Monitoramento de equipamentos elétricos industriais utilizando IoT

Abstract

Este trabalho tem como objetivo apresentar um sistema de monitoramento de equipamentos elétricos de uma linha de produção, visando o acompanhamento em tempo real do estado de operação das máquinas monitoradas, permitindo a realização da gestão de operação desses equipamentos e a detecção antecipada de desvios operacionais e de falhas. O sistema desenvolvido realiza a medição da corrente elétrica eficaz consumida pelos equipamentos monitorados, utilizando uma rede de sensores conectados a um módulo concentrador de dados, que por sua vez realiza o armazenamento intermediário, o tratamento preliminar dos dados e o posterior envio a uma plataforma de Internet da Coisas (Internet of Things - IoT). O tratamento preliminar de dados visa à análise da série temporal dos valores das correntes elétricas com o fim de obter uma avaliação inicial do estado de operação da máquina monitorada. Em seguida, essas informações pré-processadas são enviadas via internet a uma plataforma de IoT com o objetivo de armazenamento a longo prazo, pós-processamento e visualização em tempo real dos dados pelos usuários de interesse. Na plataforma de IoT, os dados são formatados para exibição e avaliação dos usuários considerando formatos gráficos compreensíveis, sendo possível a emissão de alertas e de relatórios ao serem detectados desvios em relação aos parâmetros operacionais normais. Ao ser detectado um desvio de comportamento no consumo de corrente, correlacionando a algum tipo de falha em potencial, o sistema sinaliza informações adicionais a um usuário de interesse (ao supervisor da linha de produção, por exemplo), que de forma planejada, procede a alguma intervenção no equipamento, sem prejuízo da produção. A disponibilidade da série temporal completa dos dados armazenados bem como o histórico de ocorrências registrados ao longo do uso do sistema de monitoramento permite ainda a busca de correlações entre dados de outras origens e naturezas, e a interpretação dos mesmos dados sob outras óticas em contextos além da operação ou manutenção da máquina. O sistema de monitoramento proposto permite prover um mínimo de automação em máquinas antigas e abre a possibilidade de monitoramento independente, paralela e não intrusiva em máquinas que já contam com um sistema supervisório moderno. Uma indústria que atinja o objetivo de tornar o conjunto de seus equipamentos produtivos totalmente monitorado se credencia para dar o próximo passo rumo à Indústria 4.0.

The objective of this work is to monitor the electrical equipment of a production line, aiming at monitoring in real time the state of the operation of the monitored machines, allowing the accomplishment of equipment management and early detection of operational deviations and faults. The developed system performs the measurement of the effective electric current through monitored equipment, use a network of sensors connected to a data concentrator module, which in turn performs the intermediate storage, the preliminary treatment of the data and the subsequent send an Internet platform of Things (Internet of Things - IoT). The preliminary treatment of data for analysis of the time series of values of electric currents to obtain an initial evaluation of the state of operation of the monitored machine. Then, the pre-processed information is sent via the internet, a usage platform for term storage, post-processing and real-time visualization of the data by users of interest. In the data platform, the data is formatted for visualization and evaluation of the users, allowing the presentation of alerts and knowledge when deviations are detected in relation to the normal operational parameters. When a current consumption behavior deviation is detected, correlating a potential failure type, the system signals additional information to a User's interest group (to the supervisor of the production line, for example), which in a planned manner, proceeds to some intervention without equipment, without prejudice of the production. The availability of the full-time series of stored data as well as the history of occurrences recorded throughout the use of the monitoring system but is still looking for correlations between data of other origins and nature, and the interpretation of the same data under other perspectives beyond the operation or maintenance of the machine. The monitoring system proposed in this work allows to provide a minimum of automation in old machines and opens the possibility of independent, parallel and non-intrusive monitoring in machines that already have a modern supervisory system. An industry that achieves the goal of making all its production equipment fully monitored is credited to take the next step towards Industry 4.0.