Das industrielle Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) verändert die Art und Weise, wie die globale Industrie arbeitet, und rückt durch die Optimierung von Prozessen, die Verbesserung der Produktivität und die Förderung intelligenter Entscheidungen in den Mittelpunkt der modernen Industrie. Und bei dieser digitalen Transformation spielt die Sensortechnologie eine unersetzliche Rolle als zentraler Treiber der Datenerfassung und Echtzeitüberwachung.
Einführung in Sensoren für das industrielle Internet der Dinge
Ein Sensor für das industrielle Internet der Dinge ist ein elektronisches Modul oder ein Chipsatz, der Umgebungs- oder Systembedingungen erfasst und die erfassten Daten über ein Gateway wie Edge Computing an das Internet überträgt. Sensoren können durch physischen Kontakt, Strahlung oder Magnetfelder funktionieren. Die wichtigsten Typen lassen sich in zwei Kategorien einteilen:
Passive Sensoren: Veränderungen in der Umgebung wahrnehmen und Daten ohne eine externe Stromquelle erzeugen, wie z. B. Temperatursensoren.
Aktive Sensoren: auf Batterien oder eine andere Stromquelle angewiesen sind, um ordnungsgemäß zu funktionieren, wie z. B. Infrarotsensoren.
Wie es funktioniert: Sensoren für das industrielle Internet der Dinge sammeln Daten, indem sie Variablen in der physischen Umgebung, wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Luftqualität, messen und über das Netzwerk an ein Gateway oder die Cloud übertragen. Sobald die Daten in einer Datenbank gespeichert sind, können sie mithilfe von Datenanalysen verarbeitet werden, um nachfolgende Entscheidungen zu unterstützen.
Technologie-Integration: Sensoren für das industrielle Internet der Dinge werden häufig mit künstlicher Intelligenz (KI) und Cloud-Computing-Technologien kombiniert, um die Verbesserung der Datenverarbeitung und -analyse für effiziente, intelligente Anwendungen.
Gemeinsame Sensoren
1. Temperatursensoren: Schlüssel zur Umwelt- und Prozesskontrolle
Temperatursensoren sind ein wichtiger Bestandteil des industriellen Internets der Dinge, da sie eine genaue Überwachung von Temperaturänderungen in der Umgebung und in den Geräten ermöglichen. Dies ist in sehr temperaturempfindlichen Branchen wie der Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie von entscheidender Bedeutung. In der chemischen Industrie beispielsweise überwachen Thermoelemente und Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) chemische Reaktionsprozesse in Echtzeit, um Sicherheit und Produktqualität zu gewährleisten.
2. Luftfeuchtigkeitssensor: Präzise Regelung der Umweltbedingungen
Feuchtigkeitssensoren werden zur Überwachung der Luftfeuchtigkeit verwendet und sind in der Textilindustrie unverzichtbar, Landwirtschaft und pharmazeutische Industrie. In der Textilproduktion beispielsweise wirkt sich die Feuchtigkeit direkt auf die Fadenspannung und die Produktqualität aus.
3. Drucksensor: Industrielle Sicherheit und Systemeffizienz
Drucksensoren gewährleisten den effizienten und sicheren Betrieb von Industriesystemen, indem sie den Druck von Flüssigkeiten oder Gasen messen. Gängige Anwendungen sind: Öl und Gas, Echtzeitüberwachung des Pipelinedrucks zur Verhinderung von Leckageunfällen; Industrieautomation, zur Optimierung der Leistung von Hydrauliksystemen und pneumatischen Geräten.
4. Annäherungssensor: Kerntechnologie für berührungslose Erkennung
Näherungssensoren werden häufig in automatisierten Produktionslinien und intelligenten Geräten eingesetzt, um die Nähe von Objekten zu erkennen. Zum Beispiel: Fertigung, in Produktionslinien verwendet, um die Position der Teile zu erkennen; intelligente Geräte, wie Smartphones Gesichtserkennung Modul in den Kern Sensortechnik.
5. Füllstandssensor: Flüssigkeitsüberwachung und industrielle Prozesskontrolle
Flüssigkeitsstandssensor sind weit verbreitet für die Überwachung der Höhe von Flüssigkeiten, wie zum Beispiel: Wasseraufbereitung mit EG Edge Computing Gateway, um mit Wasserstandssensoren, um die Erkennung von Tank Ebenen, um die Kontinuität der Wasserversorgung zu gewährleisten.
6. Beschleunigungssensor und Gyroskop: das doppelte Wunder der Bewegungserkennung
Beschleunigungssensoren werden zur Messung der linearen Beschleunigung verwendet, während Gyroskope durch die Erfassung der Winkelgeschwindigkeit Informationen über die Bewegungsrichtung liefern. Die Kombination dieser beiden Sensoren verbessert die dynamischen Überwachungsmöglichkeiten, z. B. bei Drohnen zur Verbesserung der Flugstabilität und der präzisen Navigation, bei Industrierobotern zur Optimierung der Flugbahn von Roboterarmen und bei Transport und Logistik zur Verfolgung der Dynamik von Transportfahrzeugen in Echtzeit.
7. Bild- und optischer Sensor: Visuelle Datenerfassung und -analyse
Bildsensoren und optische Sensoren spielen bei der industriellen Inspektion eine wichtige Rolle. Zum Beispiel: die verarbeitende Industrie, die Verwendung von Machine-Vision-Systeme, um Mängel in der Erscheinung der Produkte zu erkennen; Bergbau, optische Sensoren zu helfen, die Zusammensetzung des Erzes zu erkennen; intelligente Gebäude, durch die Umgebungslicht-Sensor zur automatischen Anpassung der Intensität der Beleuchtung, um den Energieverbrauch zu reduzieren.
8. Gassensoren: der Eckpfeiler der Sicherheits- und Umweltüberwachung
Gassensoren erkennen die Konzentration von Gasen in der Luft und werden häufig in der industriellen Sicherheit und im Umweltschutz eingesetzt. In der chemischen Industrie werden Leckagen giftiger Gase überwacht, um die Gefahren für Personal und Umwelt zu minimieren; im Umweltschutz werden Sensoren in Überwachungsstationen für die Luftqualität eingesetzt, um Schadstoffkonzentrationen in Echtzeit zu melden.
9. Schwingungssensor: Ein wichtiges Werkzeug für die vorbeugende Instandhaltung
Schwingungssensoren helfen bei der vorausschauenden Wartung mechanischer Geräte, indem sie Veränderungen der Gerätevibrationen überwachen. Die Schwingungsanalyse von Pumpen, Turbinen usw. in Industrieanlagen kann Anomalien im Voraus erkennen und so die Wartungskosten senken; die Überwachung von Gebäuden dient der Erkennung dynamischer Veränderungen in Gebäudestrukturen und der Bewertung seismischer Risiken.
10. Infrarotsensor: Erkennungswerkzeuge
Erfassen bestimmter Merkmale der Umgebung durch Aussenden von Infrarotstrahlung. Er ist in der Lage, die von einem Objekt abgestrahlte Wärme zu messen und misst auch die Entfernung. Er wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Sein Einsatz in Strahlungsthermometern hängt vom Material des Objekts ab. IR-Sensoren werden auch in Flammenwächtern und bei der Feuchtigkeitsanalyse eingesetzt. Sie werden in Gasanalysatoren verwendet, die die Gasabsorptionseigenschaften des IR-Bereichs ausnutzen. Es gibt zwei Methoden zur Messung der Gasdichte, nämlich die dispersive und die nicht-dispersive. Infrarot-Bildgebungsgeräte werden in Wärmebildkameras und Nachtsichtgeräten verwendet.
Neue Sensoren
Mit der Entwicklung von Künstlicher Intelligenz (KI), Edge Computing und Cloud Computing-Technologien werden die Sensoren des industriellen Internet der Dinge neue Durchbrüche ermöglichen:
1. Intelligenter Sensor mit integrierter KI: direkte Verarbeitung von Daten durch integrierte Algorithmen, die die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Datenverarbeitung erhöhen.
2. Stromsparendes Design: Verlängert die Lebensdauer der Sensorbatterie und reduziert die Wartungskosten.
3. Multifunktionssensor: Ein einziges Gerät kann mehrere physikalische oder chemische Parameter gleichzeitig erfassen.
Wichtig ist, dass Fragen des Datenschutzes und der Datensicherheit große Herausforderungen bei der Entwicklung des IoT Sensoren. Die Notwendigkeit, einen umfassenden Datenaustausch zu ermöglichen und gleichzeitig die Privatsphäre der Nutzer zu schützen, hat nach wie vor höchste Priorität.
Schlussfolgerung
Die Anwendung der Sensortechnologie des industriellen Internets der Dinge in der modernen Industrie hat verschiedenen Branchen beispiellose Effizienzsteigerungen und Innovationsmöglichkeiten gebracht. Von der Temperaturüberwachung bis zum intelligenten Städtebau sind die vielfältigen Funktionen von Sensoren zu einem zentralen Treiber für Industrie 4.0 und die intelligente Gesellschaft geworden.
