如何为无线状态监控系统选择最佳MEMS传感器（上篇）

作者：ADI应用工程师Chris Murphy，ADI系统应用工程师Richard Anslow

如今MEMS加速度计性能快速提升，拥有更低功耗、更小尺寸、更高集成度、更宽带宽以及低于100μg/√Hz的噪声水平等，并可基于无线解决方案代替有线系统，以小巧轻便的三轴模拟器件取代单轴笨重的压电传感器，让经济高效地连续监控暴增的机器设备成为可能。对于维护和设施工程师而言，这意味着可通过全新的状态监控(CbM)范式检测、诊断、预测并最终避免机器故障。

状态监控的趋势

全球有数以百万的电动机在持续运行，消耗全世界大约45%的电力。其中，一些最重要的电动机可享受有线状态监控系统的看护。研究显示，接受调查的公司中有82%曾经历过计划外维护，成本最高达到每小时250,000美元。对于那些经历过计划外停机的公司，基于两次停机事件的平均值，停机平均持续4小时，平均损失高达200万美元。

另一项研究发现，70%的公司不知道资产何时需要进行维护或升级工作。缺乏意识加上停机成本，推动公司走向数字化，大约50%的公司计划投资于数字孪生和人工智能(AI)。随着工业4.0运动的大规模开展，企业组织积极研究工业版图的数字化，以此提高生产力和效率。

该运动的一个关键方面是向无线传感器系统发展的趋势。未来几年，状态监控行业将出现显著增长，其中无线安装将占到增长的很大一部分。据估计，到2030年，全球智能制造业将部署近50亿个无线模块。众所周知，最关键资产需要有线状态监控系统，但当前部署的所有其他资产呢？对于一些老旧设施，安装有线解决方案是不可行的，这就增加了对无线状态监控解决方案的需求。

状态监控系统的安装和维护
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有线状态监控系统在性能、可靠性、速度和安全性方面非常出色，因此部署在最关键的资产上。由于这些优势，有线系统仍然更有可能部署在新建设施上。安装有线状态监控系统时，工厂车间可能不得不到处布设线缆，尤其是当某些机器不能受到干扰时，难度更大。工业有线传感器网络通常使用60m线缆，单条布设的成本从3000美元到20,000美元不等，包括材料和人工费用。某些情况下需要线束，这会增加额外的复杂性，安装可能很耗时。如果电缆通过现有基础设施布设，那么在受损或需要升级的时候，可能无法更换或重新布线。

虽然无线系统初看起来可能更昂贵，但更简单的维护程序加上易于扩展的能力，可以显著节省状态监控系统全寿命周期的成本。维护路线更少，布线和相关硬件也更少，这些都能节省成本。根据所需的报告级别不同，电池最长可以使用数年。如果可以部署基于能量采集的无线系统，那么维护将变得更容易，而且成本更低。选择无线系统后，下一个要关注的方面是哪种技术最适合您的状态监控应用？


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