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Big-Data

Generierung von Big-Data

Aufgrund der hohen Abtastrate von 50 MSamples/sek., sind die QASS Messysteme fähig, eine große Menge Daten auch bei schneller Prozesstaktung zu erzeugen, zu speichern, parallel zu verarbeiten und zu analysieren. Die Prozesse werden damit bis auf die Mikrosekunde aufgezeichnet und verfügbar gemacht. In Kombination mit der SQL-Datenbank des Messsystems, den Möglichkeiten der Sensorfusion und der Anwendung von Python entstehen ungeahnte Möglichkeiten im Umgang mit Big-Data.


Körperschall Spektrogramm: 12,5Mio Datenpunkte/Sekunde

 

Datenerfassung

  • Die im Optimizer4D integrierte QASS-Messkarte kann bis zu 4 analoge Eingänge digitalisieren, wobei die maximale Abtastrate auf die Anzahl der Kanäle aufgeteilt wird.
  • Neben den vier 16-bit Kanälen steht ein 24-bit Kanal mit maximal 4MSamples/s zur Verfügung.
  • Alle Kanäle können in Echtzeit einer FFT unterzogen werden, sodass am Ende pro Kanal ein Zeit- und ein Frequenzdatenstrom zur Verfügung gestellt werden können.
  • Für die FFTs können alle 41µs 1024 Messwerte in ein Spektrum transformiert werden, sodass Spektrogramme mit einer hohen zeitlichen Auflösung von 25 kHz und einer Frequenzauflösung von 512 Bändern entstehen.
  • Beim 24-bit Datenstrom kommt es zuerst auf die hohe Amplitudenauflösung an, dennoch wandeln wir gerne mit 4MSamples/s, um auch jede zeitabhängige Veränderung zu notieren.
  • Hier können die FFTs alle 32 µs ein neues Spektrum berechnen.

 

Datenquellen und Übertragungsmethoden

  • Die QASS Körperschallsensoren in Kombination mit unseren Breitband-Vorverstärkern liefern Messdaten bis jenseits von 100 MHz, also genügend Bandbreite für unsere FFTs.
  • Die QASS Barkhausensensoren, oder µMag-Sensoren, verfügen über integrierte Vorverstärker, die v.a. auf den 24-bit Wandler und 4MSamples/s abgestimmt sind.
  • Die Datenrate der spektralanalysierten Magnetfelddaten beträgt i. d. R. 32 MBytes/s.
  • Zusätzlich hat der µMag-Sensor integrierte Messverstärker für die Strom- und Spannungsmessung der Erregerspulen, der Temperatur in der Messspitze, sowie Feldmessspulen zur Messung der Erregerfeldstärke.
  • Diese Daten werden per USB an das Messgerät übertragen.
  • Laserlinienscanner liefern hochauflösende Abstandsdaten z.B. im Mikrometerbereich mit einer Datenrate im Gigabitbereich. Diese Daten werden i. d. R. per TCP/IP eingelesen. Dasselbe gilt für diverse Industriekameras.
  • Videodatenströme können mit den Zeitreihendaten bzw. mit den FFT-transformierten Daten verbunden und korreliert werden.
  • SPS und andere Feldbussysteme können z.B. per OPC-UA angesprochen und ihre Zustände einbezogen werden.
  • Datenbanken: Neben Sensordaten können Datenbanken abgefragt und die Ergebnisse in den Datenstrom integriert werden.
  • Dateien können als Datenlieferant dienen
  • virtuelle Dateien können als kontinuierliche Datenquelle angelegt werden

Sensoren/Fusion

 Beispiel: Erkennung von Oberflächenfehlern durch Daten eines Laserlinienscanners, 1000 Punkte/Line, 4000 Linien pro Sekunde




Beispiel: Erkennung von einzelnen Bauteilen im Schüttgut, Point-Cloud aus TOF Kamera (Time of flight) 

Datenverarbeitung

Für jede Aufzeichnung werden Datenbankprotokolle angelegt, die Zeitstempel, Messparameter, Kompressionseinstellungen, und eventuelle Resultate von Vorauswertungen beinhalten.

Neben Sensordaten können Datenbanken abgefragt und die Ergebnisse in den Datenstrom integriert werden. SPS und andere Feldbussysteme können u.a. per OPC-UA angesprochen und ihre Zustände einbezogen werden. Bei kontinuierlichen anfallenden Daten kann das System solche externen Quellen in entsprechenden Datenströmen speichern, bei eher sporadisch anfallenden Daten können sie als Prozess-Events in der Datenbank protokolliert werden.

Tiefenspeicher

  • Schnelle und große Speichermodule (Schreibrate>400MB/s) ergänzen das schnelle Datensampling.
  • 2.5" SSDs sowie M.2 Module können jederzeit mit kompatiblen Modulen ergänzt werden.
  • 2TB - 8TB SSDs mit enorm hoher Wiederbeschreibbarkeitsrate, um auch Dauermessungen und Dauerspeicherungen über Jahre zu überstehen. 
  • 9100 TBW (Terrabytes written) bedeutet eine kontinuierliche Speicherdauer von 2106 Tagen bei dauerhaft 50MB/s Datenrate.

aktuelle Hardware

  • Die Optimizer4D sind standardmäßig mit 2,5 TB Flash Speichern ausgestattet.
  • 512 GB Systemspeicher in Form einer Speicherkarte und
  • 2 TB als 2.5“ SSD als Hochverfügbarkeitsspeicher mit einer totalen Schreibrate von ca. 5200 TBW.
  • Die Systeme können auch mit 8 TB SSDs im 2.5“ Format bestückt werden, mit einer Schreibrate von ca. 9100 TBW.
  • Jeder Optimizer4D kann mit mindestens 2 SSDs betrieben werden.
  • Netzwerkspeicher können ebenfalls als Backend Speicher genutzt werden.