麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)的新系統(tǒng)可以監(jiān)控建筑物,，船舶或工廠內(nèi)所有電子設(shè)備的行為，可以在任何給定時間確定哪些電子設(shè)備正在使用以及是否有任何即將發(fā)生故障的跡象的設(shè)備,。在海岸警衛(wèi)隊(duì)的快艇上進(jìn)行測試時，系統(tǒng)檢測出了一個燒壞的電機(jī),，這可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)載火災(zāi),。
這款新型傳感器，其讀數(shù)可以在一個易于使用的圖形顯示器上進(jìn)行監(jiān)控,，稱為NILM（非侵入式負(fù)載監(jiān)控）儀表板,，MIT的Steven Leeb教授的一篇論文中描述了該傳感器的工作原理。
該系統(tǒng)使用的傳感器簡單地在單個點(diǎn)處連接到電線的外部,，而不需要任何切割或拼接電線,。從這一點(diǎn)開始，它可以感知相鄰導(dǎo)線中的電流,，并通過分析電壓和電流中微小的,，獨(dú)特的波動來檢測電路中每個電機(jī)，泵或設(shè)備的獨(dú)特“特征”,，以及監(jiān)控設(shè)備的開啟或關(guān)閉狀態(tài),。該系統(tǒng)還可用于監(jiān)控能源使用情況，通過調(diào)度設(shè)備何時何地使用或閑置來改進(jìn)效率,。
檢查顯示,，右側(cè)的部分柴油發(fā)動機(jī)水加熱線圈嚴(yán)重腐蝕,，左側(cè)為未腐蝕的線圈。圖片來源：麻省理工學(xué)院
該技術(shù)特別適用于監(jiān)控相對較小的電氣系統(tǒng),，例如小型船舶，建筑物或工廠中有有限數(shù)量的設(shè)備的電氣系統(tǒng),。在對位于波士頓的海岸警衛(wèi)隊(duì)快艇進(jìn)行的一系列測試中,，該系統(tǒng)去年有一次非常戲劇化的演示。
在海岸警衛(wèi)隊(duì)的快艇Spencer上,，使用一個儀表板可以監(jiān)控大約20臺電機(jī)和設(shè)備,，這里使用了兩個不同的傳感器進(jìn)行監(jiān)測，傳感器在這種情況下使用硬線連接,。監(jiān)測結(jié)果表明船舶的主要柴油發(fā)動機(jī)的部件（稱為夾套式熱水器）吸收了異常的動力,。Leeb說，船員們對監(jiān)測結(jié)果持懷疑態(tài)度,，但還是去檢查了相關(guān)部件,。加熱器被裝在保護(hù)金屬蓋下，當(dāng)從裝置上取下蓋子,，煙就傾瀉了出來,，加熱器被嚴(yán)重的腐蝕和破損的絕緣露了出來。
“船很復(fù)雜,，”Leeb表示,，“它的運(yùn)行和維護(hù)已經(jīng)非常出色了，但沒有人能夠洞察一切異常的問題,?！?/p>
海岸警衛(wèi)隊(duì)快艇spencer內(nèi)部，麻省理工學(xué)院開發(fā)的儀表板在這兒發(fā)現(xiàn)了可能導(dǎo)致電氣火災(zāi)的問題,，及時避免了危險,。圖片來源：麻省理工學(xué)院
快艇工程師Nicholas Galanti中校表示，“NILM的預(yù)警讓我們的港口維修期間采購和更換Spencer的這些加熱器,，并配備了具有完全任務(wù)能力的夾套水系統(tǒng),。此外， NILM還發(fā)現(xiàn)了一個嚴(yán)重的電擊危險,，已經(jīng)阻止了我們機(jī)房內(nèi)的電氣火災(zāi),。”
該系統(tǒng)易于使用,，幾乎不需要培訓(xùn),。計(jì)算機(jī)儀表板為每個被監(jiān)控的設(shè)備配備儀表盤，正常情況下,，指針會留在綠色區(qū)域,，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時會轉(zhuǎn)入黃色或紅色區(qū)域,。
在異常成為嚴(yán)重危險之前發(fā)現(xiàn)異常是儀表板的主要任務(wù)，但Leeb指出它還可以執(zhí)行其他有用的功能,。通過不斷監(jiān)控在什么時間使用哪些設(shè)備,，它可以使能量審計(jì)能夠找到在沒有人使用時不必要地打開的設(shè)備，或者發(fā)現(xiàn)效率低于同類設(shè)備的電機(jī),。通過顯示設(shè)備是否按計(jì)劃激活給定測試,，還可以幫助確保遵循正確的維護(hù)和檢查程序。
監(jiān)控系統(tǒng)提供易于閱讀的顯示,，以向機(jī)組成員顯示被監(jiān)控的各種電氣設(shè)備的狀況,。只要針停留在綠色區(qū)域，設(shè)備就會正常運(yùn)行,，但如果它進(jìn)入橙色或紅色部分,，則表示存在需要檢查的問題。圖片來源：麻省理工學(xué)院
“這個系統(tǒng)有三個功能,，”Leeb介紹道,，該系統(tǒng)可以進(jìn)行“能量記分、活動跟蹤和基于狀態(tài)的監(jiān)控”,。這最后一項(xiàng)能力至關(guān)重要,，“特別是對于擁有關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)的人來說，”他說,，除了海岸警衛(wèi)隊(duì)和海軍外,，還包括石油生產(chǎn)商或化學(xué)品制造商等公司，他們需要監(jiān)控包含易燃和有害物質(zhì)的工廠和現(xiàn)場,，因此需要在運(yùn)營中獲得廣泛的安全保障,。
Leeb說，該系統(tǒng)的一個重要特征是對軍事和工業(yè)應(yīng)用都有一定的用處,，它的所有計(jì)算和分析都可以在本地的系統(tǒng)內(nèi)完成,，并且不需要互聯(lián)網(wǎng)連接，這可以保持與外部的隔離,，這樣就能高度抵抗任何外部篡改或數(shù)據(jù)竊取,。
目前為了測試，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)安裝了監(jiān)控系統(tǒng)的有線和無線版本,，兩種類型都安裝在Coast Guard快艇的不同部位,。測試表明無線版就能獲得足夠的信息，且安裝過程要簡單得多,。雖然他們在快艇上發(fā)現(xiàn)的異常來自有線版本,，但Leeb說，“如果安裝了無線版本，我們會看到幾乎相同的結(jié)果,?！?/p>