科學人雜誌
工程

電力偵探

2019-08-01 布希維克 ( Sophie Bushwick )
新的偵測系統會預警電力設備即將故障


美國海岸防衛隊巡防艦史賓塞號上的主柴油引擎外觀十分正常,但新開發的偵測系統顯示,用於預熱引擎的加熱器發生故障。機組人員拆開加熱器的金屬蓋,發現鏽蝕的電線正在冒煙。


今年3月發表於《IEEE工業資訊交易》的論文描述了一套新系統,資深作者美國麻省理工學院的教授勒布(Steven Leeb)說:「不僅加熱器故障,引擎內的絕緣材料也開始磨損碎裂,差一點就起火。我們的電力監控系統能夠偵測過去一年來的逐步變化,預測何時會出現重大故障。」


這套系統運用的是「非侵入式負載監控」(NILM)技術。在船艦和建築中,許多電力裝置通常連結到單一電源,而每個裝置都有獨特的電流變化。NILM偵測器安裝在電路中的一點,記錄這些獨特的「指紋」,確定每個裝置使用多少電力。雖然NILM技術在1980年代就已出現,但這幾年才開始實際運用,因為公家機關和新創公司最近發展出監控住家和建築用電量的智慧型測量儀器。


這套新系統處理NILM的資料,並在海岸防衛隊巡防艦的儀表板上顯示。沒有參與這項研究的美國麻州大學阿模斯特分校電子和電腦工程助理教授爾溫(David Irwin)評論:「研究人員開發了一套實用的工具。」學界的許多NILM計畫都十分深奧,但勒布團隊著重實際應用,成功把這項技術轉化為商業使用的偵測器。


類似儀表板的介面也能警示住家電器故障,應用在工業或軍事設備上更能發揮關鍵作用。勒布說:「診斷目的是直接偵測電器故障,甚至預測何時可能故障。」事先預測史賓塞號引擎零件故障,海岸防衛隊能趁著船艦靠岸期間更換。


勒布說:「沒有人希望東西壞掉。」但是在巡防艦、煉油廠、化工廠、生產線或商業大樓裡,一個零件壞掉就可能造成整體運作癱瘓,導致更大的系統停擺,後果嚴重且影響範圍廣大。



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