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使用节能的状态监控(CbM)技术来解决饮水问题


水是生命之源,没有水,生命本身就不可能存在。人类、植物和动物——整个生态系统和食物链都依赖于洁净的水而生存。尽管地球表面将近70%被水覆盖,但是其中只有2.5%是适合使用或饮用的淡水。其余的则是咸水或海水。不仅如此,我们能够轻松获取的淡水只占1%,其余都隐藏在冰川和积雪中。而且,淡水缺乏的风险在不断增高。根据联合国报告,由于水资源的使用、人口增长,以及气候变化,到2025年,约有18亿人口会生活在水资源稀缺的区域,全球约有三分之二的人口将面临水资源紧张的局面。

随着越来越多的国家受到不可控因素影响,我们这个拥有68亿人口的星球应该如何获取饮用水?

这个任务看起来非常艰巨,而Danfoss凭借其关键的海水淡化产品直面这一挑战。该公司正与ADI合作,利用ADI突破性的状态监控技术,以节能高效的方式为亟需水资源的地区提供淡水。

97%
的地球水资源为海水1
<1%
的全球水资源可饮用2
200M
KWH能量每日用于海水淡化工厂3
2
加仑海水只能生产1加仑淡水3
female IT engineer working in server room

概览

公司

Danfoss

行业

工业自动化

ADI解决方案

ADI OtoSense状态监控(CbM)质量控制。

挑战

利用海水淡化技术/海水反渗透(SWRO)技术为全球各地的社区提供淡水,同时减少能源使用及其对环境的影响。

目标

采用状态监控技术来提高生产力,降低维护成本和能耗。

创新改变世界

Danfoss是一家总部位于丹麦的创新工程技术公司,致力于让“未来世界以更少的资源实现更多目标”,业务范围涵盖基础设施和食品供应,以及能源效率和环保解决方案等。在冰箱、空调、供暖、电机控制和移动机械领域,都可以看到Danfoss的产品和服务。

Danfoss是公认的高能效和高性能产品领域的领导者,现在正致力于海水淡化工艺,通过海水反渗透(SWRO)技术从海水中提取淡水,希望让世界变得更美好。

Danfoss拥有数十年为关键应用开发组件的经验,其中包括许多前沿创新,例如轴向泵技术。该公司利用这项技术成为先进的SWRO行业的领导者,足迹逐渐遍及全球,为亟需水资源的地区提供淡水,尤其是发展中国家/地区。

海水淡化过程

desalination treatment and process

第1步:
用泵抽取海水

用泵从海洋中抽取海水,然后开始海水淡化过程。

第2步:
预处理

海水通过预处理工序去除杂质和颗粒。

第3步:
反渗透

使用专用泵来实施反渗透过程,将浓缩海水送回大海,洁净水则送至下一步工序。

第4步:
后处理

后处理过程包括补充矿物质和稳定化处理,使水达到合适的pH值。

第5步:
淡水储存
和输送

淡水储存起来,在社区需要时为其提供可靠的淡水饮用水。

SWRO:提供充足的淡水供应

海水淡化(或海水反渗透,SWRO)技术是目前公认的解决淡水短缺的最佳解决方案之一。但使用这项技术本身存在一些挑战,更不用说从海水中提取淡水需要消耗大量能源(和成本)。因为水中的盐与水构成了稳定的化学键,很难将其分解,并单独将水提取出来,所以需要耗费大量的能源。

不仅如此,海水淡化工厂运营消耗的能源成本几乎相当于从海水中获取淡水的成本的一半。4

Danfoss利用其四项核心技术提供高效节能的海水淡化方案来解决这个能耗问题。四项核心技术包括:高压泵、驱动装置、能量回收装置、以及压力和水流控制装置。这些先进技术相结合,可提供经济高效、持久运行的水净化解决方案。

Danfoss高压泵是全球超20,000套海水反渗透处理系统的核心。通常应用于海岛社区和大型游轮,在这些地方,稳定的淡水供应至关重要。这些泵设计简单,只有少数几个活动部件,便于维修,可以保持较长的维修间隔和极高的效率,根据泵的尺寸,效率最高可到92%。

Danfoss遵循可持续发展理念,专注于提高资源利用率,降低风险,信守名誉和承诺。ADI在开发突破性技术的过程中也秉持同样的观点。

ADI OtoSense logo

OtoSense:将传感解译应用于质量控制

ADI公司首先与Danfoss合作举办了研讨会,探讨了其愿景、发展规划和技术。我们因此确定了可能进行合作的领域,包括可以帮助Danfoss加速实现更智能、更可持续设计的一些工业技术和系统。

在这些技术中,尤为值得一提的是ADI OtoSense™,特别是其质量控制功能。OtoSense是一款人工智能驱动的平台,能够实时传感和解译声音、振动、压力、电流、温度等,用于连续状态监控和按需诊断。它可以自行检测异常,通过与领域专家交互不断学习,可创建数字指纹以帮助识别故障,并可以提早预测故障,从而避免发生代价高昂的停机、损坏或重大故障。

生产线上的OtoSense AI质量控制

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通过在生产线末端或整个装配过程中对全部资产实施全面检测,而不是随机抽样来改善质量控制。

white dollar sign icon on blue background

可检测出有缺陷的部件,以减少重新测试和客户退货的几率,并降低保修成本。

white integrated circuit icon on blue background

通过更快做出由AI驱动的更明智的决策来找出异常单元,从而实现过程自动化。

Danfoss决定在一个泵测试流程试点项目中使用ADI OtoSense质量控制技术,以确保其泵设备健康、正常运行。这些测试需要消耗大量能源,而在测试中使用ADI OtoSense之后,Danfoss可以将能源输出降低23%,在未来则有可能降低高达50%,这是帮助Danfoss减少碳排放的一个示范步骤。

通过确保Danfoss的泵设备以峰值水平运行,并减少维护时间,ADI最终希望OtoSense可以提供更高的可预测性、一致性、更高的生产力和产品质量,同时降低能源输出以及对环境的影响。

OTOSENSE质量控制—工作原理

pink brain icon

1. Otosense AI

在计算机上运行先进AI软件,用于实时分析数据。

blue life line icon

2.收集数据

传感器连接到计算机以收集数据,从而实现更强的异常建模功能。

green mangifying glass icon

3.资产识别

在很多情况下,OtoSense可以检索资产的序列号,或添加其他检测模块,以获取更多信息。

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4.健康状况评分

计算机将会实时显示健康状况评分。如果得分低于目标值,它会基于自主学习显示最可能的故障。

yellow hard hat icon

5.操作员反馈

最后,操作员可以提供反馈,比如通过/未通过测试,并给出具体意见。

“OtoSense主要解决两大问题:实时边缘解译,其连续转换信号的速度始终快于接收数据的速度;用于感测解译的人工智能,它让OtoSense向人类技术专家和工程师学习,最终自身成为专家。”

Sebastien Christian

ADI人工智能工程总监、OtoSense发明者

ADI和Danfoss:携手前行,共创美好未来

ADI和Danfoss拥有20多年的长期合作关系,同时具有同样的愿景,希望通过技术来进一步改善世界。ADI以前一直为Danfoss提供元器件,但并未合作创建完整的系统级解决方案。

如今,Danfoss和ADI建立了更牢固的合作关系,为共同的目标而创新,并通过推动变革来改善全球各地的社区,包括实施海水淡化以获得淡水,同时利用节能技术来减少对环境的影响。

boy with hands under water faucet
“我们(与ADI)之间的合作主要围绕人工智能和CbM展开。当我们意识到,他们的技术可以帮助检测和诊断我们的泵设备中的特定问题,而不只是找出可能存在问题的大致范围,然后由我们来判断故障时,我们非常高兴。这有助于我们快速学习,而且我们也因此有望实现更快、更高效的后期测试。”

Georg Herborg Enevoldsen

Danfoss 高压泵研发总监


1美国国家海洋和大气管理局

2国家地理:淡水危机

3Seametrics:关于海水淡化的15个有趣的事实

4 www.bloomberg.com/news/articles/2013-05-01/energy-makes-up-half-of-desalination-plant-costs-study,