儲器、輸入、輸出、通信鏈路(有線、無線、脈沖mud、光學(xué)或其他)、用戶界面、軟件程序、信號處理器(數(shù)字或模擬)等部件和其他這樣的部件(例如， 電阻器、電容器、電感器和其他)來采用本領(lǐng)域內(nèi)充分意識到的若干方式中的任何方式提供本文公開的設(shè)備和方法的操作和分析。認(rèn)為這些教導(dǎo)可但不必須與存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令集結(jié)合實(shí)現(xiàn)，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括存儲器(ROM、RAM)、光學(xué) (CD-ROM)或磁性(盤、硬盤驅(qū)動器)或當(dāng)執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的任何其他類型。除該公開中描述的功能外，這些指令還可提供設(shè)備操作、控制、數(shù)據(jù)采集和分析以及由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者、所有者、用戶或其他這樣的人員認(rèn)為相關(guān)的其他功能。因此，本發(fā)明的實(shí)施例包括在計(jì)算裝置中實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測系統(tǒng)，其基于由成像裝置接收的輻射量確定構(gòu)件中的失效是否已經(jīng)發(fā)生。盡管本發(fā)明僅連同有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述，應(yīng)該容易理解本發(fā)明不限于這樣公開的實(shí)施例。相反，本發(fā)明可以修改以包含此前未描述的許多變化、改動、替代或等同設(shè)置，但其與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)。另外，盡管描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，要理解本發(fā)明的方面可僅包括描述的實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不被視為由前面的說明限制，而僅由附上的權(quán)利要求的范圍限制。部件列表100 監(jiān)測系統(tǒng)104 圖像分析器200 操作環(huán)境204 流動路徑
102圖像數(shù)據(jù)
106監(jiān)測器
202構(gòu)件
206成像裝置
208上游側(cè)210 下游側(cè)
212輻射源214 外殼
302拍攝裝置302a 第-一拍攝裝置
302b第二拍攝裝置302c 第:三拍攝裝置
302d第四拍攝裝置303 通信鏈路
304多區(qū)域構(gòu)件306過濾器部分
306a第一過濾器區(qū)域306b第二過濾器區(qū)域
306c第三過濾器區(qū)域306d第四過濾器區(qū)域
308包含孔洞的區(qū)域310射線
402框404框
406框408框
410框
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)測設(shè)置在機(jī)器內(nèi)的構(gòu)件O02)的完整性的監(jiān)測系統(tǒng)(100)，所述監(jiān)測系統(tǒng)(100)包括圖像分析器(104)，其配置成從成像裝置(206)接收圖像數(shù)據(jù)(10 并且確定在所述成像裝置O06)的一個(gè)或多個(gè)像素中的一個(gè)或多個(gè)上入射的輻射量；以及耦合于所述圖像分析器(104)的監(jiān)測器(106)，其配置成如果在所述一個(gè)或多個(gè)像素中的一個(gè)或多個(gè)上的輻射量超過極限則生成警報(bào)，所述警報(bào)指示所述構(gòu)件O02)已經(jīng)失效。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)(100)，其中所述構(gòu)件(202)是設(shè)置在所述機(jī)器的空氣入口內(nèi)的空氣過濾器。
3.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)(100)，其中所述成像裝置(206)是拍攝裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)(100)，其中所述輻射是光。
5.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測系統(tǒng)(100)，與下列結(jié)合 所述構(gòu)件(202)；輻射源012)，其將輻射引導(dǎo)于所述構(gòu)件(20 和所述成像裝置006)，所述成像裝置 (206)設(shè)置在所述構(gòu)件O02)的下游。
6.一種監(jiān)測機(jī)器的風(fēng)道中的構(gòu)件O02)的方法，所述方法包括從設(shè)置在所述風(fēng)道內(nèi)的成像裝置(206)接收圖像數(shù)據(jù)(102)，所述成像數(shù)據(jù)(10 包括與所述成像裝置O06)的像素上入射的輻射量有關(guān)的信息； 比較所述圖像數(shù)據(jù)(102)與輻射極限；以及當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)超過所述輻射極限時(shí)生成警報(bào)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述成像裝置(206)是拍攝裝置(302)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括 將輻射源(21 放置在所述風(fēng)道內(nèi)；以及用所述輻射源(212)照射所述構(gòu)件Q02)的上游側(cè)(208)； 其中所述成像裝置(206)位于所述構(gòu)件Q02)的下游側(cè)(210)上。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括 將輻射源(21 放置在所述風(fēng)道內(nèi)；以及用所述輻射源(212)照射所述構(gòu)件(202)的下游側(cè)O10)； 其中所述成像裝置(206)位于所述構(gòu)件Q02)的上游側(cè)(208)上。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述輻射源(21 產(chǎn)生可見光、紫外光和紅外光中的一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及構(gòu)件完整性監(jiān)測系統(tǒng)和方法。一種用于監(jiān)測設(shè)置在機(jī)器內(nèi)的構(gòu)件(202)的完整性的監(jiān)測系統(tǒng)(100)包括圖像分析器(104)，其配置成從成像裝置(206)接收圖像數(shù)據(jù)(102)并且確定在該成像裝置(206)的一個(gè)或多個(gè)像素中的一個(gè)或多個(gè)上入射的輻射量。該監(jiān)測系統(tǒng)(100)還包括耦合于該圖像分析器的監(jiān)測器(106)，并且該監(jiān)測器(106)配置成如果在該一個(gè)或多個(gè)像素中的一個(gè)或多個(gè)上的輻射量超過極限則生成警報(bào)。
文檔編號H04N7/18GK102413316SQ20111029105
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者E·R·賈里耶, S·C·拉坎布, S·D·海納 申請人:通用電氣公司