楼宇自动化系统中的故障检测和诊断规则的配置
阅读说明：本技术 楼宇自动化系统中的故障检测和诊断规则的配置 (Configuration of fault detection and diagnostic rules in a building automation system ) 是由 詹姆斯·马雷斯科 于 2018-06-01 设计创作，主要内容包括：用于楼宇自动化系统(BAS)的配置的装置和方法,其中：经由图形用户界面(900)选择(1502)项目的值类别,诸如“能量”；然后经由图形用户界面(1102)选择(1504)BAS中存在的装备；响应于值类别和装备的选择,根据BAS的数据库中包含的数据生成(500、1506)点映射；经由图形用户界面(1300)选择(1508)项目规则,其中响应于为项目所选择的值类别和装备来呈现多个项目规则；可检查和选择(1510)适用于与项目规则相关联的一件装备的装备规则(1510)；然后检查所选择的规则和装备是否准备就绪(1512)；如果点或映射被识别为丢失(1512),则需要定义它们以使规则正常作用(1506-1510),否则可定义(5014)并实现配置文件。规则是预定义的,从规则目录中访问。规则目录可位于云服务器(132)或处理器控制的设备(102)上。(Apparatus and method for configuration of a Building Automation System (BAS), wherein: selecting (1502) a value category for the item, such as "energy", via a graphical user interface (900); then selecting (1504) equipment present in the BAS via the graphical user interface (1102); generating (500, 1506) a point map from data contained in a database of the BAS in response to the selection of the value category and the equipment; selecting (1508) a project rule via the graphical user interface (1300), wherein the plurality of project rules are presented in response to the value categories and equipment selected for the project; equipment rules (1510) applicable to a piece of equipment associated with the project rule may be checked and selected (1510); then checks if the selected rules and equipment are ready (1512); if the points or mappings are identified as missing (1512), they need to be defined so that the rules function properly (1506-. The rules are predefined and accessed from a rule directory. The rule directory may be located on a cloud server (132) or on a processor-controlled device (102).)
技术领域
本发明主要涉及楼宇自动化系统，更具体地涉及故障检测和诊断规则的配置。
背景技术
大多数现代楼宇都建造有安全系统、应急系统、供暖通风和空气调节(HVAC)系统，所有这些系统均具有许多传感器、风扇、值和执行器。这些系统通常一起称为楼宇自动化系统(BAS)。这些设备中的许多由位于现场面板中的微控制器或微处理器控制。基于联接到面板的不同设备，每个面板的编程通常是唯一的。BAS的初始配置需要花费数小时来布局设计，开发用于面板和其他可编程设备的编程，对设备进行编程，调整设备以及测试设备和程序。BAS的配置通常被存储在BAS可访问的数据库中。随着时间变化，BAS及其对应的数据库会进行额外的改变和修改。这些改变和修改通常以不同的命名约定和描述发生，从而导致BAS中类似设备对于BAS中的装备和数据点使用不同的命名约定。因此，在一些BAS中，命名约定没有严格定义和执行，允许将字符串用作标签(称为“弱命名”)。
通常，诸如故障检测工具和性能分析工具的不同类型的工具需要了解点的子集(BAS的物理和逻辑元素)以及待识别的BAS中的硬件子系统。此外，通常需要关于点和相关联的元数据的功能和含义的信息来给出系统分析的含义，并且此类信息通常不被嵌入传统的BAS中。此类子集的识别是手动过程，由于在配置BAS时使用弱的命名约定和键入方式，因此容易出错。
BAS中的故障检测和诊断(FDD)通常要求预定义规则，并手动识别和配置从BAS中的点收集的数据。规则越复杂，需要的点的识别和配置就越多。此外，规则越复杂，实施FDD规则时出错的机会就越大。FDD规则的识别和配置在弱命名约定的情况下变得更加复杂。
鉴于前述内容，对用于正确识别与FDD规则配置所需的子系统和元素相关联的BAS数据库中的元素的系统、装置和方法有持续的需求。
发明内容
一种用于选择故障检测和诊断(FDD)规则以及在楼宇自动化系统(BAS)中实施FDD规则的方法，该BAS由基于业务成果选择FDD规则的过程控制。响应于所选择的FDD规则，识别FDD规则所需的BAS数据库中的条目。另外地，还识别缺失的所需元素并能够进行配置。
通过检查以下附图和具体描述，本发明的其他设备、装置、系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员将是或将变得显而易见。旨在将所有此类附加的系统、方法、特征和优点包括在本说明书中，在本发明的范围内，并由所附权利要求书保护。
附图说明
通过参考以下附图可以更好地理解本发明。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出本发明的原理上。在附图中，在所有不同的视图中，相似的附图标记指定对应的部分。
图1是根据本发明的示例实施方式的能够访问与楼宇自动化系统(BAS)相关联的数据库的处理器控制的设备的说明。
图2是根据本发明的示例实施方式的HVAC楼宇空气处理机子系统实施的图示。
图3是根据本发明的示例实施方式的由图1的处理器控制的图形用户界面，其描绘了与具有未识别项的BAS中的子系统相关联的可用面板的列表。
图4是根据本发明的示例实施方式的用于识别图1的BAS的子系统中的项之间的关联(即，映射)的方法的列表。
图5是根据本发明的示例实施方式的用于识别与图1的BAS的子系统相关联的未识别项的方法的流程图。
图6是根据示例实施方式的图形用户界面(GUI)，其描绘了与图3的所选空气处理机子系统相关联的选择元素的第一迭代。
图7是根据示例实施方式的图形用户界面，其描绘了经由图6的“编辑映射”按钮映射未发现的未识别元素的方法。
图8是根据示例实施方式的基于驻留在图1的应用程序存储器中的发现和识别装备和点应用的输出来更新字符串和后缀的定义文件的图。
图9是根据示例实施方式的图形用户界面，其在显示器上描绘了可选业务成果。
图10是根据示例实施方式的可选业务成果的表格。
图11是根据示例实施方式的图形用户界面，其描绘了将由所选FDD规则监测的装备类型。
图12是根据示例实施方式的基于来自BAS的数据库的元素的FDD规则状态的图形用户界面。
图13是根据示例实施方式的用于项目规则的图形用户界面。
图14是描绘了需要针对所选业务成果进行定义的规则和装备的摘要的图形用户界面。
图15是根据示例实施方式的用于基于业务成果和装备来选择FDD规则的方法的流程图。
具体实施方式
如在本文使用的，一种用于基于业务成果选择和配置故障检测和诊断规则的方法。
转到图1，根据本发明的示例实施方式的能够访问与BAS 136相关联的数据库126的处理器控制的设备102的图示100。处理器控制的设备102可具有通过地址/数据总线114联接到存储器106、网络接口108、视频控制器110和输入/输出(I/O)接口112的控制器104(处理器)。网络接口108可将处理器控制的设备102联接到网络，诸如一个或多个局域网(LAN)/互联网/云116和服务器(诸如位于云中的服务器132)以及BAS 136。到LAN/互联网/云116的连接可为有线的或无线的(诸如IEEE 802.11g或802.11n标准)。视频控制器110可联接到一个或多个显示器，诸如显示器118。该显示器通常是数字视频显示器，诸如HD电视或VGA计算机显示器。I/O接口112可联接到键盘122、光盘读取器120和鼠标124。
控制器104执行可被存储在存储器106中的指令，其促进处理器控制的设备102的操作。存储器106可在逻辑上或物理上被分成可为处理器控制的设备102提供操作指令的操作存储器128及应用处理器130。存储器106可具有一个或多个数据库，诸如存储在其中的数据库126，以便在由存储在应用存储器130中的控制器104执行时由应用访问。在其他实施方式中，应用存储器130可为一个应用专用。初始命名约定可首先加载到应用存储器130中，其中初始命名定义文件是命名数据库126中不同元素的典型方法，并且包含部分名称，诸如后缀和/或文本字符串。
数据库126是从BAS 136中的数据库125复制来的，并且可由控制器104下载或复制到存储器106中。在其他实施方式中，可从BAS或位于云或外部网络中的为该BAS服务的服务器实时读取数据库125。在其他实施方式中，来自BAS 136的数据库可能先前已经被存储在服务器132的存储器或磁盘存储装置中。数据库125和副本126包含BAS 136的元素和配置数据，包括硬件、点和相关联的数据。
BAS 136还可具有代理过程140，该代理过程将收集的数据(例如趋势数据)从BAS136发送到在服务器132上实施的度量/分析服务(MAS)142。该MAS 142在其他实施方式中可在BAS 136内部。在其他实施方式中，MAS 142可在诸如处理器控制的设备102的远程设备上实施。收集的数据可为实时数据或存储在数据库125中的数据，并且可经由代理过程140周期性地发送到度量/分析服务142。
应用存储器130中的应用由控制器104执行，并且使得图形用户界面138出现在显示器118上，用于识别包括BAS 136的子系统的元素。这些元素可包括与子系统(诸如图2的简化子系统)相关联的点、面板、硬件和数据。
在图2中，描绘了根据本发明的示例实施方式的HVAC楼宇实施方式200的图示。带有房间204的楼宇202具有送风口206和回风口208。外部空气经由外部进气口210进入楼宇，并经由外部排气口212排出。空气混合器214可具有排气风门216、室外空气风门218、回风风门220和送风风门222。送风风扇224可帮助移动供应空气，并具有供应空气变频驱动器226。供热控制阀228可控制供应空气的加热，并且类似地，供应空气冷却阀230可控制供应空气的冷却，并且恒温器232也可存在于房间204中。回风经由回风口208离开房间204，并且可由回风风扇234辅助，该风扇可由回风变频驱动器236控制。回风经由回风风门220进入空气混合器214。房间204还可具有如图2所示的照明控制器238和百叶窗控制器240。所有设备可由一个或多个现场面板(诸如控制BAS 136的不同元素的面板242)控制。现场面板可直接或间接联接到楼宇的电信网络239和/或互联网/云。现场面板可具有被编程为操作BAS 136的不同部件的一个或多个微控制器。
转到图3，示出了根据本发明的示例实施方式的由图1的处理器控制的图形用户界面(GUI)300，其描绘了与具有未识别项的BAS 136中的子系统相关联的可用面板302的列表。从可用面板304的列表中选择面板304。在当前实施中，通过“Add”按钮308将该面板添加到所选面板306的列表中。可采用其他选择项的方法，诸如复选框、拖放或其他已知的图形用户界面选择方法。按钮，诸如“Add All”按钮310，可用于添加在可用面板302的列表中的所有面板。类似地，诸如面板的项可在所选面板306的列表中选择，并且按钮可用于从所选面板306的列表中删除所选面板。此类按钮的示例包括“Remove”按钮312和“Remove All”按钮314。在其他实施中，可采用在图形用户界面中选择和删除项的其他已知方法。一旦已经针对一个区域或一组装备(诸如图2的空气处理机)做出了所有期望的选择，则可以使用“OK”按钮316提交或接受选择。如果用户希望不继续，则可选择“Cancel”按钮。
一旦选择并接受了诸如图2的空气处理机的面板的项，就在初始定义文件的帮助下在数据库中发现相关联的装备和点。与具有强命名类型的方法不同，弱命名允许名称为数据库中用户定义的字符串，并且即使使用初始定义文件也无法发现关联。为了解决未发现的关联，实现多种方法。在图4中，描绘了根据本发明的示例实施方式的用于识别图1的BAS 136的子系统中的项之间的关联(即，映射)的方法400的列表。根据图3发生的选择，有五个可能的结果。首先，可能找不到402诸如图2中的任何设备208-240的装备。例如，BAS136子系统中存在的装备或项不能从所选项或面板中找到。其次，错误发现404装备或项。例如，响应于使用GUI 300的选择列出装备或项，这些装备或项实际上并不存在。第三，响应于使用GUI 300的选择，列出重复的装备406。响应于使用GUI 300的选择，不止一次列出同一件装备。第四，与所选择的面板相关联的错误映射的点408。分配给点的点功能响应于使用GUI 300的选择被错误地映射。第五种可能的结果是未将点映射410到任何面板或项。图3中的所选面板会产生多个点映射，但是一些点未被映射。
转到图5，示出了根据本发明的示例实施方式的用于识别与图1的BAS 136的子系统相关联的未识别项的方法的流程图500。控制器104执行来自读取定义文件502的应用存储器130的应用。在步骤504中访问数据库的副本，并且在图3的GUI 300中提供面板列表。在步骤506中选择与BAS 136的楼宇或子系统中的区域相关联的面板或元素。然后，在步骤508中，控制器使用定义文件搜索BAS 136数据库126的副本，并在步骤508中生成与所选项或面板或元素相关联的点和装备的映射。然后在步骤510中生成具有结果的报告，该报告包括具有需要进一步处理的不一致性的点或缺失点。如果与所选面板相关联的装备在步骤512中未被发现但已知存在，则未被发现但已知存在的该装备在步骤514中被识别。如果在步骤516中识别为错误发现的装备，则在步骤518中从子系统装备和点的列表中删除错误的装备。如果在步骤520中识别了重复的装备，则在步骤522中将其从子系统装备和点的列表中删除。在一些实施方式中，步骤522包括合并重复的装备并组合它们的映射。如果未映射的点在子系统装备和点528的所得列表中并被识别为不一致，则在步骤530中使用本文进一步描述的技术将未映射的点映射到正确的装备或设备。然后可在步骤532中保存已经被修改的点的所得列表以解决产生所需房间或子系统的映射和未映射点的完整列表的映射列表中的至少一部分不一致。在其他实施方式中，对列表的检查和/或更正的顺序可以不同的顺序进行，或对点和装备的所得列表进行少于五次的检查。
在图6中，描绘了根据示例实施方式的图形用户界面(GUI)600，其描绘了与图3的所选空气处理机300子系统相关联的选择元素602的第一迭代。当在GUI 600中选择空气处理机604并且经由“Run Discovery”按钮610运行发现时，经由数据库中存在的点和功能的映射来提供点函数606的列表。还描绘了看起来映射到空气处理机604的未映射点或元素608。如果所有元素或点均正确且子系统映射完成，则可使用“Export”按钮612导出元素的所得列表。使用“Edit Mapping”按钮614来映射空气处理机604的未映射点功能608，并输入关联或映射。
转向图7，描绘了根据示例实施方式的图形用户界面700，其描绘了经由图6的“Edit Mapping”按钮来映射未发现的未识别元素的方法。列出了针对装备类型704的已识别的未知装备字符串702。可以添加706或删除708装备字符串。装备字符串702可各自与点函数710关联或映射。类似地，可添加714或删除716点后缀712以进一步映射未映射的点或项。一旦映射完成，就可通过选择“OK”按钮718来提交或保存它们，或通过“Cancel”按钮720来取消它们。因此，可添加、删除装备字符串，映射点功能以及添加和删除点后缀来解决未映射或错误映射的元素。
在图8中描绘了根据示例实施方式的基于驻留在图1的应用存储器130中的发现和识别装备和点应用802的输出来更新810字符串和后缀804的定义文件804的示意图800。使用发现和识别装备和点应用802(其使用字符串和后缀的定义文件804)来选择BAS 136中的子系统或位置，从而产生更新的字符串和后缀定义文件806，并且在一些情况下产生不是所选子系统或位置的一部分的未映射项808。控制器104使用更新的字符串和后缀定义文件806以及在一些实施方式中使用来自未映射项808的字符串和后缀的部分作为输入，执行字符串和后缀定义文件反馈处理810。为了识别字符串和后缀，可使用诸如随机森林测试分类或多项朴素贝叶斯文本分类的方法来识别和添加新字符串，以对映射中使用的点和元素进行分类。该文件分为训练数据和测试数据。将训练数据与字符串和后缀定义文件804一起使用，并将不同类型的加权算法(诸如PYTHON编程语言中可用的加权算法)应用于训练数据以及字符串和后缀定义文件804，从而产生更新的字符串和后缀定义文件，其与测试数据以及发现和识别设备和点应用802一起使用，以验证使用更新的文件的性能上的改进。如果实现了性能上的改进，则更新的字符串和后缀定义文件替换当前的字符串和后缀定义文件804。
转到图9，根据示例实施方式，GUI 900在显示器上描绘了可选择的业务成果或值类别902。当前实施方式中的值类别902包括“energy(能量)”、“environmental(环境)”、“Financial(财务)”、“sustainability(可持续性)”、“Lifecycle(生命周期)”、“System(系统)”和“compliance(合规性)”。一旦选择了值类别902，就可使用“OK”按钮904来接受选择或进行其他输入。如果不需要选择，则可选择“Cancel”按钮。
在图10中，描绘了根据示例实施方式的值类别1002和描述1004的表1000。“财务”1006值类别是FDD规则的类别，其降低维护成本并最大化投资回报率。“可持续性”1008值类别采用实现可持续性目标和认证的FDD规则。“环境”1010值类别使用针对舒适性、安全和安保进行了优化的FDD规则。“能量”1012值类别采用最大化能量效率的FDD规则。“系统”1014值类别使用FDD规则来增强系统性能。“生命周期”1016值类别FDD规则试图延长装备寿命。“合规性”1018值类别FDD规则满足法规要求。“可靠性”1020类别FFD规则寻求最大化系统正常运行时间。在其他实施方式中，可采用更多或更少的值类别。
转到图11，描绘了根据示例实施方式的GUI 1100，其描绘了将由所选FDD规则监控的装备类型1102。在当前实施方式中，可使用复选框1104来选择待监测的期望装备。因此，值类别和所选装备类型被用于生成BAS元素与FDD规则之间的FDD规则映射。
在图12中，示出了根据示例实施方式的基于来自BAS 136的数据库的元素的FDD规则状态1202的GUI 1200。来自所描绘的BAS 136数据库中的元素是与所选装备1204相关联的点。列出了可用规则1206，并使用颜色代码1208描绘了BAS 136中所需点的可用性。绿色点是BAS 136中的点，其可用且映射到装备1204(其中绿色代码反映可用性指示符)。红色点是不可用的但规则1206所需的点(其中红色代码反映不可用性指示符)。可使用“复选框”选择FDD规则1206，然后使用“OK”按钮1210来提交。
转到图13，描绘了根据示例实施方式的用于项目规则1302的GUI 1300。描绘了与系统(子系统)相关联的所选项目规则以及准备好运行的值类别。因此，列出了具有在图12中定义的所有点的规则连同所选装备1304，并且准备好在GUI 1300中运行。类似地，在图14中描绘了GUI 1400，其描绘了需要针对所选业务成果进行定义的规则和装备的摘要。GUI1400识别针对每件装备选择的规则的数量以及需要映射或配置的元素1402的数量。
转到图15，其是根据示例实施方式的用于基于业务成果和装备来选择FDD规则的方法的流程图1500。在步骤1502中针对项目选择值类别，诸如“能量”。该选择可经由图9的图形用户界面900来完成。然后在步骤1504中选择待成为FDD的对象的装备。使用GUI 1102进行装备选择，从而选择作为BAS的一部分的装备。然后在步骤1506中生成点映射。在当前示例中根据图5的流程图500所描绘的方法生成点映射。在步骤1508中，使用图13所描绘的GUI来选择项目规则。响应于针对项目所选的值类别和所选的装备，呈现多个项目规则。规则是预定义的，可以从规则目录中访问。规则目录可位于驻留在云中并且可通过互联网访问的服务器132上。在其他实施方式中，规则目录可驻留在处理器控制的设备102上。在步骤1510中可检查和选择应用于与项目规则相关联的一件装备的装备规则。
然后在步骤1512中检查选定的规则和装备的准备情况。由于每个规则都需要实施多个点并正确映射，以便正确执行，因此生成报告以验证待实施的规则的准备情况。如果在步骤1512中点或映射被识别为缺失，则需要定义它们以使规则正确地作用，并且执行步骤1506以定义缺失的点或映射。如果在步骤1512中FDD已经准备好并且被完全定义，则可定义5014并实现配置文件。
在其他实施方式中，字符串和后缀定义文件804可以多种样式或版本存储在库中。每个样式或版本可与工程师、工程组、BAS的安装工、BAS的制造商、BAS的尺寸或类似属性相关联。此类属性可包含在BAS 136的数据库中。字符串和后缀定义文件804或字符串和后缀定义文件的库可存储在位于云中的一个或多个服务器上，诸如服务器132。
本领域技术人员将理解并明白，结合图15描述的一个或多个过程、子过程或过程步骤可由硬件和/或软件(机器可读指令)执行。如果该方法由软件执行，则该软件可驻留在合适的电子处理部件或系统中的应用存储器中，该电子处理部件或系统诸如在附图中示意性地描绘的功能部件或模块中的一个或多个。
应用存储器中的软件可包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表(即，可以数字形式(诸如，数字电路或源代码)或以模拟形式(诸如模拟电路或模拟源(诸如模拟电信号、声音信号或视频信号))实施的“逻辑”)，并且可选择性地实施在任何有形的计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(诸如基于计算机的系统、包含处理器的系统或可选择性地从指令执行系统、装置或设备中提取指令并执行指令的其他系统)使用或与它们组合使用。在本公开的上下文中，“计算机可读介质”是可包含或存储供指令执行系统、装置或设备使用或与它们组合使用的程序的任何有形装置。有形计算机可读介质可选择性地是，例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备。有形计算机可读介质的更具体示例(但为非详尽列表)将包括以下内容：便携式计算机磁盘(磁性)、RAM(电子)、只读存储器“ROM”(电子)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)(电子)和便携式光盘只读存储器“CDROM”(光学)。注意，计算机可读介质甚至可为纸(打孔卡或打孔带)或另一种合适的介质，在该介质上可以电子形式捕获指令，然后在必要时以合适的方式对其进行编译、解释或处理，并存储在计算机存储器中。
本文仅通过示例而非限制的方式呈现了用于由基于业务成果来选择FDD规则的过程所控制的BAS中的FDD规则的选择和FDD规则的实施的方法的一个或多个实施方式的前述具体描述。将认识到，在没有结合本文描述的其他特征和功能的情况下仍可获得本文描述的某些单独的特征和功能的优点。而且，将认识到，上述公开的实施方式以及其他特征和功能或其替代形式的各种替代形式、修改、变化或改进可期望地组合到许多其他不同的实施方式、系统或应用中。目前，本领域技术人员可随后进行其中无法预料或无法预期的替代形式、修改、变化或改进，这些替代形式、修改、变化或改进也意图由所附权利要求书所涵盖。因此，任何所附权利要求的精神和范围不应限于这里包含的实施方式的描述。