Chytrý senzor detekuje úniky

Pro tento průtokový senzor vyvíjí vědec z Fraunhofer IPA ve spolupráci se společností SICK AG dodatečnou službu detekce úniků. © SICK AG

Hlavní výhodou doplňkové služby pro detekci úniků je takzvané shlukování: úniky se projevují v charakteristických průbězích křivek. Inteligentní algoritmus je rozpozná a spustí alarm. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Dosud je inteligentní průtokový senzor pouze prototypem. Je testován na demonstračním zařízení s tlakovým vzduchem a dále vyvíjen. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Hledání úniků v tlakových zařízeních může brzy být mnohem jednodušší: Fraunhofer IPA ve spolupráci se společností SICK AG vyvíjí doplňkovou službu pro detekci úniků u inteligentního průtokoměru. Samoučící algoritmy vyhodnocují měřicí data a odhalují tak netěsnosti.

Norma ISO 50001 zavazuje podniky k úsporám energie. Musí si stanovit cíle, kolik energie chtějí v příštích letech ušetřit – a tyto cíle také dosáhnout. Velké možnosti úspor jsou například u stlačeného vzduchu, jednoho z nejrozšířenějších a nejdražších energetických zdrojů v německém průmyslu. V zemi je v provozu přibližně 60 000 zařízení na stlačený vzduch. Společně spotřebovávají každý rok 16,6 terawatthodin, což odpovídá sedmi procentům celkové spotřeby elektřiny domácího průmyslu.

Ale až 30 procent spotřebované energie uniká nevyužitě z malých úniků. Odhalit tyto dírky, záhyby nebo netěsnící spojovací kusy je zatím spojeno s velkým úsilím. »Produkty a metody dostupné na trhu pro detekci úniků se nevyplatí pro mnoho uživatelů«, říká Christian Dierolf z oddělení průmyslových energetických systémů Fraunhoferova institutu pro výrobu a automatizaci IPA. »K jejich použití musíte buď opakovaně hledat úniky pomocí ultrazvukového zařízení, nebo instalovat nové ventily pro individuální sledování pneumatických pohonů.« V mnoha podnicích je proto nutné snášet plýtvání.

Průtokoměr se učí sám

V budoucnu však již nebude důvod, proč nechat stlačený vzduch zbytečně unikat a vzdát se potenciálu úspor energie. Výzkumník Dierolf totiž ve spolupráci se společností SICK AG vyvíjí doplňkovou službu pro detekci úniků u jejich inteligentního průtokoměru. Ten kontinuálně zaznamenává tlak, teplotu a průtok a z těchto dat vytváří bezchybné průběhy křivek. Tyto křivky budou vyhodnocovat samoučící algoritmy. »Hlavní výhodou je takzvané shlukování: úniky se projevují charakteristickými průběhy křivek. Ty algoritmus rozpozná a vydá alarm«, vysvětluje Dierolf.

Implementace by měla být co nejjednodušší: senzor, který společně vyvíjejí Fraunhofer IPA a SICK od konceptu po sériovou výrobu, nemusí být připojen jak k řídicí jednotce stroje na stlačený vzduch, tak k průmyslovému PC. Místo toho má průtokoměr sám malé displeje a další rozhraní, jako jsou MQTT a OPC-UA, které umožňují automatické upozornění uživatele. Navíc může uživatel přistupovat ke senzoru přes webové rozhraní. Algoritmus se navíc sám naučí. Při takzvaném nesupervizovaném strojovém učení musí na konci člověk pouze zkontrolovat, zda algoritmus správně vyvodil závěry z dostupných informací.

Shlukování má být standardem

»Pro nás jsou výsledky z tohoto společného vývojového projektu dostatečným důvodem, abychom v budoucích generacích průtokoměrů standardně nabízeli našim zákazníkům shlukování jako inteligentní službu«, říká Thomas Weber, vedoucí vývoje oddělení »Industrial Instrumentation« ve společnosti SICK.

Do té doby však ještě nějakou dobu potrvá. Protože zatím je doplňková služba pro detekci úniků u inteligentního průtokoměru stále pouze prototypem. Nedávno byla v sídle společnosti v Waldkirchu postavena demonstrační stanice na stlačený vzduch a dodána Fraunhofer IPA do Stuttgartu. V ní je instalován prototyp senzoru, který je nyní testován a dále vyvíjen.