Tính bền vững cho Internet vạn vật công nghiệp

Thế giới đang phải đối mặt với những thách thức sinh thái và kinh tế to lớn. Các công nghệ tương lai là để định hình Internet vạn vật (IoT). Việc cung cấp năng lượng cho hàng triệu thiết bị liên lạc là một thách thức quan trọng. Trên một quy mô lớn, năng lượng tái tạo từ lâu đã trở thành một phần không thể thiếu trong việc tạo ra năng lượng. Các cánh đồng với pin mặt trời tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời hoặc tuabin gió hiện đang chiếm ưu thế trong cảnh quan. Hình thức tạo ra năng lượng này cũng tồn tại ở quy mô nhỏ hơn. Điều này được gọi là “thu thập năng lượng. ” Bộ chuyển đổi năng lượng nhỏ “thu hoạch” năng lượng từ sự khác biệt về chuyển động, ánh sáng hoặc nhiệt độ. Lượng năng lượng này đủ để cung cấp năng lượng cho cảm biến không dây và truyền dữ liệu qua radio.

Thu hoạch năng lượng cho các sản phẩm dựa trên sóng vô tuyến đã được sản xuất hàng loạt bao gồm bốn nguồn khác nhau:

1. Cử động – ấn trên công tắc, các bộ phận máy di chuyển, chuyển động quay của tay cầm
2. Nhẹ – ánh sáng mặt trời trong nhà hoặc ánh sáng mặt trời chiếu vào trong phòng
3. Sự khác biệt về nhiệt độ – giữa nguồn nhiệt như bộ tản nhiệt, đường ống hoặc lò hơi và môi trường, và sự thay đổi ngày và đêm
4. Trường điện từ – một cuộn dây không tiếp xúc trong một kẹp lồng được cắt xung quanh cáp cấp nguồn cho đồng hồ đo và đo dòng điện

Đối với mỗi nguồn này, có các bộ chuyển đổi năng lượng khác nhau với các thông số công suất khác nhau. Loại tạo ra năng lượng, cùng với sản lượng điện tương ứng, xác định một cách quyết định các ứng dụng cảm biến có thể có.

Cải thiện tính bền vững

Nhờ công nghệ thu hoạch năng lượng này, cảm biến vô tuyến đang trở nên bền vững vì chúng thậm chí không cần dây cáp hoặc năng lượng pin, không chỉ thân thiện với môi trường mà còn tiết kiệm chi phí. Việc thay thế một pin duy nhất trong môi trường công nghiệp thường tốn 300 đô la Mỹ. Mặc dù bản thân việc thay thế pin là một quá trình tương đối nhanh, nhưng việc di chuyển đến địa điểm, xác định vị trí cảm biến, kiểm tra thiết bị và ghi lại quy trình đều làm tăng đáng kể chi phí lao động. Thông thường, pin được cho là có tuổi thọ vài năm, nhưng trên thực tế, các công ty bảo trì thường thay thế chúng chậm nhất là một hoặc hai năm một lần để tránh hỏng hóc sớm.

Tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường cũng ngày càng trở nên quan trọng; Giá đồng đang tăng dần và các thành phần độc hại, cũng như các Gasa cạnh an toàn, của pin là một vấn đề nghiêm trọng. Cảm biến thu hoạch năng lượng không dây là một giải pháp bền vững có tính đến cả Gasa cạnh tài chính và các tác động lên môi trường.

Đang hoạt động cho ngành

Cảm biến có một chức năng chính trong sản xuất công nghiệp. Ví dụ, chúng có thể được sử dụng để giám sát chất lượng và quá trình hoặc bảo trì dựa trên điều kiện. Phạm vi ứng dụng rộng rãi và đang phát triển theo hướng Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) do việc sử dụng ngày càng nhiều các cảm biến không dây. Bằng cách kết hợp radio tiết kiệm năng lượng với bộ chuyển đổi năng lượng cục bộ, các cảm biến không dùng pin và do đó không cần bảo trì cũng có thể được gắn trực tiếp trên các bộ phận chuyển động hoặc trong môi trường kín, ví dụ, để đo vị trí của các bộ phận cơ Gas, mức tiêu thụ hiện tại, hoặc nhiệt độ của các bộ phận cơ Gas, chất lỏng hoặc chất Gas.

Cảm biến trong kiểm soát chất lượng

Giám sát chất lượng được sử dụng để kiểm soát toàn bộ quá trình sản xuất và đảm bảo các đặc tính mong muốn của sản phẩm cuối cùng dựa trên các thông số khác nhau. Vì mục đích này, các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không Gas, hoặc các yếu tố quá trình như vị trí hoặc nhiệt độ phải được theo dõi.

Hệ thống giám sát tự động cần dữ liệu do cảm biến tạo ra. Tuy nhiên, để làm được điều này, các cảm biến này phải phù hợp hoàn toàn với các quy trình sản xuất hiện có và không được yêu cầu đào tạo đặc biệt hoặc tạo ra các chi phí tiếp theo trong quá trình vận hành đang diễn ra. Đây là nơi mà việc tích hợp các cảm biến tự cấp nguồn và do đó không cần bảo trì mang lại những lợi thế quyết định.

Bảo trì dựa trên điều kiện với cảm biến không dùng pin

Ngoài sản phẩm, máy móc cũng phải được giám sát để đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra suôn sẻ. Chúng thường chịu độ mòn cao, vì vậy việc xác định sớm các vấn đề và có biện pháp đối phó thích hợp là điều kiện tiên quyết quan trọng để đảm bảo chất lượng liên tục và bảo vệ khỏi thời gian ngừng sản xuất.

Một vấn đề cơ bản của việc lập kế hoạch bảo trì là tính toán các khoảng thời gian giữa mỗi chu kỳ bảo trì. Một mặt, thời gian giữa các ngày bảo trì phải càng ngắn càng tốt để có thể phát hiện ra bất kỳ sai lệch nào trước khi xảy ra sự cố lớn. Mặt khác, mỗi lần bảo trì đều dẫn đến chi phí cao cho nhân sự và máy móc nhàn rỗi.

Trong nhiều trường hợp, có thể thu được thông tin có giá trị bằng cách theo dõi một vài thông số đơn giản. Ví dụ, nhiệt độ tăng có thể cho thấy ma sát cao hơn và do đó mài mòn. Cảm biến nhiệt độ không dây có thể được sử dụng cho các quá trình đo lường. Cảm biến độ ẩm giám sát xem nước có bị rò rỉ hay không để tránh bị hỏng do nước. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cũng cung cấp thông tin về điều kiện không Gas để luôn đảm bảo chất lượng không Gas nhất quán.

Đó là lý do tại sao cảm biến thu thập năng lượng không dây là lý tưởng cho một loạt các ứng dụng công nghiệp. Chúng không cần bảo trì, linh hoạt và lắp đặt không tốn kém – các tính năng lý tưởng để đảm bảo không chỉ các tiêu chuẩn chất lượng cao mà còn mang tính bền vững hơn trong môi trường Công nghiệp 4.0.

IoT trong Nhà máy

Trong sản xuất, IoT cho phép sản xuất cá nhân hóa, linh hoạt và hiệu quả hơn đáng kể. Với sự trợ giúp của các cảm biến được nối mạng với nền tảng IoT thông minh, thậm chí có thể tạo ra một cặp song sinh kỹ thuật số, tức là một hình ảnh ảo chính xác của một chiếc máy trong toàn bộ vòng đời của nó. Số hóa cũng đang tiến triển nhanh chóng trong các tòa nhà. Điều này dẫn đến các quy trình dịch vụ tự động trong quản lý cơ sở, tiết kiệm năng lượng cao hơn và phúc lợi cá nhân tốt hơn cho người dùng. Một thứ rất cần thiết cho cả quy trình công nghiệp và các tòa nhà nhà máy: cảm biến không dây không dùng pin.