Titel

Verfahren, Computerprogramm, elektronisches Speichermedium und Vorrichtung zur Überwachung eines Sensorsystems

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm, ein elektronisches Speichermedium sowie eine Vorrichtung zur Überwachung eines Sensorsystems.

Stand der Technik

Überwachungskonzepte sind lange in der Industrie bekannt, sie haben vielfache Anwendung z. B. bei Kernkraftwerken oder Flugzeugen. Für viele Anwendungen ist der Mensch der Beobachter und Entscheider. In der Literatur sind diese Systeme auch generell beschrieben worden.

So z. B. in Isermann, R. (2010). Fault-Diagnosis Systems: An Introduction from Fault Detection. London: Springer.

Eine typische Reaktionsstrategie bei der Erkennung eines Fehlers ist eine automatische Umschaltung, sodass der fehlerhafte Teil des Sensorsystems abgekoppelt wird.

Bei der Umschaltung kann es allerdings zu unerwünschten Signalsprüngen kommen.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Sensorsystems. Das Sensorsystem umfasst dabei mindestens drei Sensoren umfasst. Die mindestens drei Sensoren erfassen dieselbe Messgröße.

Das Verfahren umfasst die nachstehenden Schritte.

Erkennen eines defekten Sensors aus den mindestens 3 Sensoren.

Die Erkennung kann dabei mittels eines in Bezug auf das Sensorsystem externes Moduls erfolgen. Dabei kann bspw. der Sensoroffset beobachtet werden. Typischerweise wird der Defekt eines Sensors mit einem gewissen Zeitversatz entdeckt. Dann hatte der defekte Sensor bereits Einfluss auf die Ausgabe des Sensormoduls genommen.

Würde der defekte Sensor unmittelbar nicht mehr bei der Ausgabe des Sensorsystems berücksichtigt werden, so kann es zu ungewollten Signalsprüngen kommen, die sich nachteilig auf die nachfolgenden Signalketten auswirken können.

Daher erfolgt im Rahmen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung im nächsten Schritt ein Ermitteln eines Signalsprungs in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des erkannten defekten Sensors.

Sowie dann, ein Anpassen eines Ausgabewerts des Sensorsystems in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalsprung.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der Einfluss durch den durch den defekten Sensor eingebrachten Fehler kontinuierlich auf null reduziert wird. Dadurch werden Signalsprünge verhindert, die sich negativ auf die nachfolgenden Signalketten auswirken können.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erfolgt im Schritt des Anpassens die Anpassung innerhalb einer vorgegebenen Zeit.

Nach dieser Ausführungsform wird für die kontinuierliche Reduzierung des Einflusses des defekten Sensors eine Zeit vorgegeben. So kann das System eine maximale Zeit für eine fehlerbehaftete Ausgabe garantieren. Basierend auf dieser Garantie kann die nachfolgende Signalkette gebildet werden. Dies kann effektiv zu einer Erhöhung der Sicherheit des Gesamtsystems beitragen.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird im Schritt des Ermittelns der Signalsprung als Differenz zwischen einem Mittelwert umfassend das Sensorsignal des defekten Sensors der mindestens drei Sensoren und einem Mittelwert der Sensorsignale der verbleibenden nicht defekten Sensoren der mindestens drei Sensoren ermittelt.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird der Ausgabewert als Mittelwert in Abhängigkeit von Sensorsignalen der mindestens drei Sensoren gebildet wird.

Nach dieser Ausführungsform führt die Bildung eines Mittelwerts als Ausgabe zur einer Verbesserung der Signalqualität.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, welches derart eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung gespeichert ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines Sensorsystems umfassend mindestens drei Sensoren. Die mindestens drei Sensoren erfassen dabei dieselbe Messgröße. Die Vorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.

Nachfolgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Signalgraphen.

Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens 100 der vorliegenden Erfindung.

In Schritt 101 erfolgt die Erkennung eines defekten Sensors in einem Sensorsystem umfassend mindestens drei Sensoren. Wesentlich ist dabei, dass die drei Sensoren dieselbe Messgröße erfassen und dass zur Ausgabe des Sensorsystems die Sensorsignale der mindestens drei Sensoren berücksichtigt werden. Eine Berücksichtigung kann dabei in Form einer Mittelwertbildung erfolgen.

Die Erkennung kann dabei mittels eines in Bezug auf das Sensorsystem externes Moduls erfolgen. Dabei kann bspw. der Sensoroffset beobachtet werden. Typischerweise wird der Defekt eines Sensors mit einem gewissen Zeitversatz entdeckt. Dann hatte der defekte Sensor bereits Einfluss auf die Ausgabe des Sensormoduls genommen.

In Schritt 102 erfolgt die Ermittlung eines Signalsprungs in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des als defekt ermittelten Sensors. Die Ermittlung des Signalsprungs kann als Differenz zwischen einem Mittelwert umfassend das Sensorsignal des defekten Sensors der mindestens drei Sensoren und einem Mittelwert der Sensorsignale der verbleibenden nicht defekten Sensoren der mindestens drei Sensoren erfolgen.

In Schritt 103 erfolgt die Anpassung des Ausgabewerts des Sensorsystems in Abhängigkeit von dem ermittelten Signalsprung. Dabei kann zur Anpassung des Ausgabewertes der Einfluss durch den durch den defekten Sensor eingebrachten Fehler kontinuierlich auf null reduziert wird. Dadurch werden Signalsprünge verhindert, die sich negativ auf die nachfolgende Signalkette auswirken können. Durch die Ermittlung des Signalsprungs kann die kontinuierliche Reduktion des Einflusses bspw. mittels einer Funktion erfolgen. Bei der Funktion kann es sich um eine lineare Funktion handeln. Wesentlich bei der Funktion ist, dass es sich um eine stetige Funktion handelt, sodass das Ziel der vorliegenden Erfindung, nämlich die Verhinderung von Signalsprüngen effektiv erreicht wird.

Figur 2 zeigt einen Signalgraphen 200, an dessen die vorliegende Erfindung im Detail erläutert werden kann.

Aus dem Graphen sind zunächst die Sensorsignale der Sensoren a (durchgezogen), b (gestrichelt) und c (gepunktet) erkennbar. Die Ausgabe des Sensorsystems ist im dargestellten Beispiel der Mittelwert MW3 (fett) der Sensorsignale der Sensoren a, b, c.

In dem dargestellten Graphen ist Sensor a defekt. Zum Zeitpunkt to wird der Defekt erkannt und Sensor a wird nicht weiter berücksichtigt. Erkennbar ist dies an dem Absturz der Sensorsignallinie a.

Die Auswirkungen auf die Ausgabe des Sensorsystems als Mittelwert MW3 ist deutlich aus dem Graphen ablesbar. Der Mittelwert MW3 weist zum Zeitpunkt to einen deutlichen Signalsprung auf.

Die alternative Strategie, die Ausgabe des Sensorsystems als Mittelwert MW(2er) (gestrichpunktet) basierend auf den Sensorsignalen der verbleibenden Sensoren b und c zu bilden, führt offensichtlich ebenfalls zu einem Signalsprung.

An dieser Stelle setzt das Verfahren der vorliegenden Erfindung ein, die zu einem korrigierten Mittelwert MW2_corr (gedreieckt) führt. Dazu wird der Mittelwert MW(2er) basierend auf den Sensorsignalen der verbleibenden Sensoren b und c mit einem Korrekturwert Diff (geviereckt) belegt wird. Der Korrekturwert Diff leitet sich aus der Differenz zwischen dem Mittelwert MW3 und dem Mittelwert MW(2er) zum Zeitpunkt to der Erkennung des defekten Sensors a ab. Dieser Wert wird kontinuierlich Richtung null reduziert. Im dargestellten Graphen mittels einer linearen Funktion. In einer alternativen Umsetzung ist die Anwendung einer beliebigen stetig abnehmenden Funktion denkbar.