BE1026828B1 - Boiler performance monitoring and failure prediction system - Google Patents
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Abstract
Système (1) de surveillance des performances et d'anticipation de panne d'une chaudière (10), comprenant un dispositif (20) doté d'un ensemble de capteurs, comprenant au moins l'un d'une première paire de capteurs de température, un premier capteur de température (21) pour une entrée de circuit de chauffage central (CCC) (12) et un deuxième capteur de température (22) pour une sortie de CCC (13), d'une deuxième paire de capteurs de température, un troisième capteur de température (23) pour une entrée d'eau chaude sanitaire (ECS) (14) et un quatrième capteur de température (24) pour une sortie d'ECS (15), ainsi qu'un cinquième capteur de température (25) pour une sortie d'évacuation des fumées (11), un accéléromètre (26) pour ladite entrée de CCC, et un module de transmission (28) pour envoyer des données à une unité de commande (30), configurée pour recevoir et analyser des données pour déterminer des anomalies de composants de la chaudière.System (1) for monitoring performance and anticipating failure of a boiler (10), comprising a device (20) provided with a set of sensors, comprising at least one of a first pair of sensors temperature, a first temperature sensor (21) for a central heating circuit (CCC) input (12) and a second temperature sensor (22) for a CCC output (13), of a second pair of temperature sensors temperature, a third temperature sensor (23) for a domestic hot water inlet (DHW) (14) and a fourth temperature sensor (24) for a DHW outlet (15), as well as a fifth temperature sensor temperature (25) for a flue gas outlet (11), an accelerometer (26) for said CCC input, and a transmission module (28) for sending data to a control unit (30), configured for receive and analyze data to determine anomalies in boiler components.
Description
Système de surveillance des performances et de prédiction de panne d'une chaudièreBoiler performance monitoring and failure prediction system
Domaine de l'inventionField of the invention
La présente invention concerne un système de surveillance des performances et de prédiction de panne d'une chaudière. L'invention concerne également un procédé correspondant à utiliser dans ce système.The present invention relates to a system for monitoring performance and predicting failure of a boiler. The invention also relates to a corresponding method for use in this system.
Arrière-plan de l'inventionInvention background
Les chaudières occupent une place centrale dans les systèmes de chauffage central d'immeubles et de maisons. Dans de nombreux pays, le chauffage et l'eau chaude sanitaire (ECS) sont tous les deux générés à l'aide de la chaleur produite par une seule chaudière. Dans la partie flamande de la Belgique, 67 % des ménages produisent l'ECS avec une chaudière connectée au système de chauffage central (Enquête Eurostatenquete_samenvatting, récupérée le 25 septembre 2018, sur la page https://www.energiesparen.be/marktonderzoedk).Boilers occupy a central place in the central heating systems of buildings and houses. In many countries, heating and domestic hot water (DHW) are both generated using the heat produced by a single boiler. In the Flemish part of Belgium, 67% of households produce DHW with a boiler connected to the central heating system (Eurostatenquete_samenvatting survey, collected on September 25, 2018, on the page https://www.energiesparen.be/marktonderzoedk) .
Sur un marché traditionnel, le propriétaire d'une maison est également le propriétaire de la chaudière de la maison. Sur ce type de marché, un propriétaire dont la chaudière a besoin d'être réparée fera appel aux services d'une société d'entretien de chaudières et payera selon le service fourni, ce qui signifie que la majorité des services fournis sont des services ad hoc. Du fait que la réparation d'une chaudière coûte beaucoup moins cher que d'en installer une nouvelle, de nombreux propriétaires de chaudières préfèrent faire réparer leur chaudière jusqu'à ce que le remplacement devienne la meilleure option sur le plan économique. En conséquence, un marché de chaudières traditionnel sera caractérisé par le fait qu'un groupe important de chaudières sera constitué d'assez vieilles chaudières. Dans le cas spécifique de la Belgique, qui, en 2018, peut être identifiée comme étant un tel marchéIn a traditional market, the owner of a house is also the owner of the boiler of the house. In this type of market, an owner whose boiler needs to be repaired will call on the services of a boiler maintenance company and will pay according to the service provided, which means that the majority of the services provided are ad services ad hoc. Because repairing a boiler costs much less than installing a new one, many boiler owners prefer to have their boiler repaired until replacement becomes the best economic option. Consequently, a traditional boiler market will be characterized by the fact that a large group of boilers will be made up of fairly old boilers. In the specific case of Belgium, which in 2018 can be identified as such a market
BE2019/5870 traditionnel, on suppose que 30 % des chaudières installées ont plus de 15 ans. Selon la loi belge, chaque chaudière doit être entretenue régulièrement (par exemple tous les ans ou tous les deux ans) par un professionnel enregistré et homologué. La plupart des professionnels sont des indépendants ou des PME.BE2019 / 5870 traditional, it is assumed that 30% of the boilers installed are over 15 years old. According to Belgian law, each boiler must be regularly maintained (for example every year or every two years) by a registered and approved professional. Most professionals are freelancers or SMEs.
Les marchés des chaudières dans les pays d'Europe de l'ouest sont caractérisés par toute une variété de modèles de marchés. Il y a une tendance émergente selon laquelle des tiers deviennent propriétaires d'un parc de chaudières et en prennent le contrôle, en proposant une gamme de services à leurs clients, qui sont les utilisateurs de chaudières individuels. Dans différents pays, une consolidation du marché a lieu avec des fournisseurs d'énergie et des compagnies d'assurance qui entrent sur le marché des chaudières dans ce rôle de propriétaires tiers, ces premiers dans le cadre d'une stratégie consistant à proposer une solution énergétique totale à des clients, incluant l'entretien des équipements de chauffage de leurs domiciles.Boiler markets in Western European countries are characterized by a variety of market models. There is an emerging trend whereby third parties own and control a fleet of boilers, offering a range of services to their customers, who are the users of individual boilers. In different countries, market consolidation is taking place with energy suppliers and insurance companies entering the boiler market in the role of third-party owners, the former as part of a strategy consisting in proposing a solution total energy costs to customers, including the maintenance of heating equipment in their homes.
Le fait que les prestataires d'assurance entrent sur le marché peut être vu comme une partie d'une plus grande transition globale entre le simple fait de fournir une compensation financière en cas de dommages et le fait d'empêcher en premier lieu la survenue de dommages. A titre d'exemple de cette transition, on peut citer le développement, par des compagnies liées à l'assurance, de systèmes dans lesquels des capteurs et des dispositifs tels que des caméras sont installés dans la maison, et sont connectés à un téléphone intelligent ou à un autre dispositif personnel du propriétaire de la maison. Les capteurs et caméras sont capables de détecter des mouvements, de la fumée des fuites d'eau à un stade précoce, la présence d'intrus, des fenêtres ou des portes ouvertes, et analogue.The fact that insurance providers are entering the market can be seen as part of a larger overall transition from simply providing financial compensation in the event of damage and first preventing the occurrence of damage. An example of this transition is the development, by insurance-related companies, of systems in which sensors and devices such as cameras are installed in the home, and are connected to a smartphone or some other personal device of the home owner. Sensors and cameras are capable of detecting movement, smoke from water leaks at an early stage, the presence of intruders, open windows or doors, and the like.
BE2019/5870BE2019 / 5870
Pour entrer sur le marché des chaudières, les tiers tels que les fournisseurs d'énergie et les compagnies d'assurance créent leur propre réseau local de techniciens qualifiés, tels que des électriciens ou des plombiers, ou collaborent avec un réseau déjà existant.To enter the boiler market, third parties such as energy suppliers and insurance companies create their own local network of qualified technicians, such as electricians or plumbers, or collaborate with an already existing network.
Une variante de ce modèle économique est basée sur la mutualisation des risques financiers, le client payant des frais d'abonnement (par exemple mensuels), couvrant les coûts d'entretien et de réparation. Dans la variante la plus populaire de ce modèle, ces frais d'abonnement couvrent également l'achat et l'installation d'une chaudière. En conséquence, le client paie pour un service, à savoir l'utilisation continue d'une chaudière, en laissant toutes les préoccupations techniques et d'entretien audit tiers, qui a acheté et installé la chaudière dans les locaux du client.A variant of this economic model is based on the pooling of financial risks, the customer paying subscription fees (for example monthly), covering maintenance and repair costs. In the most popular variant of this model, these subscription fees also cover the purchase and installation of a boiler. As a result, the customer pays for a service, namely the continued use of a boiler, leaving all technical and maintenance concerns to said third party, who purchased and installed the boiler at the customer's premises.
A ce jour, les propriétaires de chaudières ou les prestataires de services relatifs aux chaudières sont confrontés au problème selon lequel, à chaque fois qu'il se produit une panne de chaudière, il n'est fait appel à une assistance technique qu'après la détection de la panne. Souvent, une panne de chaudière n'est détectée que lorsque les résidents remarquent une diminution de la température d'une pièce ou de la température de l'ECS. Du temps précieux est ainsi perdu pour demander une assistance, ce qui peut avoir pour conséquence des effets allant d'une simple gêne à de potentiels préjudices pour les personnes vivant dans l'immeuble qui est chauffé par la chaudière, ainsi que pour les biens qui y sont entreposés. Il convient donc de noter que des dommages occasionnés par une chaudière qui fonctionne mal peuvent conduire à des demandes de dédommagement. De tels événements ne doivent pas être sous-estimés car le risque de panne d'une chaudière peut être estimé à environ 10 %, ce quiTo date, the owners of boilers or service providers relating to boilers are faced with the problem that, whenever a boiler failure occurs, technical assistance is only called after failure detection. Often, a boiler failure is only detected when residents notice a decrease in room temperature or the DHW temperature. Precious time is lost to request assistance, which can result in effects ranging from simple discomfort to potential damage to people living in the building which is heated by the boiler, as well as to goods that are stored there. It should therefore be noted that damage caused by a malfunctioning boiler can lead to claims for compensation. Such events should not be underestimated because the risk of boiler failure can be estimated at around 10%, which
BE2019/5870 signifie que, chaque année, environ 10 % de toutes les chaudières installées vont subir une panne.BE2019 / 5870 means that each year around 10% of all boilers installed will fail.
En outre, les prestataires de services relatifs aux chaudières ont remarqué que les clients qui ont souscrit un abonnement à un service, par exemple avec des frais d'abonnement mensuels, ont tendance à contacter le prestataire de services pour des problèmes mineurs qui peuvent aisément être résolus par le client lui-même ou qui peuvent même être le résultat d'une action de celui-ci. Par exemple, le client peut avoir oublié qu'il a ouvert une fenêtre quelque part dans le bâtiment, remarquer ensuite une chute de température dans une pièce et demander de l'aide au prestataire de services. N'ayant pas la capacité de surveiller à distance les performances du système de chauffage du client, le fournisseur n'aura pas d'autre choix que de planifier une intervention technique, typiquement sur site. Ces interventions techniques non nécessaires affecteront évidemment la rentabilité du prestataire de services.In addition, service providers related to boilers have noticed that customers who have purchased a service, for example with monthly subscription fees, tend to contact the service provider for minor issues that can easily be resolved. solved by the customer himself or which may even be the result of an action by him. For example, the customer may have forgotten that they opened a window somewhere in the building, then noticed a drop in temperature in a room, and asked the service provider for help. Lacking the ability to remotely monitor the performance of the customer's heating system, the supplier will have no choice but to plan a technical intervention, typically on site. These unnecessary technical interventions will obviously affect the profitability of the service provider.
Il ressort clairement de ce qui précède que la capacité à surveiller les performances d'une chaudière permet aux prestataires de services d'offrir une assistance client à distance et également de tenir les propriétaires de chaudières informés de l'état de leur dispositif. En outre, la capacité de prédire et d'anticiper une panne de chaudière imminente permet aux propriétaires de chaudières de demander ou aux prestataires de services de fournir une assistance en temps voulu, ce qui évite les inconvénients d'une panne ou d'une défaillance de la chaudière.It is clear from the above that the ability to monitor the performance of a boiler enables service providers to offer remote customer assistance and also to keep boiler owners informed of the status of their device. Additionally, the ability to predict and anticipate an imminent boiler failure allows boiler owners to request or service providers to provide assistance in a timely manner, thereby avoiding the inconvenience of failure or failure of the boiler.
Des dispositifs et systèmes de surveillance de chaudières ont déjà été proposés.Boiler monitoring devices and systems have already been proposed.
Le document CN 201177381 propose un dispositif d'acquisition de données permettant d'évaluer la fiabilité de fonctionnementDocument CN 201177381 proposes a data acquisition device for evaluating operating reliability
BE2019/5870 d'une chaudière ainsi qu'un système de surveillance de celleci. A ce titre, il est introduit dans la chaudière toute une variété de capteurs, dont les données collectées sont utilisées pour fournir une meilleure analyse de sécurité et ainsi décider si la chaudière fonctionne de manière sûre. Le dispositif ne fournit pas d'évaluation des performances de la chaudière et ne peut pas prédire la survenue d'une éventuelle panne à venir de la chaudière.BE2019 / 5870 of a boiler and a system for monitoring it. As such, a variety of sensors are introduced into the boiler, the collected data of which is used to provide a better safety analysis and thus decide whether the boiler is operating safely. The device does not provide an evaluation of the performance of the boiler and cannot predict the occurrence of a possible future failure of the boiler.
Il existe donc un besoin concernant un système de surveillance de chaudière destiné à surveiller les performances d'une chaudière en fonctionnement et à prédire une défaillance à venir de la chaudière. En outre, il existe un besoin de pouvoir installer un système de surveillance de chaudière sur une pluralité de chaudières déjà en fonctionnement, bien que ces chaudières puissent ne pas être de même âge, marque, taille, conception et analogue. En vue d'installer un tel système sur une pluralité de chaudières, et pour des raisons économiques, il existe également un besoin de disposer d'un système de surveillance de chaudière qui soit constitué de composants non onéreux.There is therefore a need for a boiler monitoring system for monitoring the performance of a running boiler and predicting future boiler failure. In addition, there is a need to be able to install a boiler monitoring system on a plurality of boilers already in operation, although these boilers may not be of the same age, brand, size, design and the like. In order to install such a system on a plurality of boilers, and for economic reasons, there is also a need to have a boiler monitoring system which is made up of inexpensive components.
Résumé de l'inventionSummary of the invention
Selon un aspect de la présente invention, il est mis à disposition un système permettant la surveillance des performances d'une chaudière et l'anticipation d'une panne de la chaudière, ledit système comprenant :According to one aspect of the present invention, a system is made available for monitoring the performance of a boiler and anticipating a breakdown of the boiler, said system comprising:
- un dispositif doté d'un ensemble de capteurs, comprenant au moins l'un de :- a device provided with a set of sensors, comprising at least one of:
o une première paire de capteurs de température, comprenant un premier capteur de température, destiné à être appliqué à une entrée de circuit de chauffage central (CCC) de ladite chaudière, et una first pair of temperature sensors, comprising a first temperature sensor, intended to be applied to a central heating circuit (CCC) input of said boiler, and a
BE2019/5870 deuxième capteur de température, destiné à être appliqué à une sortie de CCC de ladite chaudière ;BE2019 / 5870 second temperature sensor, intended to be applied to a CCC outlet of said boiler;
o une deuxième paire de capteurs de température, comprenant un troisième capteur de température, destiné à être appliqué à une entrée d'eau chaude sanitaire (ECS) de ladite chaudière, et un quatrième capteur de température, destiné à être appliqué à une sortie d'ECS de ladite chaudière ;a second pair of temperature sensors, comprising a third temperature sensor, intended to be applied to a domestic hot water inlet (DHW) of said boiler, and a fourth temperature sensor, intended to be applied to an outlet d 'DHW of said boiler;
ledit dispositif doté d'un ensemble de capteurs comprenant en outre :said device provided with a set of sensors further comprising:
o un cinquième capteur de température, destiné à être appliqué à une sortie d'évacuation des fumées de ladite chaudière ;o a fifth temperature sensor, intended to be applied to a smoke evacuation outlet of said boiler;
o un accéléromètre destiné à être appliqué à ladite entrée de CCC de ladite chaudière ou à ladite entrée d'ECS de ladite chaudière ; eto an accelerometer intended to be applied to said CCC inlet of said boiler or to said DHW inlet of said boiler; and
- un module de transmission qui est configuré pour envoyer des données représentant des mesures prises par ledit ensemble de capteurs à une unité de commande, eta transmission module which is configured to send data representing measurements taken by said set of sensors to a control unit, and
- l'unité de commande qui est configurée pour recevoir et analyser lesdites données pour déterminer des anomalies de composants de la chaudière.- the control unit which is configured to receive and analyze said data to determine anomalies in boiler components.
Un avantage des formes de réalisation de la présente invention réside dans le fait que les performances d'une chaudière en fonctionnement peuvent être surveillées en continu. Un autre avantage réside dans le fait que les combinaisons de capteurs décrites ci-dessus permettent d'anticiper des défaillances à venir d'une chaudière, ces défaillances pouvant avoir plusieurs causes pour origine. En outre, il s'est avéré que des combinaisons de capteurs telles que décrites ci-dessus permettent d'anticiper de telles défaillances de chaudières,An advantage of the embodiments of the present invention is that the performance of an operating boiler can be continuously monitored. Another advantage lies in the fact that the combinations of sensors described above make it possible to anticipate future failures of a boiler, these failures being able to have several causes for origin. Furthermore, it has been found that combinations of sensors as described above make it possible to anticipate such boiler failures,
BE2019/5870 que la chaudière produise à la fois l'ECS et le chauffage central ou bien seulement l'un d'eux. Encore plus, l'ensemble de capteurs permet de prédire une défaillance d'une chaudière, quels que soient l'âge, la marque, la puissance ainsi que la conception du système de plomberie dont la chaudière fait partie. En conséquence, des gestionnaires de biens immobiliers ou des compagnies d'entretien de chaudières peuvent installer le système de surveillance des performances et de prédiction de panne d'une chaudière sur des circuits existants et ainsi moderniser des systèmes de plomberie existants. Un autre avantage réside dans le fait que lesdits capteurs sont des composants peu onéreux, rendant économiquement faisable d'équiper un large parc de chaudières avec ledit système de surveillance.BE2019 / 5870 that the boiler produces both DHW and central heating or only one of them. Even more, the set of sensors makes it possible to predict a failure of a boiler, regardless of age, brand, power and the design of the plumbing system of which the boiler is a part. As a result, property managers or boiler maintenance companies can install the performance monitoring and fault prediction system of a boiler on existing circuits and thereby upgrade existing plumbing systems. Another advantage lies in the fact that said sensors are inexpensive components, making it economically feasible to equip a large fleet of boilers with said monitoring system.
Dans une forme de réalisation du système selon la présente invention, ledit accéléromètre est appliqué à ladite entrée de CCC de ladite chaudière à la condition que ledit dispositif doté d'un ensemble de capteurs comprenne ladite première paire de capteurs de température.In one embodiment of the system according to the present invention, said accelerometer is applied to said CCC input of said boiler on the condition that said device provided with a set of sensors comprises said first pair of temperature sensors.
Un avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait que l'accéléromètre est appliqué sur l'entrée de CCC de la chaudière, dans le cas où la chaudière est connectée à un circuit de chauffage central. Pour les autres cas, par exemple lorsque la chaudière ne fournit que de l'eau chaude sanitaire, l'accéléromètre sera appliqué à l'entrée d'ECS de la chaudière.An advantage of this embodiment lies in the fact that the accelerometer is applied to the CCC input of the boiler, in the case where the boiler is connected to a central heating circuit. For other cases, for example when the boiler provides only domestic hot water, the accelerometer will be applied to the DHW input of the boiler.
Dans une forme de réalisation du système selon la présente invention, ledit dispositif a un ensemble de capteurs comprenant en outre un capteur de mesure des interférences électromagnétiques.In one embodiment of the system according to the present invention, said device has a set of sensors further comprising a sensor for measuring electromagnetic interference.
Un avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait qu'elle permet de prédire une plus large gamme de pannes deAn advantage of this embodiment is that it predicts a wider range of failures.
BE2019/5870 chaudière. De plus, il s'est avéré en particulier que le fait d'inclure ledit capteur de mesure des interférences électromagnétiques permet d'anticiper des pannes de chaudière concernant l'alimentation en eau chaude sanitaire.BE2019 / 5870 boiler. In addition, it has turned out in particular that the fact of including said sensor for measuring electromagnetic interference makes it possible to anticipate boiler failures concerning the supply of domestic hot water.
Dans une forme de réalisation du système selon la présente invention, ledit module de transmission transmet lesdites données à ladite unité de commande en utilisant une passerelle qui est en contact avec un routeur Internet.In one embodiment of the system according to the present invention, said transmission module transmits said data to said control unit using a gateway which is in contact with an Internet router.
Un avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait que les performances d'une chaudière peuvent être surveillées à distance par une unité de commande.An advantage of this embodiment is that the performance of a boiler can be monitored remotely by a control unit.
Dans une forme de réalisation particulière du système selon la présente invention, la technologie Longue Portée (LoRa, pour Long Range) est utilisée par ledit module de transmission pour l'envoi de données à ladite passerelle.In a particular embodiment of the system according to the present invention, the Long Range technology (LoRa, for Long Range) is used by said transmission module for sending data to said gateway.
Un avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait que la technologie LoRa permet des transmissions longue portée avec une faible consommation d'énergie, de telle sorte que des données puissent être transmises à ladite unité de commande, de préférence au moyen de ladite passerelle, même lorsque ladite chaudière et ladite passerelle sont séparées, par exemple, par des murs en béton.An advantage of this embodiment is that the LoRa technology allows long-range transmissions with low power consumption, so that data can be transmitted to said control unit, preferably by means of said gateway. , even when said boiler and said gangway are separated, for example, by concrete walls.
Dans une forme de réalisation du système selon la présente invention, ladite unité de commande est configurée pour récupérer, à partir desdites données reçues, une norme de référence pour chaque capteur dudit ensemble de capteurs, ladite norme de référence étant indicative d'une chaudière en fonctionnement normal.In one embodiment of the system according to the present invention, said control unit is configured to recover, from said received data, a reference standard for each sensor of said set of sensors, said reference standard being indicative of a boiler in normal running.
Un avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait que, pour chaque capteur, il est obtenu une norme qui représente une chaudière fonctionnant de manière régulière. AAn advantage of this embodiment lies in the fact that, for each sensor, a standard is obtained which represents a boiler operating regularly. AT
BE2019/5870 ce titre, les valeurs de capteur qui sont obtenues après récupération de cette norme peuvent être évaluées vis-à-vis d'une référence pour ledit capteur comme résultant d'une demande normale de la chaudière ou d'un comportement anormal.BE2019 / 5870 As such, the sensor values which are obtained after recovery of this standard can be evaluated against a reference for said sensor as resulting from a normal request from the boiler or from abnormal behavior.
Dans une forme de réalisation particulière du système selon la présente invention, ladite unité de commande est configurée pour analyser un flux de données représentant des mesures prises par ledit ensemble de capteurs pour déterminer des anomalies de composants de la chaudière, en considération desdites normes de référence récupérées pour chaque capteur dudit ensemble de capteurs.In a particular embodiment of the system according to the present invention, said control unit is configured to analyze a data stream representing measurements taken by said set of sensors to determine anomalies of components of the boiler, in consideration of said reference standards retrieved for each sensor from said set of sensors.
Dans une forme de réalisation du système selon la présente invention, ladite unité de commande est configurée pour analyser ledit flux de données fourni par ledit ensemble de capteurs en utilisant des techniques d'apprentissage automatique.In one embodiment of the system according to the present invention, said control unit is configured to analyze said data flow provided by said set of sensors using machine learning techniques.
Un avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait que des expériences passées peuvent être appliquées pour avoir un meilleur aperçu de l'urgence d'un problème technique d'une chaudière. A ce titre, ces techniques peuvent être utilisées pour définir une probabilité de défaillance de la chaudière et augmenter la fiabilité de ces prédictions. De préférence, des techniques d'exploration de données sont appliquées audit flux de données, dévoilant de nouveaux liens entre les valeurs des capteurs.An advantage of this embodiment is that past experiences can be applied to get a better idea of the urgency of a technical problem with a boiler. As such, these techniques can be used to define a probability of boiler failure and increase the reliability of these predictions. Preferably, data mining techniques are applied to said data flow, revealing new links between the values of the sensors.
Dans une forme de réalisation du système selon la présente invention, ladite unité de commande est configurée pour rapporter les résultats de ladite comparaison à des tiers par l'intermédiaire d'un moyen de communication.In one embodiment of the system according to the present invention, said control unit is configured to report the results of said comparison to third parties via a communication means.
Un avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait que l'alerte d'une probable panne à venir de la chaudière peutAn advantage of this embodiment is that the warning of a possible future failure of the boiler can
BE2019/5870 être portée, en temps voulu, à l'attention de techniciens ou de propriétaires de chaudière et analogue.BE2019 / 5870 be brought to the attention of technicians or owners of boilers and the like in due course.
Dans une forme de réalisation du système selon la présente invention, lesdits capteurs sont appliqués d'une manière non invasive sur la chaudière.In one embodiment of the system according to the present invention, said sensors are applied in a non-invasive manner on the boiler.
Un avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait que le système selon l'invention peut être monté sur des chaudières déjà installées sans avoir à percer des trous dans les tuyaux ou à pratiquer toute autre opération intrusive qui pourrait être coûteuse. Un système de chaudière existant peut dont être modernisé en un minimum de temps.An advantage of this embodiment lies in the fact that the system according to the invention can be mounted on boilers already installed without having to drill holes in the pipes or to carry out any other intrusive operation which could be costly. An existing boiler system can therefore be modernized in a minimum of time.
Selon un aspect de la présente invention, il est mis à disposition un procédé de surveillance des performances d'une chaudière et d'anticipation d'une panne de la chaudière, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :According to one aspect of the present invention, there is provided a method for monitoring the performance of a boiler and anticipating a breakdown of the boiler, said method comprising the following steps:
- récupération, à partir de données représentant des mesures prises par un ensemble de capteurs d'un dispositif doté d'un ensemble de capteurs, une norme de référence pour chaque capteur dudit ensemble de capteurs, ladite norme de référence étant indicative d'une chaudière en fonctionnement normal, et- recovery, from data representing measurements taken by a set of sensors of a device equipped with a set of sensors, a reference standard for each sensor of said set of sensors, said reference standard being indicative of a boiler during normal operation, and
- analyse, au moyen d'une unité de commande, d'un flux de données représentant des mesures consécutives prises par ledit ensemble de capteurs pour déterminer des anomalies de composants de la chaudière, en considération desdites normes de référence récupérées pour chaque capteur dudit ensemble de capteurs.- analysis, by means of a control unit, of a data flow representing consecutive measurements taken by said set of sensors to determine anomalies of components of the boiler, in consideration of said reference standards retrieved for each sensor of said set sensors.
Dans une forme de réalisation du procédé selon la présente invention, ledit procédé comprend en outre l'étape consistant à analyser ledit flux de données en utilisant des techniques d'apprentissage automatique.In one embodiment of the method according to the present invention, said method further comprises the step of analyzing said data stream using machine learning techniques.
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Selon un aspect de la présente invention, il est mis à disposition un nécessaire permettant la surveillance des performances d'une chaudière et la prédiction d'une panne de la chaudière, le nécessaire comprenant au moins l'un de :According to one aspect of the present invention, a kit is made available for monitoring the performance of a boiler and predicting a breakdown of the boiler, the kit comprising at least one of:
o une première paire de capteurs de température, comprenant un premier capteur de température, destiné à être appliqué à une entrée de chauffage central (CCC) d'une chaudière, et un deuxième capteur de température, destiné à être appliqué à une sortie de CCC de ladite chaudière ;a first pair of temperature sensors, comprising a first temperature sensor, intended to be applied to a central heating input (CCC) of a boiler, and a second temperature sensor, intended to be applied to a CCC output said boiler;
o une deuxième paire de capteurs de température, comprenant un troisième capteur de température, destiné à être appliqué à une entrée d'eau chaude sanitaire (ECS) de ladite chaudière, et un quatrième capteur de température, destiné à être appliqué à une sortie d'ECS de ladite chaudière ;a second pair of temperature sensors, comprising a third temperature sensor, intended to be applied to a domestic hot water inlet (DHW) of said boiler, and a fourth temperature sensor, intended to be applied to an outlet d 'DHW of said boiler;
le nécessaire comprenant en outre un cinquième capteur de température, destiné à être appliqué à la sortie d'évacuation des fumées de ladite chaudière ; et un accéléromètre destiné à être appliqué à ladite entrée de CCC ou à ladite entrée d'ECS de ladite chaudière.the kit further comprising a fifth temperature sensor, intended to be applied to the smoke evacuation outlet of said boiler; and an accelerometer for application to said CCC inlet or to said DHW inlet of said boiler.
Dans une forme de réalisation selon la présente invention, ledit nécessaire comprend en outre un module de transmission pour envoyer lesdites données mesurées par ledit ensemble de capteurs à une unité de commande.In an embodiment according to the present invention, said kit further comprises a transmission module for sending said data measured by said set of sensors to a control unit.
Selon un aspect de la présente invention, il est mis à disposition un produit de programme informatique comprenant des moyens de codage configurés pour faire en sorte qu'un processeur exécute les fonctions dudit système de surveillance des performances et de prédiction de panne d'une chaudière tel que décrit ci-dessus.According to one aspect of the present invention, there is provided a computer program product comprising coding means configured to cause a processor to execute the functions of said system for monitoring performance and predicting failure of a boiler. as described above.
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Les effets et avantages techniques des formes de réalisation du produit de programme informatique et du système selon la présente invention correspondent mutatis mutandis à ceux des formes de réalisation correspondantes du système selon la présente invention.The technical effects and advantages of the embodiments of the computer program product and the system according to the present invention correspond mutatis mutandis to those of the corresponding embodiments of the system according to the present invention.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
Nous allons maintenant décrire plus en détail ces caractéristiques et avantages des formes de réalisation de la présente invention, ainsi que d'autres, en référence aux dessins joints, dans lesquels : [Fig.1] illustre de manière schématique un système de surveillance des performances et de prédiction de panne d'une chaudière selon une forme de réalisation de la présente invention ;We will now describe in more detail these characteristics and advantages of the embodiments of the present invention, as well as others, with reference to the attached drawings, in which: [FIG. 1] schematically illustrates a performance monitoring system and predicting failure of a boiler according to an embodiment of the present invention;
[Fig.2] illustre de manière schématique un système de surveillance des performances et de prédiction de panne d'une chaudière selon une autre forme de réalisation de la présente invention ;[Fig.2] schematically illustrates a system for monitoring performance and predicting failure of a boiler according to another embodiment of the present invention;
[Fig.3] illustre de manière schématique la surveillance de la chaudière par l'évaluation des signaux de sortie des capteurs, permettant ainsi d'observer une défaillance à venir de la chaudière.[Fig.3] schematically illustrates the monitoring of the boiler by the evaluation of the sensor output signals, thus making it possible to observe a future failure of the boiler.
Description détaillée de formes de réalisationDetailed description of embodiments
La Figure 1 illustre de manière schématique un système 1 permettant la surveillance des performances d'une chaudière et/ou la prédiction d'une panne de la chaudière selon une forme de réalisation de l'invention.Figure 1 schematically illustrates a system 1 for monitoring the performance of a boiler and / or predicting a failure of the boiler according to one embodiment of the invention.
Une application spécifique du système 1 selon des formes de réalisation de l'invention est un système permettant de surveiller, de préférence d'une manière continue, les performances d'une chaudière 10, et/ou de prédire une panne àA specific application of the system 1 according to embodiments of the invention is a system making it possible to monitor, preferably continuously, the performance of a boiler 10, and / or to predict a breakdown at
BE2019/5870 venir d'une chaudière 10. Typiquement, ladite chaudière 10 est une chaudière installée dans un immeuble résidentiel, qui est utilisée pour fournir un chauffage central à l'immeuble, pour fournir de l'eau chaude sanitaire (ECS) ou pour fournir une combinaison des deux. Lorsque cela sera nécessaire, l'invention sera décrite en référence à une telle application, sans pour autant limiter le cadre de l'invention à cette description. Le système 1 est destiné à informer le propriétaire de la chaudière ou le prestataire de services relatifs aux chaudières concernant les performances de la chaudière, typiquement en fournissant une vue générale des performances instantanées de la chaudière ainsi qu'une vue générale de toutes les évolutions récentes des performances de la chaudière. Dans le cadre de la présente invention, l'expression performances de la chaudière fait référence à la capacité de la chaudière à transférer avec succès de la chaleur générée à une application souhaitée, telle qu'un circuit de chauffage central d'un immeuble ou la génération d'ECS. Les performances de la chaudière peuvent donc être évaluées par calcul ou mesure du partage de l'énergie générée qui est effectivement utilisé pour, par exemple, produire de l'eau chaude sanitaire, par comparaison à la quantité totale d'énergie générée. Typiquement, un tel transfert de chaleur peut être influencé par l'usure des composants de la chaudière ou par un mauvais réglage des composants, résultant en une forte consommation de combustible par rapport à la chaleur délivrée.BE2019 / 5870 come from a boiler 10. Typically, said boiler 10 is a boiler installed in a residential building, which is used to provide central heating to the building, to provide domestic hot water (DHW) or for provide a combination of the two. When necessary, the invention will be described with reference to such an application, without limiting the scope of the invention to this description. The system 1 is intended to inform the owner of the boiler or the service provider relating to the boilers concerning the performance of the boiler, typically by providing a general view of the instantaneous performance of the boiler as well as a general view of all recent developments. performance of the boiler. In the context of the present invention, the expression boiler performance refers to the capacity of the boiler to successfully transfer the heat generated to a desired application, such as a central heating circuit of a building or the DHW generation. The performance of the boiler can therefore be evaluated by calculating or measuring the sharing of the energy generated which is actually used for, for example, producing domestic hot water, by comparison with the total amount of energy generated. Typically, such heat transfer can be influenced by the wear of the components of the boiler or by a bad adjustment of the components, resulting in a high consumption of fuel compared to the heat delivered.
De plus, le système 1 est configuré pour fournir des informations concernant un événement à venir, tel qu'une panne ou une défaillance à venir de la chaudière, dont la source peut être, par exemple, la défaillance d'un composant.In addition, the system 1 is configured to provide information concerning an upcoming event, such as a failure or an upcoming failure of the boiler, the source of which may be, for example, the failure of a component.
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On comprendra que l'expression prédiction ou anticipation d'une défaillance ou d'une panne d'une chaudière fait référence à une situation dans laquelle une défaillance ne s'est pas encore produite lorsque le système 1, à un certain moment, détermine sur la base d'un seul événement ou d'une combinaison d'événements, de préférence simultanés, qu'il y a une possibilité ou probabilité importante de défaillance à venir. Une telle décision peut être prise sur la base d'expériences passées. La précision de cette probabilité peut être évaluée de manière statistique pour un grand nombre de prédictions effectuées dans un grand nombre de systèmes selon l'invention.It will be understood that the expression prediction or anticipation of a failure or of a breakdown of a boiler refers to a situation in which a failure has not yet occurred when the system 1, at a certain moment, determines on based on a single event or a combination of events, preferably simultaneous, that there is a significant possibility or probability of failure to come. Such a decision can be made on the basis of past experience. The accuracy of this probability can be evaluated statistically for a large number of predictions made in a large number of systems according to the invention.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la chaudière 10 est une chaudière desservant une maison d'habitation pour une seule famille. La chaudière 10 peut également être une chaudière centrale, répondant aux besoins d'une pluralité d'unités résidentielles, telles que des appartements, ou d'autres édifices, tels que des immeubles de bureaux, des bâtiments gouvernementaux, des bâtiments publiques ou semi-publiques, des écoles, des usines, des fermes et analogue.According to a preferred embodiment of the invention, the boiler 10 is a boiler serving a dwelling house for a single family. The boiler 10 can also be a central boiler, meeting the needs of a plurality of residential units, such as apartments, or other buildings, such as office buildings, government buildings, public or semi-detached buildings. public, schools, factories, farms and the like.
Un avantage des formes de réalisation de la présente invention réside dans le fait qu'il est mis à disposition un système 1 pouvant s'appliquer à une chaudière existante 10, indépendamment de la marque, de l'âge, du type ou du modèle de la chaudière 10. En d'autres termes, le système 1 selon des formes de réalisation de l'invention peut être monté en modernisation sur une chaudière existante. Un autre avantage réside dans le fait que le système 1 peut être appliqué sur une chaudière 10 d'une manière non intrusive, par exemple sans qu'il soit nécessaire de percer des trous dans des tubes ou des réservoirs, et donc sans qu'il soit nécessaireAn advantage of the embodiments of the present invention lies in the fact that a system 1 is made available which can be applied to an existing boiler 10, regardless of the make, age, type or model of the boiler 10. In other words, the system 1 according to embodiments of the invention can be mounted in modernization on an existing boiler. Another advantage lies in the fact that the system 1 can be applied to a boiler 10 in a non-intrusive manner, for example without the need to drill holes in tubes or tanks, and therefore without it be necessary
BE2019/5870 d'introduire ou insérer des capteurs et/ou des fils à l'intérieur de la plomberie. Un autre avantage réside dans le fait que le système 1 est composé d'un nombre limité de composants et de capteurs simples, ce qui offre une manière économiquement avantageuse de surveiller les performances d'une chaudière et de prédire une panne.BE2019 / 5870 to introduce or insert sensors and / or wires inside the plumbing. Another advantage is that the system 1 is composed of a limited number of simple components and sensors, which offers an economically advantageous way of monitoring the performance of a boiler and predicting a breakdown.
Dans le cadre de la présente invention, le terme chaudière fait référence à un dispositif, typiquement une cuve fermée, dans laquelle un liquide est chauffé, sans produire de vapeur saturée ou surchauffée. Dans le cadre de la présente invention, la chaudière 10 est utilisée pour fournir un chauffage central à un immeuble, pour fournir de l'eau chaude sanitaire (ECS) ou pour fournir une combinaison des deux.In the context of the present invention, the term boiler refers to a device, typically a closed tank, in which a liquid is heated, without producing saturated or superheated vapor. In the context of the present invention, the boiler 10 is used to provide central heating to a building, to provide domestic hot water (DHW) or to provide a combination of the two.
Typiquement, la chaudière 10 est conçue pour fonctionner à une température d'au moins 35°C, de préférence au moins 40°C, plus préférablement au moins 45°C, et le plus préférablement au moins 50°C. On comprendra en outre que la chaudière 10 est conçue pour fonctionner à une température d'au plus 90°C, de préférence d'au plus 85°C, plus préférablement d'au plus 80°C, encore plus préférablement d'au plus 75°C, plus préférablement d'au plus 70°C, et le plus préférablement d'au plus 65°C.Typically, the boiler 10 is designed to operate at a temperature of at least 35 ° C, preferably at least 40 ° C, more preferably at least 45 ° C, and most preferably at least 50 ° C. It will further be understood that the boiler 10 is designed to operate at a temperature of at most 90 ° C, preferably at most 85 ° C, more preferably at most 80 ° C, even more preferably at most 75 ° C, more preferably at most 70 ° C, and most preferably at most 65 ° C.
La chaudière 10 telle que mentionnée dans la présente invention comprend typiquement une chaudière (non représentée sur la figure), dans laquelle un combustible est transformé en chaleur, et un échangeur de chaleur (non représenté sur la figure) pour transférer ladite chaleur produite à un liquide tel que de l'eau. L'échangeur de chaleur est typiquement situé à l'intérieur de la chaudière 10 et transfère la chaleur générée au liquide, qui est alors chauffé.The boiler 10 as mentioned in the present invention typically comprises a boiler (not shown in the figure), in which a fuel is transformed into heat, and a heat exchanger (not shown in the figure) for transferring said heat produced to a liquid such as water. The heat exchanger is typically located inside the boiler 10 and transfers the heat generated to the liquid, which is then heated.
En fonction de la demande, du combustible est aspiré dans la chaudière 10 et dirigé vers le ou les brûleurs de la chaudière. Le combustible brûlé par la chaudière 10 peut êtreDepending on demand, fuel is drawn into the boiler 10 and directed to the boiler burner (s). The fuel burned by the boiler 10 can be
BE2019/5870 du gaz naturel (contenant principalement du méthane), ou un produit à base de pétrole, tel que du fioul. Il sera cependant clair que le système 1 selon des formes de réalisation de l'invention est indépendant du type de source de combustible. Du dioxyde de carbone et de la vapeur sont produits lors de la combustion du combustible. La chaudière est par conséquent pourvue d'une sortie d'évacuation des fumées, d'un conduit ou canal 11 pour transporter lesdits gaz d'échappement ou les fumées vers l'air extérieur, et aussi d'au moins un ventilateur (non représenté sur la figure) pour expulser lesdites fumées hors du conduit.BE2019 / 5870 natural gas (containing mainly methane), or a petroleum-based product, such as fuel oil. It will however be clear that the system 1 according to embodiments of the invention is independent of the type of fuel source. Carbon dioxide and steam are produced during the combustion of the fuel. The boiler is therefore provided with a smoke evacuation outlet, a duct or channel 11 for transporting said exhaust gases or the fumes to the outside air, and also with at least one fan (not shown). in the figure) to expel said smoke from the duct.
Un système de chauffage central (non représenté sur la figure) comprend un premier circuit fermé, contenant habituellement de l'eau ou une composition à base d'eau qui peut s'écouler à travers ledit circuit fermé. Il sera clair que d'autres liquides peuvent également être utilisés à cet effet. L'eau contenue dans ledit premier circuit fermé passe à travers la chaudière 10, où elle peut être chauffée, et délivre ladite chaleur acquise plus loin dans le circuit, typiquement via des radiateurs. La chaudière 10 joue donc un rôle important dans le système de chauffage central.A central heating system (not shown in the figure) comprises a first closed circuit, usually containing water or a water-based composition which can flow through said closed circuit. It will be clear that other liquids can also be used for this purpose. The water contained in said first closed circuit passes through the boiler 10, where it can be heated, and delivers said heat acquired further in the circuit, typically via radiators. The boiler 10 therefore plays an important role in the central heating system.
Selon des formes de réalisation de la présente invention, la chaudière 10 fournit un chauffage central à un immeuble. La chaudière 10 comprend alors une entrée de circuit de chauffage central (CCC) 12, pour renvoyer dans la chaudière 10 l'eau provenant dudit premier circuit fermé, et une sortie de circuit de chauffage central (CCC) 13, pour faire entrer dans le premier circuit fermé l'eau qui a éventuellement été chauffée par l'activité dans la chaudière 10.According to embodiments of the present invention, the boiler 10 provides central heating to a building. The boiler 10 then comprises a central heating circuit (CCC) inlet 12, for returning water from said first closed circuit to the boiler 10, and a central heating circuit (CCC) outlet 13, for entering the first closed circuit the water which may have been heated by the activity in the boiler 10.
Selon des formes de réalisation de la présente invention, la chaudière 10 fournit de l'ECS.According to embodiments of the present invention, the boiler 10 provides DHW.
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Tel que représenté sur la Figure 1, des chaudières peuvent avoir la forme d'une seule unité compacte, sans nécessiter de ballon d'eau chaude distinct. Pour la production d'ECS dans une configuration de ce type, de l'eau sera typiquement aspirée dans la chaudière 10 depuis une alimentation principale en eau, recevra de la chaleur par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur pour atteindre une certaine température et quittera la chaudière 10 en direction de son lieu d'utilisation. L'avantage de cette unité compacte réside dans le fait qu'elle permet d'économiser de la place dans la propriété.As shown in Figure 1, boilers can be in the form of a single compact unit, without the need for a separate hot water tank. For the production of DHW in a configuration of this type, water will typically be drawn into the boiler 10 from a main water supply, will receive heat via the heat exchanger to reach a certain temperature. and will leave the boiler 10 towards its place of use. The advantage of this compact unit is that it saves space on the property.
La chaudière comprend alors une entrée d'eau chaude sanitaire (ECS) 14A pour faire entrer dans la chaudière 10 de l'eau provenant d'une alimentation principale en eau (non représentée sur la figure), et une sortie d'eau chaude sanitaire (ECS) 15A pour conduire l'eau chauffée par la chaudière 10 jusqu'à son lieu d'utilisation dans l'immeuble (non représenté sur la figure).The boiler then comprises a domestic hot water inlet (DHW) 14A for bringing water into the boiler 10 coming from a main water supply (not shown in the figure), and a domestic hot water outlet (DHW) 15A to conduct the water heated by the boiler 10 to its place of use in the building (not shown in the figure).
En référence maintenant à la Figure 2, la chaudière 10 peut en outre être connectée à une cuve 100 ou un réservoir de stockage de l'ECS (une telle combinaison est parfois connue sous le nom de chaudière combinée).Referring now to Figure 2, the boiler 10 can also be connected to a tank 100 or a storage tank of the DHW (such a combination is sometimes known as a combined boiler).
Selon une configuration préférée, de l'eau peut être aspirée de l'alimentation principale en eau vers ladite cuve séparée, dans laquelle elle est chauffée par un fluide de chauffage qui circule dans un deuxième circuit fermé entre la chaudière 10 et la cuve séparée 100. On trouvera une représentation de cette configuration sur la Figure 2.According to a preferred configuration, water can be drawn from the main water supply to said separate tank, in which it is heated by a heating fluid which circulates in a second closed circuit between the boiler 10 and the separate tank 100 A representation of this configuration is shown in Figure 2.
Dans une telle configuration, il peut être défini une entrée d'eau chaude sanitaire (ECS) 14B qui fait entrer dans ladite cuve séparée 100 de l'eau provenant d'une alimentation principale en eau (non représentée sur la figure), et uneIn such a configuration, a domestic hot water inlet (DHW) 14B can be defined which brings water into said separate tank 100 from a main water supply (not shown in the figure), and a
BE2019/5870 sortie d'eau chaude sanitaire (ECS) 15B pour conduire l'eau chauffée dans la cuve 100 jusqu'à son lieu d'utilisation dans l'immeuble.BE2019 / 5870 domestic hot water outlet (DHW) 15B to conduct the heated water in tank 100 to its place of use in the building.
D'une autre manière, de l'eau est aspirée dans la chaudière 10 depuis une alimentation principale en eau à travers une entrée d'ECS 14C, chauffée dans la chaudière 10 via l'échange de chaleur puis transportée jusqu'à ladite cuve séparée, qui est typiquement isolée thermiquement pour réduire les pertes de chaleur. L'eau chauffée est ensuite stockée dans la cuve séparée jusqu'à son utilisation, lorsqu'elle est transportée jusqu'à son lieu d'utilisation par une sortie d'ECS 15C.Alternatively, water is drawn into the boiler 10 from a main water supply through a DHW inlet 14C, heated in the boiler 10 via the heat exchange and then transported to said separate tank , which is typically thermally insulated to reduce heat loss. The heated water is then stored in the separate tank until it is used, when it is transported to its place of use by an outlet for DHW 15C.
Dans toutes les configurations, une entrée d'ECS 14 peut être définie pour faire entrer de l'eau provenant d'une alimentation principale en eau dans une chaudière ou une cuve pour chauffer l'eau avant son utilisation, ainsi qu'une sortie d'ECS 15 pour conduire l'eau chauffée de la chaudière ou la cuve jusqu'à un lieu d'utilisation. Dans le cadre de l'invention, on nommera chaudière 10 aussi bien une seule chaudière unitaire qu'une combinaison d'une chaudière et d'une cuve séparée 100 telle que décrite ci-dessus.In all configurations, a DHW inlet 14 can be defined to bring water from a main water supply into a boiler or a tank to heat the water before use, as well as an outlet for 'DHW 15 to conduct the heated water from the boiler or the tank to a place of use. In the context of the invention, boiler 10 will be called both a single unitary boiler and a combination of a boiler and a separate tank 100 as described above.
Selon des formes de réalisation préférées, une chaudière 10 fournit à la fois de la chaleur pour un système de chauffage central et de l'eau chaude sanitaire (ECS). La priorité sera normalement donnée à la production d'ECS. Ces chaudières auront ensuite une entrée de CCC 12, une sortie de CCC 13, une entrée d'ECS 14 et une sortie d'ECS 15 telles que décrites cidessus.According to preferred embodiments, a boiler 10 provides both heat for a central heating system and domestic hot water (DHW). Priority will normally be given to the production of DHW. These boilers will then have a CCC 12 inlet, a CCC 13 outlet, a DHW 14 inlet and a DHW 15 outlet as described above.
La chaudière 10 est en outre pourvue d'au moins une pompe de circulation (non représentée sur la figure), par exemple pour pomper de l'eau ou un liquide chauffé à travers le premier circuit fermé du système de chauffage central ou à travers leThe boiler 10 is further provided with at least one circulation pump (not shown in the figure), for example for pumping water or a liquid heated through the first closed circuit of the central heating system or through the
BE2019/5870 deuxième circuit fermé. Une telle pompe est typiquement alimentée électriquement.BE2019 / 5870 second closed circuit. Such a pump is typically electrically powered.
La chaudière 10 peut en outre être en contact avec un vase d'expansion (non représenté sur la figure) pour protéger le matériel d'ECS d'une pression excessive causée par la dilatation thermique ainsi que des coups de bélier.The boiler 10 can also be in contact with an expansion tank (not shown in the figure) to protect the DHW equipment from excessive pressure caused by thermal expansion as well as pressure surges.
La demande en eau est typiquement régulée au moyen de vannes (non représentées sur la figure), qui sont présentes sur au moins la sortie de CCC 12 et la sortie d'ECS 14.The water demand is typically regulated by means of valves (not shown in the figure), which are present on at least the outlet of CCC 12 and the outlet of DHW 14.
Selon un aspect de l'invention, il est mis à disposition un système 1 de surveillance des performances d'une chaudière et/ou de prédiction d'une panne de la chaudière. A cette fin, ledit système 1 comprend un dispositif 20, doté d'un ensemble de capteurs.According to one aspect of the invention, a system 1 is provided for monitoring the performance of a boiler and / or predicting a breakdown of the boiler. To this end, said system 1 comprises a device 20, provided with a set of sensors.
Selon des formes de réalisation de l'invention, l'ensemble de capteurs dudit dispositif 20 comprend au moins l'un de :According to embodiments of the invention, the set of sensors of said device 20 comprises at least one of:
- une première paire de capteurs de température, comprenant un premier capteur de température 21, destiné à être appliqué à une entrée de circuit de chauffage central (CCC) 12 d'une chaudière 10, et un deuxième capteur de température 22, destiné à être appliqué à une sortie de circuit de chauffage central (CCC) 13 de la chaudière 10 ; eta first pair of temperature sensors, comprising a first temperature sensor 21, intended to be applied to a central heating circuit (CCC) input 12 of a boiler 10, and a second temperature sensor 22, intended to be applied to a central heating circuit (CCC) output 13 of the boiler 10; and
- une deuxième paire de capteurs de température, comprenant un troisième capteur de température 23, destiné à être appliqué à une entrée d'eau chaude sanitaire (ECS) 14 de la chaudière 10, et un quatrième capteur de température 24, destiné à être appliqué à une sortie d'eau chaude sanitaire (ECS) 15 de la chaudière 10.a second pair of temperature sensors, comprising a third temperature sensor 23, intended to be applied to a domestic hot water inlet (DHW) 14 of the boiler 10, and a fourth temperature sensor 24, intended to be applied to a domestic hot water outlet (DHW) 15 from the boiler 10.
L'ensemble de capteurs dudit dispositif 20 comprend en outre un cinquième capteur de température 25, destiné à êtreThe set of sensors of said device 20 further comprises a fifth temperature sensor 25, intended to be
BE2019/5870 appliqué à la sortie d'évacuation des fumées 11, et un accéléromètre 26.BE2019 / 5870 applied to the smoke evacuation outlet 11, and an accelerometer 26.
Selon des formes de réalisation de la présente invention, la chaudière 10 est une chaudière destinée à fournir de la chaleur sous la forme d'un liquide chauffé au chauffage central d'un immeuble. Il sera clair que, pour ces formes de réalisation, le dispositif 20 ne contiendra pas la deuxième paire de capteurs de température 23, 24 ou bien cette paire ne sera pas installée et/ou activée, ce qui signifie que cette deuxième paire reste en veille.According to embodiments of the present invention, the boiler 10 is a boiler intended to supply heat in the form of a heated liquid to the central heating of a building. It will be clear that, for these embodiments, the device 20 will not contain the second pair of temperature sensors 23, 24 or else this pair will not be installed and / or activated, which means that this second pair remains on standby .
Selon des formes de réalisation de la présente invention, la chaudière 10 est une chaudière destinée à fournir de l'eau chaude sanitaire (ECS) à un immeuble. Il sera clair que, pour ces formes de réalisation, le dispositif 20 ne contiendra pas la première paire de capteurs de température 21, 22 ou bien cette paire ne sera pas installée et/ou activée, ce qui signifie que cette première paire reste en veille.According to embodiments of the present invention, the boiler 10 is a boiler intended to supply domestic hot water (DHW) to a building. It will be clear that, for these embodiments, the device 20 will not contain the first pair of temperature sensors 21, 22 or else this pair will not be installed and / or activated, which means that this first pair remains on standby .
Selon des formes de réalisation de la présente invention, la chaudière 10 est une chaudière destinée à fournir à la fois de l'eau chauffée au chauffage central de l'immeuble et de l'eau chaude sanitaire (ECS). Dans ces cas, le dispositif 20 contiendra les deux paires de capteurs de température et les deux paires seront installées et activées.According to embodiments of the present invention, the boiler 10 is a boiler intended to supply both heated water to the central heating of the building and domestic hot water (DHW). In these cases, the device 20 will contain the two pairs of temperature sensors and the two pairs will be installed and activated.
Dans le cadre de la présente invention, un accélérateur 26 est un dispositif destiné à mesurer une accélération ou à détecter et mesurer des vibrations. L'accéléromètre 26 peut mesurer des vibrations en trois dimensions et peut à ce titre être utilisé pour mesurer l'effet de l'eau s'écoulant à travers un tuyau ou un ventilateur aérant la chambre de combustion.In the context of the present invention, an accelerator 26 is a device intended to measure an acceleration or to detect and measure vibrations. The accelerometer 26 can measure vibrations in three dimensions and as such can be used to measure the effect of water flowing through a pipe or a ventilator ventilating the combustion chamber.
L'accéléromètre 26 peut en principe être appliqué à n'importe lesquelles des entrées ou sorties 12-15. Selon des formes deThe accelerometer 26 can in principle be applied to any of the inputs or outputs 12-15. According to forms of
BE2019/5870 réalisation de l'invention, l'accéléromètre 26 est appliqué à l'entrée de CCC 12 de la chaudière 10 dans le cas où la chaudière 10 est connectée à un circuit de chauffage central. De préférence, le dispositif 20 comprend un carter (non représenté sur les figures), lequel carter loge en outre ledit accéléromètre 26. Si la chaudière ne fournit que de l'ECS, l'accéléromètre 26 est de préférence appliqué sur l'entrée d'ECS 14.BE2019 / 5870 embodiment of the invention, the accelerometer 26 is applied to the CCC 12 input of the boiler 10 in the case where the boiler 10 is connected to a central heating circuit. Preferably, the device 20 comprises a casing (not shown in the figures), which casing further houses said accelerometer 26. If the boiler supplies only DHW, the accelerometer 26 is preferably applied to the input d 'DHW 14.
Selon des formes de réalisation préférées, l'ensemble de capteurs dudit dispositif 20 comprend en outre un capteur de mesure des interférences électromagnétiques 27 (ci-après appelé capteur EMI). Lorsqu'il est utilisé, ledit capteur EMI 27 est de préférence appliqué à la sortie d'ECS 15. Les inventeurs ont découvert que le fait d'inclure ledit capteur EMI 27 permet une prédiction plus complète des défaillances de la chaudière associées à l'alimentation en ECS. A ce titre, le fait d'inclure le capteur EMI 27 dans le dispositif 20 permet d'étendre davantage la gamme des défaillances de chaudière prédictibles.According to preferred embodiments, the set of sensors of said device 20 further comprises a sensor for measuring electromagnetic interference 27 (hereinafter called EMI sensor). When used, said EMI sensor 27 is preferably applied to the output of DHW 15. The inventors have discovered that the fact of including said EMI sensor 27 allows a more complete prediction of the boiler failures associated with the DHW supply. As such, the fact of including the EMI sensor 27 in the device 20 makes it possible to further extend the range of predictable boiler failures.
Selon des formes de réalisation préférées, les capteurs dudit ensemble sont étanches à l'eau.According to preferred embodiments, the sensors of said assembly are waterproof.
Selon des formes de réalisation de la présente invention, le dispositif 20 est alimenté électriquement d'une manière connue dans l'état de l'art. De préférence, le dispositif 20 est alimenté électriquement à l'aide d'un câble micro USB standard.According to embodiments of the present invention, the device 20 is electrically powered in a manner known in the state of the art. Preferably, the device 20 is supplied electrically using a standard micro USB cable.
Selon des formes de réalisation de la présente invention, le dispositif 20 comprend en outre un module de transmission 28, qui est connecté à l'ensemble de capteurs par un moyen connu dans l'état de l'art, tel que des protocoles de communication filaires (non représentés sur la figure) ou sans fil, et qui reçoit des données fournies par ledit ensemble de capteurs.According to embodiments of the present invention, the device 20 further comprises a transmission module 28, which is connected to the set of sensors by means known in the state of the art, such as communication protocols wired (not shown in the figure) or wireless, and which receives data supplied by said set of sensors.
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Ledit module de transmission 28, qui peut être ou non logé dans ledit carter dudit dispositif 20, est configuré pour transférer les données fournies par ledit ensemble à une unité de commande 30.Said transmission module 28, which may or may not be housed in said casing of said device 20, is configured to transfer the data supplied by said assembly to a control unit 30.
Les données mesurées par ledit ensemble de capteurs peuvent être communiquées à l'unité de commande 30 par ledit module de transmission 28 au moyen de protocoles de communication connus de l'homme du métier.The data measured by said set of sensors can be communicated to the control unit 30 by said transmission module 28 by means of communication protocols known to those skilled in the art.
Selon une forme de réalisation préférée, il est utilisé une passerelle 29 qui est en contact avec un routeur (non représenté sur la figure) connecté à l'Internet et qui peut envoyer lesdites données à l'unité de commande 30 par l'intermédiaire de ladite connexion Internet. Des émetteurs selon la norme IEEE 802.11 (Wi-Fi) peuvent être utilisés pour transférer des données du module de transmission 28 à ladite passerelle 29. Cependant, il s'est avéré que, dans de nombreux cas, les signaux Wi-Fi ne sont pas recommandés en raison d'une portée limitée, susceptible, en outre, d'être entravée par la présence, par exemple, de murs de béton à proximité de la chaudière 10. De préférence, des technologies de communication sans fil tels que LoRa (Long Range) sont utilisées. La technologie LoRa est une technologie de communication de données sans fil numérique qui permet des transmissions longue portée avec une faible consommation d'énergie.According to a preferred embodiment, a gateway 29 is used which is in contact with a router (not shown in the figure) connected to the Internet and which can send said data to the control unit 30 via said Internet connection. Transmitters according to the IEEE 802.11 (Wi-Fi) standard can be used to transfer data from the transmission module 28 to said gateway 29. However, it has been found that, in many cases, Wi-Fi signals are not not recommended due to a limited range, which may also be hampered by the presence, for example, of concrete walls near the boiler 10. Preferably, wireless communication technologies such as LoRa ( Long Range) are used. LoRa technology is a digital wireless data communication technology that enables long-range transmissions with low power consumption.
L'unité de commande 30 est configurée pour recevoir des données mesurées par ledit ensemble de capteurs et, de préférence, transmises par ledit module de transmission 28.The control unit 30 is configured to receive data measured by said set of sensors and, preferably, transmitted by said transmission module 28.
Selon des formes de réalisation de la présente invention, l'unité de commande 30 est également configurée pour analyser lesdites données fournies par ledit ensemble de capteurs. De préférence, ladite analyse est effectuée sur une base continueAccording to embodiments of the present invention, the control unit 30 is also configured to analyze said data supplied by said set of sensors. Preferably, said analysis is carried out on a continuous basis
BE2019/5870 grâce à l'entrée constante de mesures fournies par l'ensemble de capteurs.BE2019 / 5870 thanks to the constant input of measurements provided by the set of sensors.
Les inventeurs ont trouvé que, pour une chaudière fonctionnant normalement, le flux de données constant qui est fourni par ledit ensemble de capteurs révèle un schéma de comportement régulier pour chaque capteur individuel, ledit schéma étant une conséquence des demandes des utilisateurs de la chaudière ou d'opérations automatiques. En d'autres termes, la combinaison de capteurs dans ledit ensemble de capteurs permet un suivi étroit des actions habituelles de la chaudière 10.The inventors have found that, for a boiler operating normally, the constant data flow which is provided by said set of sensors reveals a regular behavior pattern for each individual sensor, said pattern being a consequence of the demands of the users of the boiler or of 'automatic operations. In other words, the combination of sensors in said set of sensors allows close monitoring of the usual actions of the boiler 10.
Ces actions de la chaudière sont définies par un nombre limité de demandes (par exemple allumage ou extinction du chauffage central ; demande en eau sanitaire depuis un nombre limité de robinets), lesdites demandes étant souvent associées à des créneaux temporels spécifiques (par exemple une demande en eau chaude provenant du robinet d'une douche peut avoir lieu le matin ou en fin de journée). En conséquence, ledit schéma est défini par des opérations automatiques récurrentes effectuées par la chaudière 10 pour générer de l'eau chaude pour le chauffage ou pour un usage sanitaire, ainsi que par les actions de l'utilisateur de l'immeuble, telles que demander de l'eau chaude en ouvrant un robinet d'eau ou en demandant une augmentation ou une diminution de la température d'une pièce en modifiant le thermostat.These actions of the boiler are defined by a limited number of requests (for example switching on or off the central heating; demand for domestic water from a limited number of taps), said requests often being associated with specific time slots (for example a request in hot water from the tap of a shower can take place in the morning or at the end of the day). Consequently, said scheme is defined by recurring automatic operations performed by the boiler 10 to generate hot water for heating or for sanitary use, as well as by the actions of the user of the building, such as requesting hot water by opening a water tap or requesting an increase or decrease in the temperature of a room by modifying the thermostat.
Lesdites opérations et actions peuvent influencer plus d'un capteur, de sorte qu'il peut être nécessaire d'observer des mesures prises par des combinaisons de capteurs pour déterminer une certaine action de la chaudière. A ce titre, les valeurs mesurées par les capteurs sont fonction de l'action qui est effectuée à ce moment par la chaudière 10.Said operations and actions can influence more than one sensor, so it may be necessary to observe measurements taken by combinations of sensors to determine a certain action of the boiler. As such, the values measured by the sensors are a function of the action which is carried out at this time by the boiler 10.
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Il s'est avéré que la combinaison spécifique et limitée de capteurs décrite dans le présent document a permis de déduire et de définir ledit schéma régulier.It turned out that the specific and limited combination of sensors described in this document made it possible to deduce and define said regular pattern.
Selon des formes de réalisation de l'invention, l'unité de commande 30 est en outre configurée pour récupérer, à partir desdites données reçues, une norme de référence indiquant un comportement normal de la chaudière et de ses composants. Une chaudière en fonctionnement et sollicitée de manière normale sera caractérisée par des schémas récurrents et réguliers pour les données mesurées de chaque capteur individuel. Par conséquent, pour pouvoir comparer toute anomalie à un comportement habituel, il faut définir une norme de référence pour chaque capteur de ladite pluralité. Typiquement, l'unité de commande est configurée pour déterminer une telle norme de référence pour chaque capteur individuel, par exemple lors du démarrage ou de l'application du système 1 sur la chaudière particulière, ce qui signifie que, pendant une période de temps limitée après l'application du système 1 sur une chaudière particulière, des données seront enregistrées dans le but de déduire une forme de comportement standard pour chaque capteur du système 1. Une telle phase d'initialisation prend habituellement plusieurs jours, typiquement 5 jours, mais pas plus de 10 jours. On suppose cependant que, pendant cette phase d'initialisation, la chaudière 10 fonctionnera de manière normale et sera sollicitée en conséquence.According to embodiments of the invention, the control unit 30 is further configured to recover, from said received data, a reference standard indicating normal behavior of the boiler and its components. A boiler in operation and under normal load will be characterized by recurring and regular patterns for the measured data of each individual sensor. Consequently, to be able to compare any anomaly with usual behavior, it is necessary to define a reference standard for each sensor of said plurality. Typically, the control unit is configured to determine such a reference standard for each individual sensor, for example when starting or applying system 1 on the particular boiler, which means that, for a limited period of time after the application of system 1 on a particular boiler, data will be recorded in order to deduce a form of standard behavior for each sensor in system 1. Such an initialization phase usually takes several days, typically 5 days, but not more than 10 days. However, it is assumed that, during this initialization phase, the boiler 10 will operate in a normal manner and will be requested accordingly.
Pendant la phase d'initialisation et lorsque la chaudière est supposée fonctionner de manière normale, ladite unité de commande 30 est configurée pour identifier et stocker des données et schémas de référence déduits de cette phase sous la forme d'une norme de référence pour chaque capteur dudit ensemble de capteurs. Les normes de référence sont stockées dans une base de données et indiquent un fonctionnement normalDuring the initialization phase and when the boiler is assumed to be operating normally, said control unit 30 is configured to identify and store data and reference diagrams deduced from this phase in the form of a reference standard for each sensor of said set of sensors. Reference standards are stored in a database and indicate normal operation
BE2019/5870 de la chaudière. La base de données contient donc des valeurs et schémas pour des capteurs individuels qui peuvent être mesurés lorsque la chaudière 10 fonctionne normalement.BE2019 / 5870 of the boiler. The database therefore contains values and diagrams for individual sensors which can be measured when the boiler 10 is operating normally.
Avantageusement, le système 1 permet de déduire des schémas réguliers à partir des mesures prises par des capteurs appliqués à des chaudières 10 fonctionnant normalement, quel que soit le type ou le fabricant de la chaudière. Il s'est avéré que lesdits schémas, reflétant un comportement normal, sont différents entre les chaudières 10.Advantageously, the system 1 makes it possible to deduce regular patterns from the measurements taken by sensors applied to boilers 10 operating normally, regardless of the type or manufacturer of the boiler. It has been found that said diagrams, reflecting normal behavior, are different between the boilers 10.
En particulier, il s'est avéré que des schémas reflétant un comportement normal peuvent différer entre différents types de chaudière 10 pour le même fabricant, tandis que des chaudières 10 de différents fabricants peuvent présenter des schémas similaires. Cependant, il sera clair que le système 1 peut récupérer, à partir de données mesurées par l'ensemble de capteurs, des schémas réguliers pour chaque capteur individuel, reflétant que la chaudière fonctionne de manière normale.In particular, it has been found that diagrams reflecting normal behavior can differ between different types of boiler 10 for the same manufacturer, while boilers 10 from different manufacturers can have similar diagrams. However, it will be clear that system 1 can recover, from data measured by the set of sensors, regular patterns for each individual sensor, reflecting that the boiler is operating normally.
Selon des formes de réalisation de l'invention, l'unité de commande 30 est en outre configurée pour analyser des données consécutives fournies par ledit ensemble de capteurs afin de chercher des anomalies de composants de la chaudière en comparant lesdites données consécutives aux normes de référence récupérées. En fait, après avoir établi une norme de référence indiquant un comportement de fonctionnement normal pour chaque capteur individuel de ladite pluralité de capteurs, des mesures consécutives pour ledit ensemble de capteurs, mesures qui sont obtenues après détermination de la norme de référence, peuvent être pesées vis-à-vis de ces normes de référence. A ce titre, l'unité de commande 30 est configurée pour détecter un fonctionnement anormal ou des anomalies en comparant les mesures instantanées d'un capteurAccording to embodiments of the invention, the control unit 30 is further configured to analyze consecutive data supplied by said set of sensors in order to search for anomalies of components of the boiler by comparing said consecutive data with reference standards. recovered. In fact, after establishing a reference standard indicating normal operating behavior for each individual sensor of said plurality of sensors, consecutive measurements for said set of sensors, measurements which are obtained after determination of the reference standard, can be weighed vis-à-vis these reference standards. As such, the control unit 30 is configured to detect abnormal operation or anomalies by comparing the instantaneous measurements of a sensor.
BE2019/5870 individuel auxdits schémas réguliers, ou en comparant les mesures instantanées de combinaisons de capteurs à des schémas normaux ou à des combinaisons de tels schémas.BE2019 / 5870 individual to said regular patterns, or by comparing instantaneous measurements of combinations of sensors to normal patterns or to combinations of such patterns.
Selon des formes de réalisation de l'invention, l'unité de commande 30 est en outre configurée pour calculer à partie desdites mesures consécutives, par rapport aux normes de référence récupérées, des performances globales instantanées de la chaudière 10. Ces performances globales de la chaudière, qui peuvent également indiquer l'évolution des performances, peuvent être exprimées à l'aide d'une valeur numérique, d'un code couleur et analogue.According to embodiments of the invention, the control unit 30 is further configured to calculate from said consecutive measurements, with respect to the recovered reference standards, instantaneous overall performance of the boiler 10. These overall performance of the boiler, which can also indicate performance changes, can be expressed using a numeric value, color code and the like.
Il s'est avéré, d'une manière inespérée, que les valeurs approximées des capteurs 21-26 suffisent pour remarquer une détérioration des performances de la chaudière et peuvent servir de base pour le calcul d'une probabilité de défaillance de la chaudière. Pour les cas les plus simples, un lien direct peut être établi entre une mesure de capteur et la survenue d'une panne (par exemple une mesure de baisse de température pour un flux sortant vers le chauffage central ou l'ECS indique une diminution du rendement de la chaudière). En outre, il peut arriver qu'une panne ne soit pas due à un changement abrupt mais à une évolution progressive.It has unexpectedly been found that the approximate values of the sensors 21-26 are sufficient to notice a deterioration in the performance of the boiler and can serve as a basis for calculating a probability of failure of the boiler. For the simplest cases, a direct link can be established between a sensor measurement and the occurrence of a fault (for example a temperature drop measurement for an outgoing flow to central heating or the DHW indicates a decrease in the boiler output). In addition, it may happen that a breakdown is not due to an abrupt change but to a progressive evolution.
Selon des formes de réalisation préférées de l'invention, ladite unité de commande 30 est en outre configurée pour analyser, en considération des normes de référence récupérées pour chaque capteur de ladite pluralité, le flux de données fourni par ledit ensemble de capteurs en utilisant des techniques d'apprentissage automatique.According to preferred embodiments of the invention, said control unit 30 is further configured to analyze, in consideration of reference standards retrieved for each sensor of said plurality, the data flow provided by said set of sensors using machine learning techniques.
Dans le cadre de l'invention, l'expression techniques d'apprentissage automatique concerne des techniques et procédés permettant d'examiner de grandes bases de données préexistantes afin de générer de nouvelles informations.In the context of the invention, the term machine learning techniques relates to techniques and methods for examining large pre-existing databases in order to generate new information.
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En outre, selon des formes de réalisation préférées de l'invention, ladite unité de commande 30 est en outre configurée pour analyser, en considération des normes de référence récupérées pour chaque capteur de ladite pluralité, le flux de données fourni par ledit ensemble de capteurs en utilisant des techniques d'apprentissage automatique et/ou des modèles de reconnaissance de schéma.Furthermore, according to preferred embodiments of the invention, said control unit 30 is further configured to analyze, in consideration of reference standards retrieved for each sensor of said plurality, the data flow supplied by said set of sensors using machine learning techniques and / or pattern recognition models.
L'approche d'apprentissage automatique met en jeu l'étape de calcul, à partir du flux de données entrant des mesures des capteurs et éventuellement à l'aide d'aperçus obtenus par exploration de données, d'un algorithme ou d'une fonction mathématique qui représente une probabilité de panne de la chaudière.The machine learning approach brings into play the calculation step, starting from the incoming data flow of sensor measurements and possibly using insights obtained by data mining, an algorithm or a mathematical function which represents a probability of boiler failure.
Lesdites approches d'apprentissage automatique peuvent inclure, mais sans y être limitées, une analyse supervisée ou non supervisée : des techniques de classification (par exemple Bayes naïf, Analyse Discriminante Linéaire, Analyse Discriminante Quadratique, Réseau neuronaux, Approches par arborescence, Machines à Vecteurs de Support, Approches du plus proche voisin), des techniques de régression (par exemple Régression linéaire, Régression multiple, Régression logistique, Régression probit, Régression logistique ordinale, Régression probit ordinale, Régression de Poisson, Régression binomiale négative, Régression logistique multinomiale, Régression tronquée), techniques de regroupement (par exemple regroupement par k moyennes, regroupement hiérarchique, PCA), adaptations, extensions, et des combinaisons des approches mentionnées ci-dessus.Said machine learning approaches may include, but are not limited to, supervised or unsupervised analysis: classification techniques (e.g. Naive Bayes, Linear Discriminant Analysis, Quadratic Discriminant Analysis, Neural Network, Tree-Based Approaches, Vector Machines Support, Nearest neighbor approaches), regression techniques (e.g. Linear regression, Multiple regression, Logistic regression, Probit regression, Ordinal logistic regression, Ordinal probit regression, Poisson regression, Negative binomial regression, Multinomial logistic regression, Regression truncated), grouping techniques (eg grouping by k means, hierarchical grouping, PCA), adaptations, extensions, and combinations of the approaches mentioned above.
Selon des formes de réalisation préférées de l'invention, ladite approche d'apprentissage automatique utilise la méthode Bayésienne de détection de point de rupture, qui a pour butAccording to preferred embodiments of the invention, said machine learning approach uses the Bayesian method of breaking point detection, which aims
BE2019/5870 d'identifier les changements de la distribution de probabilité des mesures de capteurs.BE2019 / 5870 to identify changes in the probability distribution of sensor measurements.
Il s'est avéré que la combinaison des capteurs décrite cidessus, avec une analyse continue de données mesurées par l'unité de commande 30, de préférence à l'aide de techniques d'exploration de données et/ou d'apprentissage automatique, permet d'observer les évolutions des performances de la chaudière et aussi de fournir une probabilité fiable concernant une panne de la chaudière.It has been found that the combination of the sensors described above, with a continuous analysis of data measured by the control unit 30, preferably using data mining and / or machine learning techniques, allows to observe changes in boiler performance and also to provide a reliable probability of a boiler failure.
Selon des formes de réalisation de l'invention, l'unité de commande 30 est en outre configurée pour communiquer les résultats de ladite analyse à un réseau par l'intermédiaire de moyens de communication (non représentés sur la figure).According to embodiments of the invention, the control unit 30 is further configured to communicate the results of said analysis to a network by means of communication means (not shown in the figure).
Si l'analyse effectuée par l'unité de commande 30 déduit que toutes les mesures prises par l'ensemble de capteurs révèlent un comportement normal de la chaudière, les résultats de l'analyse sont stockés par l'unité de commande 30 et aucune action n'est mise en œuvre. De préférence, ladite analyse est effectuée d'une manière continue. Si le résultat de l'analyse met en évidence une panne à venir d'une chaudière ou une diminution des performances de la chaudière au-delà d'un certain niveau prédéfini, ledit résultat est en outre communiqué à un réseau par l'intermédiaire d'un moyen de communication. Ledit réseau peut contenir le propriétaire de la chaudière, un technicien de la chaudière et/ou d'autres tiers.If the analysis carried out by the control unit 30 deduces that all the measurements taken by the set of sensors reveal normal behavior of the boiler, the results of the analysis are stored by the control unit 30 and no action is not implemented. Preferably, said analysis is carried out continuously. If the result of the analysis highlights an upcoming failure of a boiler or a reduction in boiler performance beyond a certain predefined level, said result is also communicated to a network via 'a means of communication. Said network may contain the owner of the boiler, a boiler technician and / or other third parties.
Selon des formes de réalisation de l'invention, l'unité de commande 30 est en outre configurée pour récupérer, à partir de l'analyse, un ensemble de facteurs de causalité possibles pour le défaut, la panne ou la baisse de performances, et communiquer ledit diagnostic au propriétaire de la chaudière,According to embodiments of the invention, the control unit 30 is further configured to recover, from the analysis, a set of possible causal factors for the fault, the breakdown or the drop in performance, and communicate the said diagnosis to the owner of the boiler,
BE2019/5870 au technicien de la chaudière et/ou à tout autre tiers par l'intermédiaire desdits moyens de communication.BE2019 / 5870 to the boiler technician and / or to any other third party through said means of communication.
En conséquence, des pannes intermittentes de la chaudière peuvent être remarquées pour des chaudières de types et de fabricants différents, ce qui signifie que le système de l'invention peut être appliqué indépendamment de la marque de la chaudière 10. L'indépendance vis-à-vis de toute marque et la possibilité de moderniser des installations de chaudières existantes font partie des avantages du système 1.Consequently, intermittent boiler failures can be noticed for boilers of different types and manufacturers, which means that the system of the invention can be applied independently of the brand of the boiler 10. Independence from -vis any brand and the possibility of modernizing existing boiler installations are part of the advantages of system 1.
Les inventeurs ont trouvé que l'analyse des mesures d'une sélection limitée de capteurs appliquée à la chaudière 10 à différentes positions spécifiques peut mener à prédire de manière fiable une panne de la chaudière, ce qui permet au propriétaire de la chaudière ou à un prestataire de services relatifs aux chaudières d'anticiper ladite panne en appelant une assistance technique en temps voulu. Il a été remarqué que des signaux indiquant une panne imminente ou à venir de la chaudière peuvent être constatés jusqu'à 48 heures avant que la panne se produise. Pour certains problèmes, ces signaux peuvent être constatés 96 heures avant la panne réelle.The inventors have found that analysis of the measurements of a limited selection of sensors applied to the boiler 10 at different specific positions can lead to a reliable prediction of a failure of the boiler, which allows the owner of the boiler or a service provider relating to boilers to anticipate said breakdown by calling technical assistance in due time. It has been noted that signals indicating an impending or upcoming boiler failure can be seen up to 48 hours before the failure occurs. For some problems, these signals can be seen 96 hours before the actual failure.
Les inventeurs ont en outre trouvé qu'il était possible d'obtenir ledit schéma pour un comportement de chaudière normal ainsi que pour une panne à venir de la chaudière en mettant ledit ensemble de capteurs en contact avec des éléments de la chaudière 10, tels que la plomberie, d'une manière non invasive vis-à-vis du matériel existant. Des capteurs 21-27 peuvent être fixés à une plomberie ou à des cuves en utilisant des moyens connus de l'homme du métier. Ces moyens comprennent des pinces, des colliers de serrage, du ruban adhésif, de la colle et analogue. Aucun capteur n'est donc inséré dans aucun canal, tube ou réservoir et il n'est pas nécessaire d'apporter une quelconque modification à cesThe inventors have further found that it was possible to obtain said diagram for normal boiler behavior as well as for a future breakdown of the boiler by bringing said set of sensors into contact with elements of the boiler 10, such as plumbing, in a non-invasive manner vis-à-vis existing equipment. Sensors 21-27 can be attached to plumbing or to tanks using means known to those skilled in the art. These means include pliers, clamps, tape, glue and the like. No sensor is therefore inserted in any channel, tube or tank and it is not necessary to make any modification to these
BE2019/5870 éléments, comme percer un trou. Bien que la température exacte de l'eau dans l'une quelconque de l'entrée et des sorties soit largement inconnue et simplement estimée, il s'est avéré que ces estimations de température suffisent pour déduire une panne à venir d'une chaudière. Le montage non invasif a pour conséquence que le système de l'invention peut être appliqué à des installations de chaudière plus anciennes ou déjà existantes. Les chaudières existantes peuvent donc être modernisées avec le système de l'invention.BE2019 / 5870 elements, such as drilling a hole. Although the exact temperature of the water in any of the inlets and outlets is largely unknown and simply estimated, it has been found that these temperature estimates are sufficient to infer an upcoming boiler failure. The non-invasive mounting has the consequence that the system of the invention can be applied to older or already existing boiler installations. Existing boilers can therefore be modernized with the system of the invention.
En outre, aucune connexion numérique ou électrique n'a besoin d'être réalisée entre le dispositif 30 et la chaudière 10. La seule condition est que certaines parties spécifiques de la chaudière 10 doivent être accessibles pour un technicien, telles que la plomberie et analogue.Furthermore, no digital or electrical connection needs to be made between the device 30 and the boiler 10. The only condition is that certain specific parts of the boiler 10 must be accessible for a technician, such as plumbing and the like. .
Selon des formes de réalisation préférées de l'invention, l'unité de commande 30 n'est pas présente dans l'immeuble résidentiel logeant la chaudière 10. L'unité 30 est typiquement une unité placée en position centrale, configurée pour surveiller une pluralité de chaudières 10, ayant des âges, des marques, des types, et analogue, différents.According to preferred embodiments of the invention, the control unit 30 is not present in the residential building housing the boiler 10. The unit 30 is typically a unit placed in the central position, configured to monitor a plurality of boilers 10, having different ages, brands, types, and the like.
Un avantage de la présente invention réside dans le fait que, pour chaque marque de chaudière 10, il peut être défini un schéma standard qui reflète un comportement normal de la chaudière et qui permet de déterminer ensuite des performances de la chaudière et de prédire une panne à venir de la chaudière.An advantage of the present invention lies in the fact that, for each brand of boiler 10, a standard diagram can be defined which reflects normal behavior of the boiler and which then makes it possible to determine the performance of the boiler and to predict a breakdown. coming from the boiler.
Le système 1 comprend des composants tels que des capteurs qui sont économiques. Un avantage de la présente invention réside donc dans le fait qu'il est mis à disposition un système de prédiction d'une panne à venir de la chaudière et de surveillance des performances de la chaudière d'une manière économiquement avantageuse.System 1 includes components such as sensors which are economical. An advantage of the present invention therefore lies in the fact that a system is provided for predicting a future breakdown of the boiler and for monitoring the performance of the boiler in an economically advantageous manner.
BE2019/5870BE2019 / 5870
Selon des formes de réalisation préférées de l'invention, le système 1 est en outre pourvu d'un moyen de communication, ledit moyen étant configuré pour communiquer les résultats d'analyse ainsi que l'ensemble de facteurs de causalité récupérés aux utilisateurs du réseau en utilisant des protocoles de transfert de données connus dans l'état de l'art.According to preferred embodiments of the invention, the system 1 is further provided with a communication means, said means being configured to communicate the analysis results as well as the set of recovered causal factors to the users of the network. using data transfer protocols known in the art.
Selon des formes de réalisation préférées de la présente invention, un rapport quantifié est fourni de manière régulière à des personnes telles que le propriétaire de la chaudière en fonction des mesures prises par ledit ensemble de capteurs.According to preferred embodiments of the present invention, a quantified report is provided on a regular basis to persons such as the owner of the boiler according to the measurements taken by said set of sensors.
Les résultats de l'analyse effectuée par l'unité de commande 30 peuvent être partagés par les moyens de communication à une pluralité de personnes, telles que le propriétaire de la chaudière, le technicien de la chaudière et analogue.The results of the analysis performed by the control unit 30 can be shared by the communication means to a plurality of people, such as the owner of the boiler, the boiler technician and the like.
Selon des formes de réalisation de la présente invention, ledit moyen de communication utilise ainsi une interface de programmation d'application (API). API est l'acronyme de l'anglais Application Programming Interface et est utilisé pour permettre une interaction entre des applications logicielles et pour intégrer différentes applications logicielles.According to embodiments of the present invention, said means of communication thus uses an application programming interface (API). API stands for Application Programming Interface and is used to allow interaction between software applications and to integrate different software applications.
Plus particulièrement, une API est utilisée pour transférer des données contenues dans un programme logiciel A vers un autre environnement sous la commande d'un deuxième processeur qui exécute un programme logiciel B et stocker lesdites données dans une deuxième mémoire non volatile.More particularly, an API is used to transfer data contained in a software program A to another environment under the control of a second processor which executes a software program B and to store said data in a second non-volatile memory.
Avantageusement, une API peut être utilisée pour communiquer lesdites données à un programme logiciel utilisé par un technicien de chaudière. Typiquement, les techniciens vontAdvantageously, an API can be used to communicate said data to a software program used by a boiler technician. Typically, technicians will
BE2019/5870 d'un client à un autre pendant la journée en utilisant un dispositif mobile 50 pourvu d'une interface GUI fournissant des informations concernant les réparations qui doivent être effectuées.BE2019 / 5870 from one customer to another during the day using a mobile device 50 provided with a GUI interface providing information concerning the repairs which must be carried out.
Telle qu'utilisée ici, l'expression dispositif mobile fait généralement référence à tout dispositif informatique conçu pour être portatif. Les dispositifs mobiles incluent les ordinateurs portables, les téléphones mobiles, les assistants personnels numériques (PDA), les tablettes informatiques, les appareils photographiques numériques, les caméras vidéo et analogue.As used herein, the term mobile device generally refers to any computer device designed to be portable. Mobile devices include laptops, mobile phones, personal digital assistants (PDAs), tablet computers, digital cameras, video cameras and the like.
En utilisant une API, le système 1 peut rapporter une panne à venir et aussi suggérer certaines causes pour le défaut, ce qui peut économiser un temps précieux pour le technicien, indépendamment du programme ou du système logiciel que le technicien utilise.Using an API, system 1 can report an upcoming failure and also suggest certain causes for the fault, which can save valuable time for the technician, regardless of the program or software system the technician is using.
Selon des formes de réalisation préférées de la présente invention, lesdits moyens de communication sont en outre configurés pour communiquer avec un programme logiciel à la disposition du propriétaire de la chaudière, pour ainsi informer le propriétaire de la chaudière des performances de la chaudière et de toute panne à venir de la chaudière. De préférence, ces informations sont transférées à un dispositif mobile 60 du propriétaire de la chaudière. Les informations fournies par les moyens de communication peuvent aider le client à résoudre le problème lui-même. D'une autre manière, le programme peut proposer de réserver une intervention d'une équipe technique.According to preferred embodiments of the present invention, said communication means are further configured to communicate with a software program available to the owner of the boiler, thereby informing the owner of the boiler of the performance of the boiler and of any future failure of the boiler. Preferably, this information is transferred to a mobile device 60 of the owner of the boiler. The information provided by the media can help the customer to resolve the problem himself. Alternatively, the program may offer to reserve an intervention from a technical team.
Une date spécifique peut être proposée au propriétaire de la chaudière pour une réparation de la chaudière. Et il peut être demandé au propriétaire de la chaudière de confirmer explicitement son accord en répondant à ce message.A specific date can be offered to the owner of the boiler for repair of the boiler. And the owner of the boiler may be asked to explicitly confirm his agreement by replying to this message.
BE2019/5870BE2019 / 5870
Selon un autre aspect de l'invention, il est mis à disposition un procédé de surveillance des performances d'une chaudière et d'anticipation d'une panne de la chaudière, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :According to another aspect of the invention, a method is provided for monitoring the performance of a boiler and anticipating a breakdown of the boiler, said method comprising the following steps:
- récupération, à partir de données représentant des mesures prises par un ensemble de capteurs 21-26 d'un dispositif tel que décrit ci-dessus, d'une norme de référence pour chaque capteur dudit ensemble de capteurs 21-26, ladite norme de référence étant indicative d'une chaudière en fonctionnement normal, etrecovery, from data representing measurements taken by a set of sensors 21-26 of a device as described above, of a reference standard for each sensor of said set of sensors 21-26, said standard of reference being indicative of a boiler in normal operation, and
- analyse, au moyen d'une unité de commande 30 telle que décrite ci-dessus, d'un flux de données représentant des mesures consécutives prises par ledit ensemble de capteurs 21-26 pour déterminer des anomalies de composants de la chaudière, en considération desdites normes de référence récupérées pour chaque capteur dudit ensemble de capteurs.- analysis, by means of a control unit 30 as described above, of a data stream representing consecutive measurements taken by said set of sensors 21-26 to determine anomalies of components of the boiler, in consideration said reference standards retrieved for each sensor from said set of sensors.
Selon des formes de réalisation du procédé, l'ensemble de capteurs comprend en outre un capteur d'interférences électromagnétiques 37.According to embodiments of the method, the set of sensors further comprises an electromagnetic interference sensor 37.
Selon des formes de réalisation préférées du procédé, ledit procédé comprend en outre l'étape d'analyse dudit flux de données en utilisant des techniques d'apprentissage automatique.According to preferred embodiments of the method, said method further comprises the step of analyzing said data stream using machine learning techniques.
Selon un autre aspect de l'invention, il est mis à disposition un nécessaire, ledit nécessaire comprenant les éléments suivants :According to another aspect of the invention, a kit is made available, said kit comprising the following elements:
au moins l'un de :at least one of:
o une première paire de capteurs de température, comprenant un premier capteur de température 21, destiné à être appliqué à une entrée de circuit dea first pair of temperature sensors, comprising a first temperature sensor 21, intended to be applied to a circuit input of
BE2019/5870 chauffage central (CCC) 12 d'une chaudière 10, et un deuxième capteur de température 22, destiné à être appliqué à une sortie de CCC 13 de ladite chaudière 10 ;BE2019 / 5870 central heating (CCC) 12 of a boiler 10, and a second temperature sensor 22, intended to be applied to an outlet of CCC 13 of said boiler 10;
o une deuxième paire de capteurs de température, comprenant un troisième capteur de température 23, destiné à être appliqué à une entrée d'eau chaude sanitaire (ECS) 14 de ladite chaudière 10, et un quatrième capteur de température 24, destiné à être appliqué à une sortie d'ECS 15 de ladite chaudière 10 ;a second pair of temperature sensors, comprising a third temperature sensor 23, intended to be applied to a domestic hot water inlet (DHW) 14 of said boiler 10, and a fourth temperature sensor 24, intended to be applied at a DHW outlet 15 from said boiler 10;
le nécessaire comprenant en outre :the kit further comprising:
- un cinquième capteur de température 25, destiné à être appliqué à la sortie d'évacuation des fumées 11 de ladite chaudière 10 ; et- A fifth temperature sensor 25, intended to be applied to the smoke evacuation outlet 11 of said boiler 10; and
- un accéléromètre 26 destiné à être appliqué à ladite entrée de CCC 12 ou à ladite entrée d'ECS 14 de ladite chaudière 10.an accelerometer 26 intended to be applied to said inlet of CCC 12 or to said inlet of DHW 14 of said boiler 10.
Selon des formes de réalisation selon la présente invention, le nécessaire comprend en outre un module de transmission 28 configuré pour recevoir des données mesurées par ledit ensemble de capteurs et pour envoyer lesdites données à une unité de commande 30.According to embodiments according to the present invention, the kit further comprises a transmission module 28 configured to receive data measured by said set of sensors and to send said data to a control unit 30.
Selon des formes de réalisation selon la présente invention, le nécessaire comprend en outre un capteur d'interférences électromagnétiques 37.According to embodiments according to the present invention, the kit also comprises an electromagnetic interference sensor 37.
La présente invention concerne également un programme informatique, éventuellement stocké sur un support lisible par ordinateur, comprenant des moyens de codage configurés pour faire en sorte qu'un processeur exécute les fonctions de l'unité de commande 30 tel que décrit ci-dessus.The present invention also relates to a computer program, possibly stored on a computer-readable medium, comprising coding means configured to cause a processor to execute the functions of the control unit 30 as described above.
BE2019/5870BE2019 / 5870
Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus en référence à des formes de réalisation spécifiques, cette description a pour but d'illustrer l'invention et non de la limiter, le cadre de celle-ci étant défini par les revendications jointes. L'homme du métier comprendra aisément que des combinaisons de caractéristiques différentes de celles qui sont décrites ici sont possibles sans sortir du cadre de l'invention revendiquée.Although the invention has been described above with reference to specific embodiments, this description is intended to illustrate the invention and not to limit it, the scope thereof being defined by the appended claims. Those skilled in the art will readily understand that combinations of characteristics different from those described here are possible without departing from the scope of the claimed invention.
ExemplesExamples
Une chaudière Junkers TOP 30-3 ZWB a été équipée d'un système 1, ledit système ayant un dispositif 20 pourvu d'une première et d'une deuxième paire de capteurs de température. La chaudière a ensuite été surveillée pendant une période de 55 jours. La Figure 3 illustre le flux de données fourni par l'ensemble de capteurs. Une analyse effectuée par l'unité de commande 30 a indiqué à un instant A (ligne verticale la plus à gauche) une probabilité augmentée de panne imminente, menant à alerter le propriétaire de la chaudière. Alors qu'elle a été autorisée à continuer à fonctionner sans changement notable pour l'utilisateur de la chaudière, une panne effective de la chaudière a été mesurée à l'instant B (ligne verticale la plus à droite).A Junkers TOP 30-3 ZWB boiler was fitted with a system 1, said system having a device 20 provided with first and second pairs of temperature sensors. The boiler was then monitored for a period of 55 days. Figure 3 illustrates the data flow provided by the set of sensors. An analysis carried out by the control unit 30 indicated at an instant A (leftmost vertical line) an increased probability of imminent failure, leading to alerting the owner of the boiler. While it has been authorized to continue operating without significant change for the user of the boiler, an actual failure of the boiler has been measured at time B (rightmost vertical line).
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