基于物联网的预测性维护如何支持智慧城市基础设施运作

Nordic Semiconductor公司Lorenzo Amicucci

电梯和运输系统在新冠疫情后要承受更大压力，无线技术将帮助提高这些关键性设备的可靠性。

出现新冠疫情之后，人们见面和打招呼的方式发生了变化。握手和拥抱显然已经消失了，而且许多其他的日常习惯也发生了改变。请想想人们现在如何使用电梯：哈佛大学公共卫生学院告诉人们在乘坐电梯时不要讲话，并且分开等间距站立。由于有些电梯甚至一次只允许一个人独自乘坐，相较与其他人距离太近，孤独感似乎是乘客要面对的更大问题。

在后新冠疫情时代，电梯、自动步道和运输系统之类的基本服务将开始发生更重大转变，上述的变化只是开端。这些系统将需要更努力、更智能地工作，因为每次可运载的人数减少了，所以要求它们支持更多次数的运作。更长的正常运行时间要求，也会带来更多的磨损，从而需要更多的维护操作。

重新构想设备维护

这种情况迫使人们重新考虑如何监控基础设施运作，以便在最需要它们的时候提高其可靠性。

举例来说，电梯行业知名企业Thyssen Krupp指出，尽管电梯对于城市生活举足轻重，但每年仍会发生超过2400万次故障和1.9亿小时的停机时间，这主要归咎于反应式的维修模式，因为人们只有在发现问题后才致电技术人员。

如今，随着传感器和网络技术的进步，对于电梯这样的关键设备来说，实现更长的正常运行时间是有可能的。根据称为“预测性维护(predictive maintenance)”的概念，安装在设备上的无线传感器可以测量其性能。对于电梯等复杂机械，运作性能信息可能包括热量、摩擦、噪声、振动和位置之类的数据。

延长关键基础设施的正常运行时间

现代物联网设备具有强大的功能，这意味着可以实现设计精良的解决方案，并且可以最大程度地降低功耗和带宽需求。例如，Nordic的nRF9160 SiP集成了功能强大的Arm Cortex M33处理器和基本AI功能，可在内部分析来自传感器的数据，从而仅需要在数据链路上传输必要的信息。

事实上，蜂窝物联网标准持续改进，对于预测性维护应用是一个好消息。例如，有些解决方案的传感器需要依靠电池供电运行数年，所以蜂窝物联网具有低功耗特性是非常重要的。同样地，由于蜂窝物联网是现有网络基础设施的一部分，正在继续吸引市场投资，因而预测性维护拥有诸多进步和创新的潜力。

各行各业均受益

知名咨询机构麦肯锡(McKinsey)估计，通过延长机器的使用寿命，预测性维护可以将维护成本降低10%至40%，设备停机时间减少50%，设备资本投资减少3%至5%。到2025年，每年可节省的费用将近6300亿美元。因此，众多行业和服务领域都在考虑使用预测性维护解决方案，这就不足为奇了。对于城市功能举足轻重的大量基础设施，如下水管道、储水箱、桥梁、ATM和自动停车门等，都可以通过传感器和蜂窝网络进行革新提升。

展望未来

基于无线传感器的预测性维护还可能推动城市增加环境可持续的基础设施。nRF9160 SiP之类设备已经通过检测小故障(例如起火和电涌)来支持智能电网的正常运作。

鉴于所涉及的技能，如要成功地将预测性维护解决方案应用于城市的基础架构，需要许多不同的各方进行合作，包括设备制造商、网络运营商、技术服务提供商，数据分析企业等等。如果这种情况出现，那么对于众多行业而言，这就有如一句电梯行业的术语所说——唯一的发展方向就是向上。