智能緊急開關(guān)是一種概念驗證設(shè)備，它可以作為緊急開關(guān)，但也可以學習設(shè)備的正常操作方式，并能夠自動檢測故障。

當檢測到故障時，設(shè)備會自動關(guān)閉，這樣可以避免事故或傷害。

為了概念的證明，我使用了用于PCB鉆孔的電機，但這個概念也應該適用于更大的設(shè)備。

開始

?為了能夠使用我們的SmartEdge Agile設(shè)備，首先我們需要在Brainium平臺上創(chuàng)建一個帳戶。這可以使用web瀏覽器，并使用注冊按鈕來完成。

?在成功注冊后，有一個關(guān)于Brainium平臺的快速介紹。

?接下來，我們可以下載Brainium Gateway應用到我們的手機上，并使用我們新創(chuàng)建的賬戶登錄。這款手機將作為一個網(wǎng)關(guān)，連接大腦傳送門和我們通過藍牙連接的人工智能設(shè)備。

?網(wǎng)關(guān)也應該顯示在web界面中。

?現(xiàn)在，我們應該能夠添加我們的SmartEdge Agile。這可以在Devices選項卡中完成。

?設(shè)備將在Brainium應用程序中顯示為已連接。

現(xiàn)在我們可以開始創(chuàng)建項目了。

硬件設(shè)置

對于第一個實驗，我們將使用SmartEdge Agile設(shè)備，安裝在使用PCB鉆孔的電機上：

然后我們還需要一個樹莓派3B+，上面有一個PiFace數(shù)字2帽：

預見性維護

為了試驗預測性維護，我們可以從左側(cè)菜單欄訪問相應的頁面：

當我們第一次打開監(jiān)視器識別或預測性維護頁面時，門戶向我們展示了一個快速教程：

第一步是創(chuàng)建一個工作區(qū)：

選擇要使用的設(shè)備后，進入“初始學習”階段。

初始學習階段

在這個階段，平臺試圖了解我們的設(shè)備如何正常運行。它嘗試識別靜態(tài)(狀態(tài))和動態(tài)(狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換)模式，基于SmartEdge Agile的傳感器數(shù)據(jù)。

在下面的例子中，我多次打開和關(guān)閉電機。然后，我相應地標記檢測到的模式。

在我的案例中，檢測到以下模式：

?電動機(固定)

?電動機啟動(動態(tài))

?馬達開(靜止)

?電機停止(動態(tài))

注意：有時相同的邏輯狀態(tài)(exMotor ON)在不同的時間實例中被檢測為不同的模式。因為有調(diào)整學習的選項，所以我決定只在末尾用數(shù)字標記不同的模式(例如。電機ON 2)。

持續(xù)學習階段

一旦我們有了足夠的數(shù)據(jù)，我們就可以生成預測性維護的模型：

然后我們可以將模型應用到設(shè)備上：

在此之后，設(shè)備進入持續(xù)學習階段：

在這個階段，平臺仍然學習新的模式并檢測現(xiàn)有的模式。此外，該平臺還會嘗試檢測異常情況，如峰值或擴展動態(tài)狀態(tài)。

在event選項卡中，我們可以看到生成的事件：

我還嘗試堵塞馬達，看看系統(tǒng)如何反應。

阻塞有時被檢測為峰值/擴展動態(tài)狀態(tài)，但有時被檢測為動態(tài)/平穩(wěn)模式。盡管將阻塞檢測為正常模式并不是最優(yōu)的，但我們?nèi)匀豢梢允褂盟鼈?。我用Clog 1/2/3標記了檢測到的模式，所以以后我們?nèi)匀豢梢詫⑦@些狀態(tài)識別為“有問題”。

儀表板和AI規(guī)則

Brainium平臺還支持創(chuàng)建儀表板和定義規(guī)則。要使用這些，我們需要創(chuàng)建一個項目

指示板

儀表板是不同類型的小部件的集合。我們可以創(chuàng)建簡單的小部件來跟蹤SmartEdge Agile的一個傳感器

或者由我們的預測性維護AI模型支持的AI小部件：

我最終得到了下面這個儀表盤：

人工智能規(guī)則

要創(chuàng)建AI規(guī)則，我們需要轉(zhuǎn)到Device選項卡，然后點擊AI Rules列中的數(shù)字：

當警報被破壞時，我們會在警報頁面中看到它：

上述頁面中的大多數(shù)數(shù)據(jù)和警報也可以通過Brainium api以編程方式訪問。稍后我們將使用這些來實現(xiàn)智能人工智能供電緊急開關(guān)。

一個簡單的應急開關(guān)

為了創(chuàng)建緊急開關(guān)，我們將使用帶有PiFace Digital 2帽的樹莓派3B+。

電機和電源應按如下方式連接到PiFace數(shù)字2的繼電器0上：

緊急開關(guān)應該很難打開，但很容易關(guān)閉。這樣我們可以避免意外打開，但在緊急情況下，開關(guān)可以迅速關(guān)閉。

為了實現(xiàn)這樣的行為，我們可以使用PiFace的4個按鈕：

要打開開關(guān)，所有4個按鈕都需要按一次(以任何順序)

要關(guān)閉開關(guān)，只需按一下4個按鈕中的任何一個即可

4個指示燈(7-4)表示4個按鈕的狀態(tài)，另一個指示燈(0)表示緊急開關(guān)的狀態(tài)。

緊急開關(guān)的代碼是用Python編寫的，使用的是pifacedigitalio庫。

代碼非常簡單。我們有一個smartEmergencySwitch.py文件，里面有兩個函數(shù)：

switch_pressed()函數(shù)處理單個按鈕的事件：

MQTT API——可用于獲取實時遙測數(shù)據(jù)

由于需要實時數(shù)據(jù)，我們將使用MQTT API。

要訪問API，我們需要：

用戶ID和MQTT密碼—這些可以在Profile頁面下找到

設(shè)備ID -這是一個形式TOXXX-0XXXXXXXXXXXXXXX的唯一ID -可以在多個頁面中找到，為。提醒頁面前

MQTT API提供了多個主題來訂閱不同類型的數(shù)據(jù)和事件。我嘗試了多個主題，但我發(fā)現(xiàn)預測性維護事件主題是最合適的。

預測性維護事件提供有關(guān)設(shè)備當前狀態(tài)和檢測到的異常情況的事件。這些事件的MQTT主題是/v1/users/{user_id}/in/devices/{device_id}/datasources/PDM_EVENT

我們可以使用這些數(shù)據(jù)來實現(xiàn)智能停止功能。使用我實現(xiàn)的邏輯，在以下情況下會發(fā)出問題信號：

檢測到類型為SPIKE或EXTENDED_DYNAMIC的異常

當前狀態(tài)是任何已知的Clog狀態(tài)

當檢測到問題時，緊急開關(guān)進入一個稱為ERROR的新狀態(tài)。在這個ERRORstate中，與OFF狀態(tài)一樣，開關(guān)被關(guān)閉，但是錯誤也由兩個led發(fā)出信號。緊急開關(guān)可以復位到關(guān)閉狀態(tài)，通過按下任何按鈕。

與Brainium平臺的交互在brainiumClient.py文件中實現(xiàn)。代碼基于API文檔中的MQTT示例，并使用了Paho MQTT庫。

首先，我們連接到MQTT服務器并訂閱PDM_EVENT主題。接收到的事件在on_message()函數(shù)中處理

結(jié)論和未來的改進

我們可以看到，這個概念總體上是有效的，并且肯定會提高工作設(shè)備的安全性。

故障檢測有點慢，但如果模式檢測在樹莓派上本地運行，就可以解決。

本文編譯自hackster.io