智能传感器是工业4.0的重要组成部分,帮助企业提高可靠性和成本效益。

安装在泵上的智能传感器。

传感器与智能传感器

传感器是一种通过将特定物理量转换成电信号来实现检测和测量的设备(如测量光、声音、压力、温度、振动、湿度、速度、加速度、特定化学成分或气体的存在、运动、灰尘颗粒的存在等等)。当传感器检测并传输数据时,执行器被触发并开始工作。执行器接收信号并确定它需要执行哪些步骤才能在环境中起作用。

智能传感器是能够自主感知、收集、判断、分析和处理外部环境数据的智能传感设备。具有信息采集、处理、交换、存储和传输功能的多元件集成电路称为智能传感器。传感器、通信模块、微处理器、驱动程序和接口以及软件算法都集成在一个系统级设备中。它提供了自学习、自诊断、自补偿以及感知融合和灵活通信的能力。

与一般传感器相比,智能传感器具有以下优势:

自检、自校准、自诊断

当电源打开时,自诊断功能进行自检并使用诊断测试来确定组件是否有故障,并且可以根据使用时间在线校正,微处理器可以对存储的测量特性数据进行比对校验。

感应融合

智能传感器可以同时检测多种物理化学性质,提供更能准确反映物质流动规律的数据。例如,聚变液位传感器可以同时监测介质的温度、流量、压力和密度。而机械传感器很难同时测量目标对象上特定点的三维振动加速度、速度、位移和其他参数。

信息处理

智能传感器不仅可以通过软件纠正各种确定性系统缺陷,还可以有效补偿随机误差并降低噪点,从而大大提高传感器精度。

高可靠性

集成传感器系统消除了传统结构的一些不可靠元件,提高了整个系统的抗干扰性能。它还具有诊断、校准和保存数据的能力,同时保持高度的稳定性。

高性价比

在精度要求相同的情况下,多功能智能传感器的性价比远高于单功能传感器,尤其是在集成了更便宜的微处理器之后。

功能多样化

  • 智能传感器可实现多传感器多参数综合测量,通过编程扩展测量和使用范围;
  • 智能传感器具有一定的适应能力,可以根据检测对象或条件的变化改变输出数据的范围;
  • 智能传感器具有数字通讯接口功能,可直接发送到远程计算机进行处理;
  • 智能传感器具有多种数据输出形式,适用于各种应用系统。

信号归一化

放大器可以在模数转换器将传感器的模拟信号转换为数字信号之前对其进行归一化。数字归一化由微处理器以各种数字传输形式执行,包括串行、并行、频率、相位和脉冲。

智能传感器应用

智能传感器具有以下4个基本功能,可以在不同条件下进行应用。

01.测量

智能传感器和普通传感器一样,都具有测量这一基本功能。智能传感器还有其他亮点,例如校准补偿。

02.配置

就机械性、有用性、操作性方面而言,配置包含主动安装支持——传感器可以选择在配置错误或安装失误时发出警报。

03.验证

验证能力可以提供管理,如智能传感器功能的一致管理。监督结果可以存放在信息库中,并有意识地更新和访问来进行维护。

04.沟通

智能传感器的另一个关键元素是通信,这是一种双向交互。

应用案例

01.井下监测可持续油藏运营解决方案

沙特阿美公司开发了一种用于井下监测CO2的AI驱动智能传感器优化框架,该框架通过无线技术实时整合多个红外成分数据,并确定井下的CO2浓度。然后利用这些浓度来优化控制阀,从而在维持生产的同时最大限度地减少CO2排放。

沙特阿美(因上述解决方案)、Emnify、日立能源和塔塔咨询公司荣获2022年行业解决方案奖。

02.预测性维护

美国得克萨斯州的Texmark是一家化学品加工厂,在石油产品供应链中生产危险材料。该公司与Hewlett Packard Enterprise合作部署工业物联网,为员工创造更安全的环境,同时通过不间断的生产力、增加的正常运行时间和更好的流程分析来节省资金。他们还与德勤合作安装无线传感器和数字驱动器,利用人力和数字化转型的双重力量,将炼油厂的泵连接起来,利用数据做出预测和预防资产故障、降低风险、提高生产力和降低成本的决策。

Texmark部署工业互联网来打造“未来的炼油厂”。

03.12个月节省252,320英镑

英国的一家大型化工厂在其现场关键区域的关键资产频繁发生故障,导致生产严重损失。他们的维修团队的大部分时间都花在了应对已发生的故障上,很少有计划地维护,导致同一资产在短时间内多次紧急维修。在与AVT Reliability远程诊断中心合作后,维修工程师使用移动和固定的智能传感器对一些资产进行定期读数,由远程诊断中心团队进行数据分析,并提供报告和建议,该公司得以从各个方面全面了解资产健康状况,在一年中节省了252,320英镑的故障相关开支。

AVT Reliability提供的支持有助于企业减少用于修复资产的小时数,增加生产时间并改善整体资产健康状况。

研究显示,从2020年到2027年,全球智能传感器市场的CAGR(复合年均增长率)预计将增长18.6%,到2027年将达到1,436.5亿美元。通过自动校准、增加智能、诊断和通信能力以及测试,手机买球可以预期,未来传感器将具有更高的可靠性。未来,对具有更高准确性和成本合理的传感器及传感器系统的需求将呈现爆炸式增长,不仅实现更高的可靠性将是研发的一个重要方面,未来的传感器设计本身也是一个重要方面。智能化传感器虽然还有很长的路要走,但未来充满光明。

引用

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iot-use-case-for-petrochemical-firm/

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