2022年7月18日，總部位于法國格勒諾布爾的全球能源公司GE的可再生能源部門GEHydro對(duì)外宣稱，該公司開始將RFID無線傳感器用于跟蹤發(fā)電機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)部件周圍的狀況，以獲得應(yīng)變管理和溫度數(shù)據(jù)的項(xiàng)目試點(diǎn)。其原理就是利用RFID技術(shù)的能量傳輸條件，將標(biāo)簽附在圍繞旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)的桿（也稱為凸極）上，從而消除對(duì)電線或電池的需求。

據(jù)悉，該系統(tǒng)的硬件部分使用的是帶有Asygn傳感器芯片的HID Global定制RFID標(biāo)簽和帶有SensThys天線的ImpinjRFID 讀寫器，軟件部分則使用GE Hydro自己的軟件管理系統(tǒng)。新系統(tǒng)可捕獲每個(gè)轉(zhuǎn)子中數(shù)十個(gè)磁極的傳感器數(shù)據(jù)，使其能夠檢測到任何潛在的故障或發(fā)電設(shè)備的維修需求。

目前，該系統(tǒng)正在GE Hydro的加拿大和法國兩個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行測試（該公司拒絕具體命名這些站點(diǎn)）。據(jù)相關(guān)人士透露，該系統(tǒng)定制的RFID標(biāo)簽和搭配完整的解決方案可以使再生能源公用事業(yè)公司能夠根據(jù)與每個(gè)轉(zhuǎn)子何時(shí)處于最佳工作狀態(tài)或何時(shí)負(fù)載可能過高相關(guān)的數(shù)據(jù)來優(yōu)化發(fā)電。

HID Global 的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理 Christian Mirus 表示，該解決方案由HID專門為Asygnt特別設(shè)計(jì)，因?yàn)闃?biāo)簽需附著在以800轉(zhuǎn)/秒的速度旋轉(zhuǎn)的連接器電極上。因此，需要研發(fā)一款不僅可以捕獲傳感器數(shù)據(jù)，而且還可以在高速旋轉(zhuǎn)的條件下穩(wěn)定傳輸該信息的傳感器標(biāo)簽，再加上該標(biāo)簽必須在含有金屬和水的環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)行，因此，難度非常大。

該項(xiàng)目于 2018 年啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)該公司尋求一種能夠通過提供有關(guān)設(shè)備狀況和數(shù)據(jù)的技術(shù)，實(shí)時(shí)了解其轉(zhuǎn)子的健康狀況，從而降低轉(zhuǎn)子意外故障的風(fēng)險(xiǎn)。例如，如果轉(zhuǎn)子溫度升高，則可能表明潛在的機(jī)械問題可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)損壞，或者可能需要停機(jī)進(jìn)行維修。

Mirus解釋說，“在沒有這套系統(tǒng)之前，一旦發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)高溫?fù)p壞，我們需要數(shù)周的時(shí)間來進(jìn)行修理，在此期間，發(fā)電任務(wù)肯定會(huì)受到影響。從使用該系統(tǒng)開始，HID與Asygn合作開發(fā)了三代標(biāo)簽，目前安裝在這兩個(gè)設(shè)施中的標(biāo)簽一直都能夠成功運(yùn)行”。

HID構(gòu)建了一個(gè)嵌入Asygn芯片的金屬RFID標(biāo)簽，定制標(biāo)簽的天線可以在水力發(fā)電廠的獨(dú)特條件下運(yùn)行。利用該芯片，可以檢測和利用從RFID讀寫器接收到的功率傳輸產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，同時(shí)還能同步市面上大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)EPC UHF RFID 讀寫器。預(yù)計(jì)GE Hydro今年就能夠擴(kuò)展實(shí)時(shí)該方案。

Mirus補(bǔ)充到，“在試驗(yàn)的第二階段，我們不僅需要考慮溫度，還需要測量轉(zhuǎn)子在磁極之間連接的變化”。每個(gè)渦輪機(jī)都配有轉(zhuǎn)子和與這些轉(zhuǎn)子相連的磁極，當(dāng)這些轉(zhuǎn)子浸沒在水中時(shí)，轉(zhuǎn)子還需要隨著周圍水流的運(yùn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)來發(fā)電。用于監(jiān)測溫度的連接器則位于水面上方，而HID的標(biāo)簽則附在這些連接器內(nèi)的內(nèi)部的每個(gè)電極上。

環(huán)境因素對(duì)RFID技術(shù)的使用提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。首先，標(biāo)簽暴露在超過100攝氏度（212 華氏度）的溫度下。因此，HID的工程師構(gòu)建的標(biāo)簽，不僅需要承受熱量，而且無論是否暴露在高溫下，都需要以相同的讀取距離（大約 1.5 米（4.9 英尺））進(jìn)行傳輸。

以每分鐘 800 轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)

另一個(gè)挑戰(zhàn)是在每個(gè)標(biāo)簽上貼上芯片，以測量桿子上的溫度和變化情況，而不是周圍的其他材料。該標(biāo)簽使用直接安裝在金屬上的設(shè)計(jì)，而芯片則位于被跟蹤的金屬表面上。

然而，最大的挑戰(zhàn)是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)以每分鐘800轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，為讀寫器提供大約10毫秒的時(shí)間來傳輸功率來為芯片供電，然后接收芯片的傳感器讀數(shù)。標(biāo)簽天線經(jīng)過優(yōu)化，可以在這種環(huán)境中高速傳輸。當(dāng)讀寫器識(shí)別標(biāo)簽時(shí)，標(biāo)簽芯片必須接收該能量，完成傳感器測量并回傳，因此這一系列動(dòng)作都需在10毫秒的時(shí)間內(nèi)完成。

GE Hydro希望通過將應(yīng)變傳感器添加到現(xiàn)有的解決方案中，從而捕獲更多有關(guān)潛在問題或設(shè)備故障的數(shù)據(jù)。例如，在高溫下，金屬板的膨脹就會(huì)有斷裂的可能性。借助這項(xiàng)技術(shù)，GE Hydro希望檢測溫度變化的同時(shí)，還能檢測這些波動(dòng)如何影響金屬部件的完整性。帶有 SensThys SensRF-101天線的Impinj Speedway R420讀寫器就可以在專用內(nèi)存塊中捕獲EPC和UID編號(hào)以及其他傳感器數(shù)據(jù)，從而用于傳感器讀數(shù)。

管理預(yù)防性維護(hù)

該解決方案不僅可以實(shí)時(shí)檢測機(jī)器出現(xiàn)的任何問題，而且還可以使公用事業(yè)公司能夠更好地管理以及預(yù)防性維護(hù)。例如，通過定期捕獲數(shù)據(jù)并檢測漸進(jìn)的條件變化。RFID系統(tǒng)可以對(duì)導(dǎo)致此類變化的條件進(jìn)行分析，以及監(jiān)測零件降解的速度，從而監(jiān)測何時(shí)需要安排預(yù)防性維護(hù)。

這些數(shù)據(jù)可以將日常維護(hù)控制在有需求的情況下進(jìn)行，并且可以專門用來針對(duì)設(shè)備的使用壽命和使用條件兩項(xiàng)。此外，溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)可以通過控制每個(gè)渦輪機(jī)的水流，確保水位不會(huì)造成改變，即使檢測出水位改變，系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整水流大小。

從長遠(yuǎn)來看，HID Global和Asygn計(jì)劃將無線傳感系統(tǒng)商業(yè)化，供其他公用事業(yè)公司使用。據(jù)悉他們還打算將該技術(shù)用于醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)和其他領(lǐng)域。