Einführung

Messdaten stellen den Kern, den eigentlichen Inhalt von Smart Data Center dar – und Ihr kostbares Betriebskapital als Anwender. Um diese verwalten, darstellen, analysieren etc. zu können ist einiger Aufwand “drum herum” nötig, dessen Beschreibung den größten Teil dieses Handbuches ausmacht. In diesem Kapitel sollen hingegen die wesentlichen Grundlagen zu diesem Kern, den eigentlich interessierenden Messdaten erläutert werden:

  • Eigenschaften von Messdaten in SDC

  • Import der Messdaten, die von Sensoren bzw. Messgeräten oder Messanlagen (wie der MCC) gemessen wurden, ins SDC:

    • automatisch (Regelfall)

    • manuell

  • Berechnungs- und Analysemöglichkeiten, Filterung von Daten

  • Darstellung von Messdaten in SDC; ± allgemeine Konfigurationsmöglichkeiten, die dafür zur Verfügung stehen, etwa bezüglich


Allgemeines zu Messdaten 

Bei der Überwachung zeitlich veränderlicher Prozesse ist ein einzelnes Datum notwendigerweise mit mindestens zwei Werten zu beschreiben:

  • dem eigentlichen Messwert und

  • einem Zeitstempel, der den Zeitpunkt der Messung des Messwert bezeichnet.

Darüber hinaus führt in SDC jeder Messwert auch einen Status- und Fehlercode mit, mit dem ein bestimmter (Fehler-) Zustand bezeichnet werden kann.


Messdaten anzeigen 

Messdaten können in der Messstellen-Ansicht einer Messstelle mittels sogenannter Auswertungen, z. B. als Diagramme oder Tabellen, angezeigt werden. Hierzu muss zuvor das Messgerät, das die anzuzeigenden Daten liefert, mit der Messstelle verknüpft werden. Dies erfolgt durch das Erstellen einer sogenannten Zuordnung. Die hierzu nötigen Schritte werden in den oben verlinkten Abschnitten im Detail beschrieben.


Automatischer Upload von Messdaten 

Das Kernelement von SDC besteht darin, dass Messgeräte / Messanlagen ihre Messdaten automatisch zu “ihrem” SDC hochladen können. Je nach Geräte-Typ erfolgt dies entweder per FTP oder über eine WebSocket-Verbindung.

Dies erfordert eine entsprechende Konfiguration der Geräte, damit diese “ihr” SDC “kennen. Näheres dazu finden Sie in den Beschreibungen zum Hinzufügen eines Gerätes für die diversen Geräte-Typen. Beachten Sie dazu auch die Bedienungsanleitung des jeweiligen Gerätes.

Für Geräte, die ihre Daten via FTP hochladen, umfasst das entsprechende Zugangsdaten. Wenden Sie sich diesbezüglich an Ihren Systembetreuer.


Manueller Import von Messdaten

Für ausgewählte Geräte-Typen bietet SDC auch einen manuellen Im- bzw. Export von Messdaten an. Insbesondere die für den Import erforderlichen Dateiformate können Sie den jeweiligen Unterabschnitten entnehmen.

Hinweis zur Lizenzierung: Diese Funktionalität erfordert eine gesonderte Lizenzierung

Sehr wichtig: Halten Sie sich beim Erstellen von Daten-Dateien exakt an das jeweilige Format, wie es im Folgenden spezifiziert wurde, um Probleme bei der Verarbeitung zu vermeiden. Dies gilt insbesondere für die Schreibweise von Dezimalzahlen: Sofern nicht anderweitig beschrieben verwenden Sie bitte den Punkt als Dezimal-Trennzeichen, und fügen Sie keine Punkte als Tausender-Trennzeichen (zum - ungültigen - Beispiel: 1.234,5 für die Zahl Eintausendzweihundervierunddreissig und 5 Zehntel. Schreiben Sie diese Zahl stattdessen als 1234.5).


Achtung: Besondere Vorsicht ist bei der Verwendung von Programmen wie Excel zur manuellen Erstellung von CSV-Dateien mit Messdaten geboten! Stellen Sie sicher, dass Zahlen auch in der oben beschriebenen Darstellung gespeichert werden (je nach Spracheinstellungen des Rechners / den Einstellungen des Programmes kann das eben nicht der Fall sein!), und kontrollieren Sie dies idealerweise vor dem Hochladen in einem Text-Editor!

Import von manuell gemessenen Tachymeter-Daten 

Der Import von manuell gemessenen Tachymeter-Daten, die als CSV-Datei im Format “SDC Tachymeter CSV” (siehe unten) gegeben sind, ist folgendermaßen möglich (seit Version 2.11):

  1. Öffnen Sie (im gewünschten Projekt) die Geräteübersicht und legen Sie dort eine Datenquelle vom Typ “Datenquelle für tachymetrische Daten” an (sofern noch nicht geschehen). Hierbei ist der Ordner (relativ zum Datenverzeichnisses des Projekts) anzugeben, in den die Daten hochgeladen werden sollen, der sogenannte Importordner.

  2. Laden Sie die CSV-Datei mit einem FTP-Client (z. B. FileZilla) per FTP von Ihrem Rechner auf Ihr SDC in den unter 1. spezifizierten Importordner hoch.

Die Datei wird dann automatisch von SDC verarbeitet, und die Daten können in einer Messstelle wie die Daten anderer Geräte dargestellt werden. Siehe Abschnitt Messdaten anzeigen für die dafür nötigen Schritte.

Format “SDC Tachymeter CSV”

Das Format, dem eine hierfür verwendete CSV-Datei genügen muss, wird durch folgende Beispiel-Datei beschrieben:

Station;Punktgruppe 1;;;;;;;
Measurement time;2018-04-29T18:34:00+02:00;;;;;;;
Start;2018-04-29T18:34:00+02:00;;;;;;;
End;2018-04-29T18:34:00+02:00;;;;;;;
Pressure [mBar];950.3;;;;;;;
Dry temperature [°C];14;;;;;;;
Wet temperature [°C];20.4;;;;;;;
Tachymeter length inclination [gon];0;;;;;;;
Tachymeter cross inclination [gon];0;;;;;;;
Coordinate system; CH1903+ ;;;;;;;
Messpunkt;Measurement time;E;Unit;N;Unit;H;Unit;Durchgänge
MTh_5;2018-04-29T18:34:00+02:00;17.00297406;m;6.978666506;m;1.328789513;m;1
MTh_6;2018-04-29T18:34:00+02:00;16.29822192;m;0.552248402;m;1.302087357;m;1
101;2018-04-29T18:34:00+02:00;8.585497723;m;6.511685539;m;1.007654771;m;1
102;2018-04-29T18:34:00+02:00;8.790657113;m;6.791447731;m;1.006665711;m;1
103;2018-04-29T18:34:00+02:00;8.774723639;m;7.112170485;m;1.005923748;m;1
104;2018-04-29T18:34:00+02:00;9.333302668;m;6.266344943;m;1.008357046;m;1
105;2018-04-29T18:34:00+02:00;9.280260556;m;6.621149192;m;1.006806306;m;1
106;2018-04-29T18:34:00+02:00;9.521870116;m;6.88304942;m;1.004014369;m;1
CODE


Erläuterungen:
Eine solche CSV-Datei beschreibt die Koordinaten für ein oder mehrere Messpunkte einer Station bzw. Gerätemesstelle für eine bestimmte Messzeit (Messepoche). Im Beispiel:

  • Der Header definiert die Gerätemesstelle Punktgruppe 1 für die Messzeit 2018-04-29T18:34:00+02:00, gefolgt von u.a. meteorologischen Daten zum Messzeitpunkt sowie das verwendete Koordinatensystem.

  • Wichtig: Das in der CSV-Datei angegebene Koordinatensystem muss dem beim Anlegen der Datenquelle den spezifizierten Koordinatensystem entsprechen!

  • Der Datenteil definiert die Messergebnisse (Koordinaten) für die Messpunkte MTh_5MTh_6 sowie 101 bis 106.


Import von manuell gemessenen Logger-Daten 

Der Import von manuell gemessenen Logger-Daten, die als CSV-Datei gegeben sind, ist folgendermaßen möglich:

  1. Öffnen Sie (im gewünschten Projekt) die Geräteübersicht und legen Sie dort eine Datenquelle vom Typ “Datenquelle für Zeit-Wert-Daten” an (sofern noch nicht geschehen). Hierbei ist der Ordner (relativ zum Datenverzeichnisses des Projekts) anzugeben, in den die Daten hochgeladen werden sollen, der sogenannte Importordner.

  2. Laden Sie die CSV-Datei mit einem FTP-Client (z. B. FileZilla) per FTP von Ihrem Rechner auf Ihr SDC in den unter 1. spezifizierten Importordner hoch.

Die Datei wird dann automatisch von SDC verarbeitet, und die Daten können in einer Messstelle wie die Daten anderer Geräte dargestellt werden. Siehe Abschnitt Messdaten anzeigen für die dafür nötigen Schritte.

Formate

Format “SDC Logger CSV”

  1. Spalte: Zeitstempel mit Angabe der Zeitzone
    Beispiel: “Date (UTC-5)”

  2. Spalte: Kanalname
    Beispiel: “Temperatur”

  3. Spalte: Einheit
    Beispiel: “Unit”

Spalten 2. + 3. können sich beliebig wiederholen für weitere Kanäle.

Beispiel für zwei Kanäle:

Date (UTC-5);CA1;Unit;Asentamiento CA1;Unit;
31.01.2018 16:00;1,3123;bar;0,00;cm;
03.02.2018 08:43;1,3215;bar;-9,41;cm;
07.02.2018 08:37;1,3265;bar;-14,48;cm;
09.02.2018 08:40;1,3284;bar;-16,47;cm;
28.03.2018 09:54;2,4042;bar;-16,47;cm;
30.03.2018 10:09;2,4120;bar;-24,43;cm;
04.04.2018 10:43;2,4189;bar;-31,49;cm;
06.04.2018 09:30;2,4228;bar;-35,47;cm;
11.04.2018 09:30;2,4303;bar;-43,07;cm;
13.04.2018 10:40;2,4303;bar;-43,07;cm;
18.04.2018 11:00;2,4354;bar;-48,32;cm;
20.04.2018 14:10;2,4303;bar;-4
CODE

Filterung von Messdaten 

Mit der Filter-Funktionalität (seit Version 2.14) lassen sich Zeitreihen von Messdaten filtern, die von Geräten der Module Tachymeter und Logger gemessen wurden, bevor sie dann weiter analysiert (insbesondere hinsichtlich Alarmierung), weiterverarbeitet (Berechnung von Funktionsbausteinen), oder angezeigt werden (Auswertungen).
Aktuell implementiert sind Filter, die eine Mittelung von Messdaten nach gewissen vorzugebenden Kriterien durchführen, sogenannte “Moving Average”-Filter (deutsch: gleitender Mittelwert). Dabei wird der aktuelle Messwert durch Mittelung über eine vorzugebende Anzahl von Messwerten in der Vergangenheit bestimmt, wobei an diese Messwerte noch weitere Kriterien angelegt werden können. Diese Anzahl von Messwerten in der Vergangenheit bildet gewissermaßen ein Fenster – das “Mittelungs-Fenster” -, die Anzahl stellt dessen (maximale) “Breite” dar (welche durch die erwähnten weiteren Kriterien noch eingeschränkt werden kann, siehe die Beschreibung der konkreten Filter unten).
Zur Berechnung eines bestimmten Messwertes kann man sich dieses Mittelungs-Fenster nun am Messwert positioniert vorstellen, das eine bestimmte Anzahl von Messwerten der Zeitreihe in der Vergangenheit für die Mittelung “freigibt” bzw. auswählt. Im Verlauf der Berechnung für die gesamte Zeitreihe wird dieses Fenster schrittweise von Messwert zu Messwert, beginnend am ältesten Messwert in Richtung jüngerer Messwerte verschoben, und der Mittelwert für den jeweils aktuellen Messwert neu berechnet.

Hinweis: Aus dem so skizzierten Vorgehen folgt zwingend, dass für eine gewisse Anzahl der ältesten Messwerte der Zeitreihe keine Filterung möglich ist, da nicht genügend Vorgänger vorhanden sind (für die betroffenen Messwerte wird der Fehlercode 910 gesetzt – siehe auch die Hinweise unten). Bei der Interpretation der Ergebnisse muss also immer eine gewisse “Einlaufzeit” beachtet werden, die insbesondere von der gewählten Fensterbreite und dem Messzyklus, mit dem die Zeitreihe aufgenommen wurde, abhängt.

Verfügbare Filter-Verfahren:

Einfacher gleitender Mittelwert (Simple Moving Average) – SMA

Der aktuelle Messwert wird durch Mittelung über eine Anzahl von Messwerten in der Vergangenheit bestimmt, wobei zur Konfiguration dieses Filters neben der Fensterbreite auch ein “maximales Messwert-Alter” relativ zum aktuellen Messwert-Zeitstempel zu spezifizieren ist.

Das heißt, der für den jeweils aktuellen Zeitpunkt durch die Filterung zu berechnende neue Wert ergibt sich als einfaches arithmetisches Mittel aus den Vorgängerwerten im Mittelungs-Fenster, wobei ein Messwert im Fenster nur in die Mittelung eingeht, wenn sein Zeitstempel (“Alter”) relativ zum Zeitstempel des aktuellen Messpunktes nicht älter als das spezifizierte maximale Alter ist.

Somit wird insbesondere verhindert, dass bei (entsprechend langen) Messpausen in die Mittelung für neuere Messwerte irrelevante, da zu alte Messwerte (die noch im allein durch eine Anzahl definierten Mittelungs-Fenster liegen können) eingehen.

Average Variance

Die Mittelwertberechnung erfolgt zunächst wie für SMA, letzlich werden jedoch die Messwerte im Mittelungs-Fenster noch einer weiteren Prüfung unterzogen: Nur Messwerte, die innerhalb einer vorzugebenden Schranke, die als Vielfaches der aktuellen Standardabweichung definiert ist, um den aktuellen Fenster-Mittelwert liegen, tragen zum endgültigen Mittelwert bei.
Hiermit können Ausreißer unterdrückt werden.
Auch bei diesem Mittelungs-Verfahren gilt das für SMA beschriebene “Alters-Kriterium” für Messwerte im Mittelungs-Fenster.

Filterung für einen Kanal festlegen

Die Filterung kann für jeden Messstellen-Kanal gesondert definiert werden. Dies erfolgt in den Zuordnungen einer Messstelle, die Filterkriterien sind also Unter-Eigenschaften von Zuordnungen. Diese Eigenschaften werden im nächsten Unterabschnitt im Detail beschrieben.

Filter-Eigenschaften

  • Filter
    Dropdown-Menü zur Auswahl eines Filter-Typs.
    Default: “Kein Filter”. Die im folgenden beschriebenen weiteren Eigenschaften werden nur angezeigt, wenn man einen bestimmten Filtertyp ausgewählt hat.

  • Fensterbreite
    Textfeld zur Spezifikation der Anzahl Messwerte in der Vergangenheit, über die gemittelt wird – bildlich gesprochen: die Breite des Mittelungs- Fensters.
    Einschränkungen: Dieser Ganzzahlwert muss größer 2 sein (ansonsten gäbe es nichts zu mitteln). Je größer dieser Wert gewählt wird, umso größer ist der Rechenaufwand.
    Default: 3.

  • Filterbreite in Stunden
    Textfeld zur Spezifikation einer Zeitspanne als maximales Alter von Messwerten im Mittelungs-Fenster, relativ zum jeweils aktuell berechneten Messwert.
    Einschränkungen: Diese Zeitspanne muss größer 0 und kleiner 7 * 24 h (Logger) bzw. 14 * 24 h (Tachymeter) sein.
    Default: 6 Stunden.

  • Vielfaches der Standardabweichung – nur für Filtertyp “Filter Average Variance”:
    Textfeld zur Spezifikation eines Vielfachens der Standardabweichung.
    Einschränkungen: Dieser Faktor muss größer 0 sein.
    Default: 1.

  • Es empfiehlt sich, im Namen der Zuordnung den gewählten Filter-Typ und (gegebenenfalls dessen Eigenschaften wie Fensterbreite und Filterbreite in Stunden) zu vermerken, zum einen, um gefilterte Kanäle von ungefilterten einfach unterscheiden zu können (etwa zur Auswahl als Eingangskanal in einem Funktionsbaustein), zum anderen aber auch, damit man in der Legende eines Diagramms sieht, dass eine Kurve zu gefilterten Daten gehört.
    Analog empfiehlt es sich, die Namen der Ausgangskanäle von Funktionsbausteinen entsprechend zu benennen, wenn in diese gefilterte Eingangskanäle eingehen.

  • Filterbreite in Stunden muss groß genug gewählt werden, dass bei der Messfrequenz der zu filternden Kanäle ausreichend viele Messwerte im Fenster liegen!
    Ein Messwert, für den weniger als die geforderte Anzahl Messwerte im Fenster liegen, wird mit dem Fehlercode 910 – “Nicht genug Daten für eine Filterung” – gekennzeichnet (sichtbar, sofern der gefilterte Kanal in einer Tabelle angezeigt wird und die Tabelle so konfiguriert wurde, dass Fehlercodes angezeigt werden).

  • Wichtig: Bei gleichzeitiger Anzeige der Daten eines gefilterten Channels mit denen anderer Kanäle (z. B. den ungefilterten) in einer Tabelle erscheint für Messwerte mit dem Fehlercode 910 der Fehlercode 900 (= “Keine Daten”), da beim dann notwendigen Normalisieren der Kanäle (= auf ein einheitliches Zeitraster bringen) diese Messwerte nicht berücksichtigt werden, d. h., als nicht vorhandend, also als “Keine Daten” interpretiert werden.

Interne Berechnungs- und Analysemöglichkeiten 

Die von Messgeräten gelieferten Rohdaten können intern auf verschiedene Weisen weiterverarbeitet werden:

  • Erschütterungsmessung: FFT etc.

  • Tachymeter und Daten-Logger: Funktionsbausteine, siehe Abschnitt Funktionsbausteine


Status- und Fehlercodes

Messwerte können, in einer realen Welt, fehlerbehaftet sein. Hierbei sind jedoch nicht etwaige Messungenauigkeiten gemeint (dies ist außerhalb des Verantwortungsbereichs eines Datenportals wie SDC), sondern dass Messungen aus technischen Gründen fehlschlagen oder unvollständig sein können. Neben dem eigentlichen Wert und dessen Zeitstempel führt jeder Messwert in SDC daher auch einen Fehlercode – einen Zahlenwert – als weitere Eigenschaft mit sich, der die Ursache des Fehlers näher beschreibt. Normalerweise (idealerweise) ist der Wert des Fehlercodes 0, das heißt, der zugehörige Messwert selbst ist (verarbeitungstechnisch; abgesehen von allfälligen Messungenauigkeiten, vergl. oben) fehlerfrei (“Ok”).
Auch kann mit einem Fehlercode angezeigt werden, dass bei der Verarbeitung / Analyse in SDC ein Wert nicht berechnet werden konnte (etwa aufgrund einer fehlerhaften Konfiguration eines Funktionsbausteines), oder dass ein Wert – gemäß zuvor festgelegter Kriterien in erlaubter Weise – durch Interpolation ermittelt wurde (etwa für die Darstellung der Daten). In letzterem Fall handelt es sich also nicht im eigentlichen Sinn um einen Fehler code, sondern um einen Statuscode, der lediglich einen informativen Zweck hat (Statuscodes werden intern in SDC aber in gleicher Weise wie Fehlercodes verwaltet/gespeichert und auch in der Oberfläche angezeigt).

Fehlerklassen
Entsprechend der Schwere der durch sie bezeichneten Zustände bzw. Fehler sind Status- und Fehlercodes in folgende Fehlerklassen eingeteilt:

  • Codes < 1000: Statuscodes (keine Fehler).
    Beispiele:

    • Codes 9, 8, 10: Wert wurde interpoliert

    • Code 900: Keine Daten

    • Code 905: Wert nicht berechenbar

    • Code 910: Nicht genug Daten für eine Filterung

  • Codes >= 1000 aber kleiner 2000: Leichte Fehler
    Beispiel:

    • Code 1000: Messwert vorhanden, aber unsicher

  • Codes >= 2000 aber kleiner 3000: Mittelschwere Fehler
    Beispiele:

    • Code 2000: Messwert vorhanden, aber sehr wahrscheinlich ungültig

  • Codes >= 3000: Schwere Fehler (kein Messwert vorhanden)
    Beispiele:

Anzeige von Status- und Fehlercodes
Status- und Fehlercodes können bei Bedarf in Tabellen-Auswertungen angezeigt werden. Diese Auswertungen verfügen hierfür über eine Einstellungsmöglichkeit in Form eines Dropdown-Menüs “Anzeige von Fehlercodes” (im Bearbeiten-Modus der Messstelle, siehe Messstellen-Ansicht) mit den Einträgen

  • “Fehlercodes anzeigen (nur Fehlercodes > 10)”

  • “In eigener Spalte (alle)”

  • “In eigener Spalte (nur Fehlercodes > 10)”

  • “Nicht anzeigen”

Ist hier eine der Optionen zum Anzeigen von Fehlercodes ausgewählt , werden evt. aufgetretene Status- bzw. Fehlercodes beim betroffenen Messwert in einer kleinen Box eingeblendet (gegebenenfalls in einer eigenen Spalte).
Dabei gibt die Farbe der Box einen schnellen Überblick über die Schwere des Fehlers:

  • helles Blau: Statuscodes und leichte Fehler

  • Orange: mittelschwere Fehler

  • Rot: Schwere Fehler


Positionieren Sie Ihre Maus über einer Fehlercode-Box, um eine kurze textuelle Beschreibung des Fehlers als Tooltip eingeblendet zu erhalten.