总结
工业物联网(IIoT)最初的愿景是智能资产向集中的软件应用程序通信它们的状态和条件，这些软件应用程序将聚合、执行分析、识别风险，并进行智能
直接的人类行为。这一愿景的一个主要问题是，现有的资本资产并不“聪明”。为了获得设备状态数据，必须向资产中添加新的传感器或从已安装的自动化系统中提取传感器数据(如果有的话)。
因此，工业物联网领域的许多早期工作都集中在“旋转的大型机器”上;资本密集型的旋转设备，如大型电机、发动机、发电机、涡轮机、压缩机等。这些设备通常已经配备了一些状态监测仪器，或者可以相对容易地进行改造，从而使这些关键数据可用。但当涉及到被动式或非旋转式资产(如电气开关柜)时，工业物联网模式也很适合。尽管这些设备可能对工厂、工厂、机场或数据中心绝对至关重要，但它们在很大程度上仍然不受监控和隐形。
今天，新一代开关柜嵌入了更多的传感功能，包括内置连接，促进高级控制、数据聚合和分析的更高级别应用。
新的传感技术
在最近的过去，一些MV开关设备已包括传感能力(主要是温度和电流)。最新产品的新颖和不同之处在于内置在设备中的高水平传感，以及这种额外传感的原因。附加的传感是对开关柜控制的补充。新的传感器使
关键部件和整体开关柜状态和可靠性的指标测量。新的传感专门针对提供机械和电气性能的性能指标。此外，这些测量不仅在维护期间进行，而且在开关柜的每次操作中持续进行。
旁边的表格提供了最新设备设计中可用的一些测量的列表。但是，有几个例子可以更好地说明这些新的信息财富所提供的潜在价值。
首先，在任何一件电气开关柜中，脱扣链部件是最关键的。这些能起到保护作用。在中压开关设备中，这个链条由一个跳闸线圈组成，它反过来触发一个机制。该机构机械地打开真空断路接点，停止电流流动和熄灭任何电电弧。即使在开关柜大约40年的寿命中，只有一次电气故障触发跳闸功能，在那一时刻的正确操作也是最必要的。现有开关柜的问题是，虽然一些电气测量是连续的，但起下钻链的关键机械部件的性能只在计划维护期间测量。评估开关柜整体性能所需的数据除了通过离线维护和测试之外，没有其他任何方式可以获得。
相比之下，最先进的设备在每次作业时都会测量起下钻机构的速度，而不管作业是有计划的还是保护性的。在地方一级，该信息显示了机制的健康状况。但是可以对相同的信息进行历史化和聚合，以实现更确切的趋势、状况评估、诊断和预测性维护。
新传感的第二个例子是测量真空断路开关触点的冲蚀间隙。随着时间的推移和多次大电流操作，这些触点可能会轻微腐蚀。但考虑到大电流和功率，即使是小程度的侵蚀(小于1毫米)也会相当严重。现在，设备可以测量机构的位置，对中，和中断触点的侵蚀。同样，这是关于断路器状态的信息，只有在传统开关柜离线维护期间才能获得。每次操作后都要进行测量，为开关柜的状态提供测量和验证的指示。
关于新的传感能力的一个重要问题是，它的设计重点是最关键的测量，而不仅仅是那些容易获得的测量。开关柜设计应在历史证明是开关柜问题的主要来源的特定区域增加感应。因此，新的传感器数据直接关系到设备的健康和性能。通过记录、聚合和分析这些数据，甚至可以获得更多的价值，无论这些数据是由业主-运营商完成的，还是通过设备OEM的托管服务完成的。
通过数字化和远程操作实现安全
一个最重要的操作安全和便利性考虑因素是在安全距离内执行设备操作的能力。电气设备损伤是一个严重的健康和安全问题。每年有数千起电气事故，仅在美国，每天就有5到10起电弧闪光事故。这些事故对工人的健康可能是毁灭性的，而且代价高昂。职业安全与健康管理局估计，电弧闪光伤的医疗护理费用可能超过100万美元。除此之外，还有设备损坏、电力中断、业务损失和潜在的监管行动。
然而，从安全距离与中压电气设备相互作用的能力减轻了许多安全隐患，包括电弧闪光。
开关柜应该支持多功能人机界面(HMI)，可以从许多设备的许多位置操作。HMI应该从一个安装在机箱上的面板显示进行评估。但如果需要的话，同样的接口应该通过无线网络镜像到手持平板电脑甚至移动手持设备上。
这使得作业可以在一个方便的位置进行，并且与设备本身有一个安全的距离。支持的操作应包括机架、开关和监控开关柜状态和条件。通过这种远程功能，下一代开关柜可以增强操作实践，使它们更安全和更快。设备的所有日常操作，无论是目视检查，文件记录，操作或断路器的货架，都可以通过这些数字化操作完成。
IIoT整合价值
工业物联网(IIoT)是利用连接资产和机器的传感器数据来增强和改造工业产品、制造操作、业务流程甚至商业模式。工业物联网也被称为“工业互联网”或工业4.0，它利用智能设备和实时分析的力量，从以前隐藏在工业运营中的数据中获取价值。工业物联网背后的理念是，智能机器和系统在实时捕获和分析数据以及交流重要信息方面比人类做得更好，这些信息可以推动更有效的商业决策。
为了聚合、管理和从智能设备中获取价值，工业物联网需要某种形式的架构，将异构设备抽象出来，并使数据和分析服务于多个用例和应用程序，而不仅仅是一个。大多数工业物联网架构有三层:
- 设备和/或连接的设备
- 边缘控制/计算
- 分析和应用(通常使用云计算)
除了感知，连通性也是新设备设计的一个重要特性。连接产品既支持本地集成，也支持在一个或多个安装中聚合来自多个设备的数据。聚合的数据为分析提供了更广泛的价值。
“边缘”层实际上是硬件和软件的一个光谱。在大多数情况下，连接的产品数据在边缘进行聚合和管理。在一些需要考虑延迟的情况下，或者在数据量过大而无法传输的情况下(如视频流)，分析和应用程序可能在边缘计算节点上执行，而不是在数据中心或云中执行。
应用程序和分析层为数据存储、分析和其他大型应用程序带来了云级规模。这一层通常由云托管，即使不是，它也经常使用与云计算相同的软件和工具。
新价值的例子
不是每个电气安装都想要或需要所有这些更高级别的工业物联网应用和服务。但是，让我们着重介绍一些例子，说明支持工业物联网的安装带来的好处和这些解决方案的补充。
- 操作人员和维护人员使用附近的HMI远程操作齿轮，使他们免受电弧闪光危害，同时减少操作所需的时间。
- 操作人员可以使用附近的HMI检查开关柜健康指标和指示，而无需对机组进行维护。
- 维护人员使用开关柜健康指标而不是固定的时间表来计划开关柜维护活动，为基础设施提供更多的正常运行时间。
- 业主从电力系统专家那里获得基于历史性能数据的状况评估和维护建议，这些基础设施位于非常偏远的位置，对员工来说成本太高。这使他们自己的支持人员能够专注于关键的工作并支持多个站点，而不是专注于单个站点。这些评估和建议来自订阅服务。
- 本地设备HMIs可以成为站点整体SCADA能力的一部分。该HMI支持本地和/或远程设备操作，并提供设备状态和条件的可见性。
更小的占地面积，更小的资本支出
除了嵌入式传感和智能，新的设计可以显著减少新安装和翻新的空间需求。与传统开关设备相比，这些设计节省的空间可小20- 30%。
对于新的装置，电力基础设施空间的减少意味着更多的建筑空间可用于任务本身，而不是辅助基础设施。对于成本非常高的建筑(如离岸建筑)
安装)空间成本可能非常高，在设计阶段确定的空间节省有巨大的价值，因为它们减少了结构的整体尺寸。模块化电源设备设计(如用于数据中心的e -house)也得益于更小的开关设备占地面积。这产生了更小的E-house模块占地面积，减少了支撑结构，更容易运输到现场。
在改造应用中，将新设备安装到现有空间中是必不可少的，以避免建设额外基础设施空间的资本成本和运营麻烦。用占地面积更小的设备进行设计，还可以在已经满的房间里“创造”出多余的空间。
在这两种情况下，业主和运营商还可以从智能基础设施提供的更高可靠性中受益，特别是在正常运行期间可以指出潜在问题，从而将维护资源主动引导到最需要的领域。
高耐力设计
智能装备是一项极为重要的设计创新。然而，设备设计的性能将远远超出预期是质量和可靠性的另一个关键。广泛接受的ANSI要求是MV开关柜设计为在零负载下10,000次操作。最新的带有嵌入式监控的现代设备可以远远超过这一要求，在全额定负载下可进行30000次操作。这为机电系统在其使用寿命内可靠地工作提供了坚实的证据。最终用户应该寻找新设备设计超出监管要求的证据。
这样的设计标准似乎不现实。任何电力基础设施都不应该经历这种次数的中断，即使是在几十年的寿命内。但是，设计能够满足更高标准的事实证明了设计的坚固性和质量，并证明了它将在正常设备寿命的不太严格的要求下提供优越的服务。
施耐德电气SureSeT, EvoPacT和EcoStruxure Power
施耐德电气最近的两款产品说明了所有这些趋势。其中之一是EvoPacT，这是一种具有重要嵌入式传感功能的中压真空断路器。第二个是SureSeT，一个新的MV开关柜系列，扩展了EvoPacT的传感和连通性。这两种设备都是新一代此类设备的例子——融合了更多的传感和连接功能，为所有者和运营商提供了更高的可靠性和价值。
EcoStruxure是施耐德电气的可互操作工业物联网架构和平台，可从工业扩展到数据中心、基础设施、建筑甚至家庭。EcoStruxure分为三个主要层;1)互联产品，2)边缘控制，3)应用，分析和服务。
EvoPacT和SureSet开关柜是EcoStruxure连接产品层的一部分。虽然这一层增加了显著的价值，但资产所有者-运营商还需要了解EcoStruxure Power栈的上层如何进一步提高智能设备的价值，以及他们如何进一步改造运营和维护。更高层次的EcoStruxure产品和服务能够进一步改善和改造电气基础设施和其支持的关键操作。
将工业物联网引入电气开关柜
关键基础设施设备的趋势显然是用更现代化的设备取代“隐形”设备，这些设备可以测量和报告其自身的状况，也可以将相同的信息提供给支持预测维护、高可用性和其他类型优化的分析应用程序。
施耐德电气将自感知EvoPacT断路器与中压开关柜的SureSeT线相结合，进而与其ExoStruxure Power应用相结合，这是一个极好的例子，表明工业物联网的视野现在如何进一步扩展到以前无法在运行时检查的关键设备。
施耐德电气的高级软件产品，如EcoStruxure Asset Advisor就是利用设备健康数据的例子，通过分析和/或人工智能，提供关于资产健康甚至电力效率的建议。雇佣人类领域专家可以让终端用户从分析和最好的人类专家中获益，从而发现问题。这使他们转向预测性维护。
弧的建议
- 根据总拥有成本(TCO)而不仅仅是安装成本来评估电力基础设施投资。
- 估算TCO需要将维护成本和资产的可靠性都作为评估的一部分。
- 为连接的设备指定一个值，以实现新的和更安全的操作和维护实践。
- 确保您分配的资本成本反映了设备的大小和占地面积。
- 对于智能设备，评估远程资产状态监测和预测性维护管理服务的选项。这些都有助于降低TCO。
- 评估数字化转型后的未来运维可能性，而不仅仅是当前运维实践的成本。
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关键词:工业物联网，设备健康，EvoPacT，金属包层开关设备，MV，传感，SureSeT，施耐德电气，ARC咨询集团