Развитие Интернета вещей (IoT) вывело эволюцию датчиков на совершенно другой уровень. Датчики - неотъемлемая часть любой инженерной компании, работающей на платформе IoT. Различные отрасли и организации используют различные типы датчиков Интернета вещей, такие как датчики температуры, датчики приближения, датчики качества воды и т. Д., В соответствии с их требованиями. Компания XYMA Analytics, основанная в 2019 году, предлагает комплексную аналитическую платформу на основе промышленного Интернета вещей для интеллектуального мониторинга процессов.
Использование передовых ультразвуковых волноводных датчиков для работы в самых суровых условиях было основной идеей, которая убедила команду высококвалифицированных инженеров основать компанию. Сегодня компания может похвастаться созданием интеллектуальных датчиков для повышения эффективности работы и предлагает больше, чем просто измерения. Чтобы узнать больше о компании, команде, стиле работы, решениях проблем и планах на будущее, мы задали доктору Нишанту Радже несколько вопросов. Читайте дальше, чтобы узнать, что он говорит!
Доктор Нишант Раджа - главный исполнительный директор XYMA Analytics - компании, созданной в Мадрасском технологическом институте и дочерней компании Центра неразрушающей оценки. Он был старшим научным сотрудником в Исследовательском институте контроля жидкостей, Палаккад в Керале, а затем присоединился к проекту в Центре неразрушающей оценки (CNDE) - IIT Madras и получил степень доктора философии. из Университета Анны. Он также работал над несколькими отраслевыми проектами в области измерения температуры и расхода на основе ультразвукового волновода и имеет богатый промышленный опыт.
В. Что вдохновило вас на создание XYMA Analytics? Какие проблемы стремится решить компания?
XYMA Analytics - результат огромного интереса, вызванного нефтегазовой, производственной и аэрокосмической отраслями. Во время моего исследовательского периода в Центре неразрушающего контроля я участвовал в разработке ультразвуковых волноводных датчиков на основе волноводов для опасных / агрессивных сред в обрабатывающих отраслях; Задача заключалась в том, чтобы решить их болевые точки. Измерение параметров процесса имеет жизненно важное значение в обрабатывающей и обрабатывающей промышленности, где наша технология датчиков на основе волноводов помогла им в распределенных измерениях во враждебных и недоступных регионах. Мы заметили, что в промышленности существует огромный спрос на сенсорные технологии. Это был момент, когда мы решили включить XYMA Analytics в качестве стартапа, который мог бы предоставить промышленные решения сенсорных технологий.для повышения эффективности процессов и продления срока службы продукции.
XYMA Analytics решает проблемы с обычными датчиками процесса с помощью своей новой технологии датчиков на основе ультразвукового волновода, которая помогает отраслям непрерывно контролировать параметры процесса с помощью Industrial IoT с целью демократизации эффективности процессов на основе датчиков для отраслей, а также обеспечения распределения по всему предприятию. и решения для одновременного зондирования для принятия решений на основе данных. Это сложно при использовании обычных датчиков.
Этот датчик в настоящее время проходит полевые испытания в нескольких промышленных применениях, включая мониторинг температуры рубашки охлаждения литейной формы в процессе производства стали, а также для измерения температуры стенок печи в нефтехимической промышленности и производстве стекла.
В. Расскажите нам о своих «ультразвуковых волноводных датчиках», какая технология используется?
Ультразвуковой волноводный датчик может иметь различное поперечное сечение, например проволоку, стержень, полосу, выбираемую в зависимости от доступа к волноводу, из различных материалов, металлов или керамики, и может быть настроен для различных измерительных приложений, включая настройку специального распределения датчиков.
Принцип состоит в том, что ультразвуковая волна возбуждается и распространяется вместе с толщиной волновода. Отслеживая взаимодействие распространяющихся ультразвуковых волн с намеренно разработанными геометрическими неоднородностями (изгибы, выемки и т. Д.) И отслеживая сдвиг во времени полета и частоте, затухании, изменении амплитуды отраженного ультразвукового сигнала от должным образом разнесенных отражатели (изгибы, выемки и т. д.) извлекают локализованную информацию об окружающей среде (например, температуру).
Как правило, ультразвуковые волноводные датчики измеряют изменения скорости волновода из-за изменений свойств материала (α, E, G и ρ), возникающих из-за изменений в окружающей среде, таких как температура, влажность и т. Д. полет, изменение скорости, фазовый сдвиг ультразвуковых волн по сравнению с сигналами при комнатной температуре, помогают измерить изменения температуры и других свойств (реологии) в окружающей среде.
В. В чем преимущество ультразвуковых волноводных датчиков перед обычными датчиками?
Многие производственные процессы работают при очень высоких температурах. Например, для переработки сырой нефти и производства электроэнергии требуются уровни температуры, превышающие несколько сотен градусов по Цельсию. Обычные датчики, такие как термопары, RTD и датчики уровня, имеют проблемы с точностью из-за дрейфа датчика во время их длительной работы.
Термопары, в частности, при использовании при повышенных температурах в агрессивных средах склонны к механическому разрушению спая. Кроме того, термопары могут обеспечивать локальную температуру только в одной интересующей области. В то время как ультразвуковые волноводные датчики более надежны, так как мы используем тот же материал провода термопары (например, кантал, хромель, нержавеющая сталь и т. Д.), Который используется в качестве нашего волновода, и у него нет соединения, которое могло бы выйти из строя. Кроме того, этот датчик имеет меньшую площадь основания. и могут быть разработаны для различных конфигураций, таких как спиральная, спиральная, несколько изгибов и т. д. Использование нескольких датчиков в одном волноводе для распределенного зондирования в широком диапазоне температур (30 ° C -1400 ° C) и измерения нескольких параметров (например: уровень, температура и реология) при использовании одного волноводного датчика обеспечивают преимущество наших ультразвуковых волноводных датчиков по сравнению с обычными датчиками.
Волноводы направляют ультразвуковую волну от сенсорной электроники к интересующей области измерения, удерживая электронику сенсора (преобразователь) на безопасном расстоянии от враждебных и удаленных недоступных сред, как показано ниже.
Кроме того, предлагаемый волноводный датчик очень надежен и может адаптироваться к сложным промышленным условиям для более универсальных и избыточных измерений температуры, реологии и уровня жидкости в критических корпусах. Распределенное измерение температуры затруднено с использованием обычных термопар из-за их способности измерять в одной точке, выдерживая ограничение размера агрессивной среды. Волноводный датчик на основе волновода обеспечивает надежное, стабильное и экономичное решение для измерения границ раздела фаз и точных технологических измерений.
В. Может ли один датчик измерять несколько параметров, например температуру, вязкость, плотность и т. Д.? Как это стало возможным?
Во время моих исследований мы обнаружили основные моды волноводных волн: продольные L (0,1), крутильные T (0,1) и изгибные (1,1) могут одновременно передаваться / приниматься с помощью одного волноводного датчика, по которому проходит каждая мода волны. с разной скоростью и чувствительны к разному смещению / свойствам.
Например, режим продольных волн (чувствительный к осевому смещению) можно использовать для измерения температуры, режим крутильных волн (чувствительный к угловому смещению) можно использовать для измерения реологии (вязкость / плотность / температура) и режим изгибных волн.(Чувствительность к смещению вне плоскости) может использоваться для измерения уровня. Отслеживая изменение затухания, фазового сдвига и сдвига частоты этих волновых мод (продольных, изгибных и крутильных), мы можем контролировать свойства окружающей среды. Эта запатентованная технология протестирована в промышленных условиях для одновременного измерения температуры и вязкости смол при высоких температурах с помощью одного волноводного датчика. Эти волноводы могут быть разработаны специально для конкретного применения в промышленности, а также могут иметь различное поперечное сечение.
В. Какие типы датчиков предлагает XYMA для тяжелой и обрабатывающей промышленности?
XYMA Analytics разрабатывает платформы на основе новейших сенсорных технологий для промышленного Интернета вещей с целью демократизировать эффективность процессов на основе сенсоров для отраслей, а также предоставить решения для распределенного и параллельного считывания на уровне предприятия для принятия решений на основе данных. Наши запатентованные технологические продукты, PoRTS (портативные датчики реологии и температуры) и uTMS (многоточечная система измерения температуры) ориентированы на повышение производительности в промышленности за счет повышения эффективности процессов и сокращения возможностей ручной ошибки и увеличения срока службы продукции.
В. Все ли сенсорные решения производятся самой XYMA Analytics? Расскажите нам о своем процессе производства и цепочки поставок
Датчики XYMA изготавливаются по индивидуальному заказу и предназначены для работы в широком диапазоне температур. Мы разрабатываем волноводный датчик в зависимости от диапазона температур и среды, в которой требуется измерение. Кроме того, выбор материала волновода, размера, длины и количества разработанных датчиков в основном зависит от требований заказчика и среды применения.
У нас есть современное производственное предприятие, и вскоре мы планируем расширить наши текущие научно-исследовательские и калибровочные мощности, чтобы удовлетворить все требования клиентов к испытаниям. Мы всегда поддерживаем максимальные значения QHSE (качества, здоровья, безопасности и окружающей среды) во время производства, установки и послепродажного обслуживания с помощью полностью преданных своему делу молодых инженеров. На каждом этапе нашей цепочки поставок мы четко определили KPI (ключевые показатели эффективности), чтобы гарантировать, что процесс соответствует нашим основным ценностям. Поскольку технологии развиваются из команды XYMA, мы разработали наши основные данные для всех организаций, чтобы гарантировать надежность наших продуктов. Мы всегда обеспечиваем соблюдение всех требований клиента к качеству. Все наши поставщики проходят процесс технической оценки, чтобы гарантировать надежность и качество поставляемых товаров.Для улучшения продукта у нас также есть система обратной связи с клиентами.
В. XYMA Analytics также обеспечивает подключение к Интернету вещей и аналитику данных. Какие беспроводные решения и платформы Интернета вещей вы используете?
Продукты XYMA-IoT (XIoT) в настоящее время представляют собой маломощную технологию глобальной сети дальнего действия (LoRaWan) помимо MQTT в качестве стандартных протоколов связи с периферийными вычислениями и визуализацией, чтобы автоматизировать и оптимизировать поток процессов с помощью развернутых на периферии алгоритмов самонастройки. Для применения этих стандартных протоколов были реализованы платформы IoT, такие как Arduino, raspberry pi, Semtech (LoRa) и AI thinkers, а также взаимное взаимодействие с двумя или более платформами (интерфейс Arduino и Python) для анализа и передачи данных. Другие методы оптимизации, такие как протокол HART и Modbus, используются для других промышленных требований. Эти решения для сквозной беспроводной связи использовались для улучшения возможности подключения в текущих условиях или в качестве составной части проприетарных решений для различных промышленных приложений.
Q. Кому в настоящее время выгодны эти ультразвуковые волноводные датчики и как? Вы можете привести нам пример / тематическое исследование?
Широкий спектр отраслей промышленности, включая (а) обрабатывающие отрасли промышленность, включающих металлы, печи печь, и т.д. (б) перерабатывающую промышленность, такие как заводы, химическую промышленность, промышленность минеральных удобрений для повышения срока службы компонентов высокотемпературных, а также эффективности и надежностей отраслей. (c) Для таких отраслей, как реакторы-размножители на быстрых нейтронах, где создание изображений и измерения под жидким металлом являются проблемой. (d) Хранение с контролируемой температурой. (e) Производство полимеров для мониторинга отверждения, включая аэрокосмическую, композитную и т. д.
Конечно, есть немало случаев, когда наши датчики помогли перерабатывающей промышленности оптимизировать их эффективность и определить степень отверждения продукта. Например, постоянный мониторинг температурного отверждения композитов, используемых в авиационной промышленности, остается проблемой. Мы встроили наши волноводные датчики во время производства композитов и постоянно отслеживаем их, пока не будет завершено отверждение. Используя данные о температуре и отверждении, предоставляемые нашим датчиком, производители могут увеличить срок службы продукта и эффективность процесса до 50-70%.
Другой пример этой революционной технологии, которая помогла предотвратить выход продукции из строя ведущей обрабатывающей промышленности, - это измерение распределенной температуры ее печи во время процесса. Распределенное измерение температуры с использованием обычных термопар затруднительно из-за их способности измерять в одной точке, выдерживая ограничение размера агрессивной среды. Наш волноводный датчик может выполнять измерения, поддерживая область датчика во враждебной среде и управляя им из удаленного места, а также волноводные датчики могут выполнять распределенные измерения температуры в нескольких местах. Геометрические ограничения (прорезь 1,5 мм) для вставки нескольких термопар также устраняются за счет использования одного волновода (1 мм) с несколькими датчиками.
В. Помимо XYMA Analytics, кто еще из игроков отрасли предлагает решения с использованием ультразвуковых волноводных датчиков?
Насколько нам известно, XYMA - единственная отрасль, которая предлагает волноводные методы измерения для технологических измерений в промышленности. Существуют хорошо зарекомендовавшие себя отрасли, такие как ABB, Honeywell, Omega и Emerson, которые участвуют в бизнесе измерения процессов, но IIoT позволил использовать волноводное зондирование с помощью аналитики данных, чтобы сделать XYMA отличным от существующих игроков на рынке с точки зрения технологий и предоставляемых решений.. Ключевым преимуществом волноводных датчиков является их надежность и меньшая занимаемая площадь, возможность многоточечного и многопараметрического измерения в широком диапазоне температур.
В. Каким вы видите индустрию Индии, адаптирующую IIoT? Какие препятствия?
За последние десятилетия Интернет вещей превратился из «Интернета вещей» в «интеллект вещей». В отраслях IoT используется для максимальной эффективности, улучшения условий здоровья и безопасности, сокращения времени простоя, а также для создания индивидуализированного продукта. Основным препятствием в отношении Интернета вещей является меньшая осведомленность промышленных предприятий Индии о его использовании и интеллекте, которые могут помочь в повышении операционной эффективности для отраслей в целом, помогая им улучшить мониторинг и повысить безопасность и точность.
Основная проблема в индийских отраслях - это вопросы хранения и владения данными, противоречия в стандартах, которым придерживается каждая отрасль, проблемы безопасности данных, отсутствие квалифицированных специалистов на предприятии и ограничение доступа к Интернету внутри предприятия, доступ и интеграция IoT в их информационную панель, и т.п.
Перенести инновации из лаборатории в промышленность - непростая задача для любого стартапа. Изделие должно быть прочным, сертифицированным и надежным с высокой точностью. Это некоторые из основных проблем индийской промышленности.
В. Расскажите о своей команде и рабочем месте.
XYMA имеет сильную талантливую команду молодых инженеров с промышленным и исследовательским опытом из выдающихся институтов, таких как ИИТ, НИТ, лаборатории CSIR, многонациональные корпорации и т. Д. Эта группа молодых ученых помогает XYMA разрабатывать свои местные продукты, которые являются конкурентоспособными и достаточно надежными, чтобы конкурировать с крупными игроками отрасли.
Более того, мои соучредители профессор Кришнан Баласубраманян и профессор Прабху Раджагопал являются пионерами в области ультразвуковой диагностики и неразрушающего контроля. Они руководили, мотивировали и наставляли меня в том, чтобы сделать XYMA реальностью и использовать XIoT для решения промышленных проблем. Профессор Кришнан Баласубраманян в настоящее время является руководителем Центра неразрушающей оценки (CNDE) и профессором кафедры машиностроения Индийского технологического института Мадраса. Он занимается неразрушающей оценкой более 30 лет, работая в областях технического обслуживания, обеспечения качества, производства и проектирования. Имеет более 300 технических публикаций. Сферы его интересов включают неразрушающую оценку, интеллектуальное производство и производственный мониторинг, мониторинг состояния конструкций и прикладной анализ данных.Профессор Прабху Раджагопал занимается неразрушающей оценкой почти 20 лет. Он обладает опытом в области высокотемпературных преобразователей и ультразвуковой диагностики с управляемой функцией. Сферы его интересов включают волны с волноводом (FGW), линзы из метаматериалов, датчик на основе волновода для мониторинга состояния / лечения и неразрушающий контроль с использованием робототехники.
Экосистема инкубационных ячеек IIT madras поддержала нас таким образом, что мы могли начать прямо из лаборатории. Мы используем лучшее в своем классе оборудование для создания и тестирования ваших продуктов. IIT-M помог XYMA продвинуть продукт в отрасли, и это поможет вам продвинуться далеко вперед.
В. Какие планы на будущее у XYMA Analytics и каким вы видите рынок?
Индия - это небольшая часть мирового рынка, на котором мы в настоящее время развернули наши продукты. Наше расширение также будет включать сотрудничество с исследовательскими центрами и университетами по всему миру для ускорения исследований и разработок наших будущих датчиков XIoT на базе искусственного интеллекта для оптимизации процессов. Это помогает выполнять интеллектуальный мониторинг активов для оценки рисков и прогнозирования предполагаемого срока службы для повышения безопасности и эффективности в основных отраслях промышленности. XYMA нацелена на развертывание наших запатентованных решений высшего класса на глобальных рынках нефти и газа, в обрабатывающей промышленности и на распространение отечественных основных технологий, созданных в Индии, для остального мира.