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『中国数字科技馆』预测电器寿命的传感器


『中国数字科技馆』预测电器寿命的传感器
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图片来源：Pixabay
从外表来看 ， “斯潘塞”号上的主发动机似乎一切正常 。 但是 ， 经过最新研制的探测器扫描后 ， 这台装备在美国海岸警卫队缉私艇上的发动机却暴露了它的问题：一组用来预热设备的加热器已经坏了 。 当船员们打开加热器的金属外壳后 ， 发现了被腐蚀的电线 ， 电线上还冒着烟 。
出问题的不止是加热器 ， “发动机的绝缘层已经有磨损和破裂的迹象 ， 这很容易引发火灾 ， ”麻省理工学院的斯蒂文·利布（Steven Leeb）教授说 。 今年三月 ， 利布在电气与电子工程师协会旗下的《工业信息学会刊》（Transactions on Industrial Informatics）上发表有关这套探测器的最新研究 。 利布说 ， “我们的电力探测器有能力探测设备在一年以内的连续变化 ， 并且预估它可能出现严重故障的时间 。 ”
这套探测仪之所以如此厉害 ， 全靠一种叫做“非干预式负荷监测”（NILM）的先进技术 。 无论是在船舶或者建筑物中 ， 大量设备常常是由单电源集中供电的 ， 每台设备都会在通电后发生独特的变化 ， 只要把非干预式负荷监测传感器安装在电网中任意一点 ， 就能够提取这些设备独一无二的“指纹” 。 基于这些信息 ， 工程师可以判断对应设备的损耗情况 。 尽管非干预式负荷监测技术在上世纪80年代左右就已经问世 ， 但在近几年才在智能电表上投入使用 。
在海岸警卫队的缉私艇上 ， 配套的探测系统会现处理非干预式负荷监测的数据 ， 然后反馈到随舰安装的仪表板上 。 戴维·欧文（David Irwin, 并未参与这项研究）是马萨诸塞大学阿默斯特分校电气及计算机工程系的助理教授 ， 他称赞说 ， “这些研究人员做出了一套非常实用的工具 。 ”欧文还说 ， 关于非干预式负荷监测技术的学术研究非常深奥 ， 利布教授的团队能进一步聚焦社会的实际需求 ， 成功将一种传感器投入商业应用 ， 非常了不起 。
还有一种类似的控制面板 ， 能在设备出现问题时及时提醒管理者 。 这类设备在工业生产和军事设施中都可以发挥重要的作用 。 利布教授说：“当发生故障时 ， 诊断工作非常依赖监测到的信息 ， 而监测信息也能预测设备可能发生故障的时间 。 ”由于及时发现了“斯潘塞”号的引擎有部件损坏的问题 ， 海岸警卫队可以在舰船停靠时及时对设备进行整修和更换 。
“大家都不喜欢有东西损坏 ， ”利布教授说 。 无论是在巡逻艇 ， 或者精炼厂、化工生产、建筑业中 ， 设备损坏都有牵一发而动全身的影响 。 一个部件出问题往往会拖累整套设备 ， 出现破桶效应 ， 造成大范围的严重后果 。
撰文：艾苏菲·布希维克（Sophie Bushwick）
翻译：罗广桢
文章来源：环球科学
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【『中国数字科技馆』预测电器寿命的传感器】


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