Inteligentny czujnik wykrywa wycieki

Dla tego czujnika przepływu opracowuje naukowiec z Fraunhofer IPA we współpracy z SICK AG usługę dodatkową wykrywania wycieków. © SICK AG

Największą zaletą usługi dodatku do wykrywania wycieków jest tak zwane klasteryzowanie: wycieki odzwierciedlają się w charakterystycznych przebiegach krzywych. Inteligentny algorytm je rozpoznaje i wysyła alarm. © Fraunhofer IPA/Fot. Rainer Bez

Dotychczas inteligentny czujnik przepływu jest jeszcze prototypem. Jest testowany i rozwijany na demonstracyjnej instalacji sprężonego powietrza. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Uciążliwe poszukiwania wycieków w systemach sprężonego powietrza mogą wkrótce stać się znacznie prostsze: Fraunhofer IPA rozwija we współpracy z SICK AG dodatkową usługę wykrywania wycieków dla inteligentnego czujnika przepływu. Samouczące się algorytmy analizują dane pomiarowe, co pozwala na wykrycie miejsc nieszczelności.

Norma ISO 50001 zobowiązuje przedsiębiorstwa do oszczędzania energii. Muszą one wyznaczyć sobie cel, ile energii chcą zaoszczędzić w nadchodzących latach – i ten cel osiągnąć. Duży potencjał oszczędności istnieje na przykład w przypadku sprężonego powietrza, jednej z najbardziej rozpowszechnionych i kosztownych form energii w niemieckim przemyśle. W kraju działa około 60 000 systemów sprężonego powietrza. Razem zużywają one rocznie 16,6 terawatogodzin, co stanowi siedem procent całkowitego zużycia energii elektrycznej w krajowym przemyśle.

Do 30 procent zużytej energii ucieka jednak bez wykorzystania przez drobne wycieki. Wykrycie tych dziur, zagięć lub nieszczelnych połączeń jest do tej pory związane z dużym nakładem pracy. »Produkty i metody dostępne na rynku do wykrywania wycieków nie są opłacalne dla wielu użytkowników«, mówi Christian Dierolf z działu Systemów Energetycznych Przemysłu w Instytucie Fraunhofer IPA. »Aby je stosować, trzeba albo wielokrotnie wykrywać wycieki za pomocą ultradźwiękowego urządzenia, albo dokładać nowe zawory do indywidualnej kontroli siłowników pneumatycznych.« W wielu przedsiębiorstwach zatem żyje się z tym marnotrawstwem z konieczności.

Czujnik przepływu uczy się sam

Jednak w przyszłości nie będzie już powodu, aby niepotrzebnie tracić sprężone powietrze i rezygnować z potencjału oszczędności energii. Naukowiec Dierolf rozwija we współpracy z SICK AG dodatkową usługę wykrywania wycieków dla ich inteligentnego czujnika przepływu. Rejestruje on na bieżąco ciśnienie, temperaturę i przepływ, generując z tego ciągłe wykresy. Analizę tych wykresów ma przeprowadzać samouczący się algorytm. »Kluczową cechą jest tzw. klasteryzacja: wycieki odzwierciedlają się w charakterystycznych przebiegach wykresów. Algorytm je rozpoznaje i wysyła alarm«, wyjaśnia Dierolf.

Implementacja ma być możliwie prosta: czujnik, który wspólnie rozwijają Fraunhofer IPA i SICK od koncepcji do wersji seryjnej, nie musi być podłączony ani do sterownika maszyny, ani do przemysłowego komputera. Zamiast tego, czujnik przepływu ma własny mały wyświetlacz i dodatkowe interfejsy, takie jak MQTT i OPC-UA, umożliwiające automatyczne powiadomienie użytkownika. Dodatkowo użytkownik może uzyskać dostęp do czujnika przez interfejs webowy. Co więcej, algorytm będzie się samodzielnie uczyć. W ramach tzw. uczenia maszynowego bez nadzoru, na końcu musi tylko osoba sprawdzić, czy algorytm wyciągnął poprawne wnioski na podstawie dostępnych informacji.

Klasteryzacja ma stać się standardem

»Dla nas wyniki wspólnego projektu rozwojowego są wystarczającym powodem, aby w przyszłych generacjach czujników przepływu standardowo udostępniać klientom klasteryzację jako inteligentną usługę«, mówi Thomas Weber, kierownik działu rozwoju »Industrial Instrumentation« w SICK.

Jednak zanim to nastąpi, minie jeszcze trochę czasu. Dotychczas usługa wykrywania wycieków dla inteligentnego czujnika przepływu jest jeszcze prototypem. Niedawno w siedzibie firmy w Waldkirch zbudowano demonstracyjną instalację sprężonego powietrza i dostarczono ją do Fraunhofer IPA w Stuttgarcie. W niej zamontowany jest prototyp czujnika, który jest obecnie testowany i rozwijany.