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)測性維護中的應(yīng)用

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

早期預(yù)測性維護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，而的先進診斷設(shè)備和工業(yè) 4.0 技術(shù)增加了電子傳感器和機械傳感器，能夠更準確地發(fā)現(xiàn)并診斷問題。傳感器已成為預(yù)測性維護應(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)雜的可能是遠程設(shè)備出現(xiàn)的小問題，避免釀成大事故。這個功能要求傳感器必須具有邊緣處理
典型的預(yù)測性維護應(yīng)用示意圖，其中，傳感器檢測設(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準，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)點的功耗。 

更深入地講，實現(xiàn)這個感知決策模塊有四個關(guān)鍵步驟： 重要參數(shù)識別； 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)識別
許多參數(shù)可以指示機器的健康狀況。設(shè)計人員需要根據(jù)這些參數(shù)的特性和預(yù)測機器狀態(tài)的能力來篩選重要參數(shù)。在圖 2 的應(yīng)用場景中，聲學(xué)、溫度和物理振動加速度等參數(shù)都可以指示機器的重型軸承的磨損情況。設(shè)計人員將研究分析哪些參數(shù)可以用于預(yù)測軸承 60%健康狀態(tài)。理想的是，只用一個參數(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)計人員必須評測不同的數(shù)據(jù)處理能力和 人工智能算法，才能可靠地預(yù)測機器的健康狀況。

有許多數(shù)據(jù)處理方法可用實現(xiàn)預(yù)測性維護應(yīng)用，這些數(shù)據(jù)處理方法可分為兩大類：時域和頻域[9]。每種方法都有各種的優(yōu)缺點。

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、陀螺儀、磁力計、振動傳感器、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)級傳感器通常提供更高的性能和精度、更好的溫度和時間穩(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；
每個傳感器都有自己的量程和頻響帶寬。設(shè)計人員必須仔細研究這兩個參數(shù)，以選擇適合的傳感器。圖 9 顯示了一系列我們?yōu)轭A(yù)測性維護應(yīng)用場景推薦的型號。

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)測性維護中必不可少的組件，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荷，從而提高整個系統(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、陀螺儀、磁力計、振動傳感器、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)測性維護等應(yīng)用領(lǐng)域，這個范圍的產(chǎn)品在創(chuàng)新概念和實際應(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,價格合理的各種智能傳感器與智能儀器產(chǎn)品,共同推動智能科技與人類文明的進步.期待您的合作致電。歡迎您的合作致電！