Powstanie Internetu rzeczy (IoT) przeniosło ewolucję czujników na zupełnie inny poziom. Czujniki są integralną częścią każdej firmy inżynieryjnej, która pracuje na platformie IoT. Różne branże i organizacje używają różnych typów czujników IoT, takich jak czujniki temperatury, czujniki zbliżeniowe, czujniki jakości wody itp., Zgodnie z ich wymaganiami. Założona w 2019 roku firma XYMA Analytics oferuje kompletną platformę analityczną opartą na przemysłowym IoT, która zapewnia inteligentne monitorowanie procesów.
Zastosowanie zaawansowanych ultradźwiękowych czujników światłowodowych do najtrudniejszych warunków było głównym pomysłem, który przekonał zespół wykwalifikowanych inżynierów do założenia firmy. Dziś firma szczyci się budowaniem inteligentnych czujników, które zwiększają wydajność operacyjną i oferują nie tylko pomiary. Chcąc dowiedzieć się więcej o firmie, zespole, stylu pracy, rozwiązaniach problemów i planach na przyszłość, zadaliśmy dr Nishanth Raja kilka pytań. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, co ma do powiedzenia!
Dr Nishanth Raja jest dyrektorem naczelnym XYMA Analytics - firmy inkubowanej przez IIT w Madrasie, która jest spółką wydzieloną z Centrum Oceny Nieniszczącej. Był starszym pracownikiem naukowym w Fluid Control Research Institute, Palakkad w Kerali, a później dołączył jako kierownik projektu w Centre for Non-Destructive Evaluation (CNDE) - IIT Madras i uzyskał tytuł doktora. z Anna University. Pracował również przy kilku projektach związanych z przemysłem w dziedzinie pomiarów temperatury i przepływu opartych na falach ultradźwiękowych i ma bogate doświadczenie przemysłowe.
P: Co zainspirowało Cię do rozpoczęcia XYMA Analytics? Jakie problemy firma chce rozwiązać?
XYMA Analytics jest wynikiem głębokiego zainteresowania, jakie wzbudza przemysł naftowo-gazowy, produkcyjny i lotniczy. Podczas mojego okresu badawczego w Center for NDE brałem udział w opracowywaniu kierowanych falowodowych czujników ultradźwiękowych do zastosowań w niebezpiecznych / nieprzyjaznych środowiskach w przemyśle przetwórczym; wyzwaniem było rozwiązanie ich problemów. Pomiar parametrów procesu jest niezbędny w przemyśle przetwórczym i produkcyjnym, gdzie nasza technologia wykrywania oparta na falowodach pomogła im w rozproszonych pomiarach we wrogich i niedostępnych regionach. Zauważyliśmy, że w przemyśle istnieje ogromne zapotrzebowanie na technologie czujnikowe. To był moment, kiedy zdecydowaliśmy się włączyć XYMA Analytics jako start-up, który mógłby dostarczać rozwiązania w zakresie czujników dla przemysłuzwiększenie wydajności procesów i wydłużenie żywotności produktu.
XYMA Analytics rozwiązuje problemy związane z konwencjonalnymi czujnikami procesowymi dzięki nowatorskiej technologii czujników opartej na falowodach ultradźwiękowych, która pomaga branżom w ciągłym monitorowaniu parametrów procesu za pomocą przemysłowego Internetu rzeczy z wizją demokratyzacji wydajności procesu opartej na czujnikach dla przemysłu, a także zapewnienia rozproszonej instalacji w całym oraz współbieżne rozwiązania wykrywające do podejmowania decyzji opartych na danych. Jest to trudne przy użyciu konwencjonalnych rozwiązań pomiarowych.
Czujnik ten znajduje się obecnie w próbach terenowych w kilku zastosowaniach przemysłowych, w tym do monitorowania temperatury płaszcza chłodzącego formy podczas procesu produkcji stali, a także do pomiarów temperatury ścian pieca w procesie petrochemicznym, w przemyśle szklarskim.
P. Opowiedz nam o swoich „ultradźwiękowych czujnikach falowodowych”, jaka technologia się za nimi kryje?
Ultradźwiękowy czujnik falowodowy może mieć różne przekroje poprzeczne, takie jak drut, pręt, pasek wybierany w zależności od dostępu do falowodu, różnych materiałów, czy to metali, czy ceramiki, i można go konfigurować do różnych zastosowań pomiarowych, w tym regulacji specjalnego rozmieszczenia czujników.
Zasada jest taka, że fala ultradźwiękowa jest wzbudzana i przemieszcza się wraz z grubością falowodu. Śledzenie interakcji rozchodzących się fal ultradźwiękowych z celowo zaprojektowanymi nieciągłościami geometrycznymi (zgięcia, nacięcia itp.) Oraz śledzenie przesunięcia czasu przelotu i częstotliwości, tłumienia, zmiany amplitudy odbitego sygnału ultradźwiękowego z odpowiednio rozmieszczonych odblaski (zakręty, wycięcia itp.) wydobywane są zlokalizowane informacje o otaczającym medium (na przykład temperatura).
Generalnie, ultradźwiękowe czujniki światłowodowe mierzą zmiany prędkości falowodu ze względu na zmiany jego właściwości materiałowych (α, E, G i ρ) wynikające ze zmian w otaczającym ośrodku, takim jak temperatura, wilgotność itp. lot, zmiana prędkości, przesunięcie fazowe fal ultradźwiękowych w porównaniu z sygnałami temperatury pokojowej, pomagają mierzyć zmiany temperatury i innych właściwości (reologii) otaczających mediów.
P. W jaki sposób czujniki ultradźwiękowe Waveguide mają przewagę nad konwencjonalnymi czujnikami?
Wiele procesów przemysłowych przebiega w bardzo wysokich temperaturach. Na przykład rafinacja ropy naftowej i wytwarzanie energii elektrycznej wymagają poziomów temperatur przekraczających kilkaset stopni Celsjusza. Konwencjonalne czujniki, takie jak termopary, RTD i czujniki poziomu, mają problemy z dokładnością z powodu dryfu czujnika podczas ich długotrwałej pracy.
Zwłaszcza termopary używane w podwyższonych temperaturach w nieprzyjaznym środowisku są podatne na mechaniczne uszkodzenie złącza. Ponadto termopary mogą zapewnić lokalną temperaturę tylko w jednym obszarze zainteresowania. Natomiast ultradźwiękowe czujniki światłowodowe są bardziej wytrzymałe, ponieważ używamy tego samego materiału z drutu termopary (np.: Kanthal, Chromel, stal nierdzewna itp.) Jako nasz falowód i nie ma żadnego złącza, które mogłoby ulec awarii. Poza tym ten czujnik ma mniejszą powierzchnię i może być zaprojektowany dla różnych konfiguracji, takich jak spiralna, spiralna, wiele wygięć itp. Zastosowanie wielu czujników w tym samym falowodzie do wykrywania rozproszonego w szerokim zakresie temperatur (30 ° C -1400 ° C) i pomiaru wielu parametrów (np.: poziom, temperatura i reologia) stosowania pojedynczego czujnika falowodowego zapewnia przewagę naszym czujnikom ultradźwiękowym w porównaniu z konwencjonalnymi czujnikami.
Falowody kierują falę ultradźwiękową od elektroniki czujnika do obszaru pomiarowego będącego przedmiotem zainteresowania, jednocześnie utrzymując elektronikę czujnika (przetwornik) z dala od wrogich i odległych niedostępnych środowisk, jak pokazano poniżej.
Ponadto proponowany czujnik falowodowy jest bardzo wytrzymały i można go dostosować do złożonych środowisk przemysłowych w celu uzyskania bardziej wszechstronnych i nadmiarowych pomiarów temperatury, reologii i poziomu płynu w krytycznych obudowach. Rozproszony pomiar temperatury jest trudny przy użyciu konwencjonalnych termopar ze względu na ich zdolność do pomiaru jednopunktowego, która wytrzymuje ograniczenie wielkości nieprzyjaznego środowiska. Czujnik falowodowy oparty na fali prowadzonej zapewnia niezawodne, stabilne i ekonomiczne rozwiązanie dla interfejsu / dokładnych pomiarów procesu.
P. Czy jeden czujnik może mierzyć wiele parametrów, takich jak temperatura, lepkość, gęstość itp.? Jak to jest możliwe?
Podczas moich badań ustaliliśmy, że podstawowe tryby fali kierowanej Podłużna L (0,1), Torsional T (0,1) i Flexural (1,1) mogą być jednocześnie transmitowane / odbierane za pomocą pojedynczego czujnika falowodowego, w którym przemieszcza się każdy mod falowy przy różnej prędkości i wrażliwe na różne przemieszczenia / właściwości.
Na przykład, tryb fali podłużnej (wrażliwy na przemieszczenie osiowe) może być użyty do pomiaru temperatury, tryb fali skrętnej (wrażliwy na przemieszczenie kątowe) może być użyty do pomiaru reologii (lepkość / gęstość / temperatura) oraz tryb fali zginanej(Czułe na przemieszczenie poza płaszczyznę) może być użyte do pomiaru poziomu. Śledząc zmianę tłumienia, przesunięcia fazowego i przesunięcia częstotliwości tych trybów fal (podłużnej, zginanej i skrętnej), możemy monitorować właściwości otaczającego ośrodka. Ta opatentowana technologia jest testowana w środowisku przemysłowym w celu jednoczesnego pomiaru temperatury i lepkości żywic w wysokich temperaturach za pomocą pojedynczego czujnika falowodowego. Te falowody mogą być zaprojektowane na zamówienie do konkretnego zastosowania w przemyśle, a także mogą być zaprojektowane w różnych przekrojach.
P. Jakie typy czujników są oferowane przez XYMA dla przemysłu ciężkiego i przetwórczego?
XYMA Analytics opracowuje nowatorskie platformy oparte na technologii czujników dla przemysłowego Internetu rzeczy z wizją demokratyzacji opartej na czujnikach wydajności procesów w przemyśle, a także zapewnia rozproszone i współbieżne rozwiązania w zakresie wykrywania w całym zakładzie do podejmowania decyzji opartych na danych. Nasze opatentowane produkty technologiczne, PoRTS (przenośne czujniki reologii i temperatury) i uTMS (wielopunktowy system pomiaru temperatury), koncentrują się na zwiększaniu produktywności przemysłu poprzez zwiększanie wydajności procesów i zmniejszanie możliwości błędów ręcznych i wydłużanie żywotności produktu.
P. Czy wszystkie czujniki są produkowane przez samą XYMA Analytics? Opowiedz nam o swoim procesie produkcji i łańcucha dostaw
Czujniki XYMA są dostosowywane i projektowane wewnętrznie dla szerokiego zakresu temperatur. Opracowujemy czujnik falowodowy w oparciu o ich zakres temperatur i środowisko, w którym wymagane jest wykrywanie. Również wybór materiału, z którego wykonano falowód, jego rozmiar, długość i liczba zaprojektowanych czujników zależy głównie od wymagań klienta i środowiska aplikacji.
Posiadamy najnowocześniejszy zakład produkcyjny i wkrótce planujemy rozszerzyć nasze obecne obiekty badawczo-rozwojowe / kalibracyjne, aby spełnić wszystkie wymagania klientów dotyczące testowania. Zawsze utrzymujemy maksymalne wartości QHSE (jakość, zdrowie, bezpieczeństwo i środowisko) podczas produkcji, instalacji i obsługi posprzedażnej z pomocą całkowicie oddanych młodych inżynierów. Na każdym etapie naszego łańcucha dostaw mamy dobrze zdefiniowane KPI (kluczowe wskaźniki wydajności), aby zapewnić proces zgodny z naszymi podstawowymi wartościami. Ponieważ technologia wywodzi się z zespołu XYMA, opracowaliśmy nasze dane podstawowe dla wszystkich podmiotów, aby zapewnić niezawodność naszych produktów. Zawsze dbamy również o spełnienie wszystkich wymagań jakościowych klienta. Wszyscy nasi dostawcy przechodzą proces oceny technicznej, aby zapewnić niezawodność i jakość dostarczanych produktów.W celu ulepszenia produktu mamy również system opinii klientów.
P. XYMA Analytics zapewnia również łączność IIoT i analizę danych. Z jakich rozwiązań bezprzewodowych i platform IoT korzystasz?
Produkty XYMA-IoT (XIoT) to obecnie technologia sieci rozległej dalekiego zasięgu o niskim poborze mocy (LoRaWan), oprócz MQTT jako standardowe protokoły komunikacyjne z obliczeniami brzegowymi i wizualizacją, w celu automatyzacji i optymalizacji przepływu procesu za pomocą algorytmów samodostrajania wdrożonych na krawędzi. W celu zastosowania tych protokołów w standardzie zaimplementowano platformy IoT, takie jak Arduino, raspberry pi, Semtech (LoRa) i myśliciele AI, a także wzajemne połączenie z dwiema lub więcej platformami (interfejs Arduino i Python) do analizy i przesyłania danych. Inne techniki optymalizacji, takie jak protokół HART i Modbus, są wykorzystywane do innych wymagań przemysłowych. Te kompleksowe rozwiązania komunikacji bezprzewodowej zostały użyte w celu poprawy łączności w obecnym stanie lub jako integralna część zastrzeżonych rozwiązań dla różnych zastosowań przemysłowych.
P. Kto obecnie korzysta z tych ultradźwiękowych czujników falowodowych i w jaki sposób? Czy możesz podać przykład / studium przypadku?
Szeroki zakres gałęzi przemysłu, w tym (a) Przemysł wytwórczy obejmujący metale, piece, piece itp. (B) Przemysł przetwórczy, taki jak rafinerie, przemysł chemiczny, przemysł nawozowy, w celu wydłużenia żywotności komponentów wysokotemperaturowych, a także wydajności i wytrzymałości branż. (c) Dla branż takich jak reaktor szybkiego powielania, w których obrazowanie i pomiary pod ciekłym metalem są wyzwaniem (d) Przemysł przechowywania w kontrolowanej temperaturze. (e) Przemysł polimerowy do monitorowania utwardzania, w tym przemysł lotniczy, kompozytowy itp.
Z pewnością istnieje wiele przypadków, w których nasze czujniki pomogły przemysłowi przetwórczemu zoptymalizować ich wydajność i zidentyfikować utwardzanie ich produktu. Na przykład, wyzwaniem pozostaje ciągłe monitorowanie temperatury utwardzania kompozytu stosowanego w przemyśle lotniczym. Podczas produkcji kompozytów osadziliśmy nasze czujniki falowodowe i monitorowaliśmy je w sposób ciągły aż do zakończenia utwardzania. Korzystając z danych dotyczących temperatury i utwardzania dostarczonych przez nasz czujnik, producenci mogą zwiększyć żywotność produktu i wydajność procesu do 50–70%.
Innym przykładem tej rewolucyjnej technologii, która pomogła w zapobieganiu awariom produktu wiodącego przemysłu wytwórczego, jest pomiar rozproszonej temperatury jego pieca podczas procesu. Rozproszony pomiar temperatury jest trudny przy użyciu konwencjonalnych termopar ze względu na ich zdolność do pomiaru jednopunktowego, która wytrzymuje ograniczenie wielkości nieprzyjaznego środowiska. Nasz czujnik falowodowy może wykonywać pomiary, utrzymując obszar czujnika w nieprzyjaznym środowisku i obsługując go ze zdalnej lokalizacji, a także czujniki falowodowe mogą dokonywać rozproszonych pomiarów temperatury w wielu miejscach. Ograniczenie geometrii (szczelina 1,5 mm) w celu wstawienia wielu termopar jest również rozwiązane za pomocą pojedynczego falowodu (1 mm) z wieloma czujnikami.
P. Oprócz XYMA Analytics, kim są inni gracze w branży, którzy dostarczają rozwiązania wykorzystujące czujniki ultradźwiękowe Waveguide?
Zgodnie z naszą wiedzą XYMA jest jedyną branżą, która dostarcza techniki pomiarowe oparte na falowodzie sterowanym do pomiarów procesowych w przemyśle. Istnieją dobrze ugruntowane branże, takie jak ABB, Honeywell, Omega i Emerson, które są zaangażowane w działalność związaną z pomiarami procesów, ale IIoT umożliwiło wykrywanie falowodowe z analizą danych, dzięki czemu XYMA różni się od istniejących graczy na rynku pod względem technologii i dostarczanych rozwiązań. Kluczową zaletą czujników falowodowych są solidne i mniejsze rozmiary, zdolne do wielopunktowego i wieloparametrowego wykrywania w szerokim zakresie temperatur.
P. Jak widzisz branże w Indiach dostosowujące IIoT? Jakie są przeszkody?
W ostatnich dziesięcioleciach IoT przekształcił się z „Internetu rzeczy” w „Inteligencję rzeczy”. W branżach IoT jest używany do maksymalizacji wydajności w celu ulepszenia warunków BHP, skrócenia przestojów, a także zapewnienia niestandardowego produktu. Główną przeszkodą związaną z IoT jest mniejsza świadomość wśród branż w Indiach na temat jego wykorzystania i inteligencji, która może pomóc w poprawie wydajności operacyjnej w dużych branżach, pomagając im ulepszyć monitorowanie oraz zwiększyć bezpieczeństwo i dokładność.
Głównym wyzwaniem w indyjskich branżach są kwestie związane z przechowywaniem i własnością danych, konflikt standardów stosowanych w każdej branży, kwestie bezpieczeństwa danych, brak wykwalifikowanych pracowników w zakładzie i ograniczenie dostępu do Internetu w zakładzie, dostęp i integracja IoT z ich pulpitem nawigacyjnym itp.
Przeniesienie innowacji z laboratorium do przemysłu nie jest łatwym zadaniem dla każdego startupu. Produkt powinien być solidny, certyfikowany i niezawodny z dużą dokładnością. Oto niektóre z głównych wyzwań w indyjskim przemyśle.
P. Opowiedz nam o swoim zespole i miejscu pracy
XYMA ma silny, utalentowany zespół młodych inżynierów z doświadczeniem zarówno przemysłowym, jak i badawczym z wybitnych instytucji, takich jak IIT, NIT, laboratoria CSIR i MNC itp. Ta grupa młodych naukowców pomaga XYMA w opracowywaniu rodzimych produktów, które są wystarczająco konkurencyjne i solidne, aby konkurować z dużymi graczami branżowymi.
Ponadto moi współzałożyciele, prof. Krishnan Balasubramanian i prof. Prabhu Rajagopal, są pionierami w dziedzinie ultradźwięków i NDE. Prowadzili mnie, motywowali i doradzali mi w urzeczywistnianiu XYMA i używaniu XIoT do rozwiązywania problemów przemysłowych. Prof. Krishnan Balasubramanian jest obecnie kierownikiem Centrum Oceny Nieniszczącej (CNDE) i profesorem Katedry na Wydziale Inżynierii Mechanicznej Indyjskiego Instytutu Technologii w Madrasie. Od ponad 30 lat zajmuje się badaniami nieniszczącymi z zastosowaniami w zakresie utrzymania ruchu, zapewnienia jakości, produkcji i projektowania. Ma ponad 300 publikacji technicznych. Jego obszary zainteresowań obejmują nieniszczącą ocenę, inteligentną produkcję i monitorowanie w trakcie procesu, monitorowanie stanu strukturalnego oraz analizę danych stosowanych.Prof. Prabhu Rajagopal jest zaangażowany w dziedzinę nieniszczącej oceny od blisko 20 lat. Ma doświadczenie w zakresie przetworników wysokotemperaturowych i ultradźwięków sterowanych funkcjami. Jego obszary zainteresowań obejmują fale sterowane cechami (FGW), soczewki z metamateriału, czujnik falowodowy do monitorowania stanu / utwardzania oraz NDE z wykorzystaniem robotyki.
Ekosystem komórek inkubacyjnych medres IIT wspierał nas w taki sposób, że mogliśmy zacząć od razu po wyjściu z laboratorium. Korzystamy z najlepszych w swojej klasie obiektów do budowy i testowania Twoich produktów. IIT-M pomógł firmie XYMA wprowadzić produkt na rynek, który zabierze Cię o milę do przodu.
P. Jakie są plany na przyszłość dotyczące XYMA Analytics i jak postrzegasz rynek?
Indie to niewielka część globalnego rynku, na którym obecnie wdrażamy nasze produkty. Nasza ekspansja będzie również obejmować współpracę z ośrodkami badawczymi i uniwersytetami na całym świecie w celu zwiększenia badań i rozwoju w zakresie naszych przyszłych czujników XIoT opartych na sztucznej inteligencji do optymalizacji procesów. Pomaga to w przeprowadzaniu inteligentnego monitorowania zasobów w celu przeprowadzania oceny ryzyka i szacowania przewidywanego czasu życia w celu poprawy bezpieczeństwa i wydajności, co jest kluczowymi gałęziami przemysłu. XYMA koncentruje się na wdrażaniu naszych zaawansowanych, opatentowanych rozwiązań na światowych rynkach ropy i gazu, w przemyśle wytwórczym oraz na przenoszeniu rodzimej technologii zbudowanej w Indiach do reszty świata.