Condition monitoring com beacons bluetooth de baixo custo

Abstract

A empresa Byond vende soluções de rastreabilidade para a indústria, principalmente usando tecnologias de identificação por radiofrequência (RFID, do inglês Radio-Frequency Identification). Essas soluções englobam a localização de produtos em uma linha de produção, o controle de estoque, o monitoramento de ativos de uma empresa (por exemplo, ter a informação de quantas e quais máquinas estão em manutenção), entre outras. Além disso, tendo ciência da dificuldade de se fazer manutenção preditiva em máquinas devido ao alto custo quando há sensores embutidos, a empresa começou a trabalhar com beacons Bluetooth de baixo custo para resolver esse problema. Os beacons são acoplados a máquinas e conseguem transmitir constantemente informações do estado atual dos equipamentos através da informação dos sensores: um acelerômetro de 3 eixos, um magnetômetro, um sensor de temperatura e um sensor de luminosidade. Neste trabalho foi feito um estudo da aquisição dessa nova tecnologia para a empresa e foi estudada a viabilidade de se fazer manutenção preditiva de máquinas através de técnicas de condition monitoring (monitoramento de parâmetros/condições de uma máquina) usando os beacons de baixo custo. Inicialmente foi feito um estudo preliminar das funcionalidades dos beacons e um teste em ambiente controlado com um ventilador de pequeno porte. Em seguida, foram aplicados dois algoritmos de verificação de falhas através dos dados obtidos dos sensores: um no domínio do tempo e outro no domínio da frequência. Por último, a solução foi ampliada para um ambiente industrial com a utilização dos beacons em uma bomba de vácuo de um laboratório na UFSC. Os resultados confirmaram que a utilização dos beacons é vantajosa e prática para as práticas de manutenção preditiva através de condition monitoring, além de serem eficientes em relação a custo se comparadas a outras soluções.

Byond is a company that sells solutions in traceability for industrial environments using mainly Radio-Frequency Identification (RFID) technologies. These solutions include locating products in a production line, stock control, asset tracking (for example, extracting the information of how many and which assets are currently in maintenance), and others. Moreover, knowing that performing predictive maintenance in machines can be expensive due to the high prices of sensor-embedded machines, Byond started working with low-cost Bluetooth Beacons to solve this issue. The beacons are attached to the machines and can transmit constantly the current state of these equipment by using the information obtained from its sensors: a 3-axis accelerometer, a magnetometer, a temperature sensor and a luminosity sensor. In this project, a study of the acquisition of this new technology to the company and the viability of predictive maintenance with condition monitoring techniques (monitoring of some selected parameters of a machine) with these low-cost beacons were made. Firstly, a preliminary study of the beacons main features and specifications and a test in a controlled environment with a reduced size fan were conducted. After these tests were made, two algorithms for recognition of failures in equipment were applied to the data: one in the time domain and the other in the frequency domain. The solution was applied to a more industrial environment with the use of the beacons in a vacuum pump of a laboratory at UFSC. The main results corroborated with the idea that the use of the Bluetooth beacons in industrial environment for predictive maintenance via condition monitoring is practical and useful, while also being cost efficient compared to other solutions.