(57)【要約】  本発明の課題は、特に電力プラントで実行されているプロセスおよび／またはプロセスステップの分析の改善を可能とすることである。この課題は、プロセスまたはプロセスステップの物理的や化学的状態パラメータの測定データを測定することと、測定データをメモリ要素中に送信することと、メモリ要素から測定データを自律的コンピューティング支援コンピュータユニットにインポートすることと、コンピューティングユニット内の第１のデータ管理アプリケーションを使用して仮想特性データを計算することと、コンピューティングユニットから仮想特性データをメモリ要素に転送することと、コンピューティングユニット内の第２のデータ管理アプリケーションによって、得たデータから特性値を計算することと、得たデータからプラントにおけるプロセス／プロセスステップを分析することとを備える本発明によって解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントにおいて実行される少なくとも１つの生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスまたはプロセスステップを分析するための方法であって、
ａ．前記プロセスおよび／または前記プロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する測定データを測定するステップと、
ｂ．前記測定データをメモリ要素に送信するステップと、
ｃ．前記メモリ要素から前記測定データを少なくとも１つの自律的コンピュータ支援コンピュータユニットにインポートするステップと、
ｄ．前記コンピュータユニットにおける第１のデータ管理アプリケーションを使用することによって前記測定データを処理するステップであって、前記測定データから仮想特性データを計算する、ステップと、
ｅ．前記コンピュータユニットから前記仮想特性データを前記メモリ要素に送信するステップと、
ｆ．前記コンピュータユニットにおける第２のデータ管理アプリケーションによって前記仮想特性データと前記測定データとから特性値を計算するステップと、
ｇ．前記特性値および／または前記仮想特性データおよび／または前記測定データを使用して前記プロセスおよび／または前記プロセスステップを分析するステップと
を備える、方法。
【請求項２】
前記特性値および／または前記仮想特性データおよび／または前記測定データをして前記プロセスおよび／または前記プロセスステップを調節および／または制御することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メモリ要素が、該メモリ要素と前記コンピュータユニットとの間のデータトランザクションを制御、監視およびロギングするサーバの構成要素であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記コンピュータユニットが、前記サーバのクライアントとして構成される自己編成コンピュータユニットであり、好ましくは、複数の同等に構成されるコンピュータユニットが前記サーバに接続される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記測定データおよび／または前記仮想特性データおよび／または前記特性値が可視化されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記測定データが現実のものであり、前記プラントの１つおよび／または複数の測定点において測定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記測定データおよび前記特性データおよび前記特性値がデータベクトルとして表されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記データベクトルが、識別情報（ＩＤ）と、時間情報と、数値とのうちの少なくとも１つの情報を含んでいることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記識別情報（ＩＤ）が、測定点／センサ／測定センサの現実の位置または仮想情報であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップが、電力プラントおよび／または工業プラントにおいて分析および／または監視されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップが、電力プラントにおいて化石および／または再生可能燃料の燃焼中に分析および／または監視されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップが、煙道ガスからのＣＯ２の分離中に分析および／または監視されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップが、風力プラントおよび／またはソーラープラントにおいて分析および／または監視されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップが、複数の電力プラントからなるグループ、特に、従来型の電力プラントと再生可能エネルギーを使用して動作される電力プラントとからなるグループにおいて分析および／または制御される、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
複数の特性値からなる第１のグループが、前記測定データと前記仮想特性データとの間の差分を形成することによって計算されること、および／またはさらなる特性値が他の論理的組合せおよびアルゴリズムまたは構成ルールによって形成され、その結果、特性値の階層が生成されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
特に前記測定データと前記仮想特性データとの間の前記差分を形成するとき、前記特性値においてしきい値が超えられた場合、アラームが発動されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
データ操作を除外するために、前記測定データを前記メモリ要素に送信するとき、認証および識別が行われることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
測定された前記測定データのログが作成されることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記コンピュータユニットが、サーバからのセキュアリモート転送方式で構成されることを特徴とする、請求項３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
１つまたは複数のプラントで実行される１つまたは複数の生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスまたはプロセスステップを分析するためのシステムであって、
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータを測定するための少なくとも１つの測定点と、
前記測定データおよびさらなるデータを記憶するための少なくとも１つのメモリ要素と、
データ送信回線接続を介して前記メモリ要素に接続され、測定データおよび／またはデータを処理する少なくとも１つのデータ管理アプリケーションを備える、少なくとも１つの自律的コンピュータ支援コンピュータユニットと、
前記測定データおよび前記データを視覚的に表示するための少なくとも１つの可視化ユニットと
を備える、システム。
【請求項２１】
前記プラントが、前記プロセスおよび／または前記プロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する測定データを測定するための１つまたは複数の測定点を有する電力プラントおよび／または工業プラントであることを特徴とする、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記メモリ要素がサーバに配置されることを特徴とする、請求項２０または２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記コンピュータユニットが、前記サーバのクライアントとして構成される自己編成コンピュータユニットであり、好ましくは、複数の同等に構成されるコンピュータユニットが前記サーバに接続されることを特徴とする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
複数のプラントが設けられ、各プラントが、前記サーバに接続された少なくとも１つのコンピュータユニットを有することを特徴とする、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記サーバが、前記測定データおよび前記データを処理するための仕様を有するデータベースを含んでおり、前記コンピュータユニットをリモート方式で構成するようにセットアップされることを特徴とする、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記測定データがデータベクトルとして表され得ることを特徴とする、請求項２０〜２５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記データベクトルが、識別情報（ＩＤ）と、時間情報と、数値とのうちの少なくとも１つの情報を含んでいることを特徴とする、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記可視化ユニットが、前記コンピュータユニットのディスプレイの形態であるかまたはモバイルディスプレイユニットの形態であることを特徴とする、請求項２０〜２７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２９】
プラントで実行される少なくとも１つの生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスまたはプロセスステップを分析するためのコンピュータプログラム製品であって、
当該データプログラム製品は、コンピュータ可読プログラムコードが具備される有形コンピュータ可読記憶媒体を備え、
前記コンピュータ可読プログラムコードが、
ｈ．前記プロセスおよび／または前記プロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する測定データを測定することと、
ｉ．前記測定データをメモリ要素に送信することと、
ｊ．前記メモリ要素から前記測定データを少なくとも１つの自律的コンピュータ支援コンピュータユニットにインポートすることと、
ｋ．前記コンピュータユニットにおける第１のデータ管理アプリケーションを使用することによって前記測定データを処理することであって、前記測定データから仮想特性データを計算することと、
ｌ．前記コンピュータユニットから前記仮想特性データを前記メモリ要素に送信することと、
ｍ．前記コンピュータユニットにおける第２のデータ管理アプリケーションによって前記仮想特性データと前記測定データとから特性値を計算することと、
ｎ．前記特性値および／または前記仮想特性データおよび／または前記測定データを使用して前記プロセスおよび／または前記プロセスステップを分析することと
を備える、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントで実行される１つまたは複数の生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスまたはプロセスステップを分析するための方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、プラントで実行される１つまたは複数の生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスまたはプロセスステップを分析するためのシステムに関する。
【０００３】
さらに、本発明は、プラントで実行される少なくとも１つの生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスまたはプロセスステップを分析するためのコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００４】
プラント、特に電力プラントまたは工業プラントの動作に関し、実行されるプロセスまたはプロセスステップの重要な物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータを知ること、そして、そのプロセスまたはプロセスステップを制御することが可能であることが極めて重要である。そのようなプラントの動作に課せられる要求は、安全面に関して非常に高く、さらに、観測されるべき環境要件に関しても非常に高い。プラントの概念によっては、電力プラントのための現代の制御システムは、工業用ＰＣおよび包括的なアプリケーションソフトウェアを使用して通常制御される誘導および自動化システムを備える。対応するアプリケーションソフトウェアは、いくつかの入力および出力信号を処理する。しかしながら、これらのシステムは、以前は一時的な動作のために設計され、必要なデータが工業用ＰＣの大容量メモリに記憶される。これは、様々なＰＣ間でデータを交換することを困難にし、プラントの予期するネットワーク化された監視および制御を可能にし得る上位のデータ管理は行われない。
【０００５】
電力プラントの動作信頼性および環境適合性に課せられる要求の増加のために、電力プラントの製造業者は、電力プラントの最適な動作を求めて制御および監視方法を改善するという課題に直面している。さらに、電力プラントの効率をさらに向上させることが望ましい。この場合、特にデータ提供およびデータ管理は、プラントの動作挙動の監視および評価において、正確には、個々の電力プラントの制御および監視に関してだけでなく、複数の電力プラントからなるグループにおける制御および監視に関しても、重要な位置を占める。これはまた、化石燃料で燃料を供給される従来型の電力プラントと、再生ソースからエネルギーを取得するプラント、例えば、風エネルギープラントまたは光起電力プラントとのグループに特に当てはまる。再生エネルギーによってエネルギー供給が拡張された結果、太陽および風などの再生エネルギーは、気象のために一様に利用可能でないので、電力の生成の変動が幾度も生じる。これはネットワークの安定性に影響を及ぼし、その結果、供給信頼性の理由により、従来型の電力プラントを不要にすることは不可能である。しかしながら、再生エネルギーから生成される電力が過剰である場合、同じ瞬間において負荷によって必要とされるよりも多くの電力が生成されるので、電気ネットワークにも過負荷をかけ得る。したがって、実際に消費され得る電力のみが生成されるように、気象状況に基づいて従来型の電力プラントをも動作させることが可能であることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、複数の電力プラントからなるグループを制御することが可能となるためには、個々のプラントおよび／またはプラントの個々の構成要素を制御することが可能であるよう、データ全体の状況を正確に認識することが必要とされる。特に、気象条件は迅速に変化し得るので、そのような制御をリアルタイムで行うことが可能であることが重要である。現代の従来型の電力プラントは、広くてまた高速な負荷変化範囲を有するので、風力または光起電力プラントから供給される電力が急激に減少する場合において、高速調整の技術的必須条件が存在する。したがって、将来、従来型の電力プラントは、以前よりも頻繁に部分的負荷がかけられた状態で動作され、動作状態は１日に数回変化することになると仮定され得る。これは、改善されたプロセスの結果として、天然ガス発火型のガス・蒸気タービン電力プラントと同様のフレキシビリティ価値を有する、現代の亜炭電力プラントに特に当てはまる。
【０００７】
センサ信号の供給も新しい技術の結果としてかなり改善し、その結果、センサ信号は１０μｓ未満のサンプリング時間で読み込まれ得る。１００ｎｓ未満の時間分解能を可能にするリアルタイムシステムが利用可能である。したがって、プラントプロセスのプロセスパラメータは、極めて迅速に記録され得、リアルタイムで評価に寄与され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、プラントにおいて、特に電力プラントおよび／または工業プラントにおいて、および／または複数のプラントのグループにおいて、特に電力プラントにおいて実行される少なくとも１つの生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスおよび／またはプロセスステップの分析を改善することができる解決策を提供するという目的に基づく。特に、その意図は、電力プラントおよび／または工業プラントの効率を高めるために使用され得る解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
冒頭で述べたタイプの方法では、この目的は、本発明によれば、プロセスおよび／またはプロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する測定データを測定し、メモリ要素に送信し、測定データをメモリ要素から少なくとも１つのコンピュータユニットにインポートし、測定データを、コンピュータユニット内の第１のデータ管理アプリケーションを使用することによって処理し、測定データから仮想特性データを計算し、仮想特性データをコンピュータユニットからメモリ要素に送信し、特性値を第２のデータ管理アプリケーションによって仮想特性データと状態測定データとから計算し、計算された特性値および／または仮想特性データおよび／または測定データを使用してプロセスおよび／またはプロセスステップを分析することによって達成される。
【００１０】
本発明はまた、冒頭で述べたタイプのシステムによって達成され、このシステムは、プロセスおよび／またはプロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータを測定するための少なくとも１つの測定点と、測定データおよびさらなるデータを記憶するためのメモリ要素と、データ送信回線接続を介してメモリ要素に接続される少なくとも１つのコンピュータユニットと、測定データおよび／またはデータを処理する少なくとも１つのデータ管理アプリケーションと、測定データおよびデータを視覚的に表示するための少なくとも１つの可視化ユニットとを備える。
【００１１】
本発明はまた、冒頭で述べたタイプのコンピュータプログラム製品によって達成され、このコンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読プログラムコードが具備される有形コンピュータ可読記憶媒体を備え、コンピュータ可読プログラムコードは、プロセスおよび／またはプロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する測定データを測定することと、測定データをメモリ要素に送信することと、メモリ要素から測定データを少なくとも１つの自律的コンピュータ支援コンピュータユニットにインポートすることと、コンピュータユニット内の第１のデータ管理アプリケーションを使用することによって測定データを処理することであって、測定データから仮想特性データを計算することと、コンピュータユニットから仮想特性データをメモリ要素に送信することと、コンピュータユニット内の第２のデータ管理アプリケーションによって仮想特性データおよび測定データから特性値を計算することと、特性値および／または仮想特性データおよび／または測定データを使用してプロセスおよび／またはプロセスステップを分析することとを備える。
【００１２】
それぞれの従属項は、本発明の好適な構成および有利な展開に関係する。
【００１３】
本発明は、プラントで実行されるプロセスおよび／またはプロセスステップを分析および監視するための集中データ管理を提供し、プロセスおよび／またはプロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する測定された測定データがメモリ要素のセントラルファイルに記憶され、これらのデータは非集中コンピュータユニットにおいて処理され、仮想特性データが、測定された測定データから計算され、次にメモリ要素に集中的に記憶される。コンピュータユニットにおいて測定データおよび特性データからさらなる特性値が計算される。したがって、各コンピュータユニットは、メモリ要素に記憶された測定された測定データと、仮想特性データとへのアクセスを有し、その結果、コンピュータユニットは、共通のメモリ要素を介して互いにネットワーク化される。次に、これらのデータおよび計算された特性値を使用して、プラントで行われている１つまたは複数のプロセスおよび／またはプロセスステップを分析することができる。
【００１４】
プラントの動作中に、実行されているプロセス／プロセスステップが連続的に監視され、特にプラントの異なる測定点において、新しい測定データが測定され、メモリ要素に再び記憶される。次に、これらの新たに測定された測定データから特性データが再び計算され、この特性データから、分析のために再び使用され得る特性値が導き出される。これは、分析を、変化するフレームワーク状態に反復的および動的に適応させることを可能にする。特に、プラントの異なる測定点からの測定データを使用することが可能であり、この測定データから、そこから導き出された仮想特性データおよび特性値が形成され、この特性データおよび値は、実行されているプロセスのリンキングを表すことができ、したがって、複雑なプラントプロセスを分析するのに好適である。これは、並列的におよび自己組織化によって動作し、計算のシーケンスを決め、現実的および仮想的測定点からの情報を圧縮してシステム全体の主要な形態を形成する、自律的コンピュータユニットのシステムを生成する。
【００１５】
特に、本発明は、プラントで実行されるプロセスおよび／またはプロセスステップを調節および／または制御するために使用されるべき特性値および／または仮想特性データおよび／または測定データを提供する。
【００１６】
これは、プラントで実行されるプロセスおよび／またはプロセスステップの制御の有効性を高めることになり、したがって、電力プラントの効率および信頼性を全体的に高めることを可能にする。すべてのコンピュータユニットはメモリ要素内の同じデータに直接アクセスすることができるので、プラントを制御するための短い応答時間が可能になる。実行されている複数のプロセスをリンクすることが可能であるので、これにより、相互最適化が可能になるので全体的にプラントの効率を高めることが可能になる。
【００１７】
一構成では、本発明は、メモリ要素とコンピュータユニットとの間のデータトランザクションを制御、監視およびロギングするサーバの構成要素であるべきメモリ要素を提供する。
【００１８】
したがって、コンピュータユニットはまた、好適には、サーバのクライアントとして構成される自己編成コンピュータユニットの形態であり、複数の同等に構成されるコンピュータユニットが好ましくはサーバに接続される。
【００１９】
本発明の別の態様は、可視化されるべき特性値および／または仮想特性データおよび／または測定データを提供する。これにより、特に電力プラントの作業員は、データおよび特性値を容易に収集することが可能になる。
【００２０】
測定データは、実行されているプロセスおよび／またはプロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する現実の測定データであり、この測定データは、プラントにおけるおよび／またはプラントの１つまたは複数の測定点において収集される。測定データは、例えば、材料の温度、速度または量の情報などであり得る。
【００２１】
特に、本発明は、電子データ処理がそれによって高度に可能になるので、データベクトル（Ｄａｔｅｎｖｅｋｔｏｒｅｎ）として表されるべき測定データ／特性データ／特性値を提供する。データベクトルは、識別情報と、時間情報と、少なくとも１つの数値とのうちの少なくとも１つの情報を含んでいるのが有効である。測定点によって提供されるデータは、したがって、位置、時間および数値に関して正確に割り当てられ得る。
【００２２】
識別情報は、特に、測定点／センサ／測定センサの現実の位置であるが、プラント内の何らかの所望の位置または状態を記述する仮想情報とすることもできる。
【００２３】
一構成では、本発明は、電力プラントおよび／または工業プラントであるプラントを提供する。特に、電力プラントにおいて化石および／または再生可能燃料が燃焼され、および／または煙道ガスからＣＯ２が分離される。したがって、本発明による方法は、例えば、電力プラントにおける燃焼プロセスおよび／または工業プラントにおける生成プロセス中に行われるプロセスおよび／またはプロセスステップの改善された分析を特に可能にする。
【００２４】
１つのさらなる展開では、本発明は、風力プラントおよび／またはソーラープラントおよび／またはバイオガスプラントの形態であるべき電力プラントと、監視されるべきそこで実行されるプロセスおよび／またはプロセスステップとを提供する。例えば、光起電力プラントの電力は日照時間から導出され得るので、または風力プラントのロータのロータ速度は風の強さから導出され得るので、これらは気象条件の監視を含む。
【００２５】
特定の一構成では、本発明は、サーバのクライアントとして構成される自己組織化コンピュータユニットであるコンピュータユニットを提供する。したがって、これらのコンピュータユニットの各々は自律的であり、これらの各々に与えられるタスクを独立して実施することができる。特に、個々のコンピュータユニットは、互いに独立しておよび上位コントローラから独立して動作する。コンピュータユニットの動作は、特定の時間にサーバにおいて入手可能な測定データによって制御される。すべてのコンピュータユニットは、特に標準化されたインターフェース、例えばＯＰＣインターフェースを介して、互いに独立しておよび同時にサーバにアクセスすることができる。サーバのデータベースは、多数のデータ項目を迅速およびフレキシブルに処理することが可能であるために、ならびに前記データ項目を提供するために、特にリレーショナルデータベースシステムである。構成は、サーバからコンピュータユニットへのリモート転送によって更新される。
【００２６】
本発明の上述したような構成は、コンピュータユニットの自己組織化が、サーバのメモリに記憶された入手可能な測定データのみに基づいて計算が行われることを意味するので、プラントの効率およびフレキシビリティを改善することを可能にする。これにより、制御は、プラントまたは上位監視ユニットによってではなく、サーバ、特に中央サーバのメモリまたはライブラリに記憶された測定データを使用して行われるので、特に複数のプラントを互いに組み合わせることが可能になる。ライブラリはまた、使用されるべき測定データ項目の数に関係する構成ルール、仮想特性データを作成するための論理ルールおよびアルゴリズム、サーバのメモリへの仮想特性データの記憶のステートメントなどを記憶し得る。特に、様々な最適化アルゴリズム、例えば多変最適化問題のためのヒューリスティック数値解法の方法、例えば遺伝的アルゴリズム、進化的多目的最適化、ニューラルネットワークと進化ストラテジーとを用いた多目的最適化が提供され得る。
【００２７】
さらに、データが中央ユニットと交換される結果、高速データ転送が可能になり、プラントで実行されているプロセス／プロセスステップはいつもでメモリ要素内の記憶データによって正確に表されるので、コンピュータユニットはリアルタイムで動作することができる。
【００２８】
特に、これは、グループ内のプラントの数を連続的に増加させることを可能にし、その結果、亜炭などの化石燃料用の電力プラントとの風力プラントの組合せなど、複雑な構造が、中央サーバのライブラリに記憶された構成ルールに基づく自己組織化原理で制御される。どのような所望の電力プラントタイプでも、ライブラリを変更および／または拡張することによって分析および監視され得る。したがって、本発明による方法は、例えば、従来型の電力プラントと、バイオガス、風力およびソーラーエネルギーなどの再生可能エネルギーを使用して動作される電力プラントとからなる、複雑な電力プラントパークさえ容易に監視および制御することを可能にする。化石燃料を用いた従来型の電力プラントは、したがって、気象条件に応じて極めて迅速に分離または再び接続され得、したがって、実際に消費される量の電力のみが生成されるので、パーク全体の効率が改善される。さらに、これは、電力供給と、電気ネットワークとの安定性を保証することができる。例えば風力プラントのロータと正確な天気予報とについての、連続的オンライン電力測定によって、次の分および時における予想電力が極めて正確に推定され得、したがって、従来型の電力プラントの動作状態は、その予想電力に予期的に適応され得る。
【００２９】
特に、本発明は、測定データと仮想特性データとの間の差分を形成することによって計算されるべき特性値の第１のグループを提供する。次いで、特定の特性値によって表される仮想特性データと測定データとの間の比較から制御または調節要件が導き出され得る。
【００３０】
特に、他の論理的組合せおよびアルゴリズムによっても形成されるべきさらなる特性値がここで提供され、その結果、特性値の階層が生成される。論理的組合せおよびアルゴリズムは、プラントで実行されているプロセスに適合され、任意の時間に変更され得る。プラントプロセスは、例えば、煙道ガスからのＣＯ２の分離における方法ステップ、または亜炭ミルを動作させているときもしくは亜炭／石炭／生物学的燃料の燃焼プロセス中の個々の方法ステップであり得る。変更されたアルゴリズムおよび構成ルールは、リモート方式でサーバからコンピュータユニットに転送される。特性値の階層の結果として、どの特性値が、階層ピラミッドの上部にあるので、特に顕著な有意性を有するのかを推定することが可能である。
【００３１】
本発明の１つの有利なさらなる展開は、プラントで実行されているプロセスおよび／またはプロセスステップを分析するためだけでなく、前記プロセスおよび／またはプロセスステップを調節および制御するためにも使用されるべき特性値および残りのデータを提供する。これは、プラントの改善された効率が全体的に達成され得るような様式でプラントのプロセスおよびプロセスステップを最適化することを可能にする。
【００３２】
本発明の１つのさらなる展開は、特に測定データと仮想特性データとの間の差分を形成するとき、しきい値が超えられたときなど、特定の特性値の場合に発動されるべきアラームを提供する。これは、プラントの特定のプロセスにおける異常または異様さに極めて迅速に対応することを可能にする。
【００３３】
スパイ活動に対するデータの高度なセキュリティ、および違法な悪用を回避するために、データ操作を除外することが可能になるために測定点から測定データをサーバのメモリ要素に送信するときに行われるべき認証および識別が可能となされる。この場合、エンクリプションまたは暗号化など、従来の暗号化方法を使用することが可能である。
【００３４】
したがって、好適には、作成されるべき決定された測定データのログについても提供され、その結果、状態測定データをアーカイブすることが可能になる。これはまた、例えば変化する気象条件または季節的変動に基づいて、傾向を記録および分析することを可能にする。
【００３５】
特に、サーバからのセキュアリモート転送方式で構成されるべきコンピュータユニットが提供される。これにより、すべてのコンピュータユニットが同じコンピュータプログラムまたは同じ構成ルールを有することを保証することが可能になり、また、コンピュータソフトウェアを迅速におよびコスト効果的な様式で更新することが可能になる。
【００３６】
特に、本発明は、コンピュータユニットのディスプレイの形態であるべきかまたはモバイルディスプレイユニットの形態であるべき可視化ユニットを提供する。特にモバイルディスプレイユニットの場合、作業員は、制御室の位置にかかわらず、プラントの特性値および特性データに対して時間的および局所的に無制限のアクセスを有する。
【００３７】
本発明について、好ましい例示的な実施形態を使用して添付の図面を参照しながら以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による、プラントで実行される１つまたは複数のプロセスおよび／またはプロセスステップを分析するためのシステムの概略図を示す。
【図２】本発明による例示的な方法のフローチャートを示す。
【図３】電力プラントの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、プラントで実行されるプロセスおよび／またはプロセスステップを分析／監視するための本発明によるデータ管理システムの好ましい一実施形態の簡略化された概観図である。図３に概略的に示されるように、電力プラントは、例えば、蒸気発生器２、微粉炭機３、蒸気タービン４、発電機５、煙道ガス脱硫システム６および冷却塔７を有する電力プラント１とすることができる。したがって、いくつかのプロセスおよび／またはプロセスステップはプラント１において実行され、材料の温度、密度、材料の流れの流量など、プロセス／プロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する測定データ９が、センサおよび／または測定センサを装備した測定点８にて測定される。
【００４０】
プラントの分析を改善するために、本発明によるデータ管理システム１０が設けられる。本システムは、測定点８において測定された測定データ９をサーバ、好ましくは中央サーバのメモリ要素１２に転送する送信機１１からなる。サーバは、パーソナルコンピュータ、ネットワークコンピュータ、さもなければメインフレームコンピュータの形態であり得、データを記憶するためのデータベースを有する。１つまたは複数のコンピュータユニット１３はサーバのメモリ要素１２にアクセスすることができ、これらのコンピュータユニットは、メモリ要素１２に記憶されたデータを取り出し、データ管理アプリケーションを使用して前記データを処理する。コンピュータユニット１３においてデータが処理されるとすぐに、処理されたデータは、メモリ要素１２のデータベースへの記憶のために送信され得る。メモリ要素１２に記憶されたデータは、可視化ユニット１４上に視覚的に表示され得る。
【００４１】
送信機１１と、メモリ要素１２と、コンピュータユニット１３と、可視化ユニット１４との間のデータ接続は、システム１０の異なるユニット間の通信プロセスを制御するネットワーク内で行われ得る。ネットワークは、一緒に使用される公衆ネットワークまたはプライベートネットワークであり得るか、リモートネットワークまたはＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）であり得るか、あるいはローカルネットワークまたはＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）を備え得、ワイヤードおよび／またはワイヤレス通信ネットワークの任意の好適な組合せによってセットアップされ得る。ネットワークはまた、イントラネットまたはインターネットを有し得る。
【００４２】
送信機１１は好ましくは測定点８であるが、測定点８とは別個とし、測定点８において測定された測定データ９をメモリ要素１２に転送する送信機デバイスが設けられてもよい。
【００４３】
メモリ要素１２は、受信されたデータを記憶する１つまたは複数のデータベースを有し得る。メモリ要素１２は、フラッシュデータメモリ、磁気メモリ、光メモリまたは他の記憶媒体であり得る。
【００４４】
可視化ユニット１４は、コンピュータユニット１３のディスプレイであるか、または好適にはタッチセンシティブスクリーン（タッチスクリーン）の形態であるモバイルスクリーンであり得る。データメモリ自体に加えて、中央サーバは多数の機能を備え、特に、データの管理および記憶に加えて、好ましくはライブラリに記憶される新しいアプリケーションおよびさらなるソフトウェア開発は、リモート方式で中央サーバを介してコンピュータユニット１３に転送される。
【００４５】
プラントは基本的に多数のコンピュータユニット１３を装備することができるので、ここに示されたコンピュータユニット１３の数は概略図にすぎない。特に、複数の電力プラント１からなるグループの場合、プラントにそれぞれ割り当てられるべき少なくとも１つのコンピュータユニット１３、および共通のサーバに接続されるべきこれらのコンピュータユニット１３が提供される。
【００４６】
図２は、分析することと、プラントで行われるプロセスおよびプロセスステップとのための本発明による方法の個々の方法ステップのシーケンスを示す。シーケンスは、ステップ３００において測定データの測定とともに開始し、この測定値は、好ましくはデータベクトルとして表され、測定点８の識別情報と、時間情報と、少なくとも１つの数値という情報を含む。ステップ３１０において、測定データをサーバのメモリ要素１２に転送し、メモリ要素１２に記憶する。これらの測定データを、ステップ３２０においてコンピュータユニット１３が取り出す。これらの測定データを、次いで、データ管理アプリケーションがコンピュータユニット１３において処理し、ステップ３３０において仮想特性データを形成する。作成された仮想特性データを、次いでステップ３４０においてメモリ要素１２に返送し、メモリ要素１２に記憶する。次いでステップ３５０において、サーバにおいて、あるいはコンピュータユニット１３のうちの１つまたは複数において、測定データおよび特性データから特性値を作成する。これらの特性値を、ステップ３６０において特性データおよび／または測定データとともに視覚的に表示することができる。ステップ３７０において、これらのデータおよび特性値を使用して、プラントで行われているプロセスおよびプロセスステップを分析、特に制御および調節する。
【００４７】
個々のコンピュータユニット１３はサーバのクライアントとして構成され、その結果、仮想特性データを計算するためのルール、アルゴリズムおよびコンピューティングルールはサーバによってあらかじめ定義される。特に、サーバのメモリ１２に設定された状態測定データは、コンピューティングプロセスの開始のためのトリガとして使用され得る。したがって、測定データから特性データをリアルタイムで計算することが可能であり、その場合、様々なコンピュータユニット１３は、同時にサーバのメモリ１２に集中的に記憶された測定データにアクセスすることができる。したがって、サーバ内のライブラリ／データベースは、計算がコンピュータユニット１３において行われるかどうかを単独で規定する。１つまたは複数のプラントの分析および監視は、ライブラリを変更または拡張することによって必要に応じて補足、拡張または適応され得る。これは、計算がコンピュータユニット１３の特定のプロパティから完全に独立することを可能にする。コンピュータユニット１３は、リモート方式によってコンピュータユニット１３の特定の要件に迅速およびフレキシブルに適合され得る。
【００４８】
したがって、本発明による分析システムは、プラントを監視および制御するために使用され得る。現実的測定値と仮想的測定値は互いに組み合わされ得、その結果、複数の測定点からの情報が組み合わされ得る。したがって、極めて複雑な監視ルールが単純な実装で実施され得る。プラントは、現実的および仮想的測定点からの値、ならびに現実的測定点との仮想的測定点の比較に基づいて制御される。調節プロセスは、上記の値および比較に基づいて実装され得る。仮想特性データは現実の測定データと同じようにサーバのメモリ要素１２に記憶されるので、プラントで行われているプロセスの包括的な分析、およびしたがって制御および監視も、単純な様式で可能になる。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月9日(2015.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力プラントにおいて実行される少なくとも１つの生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスまたはプロセスステップを分析、監視および制御するための方法であって、
ａ．前記プロセスおよび／または前記プロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する測定データを測定するステップと、
ｂ．前記測定データをメモリ要素に送信するステップと、
ｃ．前記メモリ要素から前記測定データを少なくとも１つの自律的コンピュータ支援コンピュータユニットにインポートするステップであって、前記メモリ要素が、前記メモリ要素と前記コンピュータユニットとの間のデータトランザクションを制御、監視およびロギングするサーバの構成要素であり、前記コンピュータユニットがそれぞれ、前記サーバのクライアントとして構成される自己編成コンピュータユニットであり、複数の同等に構成されるコンピュータユニットが前記サーバに接続され、前記電力プラントの各々が、前記サーバに接続された少なくとも１つのコンピュータユニットを有する、ステップと、
ｄ．前記コンピュータユニット内の第１のデータ管理アプリケーションを使用することによって前記測定データを処理するステップであって、前記測定データから仮想特性データをするステップと、
ｅ．前記コンピュータユニットから前記仮想特性データを前記メモリ要素に送信するステップと、
ｆ．前記コンピュータユニット内の第２のデータ管理アプリケーションによって前記仮想特性データと前記測定データとから特性値を計算するステップと、
ｇ．前記特性値および／または前記仮想特性データおよび／または前記測定データを使用して前記プロセスおよび／または前記プロセスステップを分析、監視および制御するステップと
を備える、方法。
【請求項２】
前記測定データおよび／または前記仮想特性データおよび／または前記特性値が可視化されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定データが現実のものであり、前記プラントの１つおよび／または複数の測定点において測定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記測定データおよび前記特性データおよび前記特性値がデータベクトルとして表されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
データベクトルが、識別情報（ＩＤ）と、時間情報と、数値とのうちの少なくとも１つの情報を含んでいることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記識別情報（ＩＤ）が、測定点／センサ／測定センサの現実の位置であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップが、電力プラントにおいて化石および／または再生可能燃料の燃焼中に分析および／または監視されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップが、煙道ガスからのＣＯ２の分離中に分析および／または監視されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップが、風力プラントおよび／またはソーラープラントにおいて分析および／または監視されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップが、複数の電力プラントからなるグループ、特に、従来型の電力プラントと再生可能エネルギーを使用して動作される電力プラントとからなるグループにおいて分析および／または制御される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
複数の特性値からなる第１のグループが、前記測定データと前記仮想特性データとの間の差分を形成することによって計算されること、および／または、特性値の階層を生成することを目的として、さらなる特性値が他の論理的組合せおよびアルゴリズムまたは構成ルールによって形成されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
特に前記測定データと前記仮想特性データとの間の前記差分を形成するとき、前記特性値においてしきい値が超えられた場合、アラームが発動されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
データ操作を除外するために、前記測定データを前記メモリ要素に送信するとき、認証および識別が行われることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
測定された前記測定データのログが作成されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記コンピュータユニットが、サーバからのセキュアデータ交換方式で構成されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
複数の電力プラントにおいて実行される１つまたは複数の生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスまたはプロセスステップを分析するためのシステムであって、
前記プロセスおよび／または前記プロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータを測定するための少なくとも１つの測定点と、
前記測定データおよびさらなるデータを記憶するための少なくとも１つのメモリ要素であって、該メモリ要素がサーバに配置される、少なくとも１つのメモリ要素と、
データ送信回線接続を介して前記メモリ要素に接続され、測定データおよび／またはデータを処理する少なくとも１つのデータ管理アプリケーションを備える、少なくとも１つの自律的コンピュータ支援コンピュータユニットであって、該コンピュータユニットが、前記サーバのクライアントとして構成される自己編成コンピュータユニットであり、好ましくは、複数の同等に構成されるコンピュータユニットが前記サーバに接続され、前記プラントの各々が、前記サーバに接続された少なくとも１つのコンピュータユニットをそれぞれ有する、少なくとも１つの自律的コンピュータ支援コンピュータユニットと、
前記測定データおよび前記データを視覚的に表示するための少なくとも１つの可視化ユニットと
を備える、システム。
【請求項１７】
前記プラントが、前記プロセスおよび／または前記プロセスステップの物理的状態パラメータおよび／または化学的状態パラメータに関係する測定データを測定するための１つまたは複数の測定点を有することを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記サーバが、前記測定データおよび前記データを処理するための仕様を有するデータベースを含んでおり、前記コンピュータユニットをデータ交換方式で構成するようにセットアップされることを特徴とする、請求項１６または１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記測定データがデータベクトルとして表され得ることを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記データベクトルが、識別情報（ＩＤ）と、時間情報と、数値とのうちの少なくとも１つの情報を含んでいることを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記可視化ユニットが、前記コンピュータユニットのディスプレイの形態であるかまたはモバイルディスプレイユニットの形態であることを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
複数の電力プラントにおいて実行される少なくとも１つの生成プロセスおよび／またはプロセスエンジニアリングプロセスまたはプロセスステップを分析するためのコンピュータプログラム製品であって、
当該コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読プログラムコードが具備される有形コンピュータ可読記憶媒体を備え、前記コンピュータ可読プログラムコードが、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法を含む、コンピュータプログラム製品。
【国際調査報告】
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