本期文章上海圭革智能傳感技術(shù)有限公司給您簡單介紹傳感器在工業(yè) 4.0 預(yù)測(cè)性維護(hù)中的應(yīng)用

工業(yè)預(yù)測(cè)性維護(hù)概念存在已久，早可以追溯到人們次說“機(jī)器很快就會(huì)壞了”的時(shí)候。從給手表內(nèi)部的軸承加注潤滑油，到養(yǎng)護(hù)維修大型發(fā)電設(shè)備，從簡單的家電，到復(fù)雜的空間站，預(yù)測(cè)性維護(hù)無處不在。

早期預(yù)測(cè)性維護(hù)在很大程度上依賴技工的專長和直覺來解決問題或診斷故障，而的先進(jìn)診斷設(shè)備和工業(yè) 4.0 技術(shù)增加了電子傳感器和機(jī)械傳感器，能夠更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)并診斷問題。傳感器已成為預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用的重要組件。

傳感器作為工業(yè) 4.0 的重要組成部分，本地決策系統(tǒng)在設(shè)備內(nèi)或附近收集傳感器數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)做出正確判斷，幫助檢修人員提前發(fā)現(xiàn)昂貴、復(fù)雜的可能是遠(yuǎn)程設(shè)備出現(xiàn)的小問題，避免釀成大事故。這個(gè)功能要求傳感器必須具有邊緣處理
典型的預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用示意圖，其中，傳感器檢測(cè)設(shè)備產(chǎn)生的信息并將數(shù)據(jù)傳給主控制器。在工業(yè)3.0 中，描述機(jī)器狀況的原始傳感器數(shù)據(jù)直接傳輸給操作員，不涉及任何本地處理或決策任務(wù)。在工業(yè) 4.0 中，主控制器在本地處理傳感數(shù)據(jù)，在本地做出決策。如果發(fā)送條件沒有滿足特定的通知標(biāo)準(zhǔn)，主控制器允許無線連接模塊部分睡眠。操作員在收到云端的通知消息后才開始介入。這種方法減少了傳輸?shù)皆贫说臄?shù)據(jù)量，降低了本地傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗。 

更深入地講，實(shí)現(xiàn)這個(gè)感知決策模塊有四個(gè)關(guān)鍵步驟： 重要參數(shù)識(shí)別； 數(shù)據(jù)分析； 傳感器選擇和決策樹位置選擇。

1)、重要參數(shù)識(shí)別
許多參數(shù)可以指示機(jī)器的健康狀況。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)這些參數(shù)的特性和預(yù)測(cè)機(jī)器狀態(tài)的能力來篩選重要參數(shù)。在圖 2 的應(yīng)用場(chǎng)景中，聲學(xué)、溫度和物理振動(dòng)加速度等參數(shù)都可以指示機(jī)器的重型軸承的磨損情況。設(shè)計(jì)人員將研究分析哪些參數(shù)可以用于預(yù)測(cè)軸承 60%健康狀態(tài)。理想的是，只用一個(gè)參數(shù)就足以提供有意義的信息，并讓決策樹能夠判斷軸承健康狀況已達(dá)到60%。

2)、數(shù)據(jù)分析
一旦確定了重要參數(shù)，下一步就是研究數(shù)據(jù)概要信息。設(shè)計(jì)人員必須評(píng)測(cè)不同的數(shù)據(jù)處理能力和 人工智能算法，才能可靠地預(yù)測(cè)機(jī)器的健康狀況。

有許多數(shù)據(jù)處理方法可用實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用，這些數(shù)據(jù)處理方法可分為兩大類：時(shí)域和頻域[9]。每種方法都有各種的優(yōu)缺點(diǎn)。

3）、傳感器選型
手頭有了數(shù)據(jù)分析工具后，下一步就是選擇合適的傳感器：

a) 根據(jù)1) 中發(fā)現(xiàn)的重要參數(shù)選擇傳感器類型
意法半導(dǎo)體提供加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、振動(dòng)傳感器、傳聲器、壓力傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、激光傳感器、紅外傳感器等各種傳感器。工業(yè)級(jí)傳感器通常提供更高的性能和精度、更好的溫度和時(shí)間穩(wěn)定性，甚至提供產(chǎn)品生命周期保證。

b) 根據(jù)2) 中發(fā)現(xiàn)的測(cè)量范圍和靈敏度或重要頻率范圍(帶寬)選擇傳感器量程；
每個(gè)傳感器都有自己的量程和頻響帶寬。設(shè)計(jì)人員必須仔細(xì)研究這兩個(gè)參數(shù)，以選擇適合的傳感器。圖 9 顯示了一系列我們?yōu)轭A(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用場(chǎng)景推薦的型號(hào)。

總之，作為工業(yè) 4.0應(yīng)用的基本組成部分，傳感器是預(yù)測(cè)性維護(hù)中必不可少的組件，并且，利用內(nèi)置的智能功能，傳感器可以降低主控制器的負(fù)荷，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的能效。作為 MEMS 傳感器行業(yè)的，意法半導(dǎo)體提供全系列的傳感器(加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、振動(dòng)傳感器、傳聲器、壓力傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、激光傳感器和紅外傳感器等)。在預(yù)測(cè)性維護(hù)等應(yīng)用領(lǐng)域，這個(gè)范圍的產(chǎn)品在創(chuàng)新概念和實(shí)際應(yīng)用之間架起了一座重要的橋梁。

以上就是本期傳感器相關(guān)內(nèi)容，上海圭革智能傳感技術(shù)有限公司整合了多學(xué)科研發(fā)力量,持續(xù)為工業(yè)界與科研界提供性能優(yōu)異,質(zhì)量可靠,價(jià)格合理的各種智能傳感器與智能儀器產(chǎn)品,共同推動(dòng)智能科技與人類文明的進(jìn)步.期待您的合作致電。歡迎您的合作致電！