麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計的新系統(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)隊的快艇上進行測試時,，系統(tǒng)檢測出了一個燒壞的電機，這可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的機載火災(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行監(jiān)控，稱為NILM（非侵入式負載監(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,，獨特的波動來檢測電路中每個電機,，泵或設(shè)備的獨特“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效率。
檢查顯示,，右側(cè)的部分柴油發(fā)動機水加熱線圈嚴(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)隊快艇進行的一系列測試中，該系統(tǒng)去年有一次非常戲劇化的演示,。
在海岸警衛(wèi)隊的快艇Spencer上,，使用一個儀表板可以監(jiān)控大約20臺電機和設(shè)備，這里使用了兩個不同的傳感器進行監(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,，“它的運行和維護已經(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)阻止了我們機房內(nèi)的電氣火災(zāi),?！?/p>
該系統(tǒng)易于使用，幾乎不需要培訓(xùn),。計算機儀表板為每個被監(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。通過顯示設(shè)備是否按計劃激活給定測試,，還可以幫助確保遵循正確的維護和檢查程序,。
監(jiān)控系統(tǒng)提供易于閱讀的顯示，以向機組成員顯示被監(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)備就會正常運行，但如果它進入橙色或紅色部分,，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)可以進行“能量記分,、活動跟蹤和基于狀態(tài)的監(jiān)控”。這最后一項能力至關(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,，團隊已經(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>