Un nuovo sistema ideato dai ricercatori del MIT può monitorare il comportamento di tutti i dispositivi elettrici all'interno di un edificio, nave, o fabbrica, determinare quali sono in uso in un dato momento e se mostrano segni di un guasto imminente. Quando testato su un cutter della Guardia Costiera, il sistema ha individuato un motore con cablaggio bruciato che avrebbe potuto causare un grave incendio a bordo.

Il nuovo sensore, le cui letture possono essere monitorate su un display grafico di facile utilizzo chiamato dashboard NILM (monitoraggio del carico non intrusivo), è descritto nel numero di marzo di Transazioni IEEE sull'informatica industriale , in un articolo del professore di ingegneria elettrica del MIT Steven Leeb, neolaureato Andre Aboulian MS '18, e altri sette al MIT, la Guardia Costiera degli Stati Uniti, e l'Accademia Navale degli Stati Uniti. Un secondo articolo apparirà nel numero di aprile di Tecnologia marina , la pubblicazione della Society of Naval Architects and Marine Engineers.

Il sistema utilizza un sensore che è semplicemente collegato all'esterno di un cavo elettrico in un unico punto, senza richiedere alcun taglio o giunzione di fili. Da quell'unico punto, può rilevare il flusso di corrente nel filo adiacente, e rilevare le "firme" distintive di ciascun motore, pompa, o pezzo di attrezzatura nel circuito analizzando piccoli, fluttuazioni uniche della tensione e della corrente ogni volta che un dispositivo si accende o si spegne. Il sistema può essere utilizzato anche per monitorare il consumo di energia, per identificare possibili miglioramenti dell'efficienza e determinare quando e dove i dispositivi sono in uso o inattivi.

La tecnologia è particolarmente adatta per relativamente piccoli, conteneva sistemi elettrici come quelli che servono una piccola nave, costruzione, o fabbrica con un numero limitato di dispositivi da monitorare. In una serie di test su un cutter della Guardia Costiera con sede a Boston, il sistema ha fornito una dimostrazione drammatica l'anno scorso.

Circa 20 motori e dispositivi venivano monitorati da un'unica dashboard, collegato a due diversi sensori, sulla taglierina USCGC Spencer. I sensori, che in questo caso aveva una connessione cablata, ha mostrato che una quantità anomala di energia veniva assorbita da un componente dei principali motori diesel della nave chiamato scaldabagno a camicia. A quel punto, Leeb dice, i membri dell'equipaggio erano scettici sulla lettura, ma sono andati comunque a controllarla. I riscaldatori sono nascosti sotto coperture metalliche protettive, ma non appena il coperchio è stato rimosso dal dispositivo sospetto, usciva del fumo, e sono stati chiaramente rivelati una grave corrosione e un isolamento rotto.

"La nave è complicata, " Dice Leeb. "È gestito e mantenuto magnificamente, ma nessuno sarà in grado di individuare tutto."

tenente colonnello Nicholas Galanti, ufficiale di macchina sulla fresa, afferma "l'avviso anticipato della NILM ha permesso a Spencer di procurarsi e sostituire questi riscaldatori durante il nostro periodo di manutenzione in porto, e schierarsi con un sistema di irrigazione a camicia completamente compatibile con la missione. Per di più, NILM ha rilevato un grave rischio di scosse elettriche e potrebbe aver impedito un incendio di classe Charlie [elettrico] nella nostra sala macchine."

Il sistema è progettato per essere facile da usare con poca formazione. La dashboard del computer dispone di quadranti per ogni dispositivo monitorato, con aghi che rimarranno nella zona verde quando le cose sono normali, ma entra nella zona gialla o rossa quando viene individuato un problema.

Rilevare le anomalie prima che diventino gravi pericoli è il compito principale del cruscotto, ma Leeb fa notare che può svolgere anche altre utili funzioni. Monitorando costantemente quali dispositivi vengono utilizzati e in quali orari, potrebbe consentire agli audit energetici di trovare dispositivi che sono stati accesi inutilmente quando nessuno li stava usando, o individuare motori meno efficienti che assorbono più corrente rispetto ai loro omologhi simili. Potrebbe anche aiutare a garantire che vengano seguite le corrette procedure di manutenzione e ispezione, mostrando se un dispositivo è stato attivato o meno come programmato per un determinato test.

"È uno sgabello a tre gambe, " Dice Leeb. Il sistema consente "il punteggio energetico, monitoraggio delle attività, e monitoraggio basato sulle condizioni." Ma è quest'ultima capacità che potrebbe essere cruciale, "soprattutto per le persone con sistemi mission-critical, "dice. Oltre alla Guardia Costiera e alla Marina, lui dice, che include aziende come produttori di petrolio o produttori di prodotti chimici, che hanno bisogno di monitorare fabbriche e siti sul campo che includono materiali infiammabili e pericolosi e quindi richiedono ampi margini di sicurezza nel loro funzionamento.

Una caratteristica importante del sistema che è attraente sia per applicazioni militari che industriali, Leeb dice, è che tutti i suoi calcoli e analisi possono essere eseguiti localmente, all'interno del sistema stesso, e non richiede affatto una connessione a Internet, così il sistema può essere fisicamente ed elettronicamente isolato e quindi altamente resistente a qualsiasi manomissione esterna o furto di dati.

Sebbene a scopo di test il team abbia installato sia la versione cablata che quella senza contatto del sistema di monitoraggio, entrambi i tipi sono stati installati in diverse parti del cutter della Guardia Costiera, i test hanno dimostrato che la versione senza contatto potrebbe probabilmente produrre informazioni sufficienti, rendendo il processo di installazione molto più semplice. Mentre l'anomalia che hanno trovato su quella taglierina proveniva dalla versione cablata, Leeb dice, "se la versione senza contatto è stata installata" in quella parte della nave, "vedremmo quasi la stessa cosa."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.