La photo montre la zone du moteur diesel du garde-côte Spencer où le « tableau de bord » développé par le MIT a détecté des dommages qui auraient pu provoquer un incendie. Les dommages étaient cachés sous le capuchon marron au centre. Crédit :Massachusetts Institute of Technology
Un nouveau système conçu par des chercheurs du MIT peut surveiller le comportement de tous les appareils électriques dans un bâtiment, bateau, ou usine, déterminer lesquels sont utilisés à un moment donné et si certains présentent des signes d'une défaillance imminente. Testé sur un garde-côte, le système a localisé un moteur avec un câblage grillé qui aurait pu provoquer un grave incendie à bord.
Le nouveau capteur, dont les lectures peuvent être surveillées sur un affichage graphique facile à utiliser appelé tableau de bord NILM (surveillance de charge non intrusive), est décrit dans le numéro de mars de Transactions IEEE sur l'informatique industrielle , dans un article du professeur de génie électrique du MIT Steven Leeb, jeune diplômé André Aboulian MS '18, et sept autres au MIT, les garde-côtes américains, et l'Académie navale des États-Unis. Un deuxième article paraîtra dans le numéro d'avril de Technologie marine , la publication de la Society of Naval Architects and Marine Engineers.
Le système utilise un capteur qui est simplement attaché à l'extérieur d'un fil électrique en un seul point, sans nécessiter aucune coupe ou épissure de fils. De ce seul point, il peut détecter le flux de courant dans le fil adjacent, et détecter les "signatures" distinctives de chaque moteur, pompe, ou pièce d'équipement dans le circuit en analysant minuscule, fluctuations uniques de la tension et du courant chaque fois qu'un appareil s'allume ou s'éteint. Le système peut également être utilisé pour surveiller la consommation d'énergie, pour identifier les améliorations possibles de l'efficacité et déterminer quand et où les appareils sont utilisés ou inactifs.
L'inspection a montré que certains des serpentins de chauffage à eau du moteur diesel, à droite, ont été gravement corrodées. Une bobine non corrodée est illustrée à gauche. Crédit :Massachusetts Institute of Technology
La technologie est particulièrement bien adaptée pour des applications relativement petites, contenait des systèmes électriques tels que ceux desservant un petit navire, imeuble, ou usine avec un nombre limité d'appareils à surveiller. Dans une série de tests sur un garde-côte basé à Boston, le système a fourni une démonstration spectaculaire l'année dernière.
Environ 20 moteurs et appareils étaient suivis par un seul tableau de bord, connecté à deux capteurs différents, sur le cutter USCGC Spencer. Les capteurs, qui dans ce cas avait une connexion câblée, a montré qu'une quantité anormale d'énergie était consommée par un composant des principaux moteurs diesel du navire, appelé chauffe-eau à chemise. À ce moment, Leeb dit, les membres d'équipage étaient sceptiques quant à la lecture mais sont allés la vérifier quand même. Les radiateurs sont cachés sous des capots métalliques de protection, mais dès que le couvercle a été retiré de l'appareil suspect, la fumée est sortie, et une corrosion sévère et une isolation brisée ont été clairement révélées.
"Le navire est compliqué, " dit Leeb. " C'est magnifiquement géré et entretenu, mais personne ne pourra tout repérer."
Un aperçu du garde-côte Spencer, où le tableau de bord développé par le MIT a détecté des problèmes qui auraient pu conduire à un incendie électrique, à temps pour écarter le danger. Crédit :Massachusetts Institute of Technology
le lieutenant-colonel Nicolas Galanti, officier mécanicien sur le cotre, dit "l'avertissement préalable de NILM a permis à Spencer de se procurer et de remplacer ces appareils de chauffage pendant notre période de maintenance dans le port, et déployer avec un système d'eau de veste entièrement capable de mission. Par ailleurs, NILM a détecté un grave risque d'électrocution et a peut-être empêché un incendie [électrique] de classe Charlie dans notre salle des machines. »
Le système est conçu pour être facile à utiliser avec peu de formation. Le tableau de bord de l'ordinateur comporte des cadrans pour chaque appareil surveillé, avec des aiguilles qui resteront dans la zone verte quand les choses seront normales, mais basculez dans la zone jaune ou rouge lorsqu'un problème est détecté.
Détecter les anomalies avant qu'elles ne deviennent des dangers graves est la tâche principale du tableau de bord, mais Leeb souligne qu'il peut également remplir d'autres fonctions utiles. En surveillant en permanence quels appareils sont utilisés à quel moment, il pourrait permettre aux audits énergétiques de trouver des appareils allumés inutilement alors que personne ne les utilisait, ou repérer des moteurs moins efficaces qui consomment plus de courant que leurs homologues similaires. Cela pourrait également aider à garantir que les procédures d'entretien et d'inspection appropriées sont suivies, en indiquant si un appareil a été activé ou non comme prévu pour un test donné.
Le système de surveillance fournit un affichage facile à lire pour montrer aux membres d'équipage l'état des divers appareils électriques surveillés. Tant que l'aiguille reste dans la zone verte, l'appareil fonctionne normalement, mais s'il va aux segments orange ou rouge, cela signifie qu'il y a un problème qui doit être vérifié. Crédit :Massachusetts Institute of Technology
"C'est un tabouret à trois pieds, " dit Leeb. Le système permet " le calcul des scores énergétiques, suivi d'activité, et la surveillance basée sur l'état. » Mais c'est cette dernière capacité qui pourrait être cruciale, « surtout pour les personnes disposant de systèmes critiques, " dit-il. En plus des garde-côtes et de la marine, il dit, qui comprend des entreprises telles que les producteurs de pétrole ou les fabricants de produits chimiques, qui doivent surveiller des usines et des sites sur le terrain qui contiennent des matières inflammables et dangereuses et nécessitent donc de larges marges de sécurité dans leur fonctionnement.
Une caractéristique importante du système qui est attrayante pour les applications militaires et industrielles, Leeb dit, est que tous ses calculs et analyses peuvent être effectués localement, dans le système lui-même, et ne nécessite aucune connexion Internet, ainsi, le système peut être isolé physiquement et électroniquement et donc très résistant à toute altération extérieure ou vol de données.
Bien qu'à des fins de test, l'équipe ait installé à la fois des versions câblées et sans contact du système de surveillance (les deux types ont été installés dans différentes parties du garde-côte), les tests ont montré que la version sans contact pourrait probablement produire suffisamment d'informations, rendant le processus d'installation beaucoup plus simple. Alors que l'anomalie qu'ils ont trouvée sur ce cutter provenait de la version filaire, Leeb dit, « si la version sans contact a été installée » dans cette partie du navire, "nous verrions presque la même chose."
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.
