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麻省理工黑科技:新型傳感器系統(tǒng)可監(jiān)測電子設(shè)備的所有行為

作者:與非網(wǎng)
日期:2019-04-01 09:47:34
摘要:麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)的新系統(tǒng)可以監(jiān)控建筑物,船舶或工廠內(nèi)所有電子設(shè)備的行為,可以在任何給定時(shí)間確定哪些電子設(shè)備正在使用以及是否有任何即將發(fā)生故障的跡象的設(shè)備。在海岸警衛(wèi)隊(duì)的快艇上進(jìn)行測試時(shí),系統(tǒng)檢測出了一個(gè)燒壞的電機(jī),這可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)載火災(zāi)。
關(guān)鍵詞:傳感器電子設(shè)備

麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)的新系統(tǒng)可以監(jiān)控建筑物,船舶或工廠內(nèi)所有電子設(shè)備的行為,可以在任何給定時(shí)間確定哪些電子設(shè)備正在使用以及是否有任何即將發(fā)生故障的跡象的設(shè)備。在海岸警衛(wèi)隊(duì)的快艇上進(jìn)行測試時(shí),系統(tǒng)檢測出了一個(gè)燒壞的電機(jī),這可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)載火災(zāi)。

  這款新型傳感器,其讀數(shù)可以在一個(gè)易于使用的圖形顯示器上進(jìn)行監(jiān)控,稱為NILM(非侵入式負(fù)載監(jiān)控)儀表板,MIT的StevenLeeb教授的一篇論文中描述了該傳感器的工作原理。


  該系統(tǒng)使用的傳感器簡單地在單個(gè)點(diǎn)處連接到電線的外部,而不需要任何切割或拼接電線。從這一點(diǎn)開始,它可以感知相鄰導(dǎo)線中的電流,并通過分析電壓和電流中微小的,獨(dú)特的波動(dòng)來檢測電路中每個(gè)電機(jī),泵或設(shè)備的獨(dú)特“特征”,以及監(jiān)控設(shè)備的開啟或關(guān)閉狀態(tài)。該系統(tǒng)還可用于監(jiān)控能源使用情況,通過調(diào)度設(shè)備何時(shí)何地使用或閑置來改進(jìn)效率。


  該技術(shù)特別適用于監(jiān)控相對(duì)較小的電氣系統(tǒng),例如小型船舶,建筑物或工廠中有有限數(shù)量的設(shè)備的電氣系統(tǒng)。在對(duì)位于波士頓的海岸警衛(wèi)隊(duì)快艇進(jìn)行的一系列測試中,該系統(tǒng)去年有一次非常戲劇化的演示。

  在海岸警衛(wèi)隊(duì)的快艇Spencer上,使用一個(gè)儀表板可以監(jiān)控大約20臺(tái)電機(jī)和設(shè)備,這里使用了兩個(gè)不同的傳感器進(jìn)行監(jiān)測,傳感器在這種情況下使用硬線連接。監(jiān)測結(jié)果表明船舶的主要柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的部件(稱為夾套式熱水器)吸收了異常的動(dòng)力。Leeb說,船員們對(duì)監(jiān)測結(jié)果持懷疑態(tài)度,但還是去檢查了相關(guān)部件。加熱器被裝在保護(hù)金屬蓋下,當(dāng)從裝置上取下蓋子,煙就傾瀉了出來,加熱器被嚴(yán)重的腐蝕和破損的絕緣露了出來。


  “船很復(fù)雜,”Leeb表示,“它的運(yùn)行和維護(hù)已經(jīng)非常出色了,但沒有人能夠洞察一切異常的問題?!?/p>

  快艇工程師NicholasGalanti中校表示,“NILM的預(yù)警讓我們的港口維修期間采購和更換Spencer的這些加熱器,并配備了具有完全任務(wù)能力的夾套水系統(tǒng)。此外,NILM還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)嚴(yán)重的電擊危險(xiǎn),已經(jīng)阻止了我們機(jī)房內(nèi)的電氣火災(zāi)?!?/p>

  該系統(tǒng)易于使用,幾乎不需要培訓(xùn)。計(jì)算機(jī)儀表板為每個(gè)被監(jiān)控的設(shè)備配備儀表盤,正常情況下,指針會(huì)留在綠色區(qū)域,當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)入黃色或紅色區(qū)域。

  在異常成為嚴(yán)重危險(xiǎn)之前發(fā)現(xiàn)異常是儀表板的主要任務(wù),但Leeb指出它還可以執(zhí)行其他有用的功能。通過不斷監(jiān)控在什么時(shí)間使用哪些設(shè)備,它可以使能量審計(jì)能夠找到在沒有人使用時(shí)不必要地打開的設(shè)備,或者發(fā)現(xiàn)效率低于同類設(shè)備的電機(jī)。通過顯示設(shè)備是否按計(jì)劃激活給定測試,還可以幫助確保遵循正確的維護(hù)和檢查程序。

  “這個(gè)系統(tǒng)有三個(gè)功能,”Leeb介紹道,該系統(tǒng)可以進(jìn)行“能量記分、活動(dòng)跟蹤和基于狀態(tài)的監(jiān)控”。這最后一項(xiàng)能力至關(guān)重要,“特別是對(duì)于擁有關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)的人來說,”他說,除了海岸警衛(wèi)隊(duì)和海軍外,還包括石油生產(chǎn)商或化學(xué)品制造商等公司,他們需要監(jiān)控包含易燃和有害物質(zhì)的工廠和現(xiàn)場,因此需要在運(yùn)營中獲得廣泛的安全保障。

  Leeb說,該系統(tǒng)的一個(gè)重要特征是對(duì)軍事和工業(yè)應(yīng)用都有一定的用處,它的所有計(jì)算和分析都可以在本地的系統(tǒng)內(nèi)完成,并且不需要互聯(lián)網(wǎng)連接,這可以保持與外部的隔離,這樣就能高度抵抗任何外部篡改或數(shù)據(jù)竊取。

  目前為了測試,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)安裝了監(jiān)控系統(tǒng)的有線和無線版本,兩種類型都安裝在CoastGuard快艇的不同部位。測試表明無線版就能獲得足夠的信息,且安裝過程要簡單得多。雖然他們?cè)诳焱习l(fā)現(xiàn)的異常來自有線版本,但Leeb說,“如果安裝了無線版本,我們會(huì)看到幾乎相同的結(jié)果?!?/p>


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