Промышленный интернет вещей (IIoT) меняет принципы работы мировой промышленности, занимая центральное место в современном производстве благодаря оптимизации процессов, повышению производительности и принятию интеллектуальных решений. И в этой цифровой трансформации сенсорная технология играет незаменимую роль как основной фактор сбора данных и мониторинга в режиме реального времени.
Введение в датчики IoT
Датчик IoT - это электронный модуль или чипсет, используемый для определения состояния окружающей среды или системы и передачи собранных данных в Интернет через шлюз, например, пограничные вычисления. Датчики могут работать через физический контакт, излучение или магнитные поля. Основные типы делятся на две категории:
Пассивные датчики: Чувствуют изменения в окружающей среде и генерируют данные без внешнего источника питания, как, например, датчики температуры.
Активные датчики: например, инфракрасные датчики, для правильной работы которых требуются батарейки или другие источники питания.
Как это работает: Датчики IoT собирают данные, измеряя переменные в физической среде, такие как температура, влажность или качество воздуха, и передают их по сети на шлюз или в облако. После хранения данных в базе данных они могут быть обработаны с помощью аналитики данных для поддержки последующих решений.
Интеграция технологий: IoT-датчики часто сочетаются с технологиями искусственного интеллекта (ИИ) и облачных вычислений, чтобы еще больше повысить эффективность обработки данных и аналитики для создания эффективных интеллектуальных приложений.
Общие датчики
1. Датчики температуры: ключ к контролю окружающей среды и процессов
Датчики температуры являются важной частью промышленного Интернета вещей, позволяя точно отслеживать изменения температуры окружающей среды и оборудования. Это очень важно в таких чувствительных к температуре отраслях, как химическая, пищевая и фармацевтическая промышленность. Например, в химической промышленности термопары и резистивные датчики температуры (RTD) контролируют процессы химической реакции в режиме реального времени, чтобы обеспечить безопасность и качество продукции.
2. Датчики влажности: Точное регулирование условий окружающей среды
Датчики влажности используются для контроля уровня влажности в воздухе и незаменимы в текстильной, сельскохозяйственной и фармацевтической промышленности. Например, в текстильном производстве влажность напрямую влияет на натяжение пряжи и качество продукции.
3. Датчики давления: Промышленная безопасность и эффективность систем
Датчики давления обеспечивают эффективную и безопасную работу промышленных систем, определяя давление жидкостей или газов. Распространенные области применения: нефть и газ, мониторинг давления в трубопроводе в режиме реального времени для предотвращения аварий с утечками; промышленная автоматизация, оптимизация работы гидравлических систем и пневматического оборудования.
4. Датчики приближения: Основная технология для бесконтактного обнаружения
Датчики приближения широко используются в автоматизированных производственных линиях и интеллектуальных устройствах, определяя близость объектов. Например: Производство, используемое в производственных линиях для определения положения деталей; интеллектуальные устройства, такие как смартфоны, модуль распознавания лиц в ядре сенсорной технологии.
5. Датчики уровня жидкости: мониторинг жидкости и управление промышленными процессами
Датчики уровня жидкости широко используются для контроля высоты жидкостей, например: водоподготовка с использованием EG Edge Computing Gateway для работы с датчиками уровня воды для обнаружения уровня резервуаров для обеспечения бесперебойного водоснабжения.
6. Датчики ускорения и гироскопы: двойной удар при обнаружении движения
Датчики ускорения используются для измерения линейного ускорения, а гироскопы предоставляют информацию о направлении движения, определяя угловую скорость. Сочетание этих двух датчиков расширяет возможности динамического мониторинга, например, в беспилотных летательных аппаратах для повышения стабильности полета и точности навигации, в промышленных роботах для оптимизации траектории движения роботизированных манипуляторов, в транспорте и логистике для отслеживания динамики движения транспортных средств в режиме реального времени.
7. Изображение и оптические датчики: Получение и анализ визуальных данных
Датчики изображения и оптические датчики играют важную роль в промышленном контроле. Например: обрабатывающая промышленность, использование систем машинного зрения для обнаружения дефектов внешнего вида изделий; горнодобывающая промышленность, оптические датчики помогают определить состав руды; интеллектуальные здания, с помощью датчика освещенности автоматически регулируют интенсивность освещения для снижения энергопотребления.
8. Газовые датчики: краеугольный камень безопасности и экологического мониторинга
Газовые датчики определяют концентрацию газов в воздухе и широко используются для обеспечения промышленной безопасности и защиты окружающей среды. В химической промышленности отслеживаются утечки токсичных газов, чтобы минимизировать опасность для персонала и окружающей среды; для защиты окружающей среды датчики используются на станциях мониторинга качества воздуха, чтобы сообщать о концентрации загрязняющих веществ в режиме реального времени.
9. Датчики вибрации: Основной инструмент для прогнозируемого технического обслуживания
Датчики вибрации помогают осуществлять предиктивное обслуживание механического оборудования, отслеживая изменения в вибрации оборудования. Анализ вибрации промышленного оборудования - насосов, турбин и т. д. - позволяет заранее обнаружить аномалии, сократив расходы на обслуживание; мониторинг зданий - обнаружить динамические изменения в конструкциях зданий, оценив сейсмический риск.
10. Инфракрасные датчики: средства обнаружения
Чувствует определенные характеристики окружающей среды, испуская инфракрасное излучение. Он способен измерять тепло, излучаемое объектом, а также измерять расстояние. Он применяется в различных областях. Его использование в радиационных термометрах зависит от материала объекта. ИК-датчики также используются в мониторах пламени и для анализа влажности. ИК-датчики применяются в газоанализаторах, использующих свойства поглощения газа в ИК-области. Существует два метода измерения плотности газа: дисперсионный и недисперсионный. Инфракрасные устройства формирования изображения используются в тепловизорах и приборах ночного видения.
Новые датчики
С развитием технологий искусственного интеллекта (ИИ), граничных и облачных вычислений датчики IoT станут залогом новых прорывов:
1. Умные датчики со встроенным искусственным интеллектом: непосредственная обработка данных с помощью встроенных алгоритмов, повышающих скорость и точность обработки данных.
2. Конструкция с низким энергопотреблением: продлевает срок службы батареи датчика и снижает затраты на обслуживание.
3. Многофункциональные датчики: позволяют одному устройству одновременно определять несколько физических или химических параметров.
Важными проблемами при разработке датчиков IoT являются вопросы конфиденциальности и безопасности данных. Необходимость обеспечения широкого обмена данными при сохранении конфиденциальности пользователей по-прежнему является первоочередной задачей.
Заключение
Применение сенсорных технологий Industrial IoT в современной промышленности принесло беспрецедентное повышение эффективности и инновационные возможности в различные отрасли. Разнообразные функции датчиков - от мониторинга температуры до строительства "умного города" - стали основной движущей силой развития Индустрии 4.0 и "умного общества".
