作者：Shankar Malladi、Jason Griffin和Sebastien Christian

為什么要進行預測性維護？

在當今的工廠中，僅在美國，由于系統故障就發(fā)生了1400萬小時的計劃外停機，導致數十億美元的損失。挨次 為了防止此類事件，工廠通常采用昂貴的基于路線的 專家收集數據以評估設備運行狀況的方法 或者利用一系列次優(yōu)的傳感解決方案，這些解決方案不能可靠地檢測所有 這些系統中可能發(fā)生的潛在故障。

現在工業(yè)4.0（也稱為工業(yè)物聯網或IIoT） 浪潮如火如荼，工業(yè)客戶更專注于部署 增加設備正常運行時間、降低運營成本、擴展的解決方案 設備使用壽命長，提高工人生產力。預測性維護 解決方案結合傳感技術來收集設備數據并采用 高級分析和算法，可對 設備。因此，這種方法有望提高整體工業(yè)水平。 生產率提高 30% 以上。

一個常見的需求是完整的交鑰匙無線解決方案，該解決方案結合了 硬件和軟件，易于安裝和使用。行業(yè)需要 不需要專家手動收集和/或安裝的解決方案 并維護專用網絡。

智能電機傳感器 （SMS） 及其工作原理

智能電機傳感器（SMS）是一種靈活的、開箱即用的端到端安全無線預測性維護（PdM）解決方案，它結合了ADI 電機方面的軟件、硬件和領域專業(yè)知識，以創(chuàng)建安全的 用于電機預測性維護的可擴展產品。

智能電機傳感器 （SMS） 可與 Android 和 iOS 移動應用程序配合使用，可輕松設置傳感器、查看部署數據和應用內 有關關鍵事件的通知和警報。云托管儀表板提供 機器健康診斷和故障檢測的完整概述 每個電機狀態(tài)的詳細信息和可視化以及 基于 AI 的分析，用于檢測電動機中常見的故障。

電池供電的SMS器件集成了ADI公司的MEMS傳感器、精密轉換器和信號鏈。嵌入在SMS設備中的固件捕獲各種 電機參數（如振動、溫度、速度和磁性） flux），并通過Wi-Fi連接將此數據安全地發(fā)送到后端云 用于處理。在云上運行的人工智能 （AI） 引擎，并且 集成到 Web 應用程序中，分析數據并監(jiān)控 電機。

該系統可以預測九種不同的電氣和機械故障， 通常發(fā)生在電機中，一旦檢測到，就會發(fā)送推送通知 或電子郵件，以通知用戶要采取的適當操作。聰明的 電機傳感器產品套件可作為端到端直接提供給客戶 解決方案或通過 REST API。

傳感器到云的軟件構建塊

圖3顯示了ADI的傳感器到云軟件框架，該框架用于構建SMS解決方案所需的軟件。從傳感器到云 安全的軟件框架有助于滿足對完整解決方案的需求， 沒有將一個完整的系統放在一起的挫敗感和復雜性 從真實數據中獲取切實可行的見解。

圖3.傳感器到云的安全軟件框架。

該框架還支持更高的可重用性，這有助于縮短 市場，并允許軟件團隊專注于交付特定于領域的產品 任何給定產品的解決方案。

除了功能和可擴展性外，規(guī)范性最佳實踐和流程 是確保最強大和安全解決方案的框架的關鍵部分 已交付。軟件框架是推薦最好的體現 實踐和經過驗證的流程，從從以用戶為中心的角度處理每個新客戶參與到DevOps原則的自動化 實現效率和合規(guī)性。

短信云和網絡

OtoSense SMS云后端建立在安全軟件之上并擴展了安全軟件 框架。圖 4 描述了云基礎架構的組件。這 應用程序是多租戶的，以支持加入多個客戶和 確保數據隔離，如圖 5 所示。獨特的定制標簽合作伙伴 版本還允許電機維修車間、電機分銷商等客戶輕松添加他們的徽標和品牌，并將短信直接出售給 他們的客戶。合作伙伴只需 點擊幾下，所有必要的架構都會自動生成，同時 載入電子郵件邀請將發(fā)送給客戶。

圖4.來自安全軟件框架的 SMS 云組件。

圖5.多租戶確保客戶數據隔離。

短信移動應用程序

ADI OtoSense SMS移動應用的架構具有代碼重用功能 作為優(yōu)先事項。核心應用程序由多個模塊組成，包括短信 通信模塊、API 通信模塊和核心應用 模塊（視圖和導航），如圖 6 所示。

圖6.移動應用程序體系結構。

這些模塊表示可以在所有自定義標簽中重復使用的所有內容 合作伙伴應用程序。對于每個新的自定義標簽應用程序，都會創(chuàng)建一個新的配置集，其中包含合作伙伴的品牌 UI 組件和 API 配置。此軟件架構使移動應用程序開發(fā)團隊能夠快速輕松地創(chuàng)建新的合作伙伴應用程序，以及 高效地向所有合作伙伴應用程序發(fā)布新功能和更新。

短信人工智能引擎

ADI OtoSense AI平臺可以解決任何檢測解釋挑戰(zhàn)。 該平臺已被用于實現智能電機傳感器解決方案的機器學習組件。

ADI在電機方面的深入了解已被用于創(chuàng)建數字 電動機在所有負載、轉速和溫度范圍內的最佳行為藍圖。但是，一旦出售的每臺電機都偏離了這一點 初始模型。它的環(huán)境、使用和維護操作使其獨一無二。

安裝在電機上后，ADI OtoSense SMS首先采集數據進行學習 這款電機與藍圖有何不同，并創(chuàng)造了獨特的數字孿生 對于 SMS 邊緣設備連接到的電機。從那里，OtoSense SMS 將來自該電機的數據與在 完全相同的操作條件。如果行為存在實質性差異 在物理電機及其數字孿生之間，OtoSense SMS對此進行了分析。 差異，以確定這種差異的最可能根本原因，以及 通知用戶故障的存在、其來源以及 執(zhí)行以解決它。

系統能夠檢測以下九個常見問題：

電機動力系統中可能導致不對稱的故障 電機電流。

由于任何電機旋轉部件的重心位移而導致機器轉子不平衡。

電機和電機負載之間失去對準。

電機定子故障，導致電機不對稱 電流。

定子與定子同心度時電機故障 轉子未維護。

電機冷卻系統出現問題，例如通風受阻 出口或風扇停止，在電機獨立通風的情況下。

轉子故障，例如轉子有源部分的不連續(xù)性，例如 轉子棒或短路環(huán)，或銅轉子焊接問題。

軸承故障，例如缺乏潤滑或內部和外部缺陷 比賽、保持架或滾動體。

電機固定系統與操作臺上的問題，如腳軟/松。

短信固件

SMS中嵌入的固件捕獲電機的各種參數 它附著并發(fā)送的（振動、溫度、速度、磁通量） 這些數據通過Wi-Fi連接到后端云安全地進行處理。短信固件通過Wi-Fi與iOS或Android智能手機連接 用于啟用設備安裝和預配的接口。固件提供 用于在部署期間和之后對設備進行故障排除的診斷信息，并且可以通過無線方式安全地更新。

SMS 固件是利用基于可移植服務的基于架構的框架構建的。該框架由模塊化、可重用的功能組成 包裝在與應用程序無關的服務 API 中的塊，以實現其他 IoT 的重用 應用。它還使應用程序開發(fā)人員能夠輕松集成特定于應用程序的信號處理功能和算法以及服務 API 進入產品。圖 7 顯示了框架的功能塊。

圖7.安全固件框架功能塊。

端到端安全性

ADI OtoSense SMS采用端到端設計，具有業(yè)界最佳的安全性 協議和控制，確保 SMS 數據和見解保持其 準確性和精密度，經過可靠的處理，不間斷地傳輸，并且始終且僅由授權的OtoSense SMS用戶訪問。

每個SMS客戶在OtoSense云上都有一個專用帳戶，所有數據 （傳感器數據、見解、帳戶信息等）使用客戶進行分區(qū) ID 作為頂級分區(qū)鍵。對客戶數據的訪問僅限于會員 客戶帳戶，并通過身份和 主要云服務提供商提供的訪問管理服務。

用戶帳戶創(chuàng)建、管理和用戶名/密碼登錄安全性 （包括密碼重置功能）利用受信任的用戶管理 以及來自主要身份和登錄服務提供商的身份驗證服務， 確保用戶從兩個移動應用程序安全可靠地登錄 和網絡儀表板。

SMS 設備和 Web 應用程序之間的會話是獨占的 通過相互認證的 TLS 建立。進出短信設備的所有數據都是 通過 MQTT-over-TLS 協議加密和傳輸。這包括傳感器 數據、發(fā)送到 SMS 設備的命令以及傳輸到 已部署短信設備。

結論

所有軟件構建模塊，結合ADI的先進技術，如 MEMS傳感器、精密轉換器和信號鏈以及電氣專業(yè)知識 電機，為電機的預測性維護提供了完整的開箱即用解決方案。端到端安全解決方案旨在提供 值得信賴的見解，可延長設備正常運行時間、降低運營成本、擴展 設備使用壽命長，提高工人生產力。

審核編輯：郭婷