Een nieuw systeem, bedacht door onderzoekers van MIT, kan het gedrag van alle elektrische apparaten in een gebouw volgen. schip, of fabriek, bepalen welke op een bepaald moment in gebruik zijn en of er tekenen zijn van een dreigende storing. Wanneer getest op een kustwachtkotter, het systeem lokaliseerde een motor met doorgebrande bedrading die tot een ernstige brand aan boord had kunnen leiden.

De nieuwe sensor, waarvan de metingen kunnen worden gecontroleerd op een gebruiksvriendelijk grafisch display, een NILM-dashboard (non-intrusive load monitoring), wordt beschreven in het maartnummer van IEEE-transacties op industriële informatica , in een paper van MIT-hoogleraar elektrotechniek Steven Leeb, recent afgestudeerd Andre Aboulian MS '18, en zeven anderen aan het MIT, de Amerikaanse kustwacht, en de US Naval Academy. Een tweede artikel verschijnt in het aprilnummer van Mariene technologie , de publicatie van de Society of Naval Architects and Marine Engineers.

Het systeem maakt gebruik van een sensor die eenvoudig op één punt aan de buitenkant van een elektrische draad wordt bevestigd, zonder dat er draden moeten worden geknipt of gesplitst. Vanaf dat ene punt het kan de stroom van stroom in de aangrenzende draad voelen, en detecteer de onderscheidende "handtekeningen" van elke motor, pomp, of apparaat in het circuit door kleine, unieke schommelingen in de spanning en stroom wanneer een apparaat in- of uitgeschakeld wordt. Het systeem kan ook worden gebruikt om het energieverbruik te monitoren, om mogelijke efficiëntieverbeteringen te identificeren en te bepalen wanneer en waar apparaten in gebruik zijn of inactief zijn.

De technologie is vooral geschikt voor relatief kleine, bevatte elektrische systemen zoals die voor een klein schip, gebouw, of fabriek met een beperkt aantal apparaten om te bewaken. In een reeks tests op een kustwachtkotter in Boston, het systeem zorgde vorig jaar voor een dramatische demonstratie.

Ongeveer 20 motoren en apparaten werden gevolgd door een enkel dashboard, aangesloten op twee verschillende sensoren, op de snijder USCGC Spencer. De sensoren, die in dit geval een bedrade verbinding had, toonde aan dat een abnormale hoeveelheid stroom werd getrokken door een onderdeel van de hoofddieselmotoren van het schip, een waterverwarmer genaamd. Op dat punt, Leeb zegt, bemanningsleden waren sceptisch over de lezing maar gingen het toch controleren. De kachels zijn verborgen onder beschermende metalen afdekkingen, maar zodra de hoes van het verdachte apparaat was verwijderd, er kwam rook uit, en ernstige corrosie en gebroken isolatie werden duidelijk onthuld.

"Het schip is ingewikkeld, " zegt Leeb. "Het wordt fantastisch gerund en onderhouden, maar niemand zal alles kunnen zien."

Luitenant-kolonel Nicholas Galanti, ingenieur officier op de snijder, zegt:"de waarschuwing vooraf van NILM stelde Spencer in staat deze kachels aan te schaffen en te vervangen tijdens onze onderhoudsperiode in de haven, en inzetten met een volledig missie-capabel jacket-watersysteem. Verder, NILM heeft een ernstig schokgevaar gedetecteerd en heeft mogelijk een klasse Charlie [elektrische] brand in onze machinekamer voorkomen."

Het systeem is ontworpen om gemakkelijk te gebruiken met weinig training. Het computerdashboard is voorzien van wijzerplaten voor elk apparaat dat wordt bewaakt, met naalden die in de groene zone blijven als alles normaal is, maar zwaai naar de gele of rode zone als er een probleem wordt gesignaleerd.

Het detecteren van anomalieën voordat ze ernstige gevaren worden, is de primaire taak van het dashboard, maar Leeb wijst erop dat het ook andere nuttige functies kan vervullen. Door constant te monitoren welke apparaten op welk moment worden gebruikt, het zou energie-audits mogelijk maken om apparaten te vinden die onnodig aan stonden terwijl niemand ze gebruikte, of spot minder efficiënte motoren die meer stroom trekken dan hun vergelijkbare tegenhangers. Het kan er ook voor zorgen dat de juiste onderhouds- en inspectieprocedures worden gevolgd, door te laten zien of een apparaat al dan niet is geactiveerd zoals gepland voor een bepaalde test.

"Het is een driepotige kruk, " zegt Leeb. Het systeem zorgt voor "energiescores, activiteit volgen, en conditiegebaseerde monitoring." Maar het is die laatste mogelijkheid die cruciaal kan zijn, "vooral voor mensen met bedrijfskritische systemen, " zegt hij. Naast de kustwacht en de marine, hij zegt, waaronder bedrijven zoals olieproducenten of chemische fabrikanten, die fabrieken en veldlocaties moeten controleren die ontvlambare en gevaarlijke materialen bevatten en daarom brede veiligheidsmarges nodig hebben bij hun werking.

Een belangrijk kenmerk van het systeem dat aantrekkelijk is voor zowel militaire als industriële toepassingen, Leeb zegt, is dat alle berekeningen en analyses lokaal kunnen worden gedaan, binnen het systeem zelf, en heeft helemaal geen internetverbinding nodig, zodat het systeem fysiek en elektronisch kan worden geïsoleerd en dus zeer goed bestand is tegen manipulatie van buitenaf of gegevensdiefstal.

Hoewel het team voor testdoeleinden zowel bedrade als contactloze versies van het monitoringsysteem heeft geïnstalleerd - beide typen werden geïnstalleerd in verschillende delen van de kustwachtkotter - hebben de tests aangetoond dat de contactloze versie waarschijnlijk voldoende informatie zou kunnen produceren, waardoor het installatieproces veel eenvoudiger wordt. Terwijl de anomalie die ze op die snijplotter vonden van de bedrade versie kwam, Leeb zegt, "als de contactloze versie was geïnstalleerd" in dat deel van het schip, "we zouden bijna hetzelfde zien."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.