Capteur intelligent détecte les fuites

Pour ce capteur de débit, un chercheur de l'Institut Fraunhofer IPA, en collaboration avec SICK AG, développe un service supplémentaire de détection de fuites. © SICK AG

L'atout du service supplémentaire de détection de fuites est ce que l'on appelle le clustering : les fuites se manifestent par des courbes caractéristiques. Un algorithme intelligent les détecte et déclenche une alarme. © Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez

Jusqu'à présent, le capteur de débit intelligent est encore un prototype. Il est testé et développé sur une installation de démonstration d'air comprimé. © Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez

La recherche fastidieuse de fuites dans les installations d'air comprimé pourrait bientôt devenir beaucoup plus simple : le Fraunhofer IPA développe, en collaboration avec SICK AG, un service supplémentaire de détection de fuites pour un capteur de débit intelligent. Des algorithmes auto-apprenants analysent les données de mesure et détectent ainsi les points de fuite.

La norme ISO 50001 oblige les entreprises à économiser de l'énergie. Elles doivent se fixer un objectif quant à la quantité d'énergie qu'elles souhaitent économiser dans les années à venir — et le réaliser. D'importants potentiels d'économie existent, par exemple dans le domaine de l'air comprimé, l'une des formes d'énergie les plus répandues et coûteuses dans l'industrie allemande. Environ 60 000 installations d'air comprimé sont en service dans le pays. Ensemble, elles consomment chaque année 16,6 térawattheures, ce qui représente sept pour cent de la consommation électrique totale de l'industrie nationale.

Jusqu'à 30 pour cent de l'énergie utilisée s'échappe cependant sans être exploitée à cause de petites fuites. Détecter ces trous, coudes ou raccords défectueux jusqu'à présent nécessitait beaucoup d'efforts. « Les produits et méthodes disponibles sur le marché pour détecter les fuites ne sont pas rentables pour de nombreux utilisateurs », explique Christian Dierolf du département Systèmes énergétiques industriels du Fraunhofer IPA. « Pour les utiliser, il faut soit détecter les fuites à l'aide d'un appareil à ultrasons à plusieurs reprises, soit ajouter de nouvelles vannes pour la surveillance individuelle des actionneurs pneumatiques. » Dans de nombreuses entreprises, on doit donc vivre avec ce gaspillage par nécessité.

Le capteur de débit s'apprend tout seul

Mais à l'avenir, il n'y aura plus de raison de laisser l'air comprimé s'échapper inutilement et de renoncer aux potentiels d'économie d'énergie. En effet, le chercheur Dierolf développe, en étroite collaboration avec SICK AG, un service supplémentaire de détection de fuites pour leur capteur de débit intelligent. Il enregistre en permanence la pression, la température et le débit, et en tire des courbes sans lacunes. Une algorithme auto-apprenant doit analyser ces courbes. « La particularité réside dans ce qu'on appelle le clustering : les fuites se traduisent par des courbes caractéristiques. L'algorithme les reconnaît et déclenche une alarme », explique Dierolf.

L'implémentation doit être extrêmement simple : le capteur, que le Fraunhofer IPA et SICK développent conjointement du concept à la série, ne doit pas être connecté ni à la commande de la machine d'air comprimé ni à un PC industriel. Au lieu de cela, le capteur de débit dispose d'un petit écran et d'autres interfaces telles que MQTT et OPC-UA, permettant une notification automatisée de l'utilisateur. De plus, l'utilisateur peut accéder au capteur via une interface web. En outre, l'algorithme s'apprend de manière autonome. Lors de cet apprentissage automatique non supervisé, une personne doit simplement vérifier si l'algorithme a tiré les bonnes conclusions à partir des informations disponibles.

Le clustering deviendra la norme

« Pour nous, les résultats du projet de développement commun sont une raison suffisante pour rendre le clustering disponible en tant que service intelligent standard dans les futures générations de capteurs de débit », déclare Thomas Weber, responsable du développement du secteur « Instrumentation industrielle » chez SICK.

Mais cela prendra encore un peu de temps. En effet, le service supplémentaire de détection de fuites pour le capteur de débit intelligent n'est encore qu'un prototype. Récemment, une installation de démonstration d'air comprimé a été construite au siège de l'entreprise à Waldkirch et livrée au Fraunhofer IPA à Stuttgart. Elle intègre le prototype de capteur, qui est maintenant testé et amélioré.