KI in Druck- und Temperatursensoren implementieren

Allgemeine Beschreibung

Der digitale Druck- und Temperatursensor vereint einen primären Druckmessumformer und einen primären Temperaturmessumformer in einem gemeinsamen Gehäuse.

Der intelligente Analysekanal stützt sich auf ein in den Sensor integriertes Hardware-Software-Modul für künstliche Intelligenz. Es ermöglicht die analytische Überwachung, wie sich die physikalischen Größen Druck und Temperatur im Zeitverlauf verändern.

Über diesen Kanal lässt sich der Sensor auf konkrete Prozesse trainieren, denen die Messwerte im Zeitverlauf folgen. Weichen die Messwerte stark vom zuvor eingelernten Verhaltensmodell ab, löst der Sensor über den Analysekanal ein Hardware-Ereignis (Interrupt) aus und erzeugt eine json-Sequenz, die beschreibt, wie die Messwerte im Zeitverlauf abweichen — die sogenannte „Wärmespur“ (Heat Trace) bzw. „Lücke“ (Gap). Dadurch kann das übergeordnete System sofort („on the fly“) gemäß dem konfigurierten Algorithmus reagieren.

Steuerungsketten

Dieser Sensor erlaubt es, die klassische Steuerungskette aufzugeben und stattdessen eine direkte oder indirekte Prozesssteuerung mit paralleler Ereignisübertragung an den Server einzusetzen.

Auch eine direkte Ansteuerung bestimmter Stellglieder ist möglich:

Beide Kanäle des intelligenten Druck- und Temperatursensors arbeiten unabhängig und parallel. Dadurch lässt sich der Sensor sowohl in klassischen Überwachungs- und Steuerungssystemen als auch in selbstlernenden intelligenten Systemen einsetzen.

Im Verbund mit Telemetriesystemen ermöglicht der digitale Kanal des Sensors, den Sensor aus der Ferne darauf zu trainieren, Anomalien im technologischen Prozess zu erkennen. Außerdem unterstützt er das schnelle Klonen des KI-Algorithmus eines Sensors und erlaubt so eine rasche Skalierung über technologisch identische Prozesse hinweg.

Der zentrale Unterschied zwischen Steuerungssystemen auf Basis eines intelligenten Sensors und PID-Regelsystemen liegt in der Flexibilität, mit der der Sensor auf einen bestimmten, im Zeitverlauf ablaufenden technologischen Prozess trainiert wird. Daraus ergibt sich eine direkte, unmittelbar auf das Ereignis bezogene Aktion, während PID-Systeme die Messparameter iterativ über ein Stellglied mithilfe einer Rückkopplung nachregeln.

Zentrale Vorteile

Die wichtigsten Vorteile intelligenter Sensoren sind:

• Sofortige Reaktionsgeschwindigkeit auf Prozessänderungen im Zeitverlauf, bis hinab zu 1 ms — bis zu 1000-mal schneller als bestehende Systeme.
• Geringere Gesamtkosten eines Prozessüberwachungs- und -steuerungssystems (um bis zu das 100-Fache) durch den Wegfall der gesamten Kette an Zwischengeräten.
• Kein Bedarf, komplexe Mechanismen für Überwachung und Steuerung zu entwickeln.
• Geringere Ausfallwahrscheinlichkeit und eine um ein Mehrfaches verbesserte Zuverlässigkeit der Überwachungs- und Steuerungssysteme dank der kürzeren Gerätekette.