Sự trỗi dậy của Internet of Things (IoT) đã đưa sự phát triển của cảm biến lên một cấp độ hoàn toàn khác. Cảm biến là một phần không thể thiếu của bất kỳ công ty kỹ thuật nào hoạt động trên nền tảng IoT. Các ngành công nghiệp và tổ chức khác nhau sử dụng các loại cảm biến IoT khác nhau như cảm biến nhiệt độ, cảm biến khoảng cách, cảm biến chất lượng nước, v.v. theo yêu cầu của họ. Được thành lập vào năm 2019, XYMA Analytics cung cấp một nền tảng phân tích dựa trên IoT công nghiệp hoàn chỉnh để cung cấp khả năng giám sát quy trình thông minh.
Sử dụng cảm biến ống dẫn sóng siêu âm tiên tiến cho những môi trường khắc nghiệt nhất là ý tưởng chính đã thuyết phục đội ngũ kỹ sư có trình độ tốt thành lập công ty. Ngày nay, công ty tự hào về việc xây dựng các cảm biến thông minh để nâng cao hiệu quả hoạt động và cung cấp nhiều hơn những phép đo. Tò mò muốn biết thêm về công ty, đội ngũ, phong cách làm việc, giải pháp vấn đề và kế hoạch trong tương lai, chúng tôi đã hỏi Tiến sĩ Nishanth Raja một vài câu hỏi. Đọc tiếp để biết những gì anh ấy phải nói!
Tiến sĩ Nishanth Raja là Giám đốc điều hành của XYMA Analytics - một công ty do IIT Madras thành lập và là một tổ chức phụ từ Trung tâm đánh giá không phá hủy. Ông là Nghiên cứu viên cấp cao tại Viện Nghiên cứu Kiểm soát Chất lỏng, Palakkad ở Kerala và sau đó tham gia với tư cách là cán bộ dự án tại Trung tâm Đánh giá Không Phá hủy (CNDE) - IIT Madras và nhận bằng Tiến sĩ. từ Đại học Anna. Ông cũng đã làm việc trong một số dự án liên quan đến ngành trong lĩnh vực đo lưu lượng và nhiệt độ dựa trên Ống dẫn sóng siêu âm và có kinh nghiệm công nghiệp phong phú.
Q. Điều gì đã truyền cảm hứng cho bạn để bắt đầu XYMA Analytics? Công ty hướng tới giải quyết những vấn đề gì?
XYMA Analytics là kết quả của sự quan tâm sâu sắc thu hút được từ các ngành trong lĩnh vực dầu khí, sản xuất và hàng không vũ trụ. Trong thời gian nghiên cứu của mình tại Trung tâm NDE, tôi đã tham gia vào việc phát triển các cảm biến ống dẫn sóng siêu âm dựa trên sóng có hướng dẫn cho các môi trường độc hại / thù địch trong các ngành công nghiệp chế biến; thách thức là giải quyết điểm đau của họ. Việc đo lường các thông số quá trình là rất quan trọng trong các ngành công nghiệp chế biến và sản xuất, nơi công nghệ cảm biến dựa trên ống dẫn sóng của chúng tôi đã giúp họ đo lường tại các vùng thù địch và không thể tiếp cận một cách phân tán. Chúng tôi quan sát thấy rằng có một nhu cầu rất lớn về công nghệ cảm biến trong các ngành công nghiệp. Đó là điểm khi chúng tôi quyết định kết hợp XYMA Analytics như một công ty khởi nghiệp có thể cung cấp các giải pháp cảm biến cho các ngànhđể nâng cao hiệu quả quy trình và cải thiện tuổi thọ sản phẩm của họ.
XYMA Analytics giải quyết các vấn đề với cảm biến quy trình thông thường bằng công nghệ cảm biến dựa trên ống dẫn sóng siêu âm mới giúp các ngành công nghiệp liên tục theo dõi các thông số quy trình của họ bằng IoT công nghiệp với tầm nhìn dân chủ hóa hiệu quả quy trình dựa trên cảm biến cho các ngành công nghiệp và cũng cung cấp và các giải pháp cảm biến đồng thời để ra quyết định theo hướng dữ liệu. Điều này là khó khăn khi sử dụng các giải pháp cảm biến thông thường.
Cảm biến này hiện đang được thử nghiệm tại hiện trường trong một số ứng dụng công nghiệp bao gồm giám sát nhiệt độ vỏ làm mát khuôn trong quá trình sản xuất thép cũng như để đo nhiệt độ thành lò trong quy trình hóa dầu, công nghiệp sản xuất thủy tinh.
Q. Hãy cho chúng tôi biết về “Cảm biến ống dẫn sóng siêu âm” của bạn, công nghệ đằng sau nó là gì?
Cảm biến ống dẫn sóng siêu âm có thể có các mặt cắt khác nhau như dây, thanh, dải có thể lựa chọn dựa trên quyền truy cập cho ống dẫn sóng, các vật liệu khác nhau hoặc kim loại hoặc gốm sứ và có thể cấu hình cho các ứng dụng đo khác nhau bao gồm điều chỉnh sự phân bố đặc biệt của cảm biến.
Nguyên tắc là một sóng siêu âm được kích thích và truyền đi cùng với độ dày của ống dẫn sóng. Bằng cách theo dõi sự tương tác của các sóng siêu âm lan truyền với các điểm gián đoạn hình học được thiết kế có chủ đích (khúc cua, vết khía, v.v.) và bằng cách theo dõi sự thay đổi về thời gian và tần số, sự suy giảm, thay đổi biên độ của tín hiệu siêu âm được phát ra từ khoảng cách thích hợp Các tác động lại (uốn cong, khía, v.v.) thông tin bản địa hóa trên môi trường xung quanh được trích xuất (ví dụ, nhiệt độ).
Nói chung, cảm biến ống dẫn sóng siêu âm đo những thay đổi trong vận tốc ống dẫn sóng do sự thay đổi về đặc tính vật liệu của nó (α, E, G và ρ) phát sinh từ những thay đổi của môi trường xung quanh như nhiệt độ, độ ẩm, v.v. Sự thay đổi về thời gian của bay, thay đổi vận tốc, chuyển pha của sóng siêu âm so với tín hiệu nhiệt độ phòng, giúp đo sự thay đổi nhiệt độ và các đặc tính khác (lưu biến) trong môi trường xung quanh.
Q. Cảm biến ống dẫn sóng siêu âm có lợi thế như thế nào so với cảm biến thông thường?
Nhiều quy trình công nghiệp hoạt động ở nhiệt độ rất cao. Ví dụ, lọc dầu thô và sản xuất điện yêu cầu mức nhiệt độ vượt quá vài trăm độ C. Các cảm biến thông thường như cặp nhiệt điện, RTD và cảm biến mức có vấn đề về độ chính xác do cảm biến bị trôi trong quá trình hoạt động lâu dài.
Đặc biệt, cặp nhiệt điện khi được sử dụng ở nhiệt độ cao trong môi trường khắc nghiệt dễ bị hỏng cơ học của mối nối. Ngoài ra, cặp nhiệt điện chỉ có thể cung cấp nhiệt độ cục bộ trong một khu vực quan tâm. Trong khi đó, các cảm biến ống dẫn sóng siêu âm mạnh mẽ hơn vì chúng tôi sử dụng cùng một vật liệu dây cặp nhiệt điện (ví dụ: Kanthal, Chromel, thép không gỉ, v.v.) được sử dụng làm ống dẫn sóng của chúng tôi và nó không có bất kỳ điểm nối nào để hỏng. Bên cạnh đó, cảm biến này có diện tích nhỏ hơn và có thể được thiết kế cho các cấu hình khác nhau như xoắn ốc, xoắn ốc, nhiều vết lõm, v.v. Việc sử dụng nhiều cảm biến trong cùng một ống dẫn sóng để cảm nhận phân tán trong một phạm vi nhiệt độ rộng (30 ° C -1400 ° C) và đo nhiều thông số (ví dụ: Mức, Nhiệt độ và Lưu lượng học) của việc sử dụng một cảm biến ống dẫn sóng duy nhất mang lại lợi thế cho cảm biến Ống dẫn sóng siêu âm của chúng tôi khi so sánh với các cảm biến thông thường.
Các ống dẫn sóng dẫn sóng siêu âm từ thiết bị điện tử cảm biến đến vùng đo lường quan tâm, đồng thời giữ thiết bị điện tử cảm biến (đầu dò) cách xa an toàn khỏi các môi trường thù địch và không thể tiếp cận từ xa như hình dưới đây.
Ngoài ra, cảm biến ống dẫn sóng được đề xuất rất mạnh mẽ và có thể thích ứng với các môi trường công nghiệp phức tạp để có các phép đo linh hoạt và dư thừa hơn về nhiệt độ, lưu biến và mức chất lỏng trong các vỏ bọc quan trọng. Việc đo nhiệt độ phân tán là khó khăn khi sử dụng cặp nhiệt điện thông thường do khả năng đo một điểm duy nhất của chúng chịu được hạn chế về kích thước môi trường thù địch. Cảm biến ống dẫn sóng dựa trên Guided Wave cung cấp giải pháp đáng tin cậy, ổn định và tiết kiệm chi phí cho các phép đo giao diện / quy trình chính xác.
Q. Một cảm biến duy nhất có thể đo nhiều thông số như nhiệt độ, độ nhớt, mật độ, v.v. không? Làm thế nào nó được thực hiện có thể?
Trong quá trình nghiên cứu của mình, chúng tôi đã thiết lập các chế độ sóng dẫn hướng cơ bản L (0,1), Torsional T (0,1) và Flexural (1,1) có thể được truyền / nhận đồng thời bằng cách sử dụng một cảm biến ống dẫn sóng duy nhất trong đó mỗi chế độ sóng truyền đi ở một tốc độ khác và nhạy cảm với sự dịch chuyển / tính chất khác nhau.
Ví dụ: có thể sử dụng chế độ sóng dọc (Nhạy cảm với dịch chuyển dọc trục) để đo nhiệt độ, chế độ sóng xoắn (Nhạy cảm với dịch chuyển góc) có thể được sử dụng để đo lưu biến (Độ nhớt / Mật độ / Nhiệt độ) và chế độ sóng uốn(Nhạy cảm với sự dịch chuyển ngoài mặt phẳng) có thể được sử dụng để đo mức. Bằng cách theo dõi sự thay đổi về độ suy giảm và dịch pha và dịch tần của các chế độ sóng này (Dọc, Flexural và Xoắn), chúng ta có thể theo dõi các đặc tính của môi trường xung quanh. Công nghệ được cấp bằng sáng chế này được thử nghiệm trong môi trường công nghiệp để đo đồng thời nhiệt độ và độ nhớt của nhựa ở nhiệt độ cao bằng cách sử dụng một cảm biến ống dẫn sóng duy nhất. Các ống dẫn sóng này có thể được thiết kế tùy chỉnh cho một ứng dụng cụ thể trong công nghiệp và cũng có thể được thiết kế theo các mặt cắt khác nhau.
Q. Loại cảm biến nào được cung cấp bởi XYMA cho các ngành công nghiệp nặng và công nghiệp chế biến?
XYMA Analytics phát triển các nền tảng dựa trên công nghệ cảm biến mới cho IoT công nghiệp với tầm nhìn dân chủ hóa hiệu quả quy trình dựa trên cảm biến cho các ngành công nghiệp và cũng cung cấp các giải pháp cảm biến đồng thời và phân tán trên toàn nhà máy để ra quyết định dựa trên dữ liệu. Các sản phẩm công nghệ được cấp bằng sáng chế của chúng tôi, PoRTS (Cảm biến nhiệt độ và lưu lượng di động) và uTMS (Hệ thống đo nhiệt độ đa điểm) tập trung vào việc thúc đẩy năng suất của các ngành công nghiệp bằng cách tăng hiệu quả quy trình và giảm cơ hội mắc lỗi thủ công và nâng cao tuổi thọ sản phẩm.
Q. Có phải tất cả các giải pháp cảm biến do chính XYMA Analytics sản xuất không? Cho chúng tôi biết về quy trình sản xuất và chuỗi cung ứng của bạn
Cảm biến XYMA được tùy chỉnh và thiết kế trong nhà cho nhiều loại nhiệt độ. Chúng tôi phát triển một cảm biến ống dẫn sóng dựa trên phạm vi nhiệt độ của chúng và môi trường nơi yêu cầu cảm biến. Ngoài ra, việc lựa chọn vật liệu ống dẫn sóng, kích thước, chiều dài và số lượng cảm biến được thiết kế chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện tiên quyết của khách hàng và môi trường ứng dụng.
Chúng tôi có cơ sở sản xuất hiện đại và sắp tới, chúng tôi đang có kế hoạch mở rộng các cơ sở hiệu chuẩn R & D / hiện tại của mình để đáp ứng tất cả các yêu cầu thử nghiệm của khách hàng. Chúng tôi luôn duy trì các giá trị QHSE (Chất lượng, Sức khỏe, An toàn và Môi trường) ở mức tối đa trong quá trình sản xuất, lắp đặt và dịch vụ sau bán hàng với sự trợ giúp của các kỹ sư trẻ hoàn toàn tận tâm. Trong mỗi giai đoạn của quy trình chuỗi cung ứng của mình, chúng tôi đã xác định rõ KPI (Các chỉ số hiệu suất chính) để đảm bảo quy trình phù hợp với các giá trị cốt lõi của chúng tôi. Vì công nghệ được phát triển từ Nhóm XYMA, chúng tôi đã phát triển dữ liệu tổng thể của mình cho tất cả các đơn vị để đảm bảo độ tin cậy của sản phẩm. Chúng tôi luôn đảm bảo đáp ứng mọi yêu cầu về chất lượng của khách hàng. Tất cả các nhà cung cấp của chúng tôi đều trải qua quá trình đánh giá kỹ thuật để đảm bảo độ tin cậy và chất lượng của các mặt hàng được cung cấp.Để cải tiến sản phẩm, chúng tôi cũng có hệ thống phản hồi của khách hàng.
Q. XYMA Analytics cũng cung cấp Kết nối IIoT và Phân tích dữ liệu. Bạn sử dụng các giải pháp không dây và nền tảng IoT nào?
Các sản phẩm XYMA-IoT (XIoT) hiện là công nghệ mạng diện rộng Long Range (LoRaWan) công suất thấp bên cạnh MQTT là giao thức truyền thông tiêu chuẩn với tính toán biên và trực quan hóa, để tự động hóa và tối ưu hóa quy trình thông qua các thuật toán tự điều chỉnh được triển khai cạnh. Để áp dụng tiêu chuẩn giao thức này, các nền tảng IoT như Arduino, raspberry pi, Semtech (LoRa) và AI thinkers được sử dụng cùng với giao diện lẫn nhau với hai hoặc nhiều nền tảng (giao diện Arduino và Python) để phân tích và truyền dữ liệu đã được triển khai. Các kỹ thuật tối ưu hóa khác như giao thức HART và Modbus được sử dụng cho các yêu cầu công nghiệp khác. Các giải pháp truyền thông không dây end-to-end này đã được sử dụng để tăng cường kết nối trong điều kiện hiện tại hoặc như một phần tích hợp của các giải pháp độc quyền cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
Q. Ai hiện đang được hưởng lợi từ các Cảm biến ống dẫn sóng siêu âm này và làm thế nào? Bạn có thể cho chúng tôi một ví dụ / nghiên cứu điển hình không?
Một loạt các ngành công nghiệp bao gồm (a) Các ngành sản xuất liên quan đến kim loại, lò nung, v.v… (b) Các ngành công nghiệp chế biến như nhà máy lọc dầu, công nghiệp hóa chất, công nghiệp phân bón để cải thiện tuổi thọ của các thành phần nhiệt độ cao cũng như hiệu quả và độ bền của các ngành công nghiệp. (c) Đối với các ngành công nghiệp như lò phản ứng giống nhanh, nơi hình ảnh và phép đo dưới kim loại lỏng là một thách thức (d) Các ngành bảo quản được kiểm soát nhiệt độ. (e) Các ngành công nghiệp polyme để giám sát lưu hóa bao gồm hàng không vũ trụ, composite, v.v.
Chắc chắn có khá nhiều trường hợp các cảm biến của chúng tôi đã giúp ngành công nghiệp xử lý tối ưu hóa hiệu quả và xác định quá trình bảo dưỡng sản phẩm của họ. Ví dụ, việc giám sát nhiệt độ liên tục của composite được sử dụng trong ngành công nghiệp máy bay vẫn còn là một thách thức. Chúng tôi đã nhúng các cảm biến ống dẫn sóng của mình trong quá trình sản xuất vật liệu tổng hợp và theo dõi liên tục cho đến khi quá trình đóng rắn hoàn thành. Sử dụng dữ liệu nhiệt độ và lưu hóa do cảm biến của chúng tôi cung cấp, các nhà sản xuất có thể nâng cao tuổi thọ sản phẩm và hiệu suất quá trình lên 50-70%.
Một ví dụ khác về công nghệ mang tính cách mạng này đã giúp ngăn ngừa sự cố sản phẩm của ngành sản xuất hàng đầu là đo nhiệt độ phân bố của lò trong quá trình sản xuất. Việc đo nhiệt độ phân tán là khó khăn khi sử dụng cặp nhiệt điện thông thường do khả năng đo một điểm duy nhất của chúng chịu được hạn chế về kích thước môi trường thù địch. Cảm biến ống dẫn sóng của chúng tôi có thể thực hiện các phép đo bằng cách duy trì vùng cảm biến trong môi trường thù địch và vận hành nó từ một vị trí từ xa và cảm biến ống dẫn sóng cũng có thể thực hiện các phép đo nhiệt độ phân tán ở nhiều vị trí. Hạn chế về hình học (khe 1,5 mm) để lắp nhiều cặp nhiệt điện cũng được giải quyết bằng cách sử dụng một ống dẫn sóng duy nhất (1mm) với nhiều cảm biến.
Q. Ngoài XYMA Analytics, những người chơi khác trong ngành cung cấp giải pháp sử dụng cảm biến Ống dẫn sóng siêu âm là ai?
Theo hiểu biết của chúng tôi, XYMA là ngành duy nhất cung cấp kỹ thuật cảm biến ống dẫn sóng dựa trên sóng có hướng dẫn cho các phép đo quy trình trong các ngành công nghiệp. Có những ngành công nghiệp lâu đời như ABB, Honeywell, Omega và Emerson tham gia vào hoạt động kinh doanh đo lường quá trình nhưng IIoT đã kích hoạt tính năng cảm biến ống dẫn sóng với phân tích dữ liệu để làm cho XYMA khác biệt so với các công ty hiện có trên thị trường về công nghệ và giải pháp được cung cấp. Ưu điểm chính của cảm biến ống dẫn sóng là mạnh mẽ và có kích thước nhỏ hơn, có khả năng cảm biến đa điểm và đa tham số trong một phạm vi nhiệt độ rộng.
Q. Bạn thấy các ngành công nghiệp ở Ấn Độ thích ứng với IIoT như thế nào? Những trở ngại là gì?
Trong những thập kỷ qua, IoT đã chuyển mình từ 'Internet of Things' thành 'Intelligence of Things'. Trong các ngành công nghiệp, IoT được sử dụng để tối đa hóa hiệu quả nhằm nâng cấp các điều kiện sức khỏe và an toàn, giảm thời gian chết và cũng cung cấp một sản phẩm tùy chỉnh. Rào cản lớn liên quan đến IoT là nhận thức kém hơn giữa các ngành công nghiệp ở Ấn Độ về việc sử dụng và thông minh của nó có thể giúp cải thiện hiệu quả hoạt động cho các ngành nói chung bằng cách giúp họ tăng cường giám sát và tăng độ an toàn và chính xác.
Thách thức chính trong các ngành công nghiệp của Ấn Độ là các vấn đề về quyền sở hữu và lưu trữ dữ liệu, xung đột trong các tiêu chuẩn theo từng ngành, các vấn đề bảo mật dữ liệu, thiếu người có kỹ năng trong nhà máy và hạn chế đối với Internet bên trong nhà máy, quyền truy cập và tích hợp IoT vào bảng điều khiển của họ, Vân vân.
Đưa sự đổi mới từ phòng thí nghiệm sang ngành công nghiệp không phải là công việc dễ dàng đối với bất kỳ công ty khởi nghiệp nào. Sản phẩm phải mạnh mẽ, được chứng nhận và đáng tin cậy với độ chính xác cao. Đây là một số thách thức lớn trong ngành công nghiệp Ấn Độ.
Q. Hãy cho chúng tôi biết về nhóm và nơi làm việc của bạn
XYMA có một đội ngũ kỹ sư trẻ tài năng với cả kinh nghiệm nghiên cứu và công nghiệp từ các tổ chức nổi tiếng như IIT, NIT, CSIR labs và MNCs, v.v. Nhóm các nhà khoa học trẻ này giúp XYMA phát triển các sản phẩm bản địa đủ sức cạnh tranh và mạnh mẽ để cạnh tranh với các công ty lớn trong ngành.
Hơn nữa, những người đồng sáng lập của tôi, GS Krishnan Balasubramanian và GS Prabhu Rajagopal là những người tiên phong trong lĩnh vực Siêu âm và NDE. Họ đã hướng dẫn, thúc đẩy và cố vấn cho tôi trong việc biến XYMA thành hiện thực và sử dụng XIoT để giải quyết các vấn đề công nghiệp. Giáo sư Krishnan Balasubramanian hiện là Giám đốc Trung tâm Đánh giá Không phá hủy (CNDE) và là Giáo sư Chủ nhiệm Khoa Cơ khí, Viện Công nghệ Ấn Độ Madras. Ông đã tham gia vào lĩnh vực đánh giá không phá hủy hơn 30 năm với các ứng dụng trong lĩnh vực bảo trì, đảm bảo chất lượng, sản xuất và thiết kế. Ông có hơn 300 ấn phẩm kỹ thuật. Các lĩnh vực quan tâm của ông bao gồm đánh giá không phá hủy, sản xuất thông minh và giám sát trong quá trình, theo dõi sức khỏe cấu trúc và phân tích dữ liệu ứng dụng.Giáo sư Prabhu Rajagopal đã tham gia vào lĩnh vực đánh giá không phá hủy trong gần 20 năm. Ông có chuyên môn về đầu dò nhiệt độ cao và siêu âm có tính năng dẫn đường. Các lĩnh vực quan tâm của anh ấy bao gồm sóng hướng dẫn bằng tính năng (FGW), thấu kính siêu vật liệu, cảm biến dựa trên ống dẫn sóng để theo dõi tình trạng / chữa bệnh và NDE bằng cách sử dụng robot.
Hệ sinh thái tế bào ươm tạo madras IIT đã hỗ trợ chúng tôi theo cách mà chúng tôi có thể bắt đầu ngay từ phòng thí nghiệm. Chúng tôi sử dụng cơ sở vật chất tốt nhất trong lớp để xây dựng và thử nghiệm sản phẩm của bạn. IIT-M đã giúp XYMA đưa sản phẩm đến với ngành công nghiệp, giúp bạn đi trước một dặm.
Q. Các kế hoạch tương lai cho XYMA Analytics là gì và bạn thấy thị trường như thế nào?
Ấn Độ là một phần nhỏ của thị trường toàn cầu, nơi chúng tôi hiện đang triển khai các sản phẩm của mình. Việc mở rộng của chúng tôi cũng sẽ liên quan đến việc hợp tác với các trung tâm nghiên cứu và các trường đại học trên toàn cầu để thúc đẩy R&D trên các cảm biến XIoT dựa trên AI trong tương lai của chúng tôi để tối ưu hóa quy trình. Điều này giúp thực hiện giám sát tài sản thông minh để thực hiện đánh giá rủi ro và dự đoán tuổi thọ ước tính để cải thiện an toàn và hiệu quả là các ngành công nghiệp cốt lõi. XYMA tập trung vào việc triển khai các giải pháp cấp bằng sáng chế cao cấp của chúng tôi cho Thị trường Dầu khí toàn cầu, các ngành sản xuất và đưa công nghệ cốt lõi bản địa được xây dựng ở Ấn Độ đến với phần còn lại của thế giới.