Инженер

Крис Мерфи, инженер по приложениям, Analog Devices

В этой статье объясняется, как последние достижения в технологии MEMS выдвинули датчики акселерометра на передний план, конкурируя с пьезоэлектрическими датчиками в приложениях мониторинга на основе состояния. Мы также обсудим, как использовать новую платформу разработки, которая делает все это возможным. Другая статья будет посвящена программной среде, поддерживающей эту платформу разработки, а также тому, как ее можно интегрировать с популярными инструментами анализа данных для разработки примеров машинного обучения и, в конечном итоге, как ее можно развернуть на различных ресурсах.

Мониторинг на основе состояния (CbM) включает в себя мониторинг машин или активов с помощью датчиков для измерения текущего состояния здоровья. Прогнозное обслуживание (PdM) включает в себя сочетание таких методов, как CbM, машинное обучение и аналитика, для прогнозирования предстоящих циклов или сбоев обслуживания активов. Учитывая прогнозируемый значительный рост мониторинга состояния оборудования во всем мире, крайне важно знать и понимать ключевые тенденции. Все больше и больше компаний CbM обращаются к PdM, чтобы дифференцировать свои предложения продуктов. Менеджеры по техническому обслуживанию и объектам теперь имеют новые возможности, когда дело доходит до CbM, такие как беспроводные установки и более дешевые и высокопроизводительные установки. Хотя большая часть системной инфраструктуры CbM остается неизменной, новая технология MEMS теперь может быть напрямую интегрирована в системы, в которых традиционно доминируют пьезоэлектрические датчики или в системы, которые ранее не контролировались из-за ценовых барьеров.

При типичном проектировании сигнальной цепи CbM требуется учитывать множество различных инженерных дисциплин и технологий, которые постоянно совершенствуются и усложняются. В настоящее время существуют различные типы клиентов, обладающие опытом в конкретных областях, таких как разработка алгоритмов (только программное обеспечение) или проектирование аппаратного обеспечения (только аппаратное обеспечение), но не всегда то и другое.

Разработчикам, желающим сосредоточиться на разработке своих алгоритмов, необходимы озера данных для точного прогнозирования сбоев и простоев активов. Они не хотят проектировать оборудование или устранять неполадки целостности данных; они просто хотят использовать данные, которые, как известно, имеют высокую точность. Аналогичным образом, инженерам аппаратного обеспечения, стремящимся повысить надежность системы или снизить затраты, необходимо решение, которое можно легко подключить к существующей инфраструктуре, чтобы можно было сравнить его с существующими решениями. Им нужен доступ к данным в читаемом формате, который легко использовать и экспортировать, чтобы они не тратили время на оценку производительности.

Многие проблемы системного уровня можно решить с помощью платформенного подхода — от датчиков до разработки алгоритмов — что позволяет использовать все типы клиентов.

Платформа мониторинга состояния CN0549 представляет собой высокопроизводительное готовое аппаратное и программное решение, которое обеспечит высококачественную потоковую передачу данных о вибрации от актива в среду разработки алгоритмов/машинного обучения. Платформа полезна экспертам по аппаратному обеспечению, поскольку она представляет собой протестированное и проверенное системное решение, обеспечивающее высокоточный сбор данных, проверенное механическое соединение с объектом и высокопроизводительный широкополосный датчик вибрации. Предоставляются все файлы проектирования аппаратного обеспечения, что позволяет легко интегрировать его в проектируемый вами продукт. CN0549 также привлекателен для экспертов по ПО, поскольку он абстрагирует проблемы аппаратного обеспечения сигнальной цепи мониторинга состояния и позволяет группам разработчиков программного обеспечения и специалистам по обработке данных сразу же приступить к разработке алгоритмов машинного обучения. Ключевые особенности и преимущества включают в себя:

Платформа разработки CbM состоит из четырех различных элементов, показанных на рисунке 1, которые мы обсудим индивидуально, прежде чем рассматривать объединенное общее решение.

Рисунок 1. Элементы платформы разработки CbM.

Датчики с более широкой полосой пропускания и низким уровнем шума позволяют раньше обнаруживать такие неисправности, как проблемы с подшипниками, кавитация и зацепление шестерен. Крайне важно, чтобы любая электроника сбора данных поддерживала точность измеренных данных вибрации; в противном случае информация о критической неисправности может быть потеряна. Поддержание точности данных о вибрации позволяет быстрее увидеть тенденции, и с высокой степенью уверенности мы можем рекомендовать профилактическое обслуживание, тем самым уменьшая ненужный износ механических элементов и неизбежно продлевая срок службы активов.