تستخدم شركة الطاقة العالمية GE تقنية RFID لتصور محطات الطاقة الكهرومائية!

في ١٨ يوليو ٢٠٢٢، أعلنت شركة GEHydro، قسم الطاقة المتجددة في شركة GE العالمية للطاقة، ومقرها غرونوبل، فرنسا، عن بدء مشروع تجريبي لاستخدام أجهزة استشعار لاسلكية بتقنية تحديد الترددات الراديوية (RFID) لتتبع الظروف المحيطة بالأجزاء الدوارة داخل المولدات، وذلك لإدارة الإجهاد وجمع بيانات درجة الحرارة. ويعتمد المشروع على استخدام ظروف نقل الطاقة بتقنية تحديد الترددات الراديوية (RFID) لربط علامات على أعمدة (تُعرف أيضًا باسم الأقطاب المحدبة) تدور حول الدوار، مما يُغني عن استخدام الأسلاك أو البطاريات.

يُقال إن الجزء المادي من النظام يستخدم علامات تعريف ترددات الراديو (RFID) المُخصصة من HID Global مع شرائح استشعار Asygn وقارئات ImpinjRFID مع هوائيات SensThys، بينما يستخدم الجزء البرمجي نظام إدارة البرامج الخاص بشركة GE Hydro. يلتقط النظام الجديد بيانات الاستشعار من عشرات الأقطاب في كل دوار، مما يسمح له باكتشاف أي أعطال محتملة أو احتياجات صيانة لمعدات توليد الطاقة. ووفقًا للمصادر، فإن علامات تعريف ترددات الراديو (RFID) المُخصصة للنظام، بالإضافة إلى حل متكامل، تُمكّن شركات الطاقة المتجددة من تحسين توليد الطاقة بناءً على البيانات المتعلقة بوقت عمل كل دوار على النحو الأمثل أو عندما يكون الحمل مرتفعًا جدًا.

انطلق المشروع عام ٢٠١٨ عندما سعت الشركة إلى تقنية تُقلل من خطر الأعطال المفاجئة للدوارات، وذلك بتوفير معلومات آنية عن حالة الدوارات وبياناتها. على سبيل المثال، قد يُشير ارتفاع درجة حرارة الدوار إلى وجود مشكلة ميكانيكية مُحتملة قد تُؤدي إلى تلف النظام بأكمله، أو قد تتطلب توقفًا مؤقتًا لإجراء الإصلاحات.

قامت شركة HID بتصميم علامة RFID معدنية مُدمجة بشريحة Asygn، مُخصصةً هوائي العلامة للعمل في ظل الظروف الفريدة لمحطات الطاقة الكهرومائية. باستخدام هذه الشريحة، يُمكن رصد البيانات المُولّدة من عمليات نقل الطاقة المُستقبَلة من قارئات RFID واستخدامها، مع مزامنة مُعظم قارئات RFID UHF EPC القياسية المُتاحة في السوق. من المُتوقع أن تُوسّع شركة GE Hydro نطاق هذا الحل بشكل فوري هذا العام.

تُشكّل العوامل البيئية تحديات فريدة أمام استخدام تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID). أولًا، تتعرض العلامات لدرجات حرارة تتجاوز 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت). ونتيجةً لذلك، صمّم مهندسو HID علاماتٍ لا تتحمّل الحرارة فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى نقل البيانات على مسافة القراءة نفسها (حوالي 1.5 متر (4.9 قدم)) بغض النظر عن التعرّض لدرجات حرارة عالية.

كان التحدي الآخر هو تركيب شريحة على كل علامة لقياس درجة الحرارة والتغيرات على القضيب، بدلاً من المواد الأخرى المحيطة به. تستخدم العلامة تصميمًا يُركّب مباشرةً على المعدن، بينما تُثبّت الشريحة على سطح المعدن الذي يتم تتبعه.

كان التحدي الأكبر هو دوران الدوار. يدور النظام بسرعة 800 دورة في الدقيقة، مما يوفر للقارئ حوالي 10 ملي ثانية لنقل الطاقة اللازمة لتشغيل الشريحة، ثم استقبال قراءات مستشعر الشريحة. صُمم هوائي العلامة لنقل البيانات بسرعة عالية في هذه البيئة. عندما يتعرف القارئ على العلامة، يجب أن تستقبل شريحة العلامة الطاقة، وتُكمل قياس المستشعر، ثم تُعيد الإرسال، لذا يجب إكمال هذه السلسلة من الإجراءات في غضون 10 ملي ثانية.

سعت شركة GE Hydro إلى جمع المزيد من البيانات حول المشاكل المحتملة أو أعطال المعدات من خلال إضافة مستشعرات إجهاد إلى حلول موجودة. على سبيل المثال، يُؤدي تمدد صفيحة معدنية عند درجات حرارة عالية إلى احتمالية حدوث كسر. باستخدام هذه التقنية، سعت GE Hydro إلى الكشف عن تغيرات درجة الحرارة وتأثير هذه التقلبات على سلامة الأجزاء المعدنية. يستطيع قارئ Impinj Speedway R420 المزود بهوائي SensThys SensRF-101 بعد ذلك جمع أرقام EPC وUID وبيانات المستشعر الأخرى في وحدة ذاكرة مخصصة يمكن استخدامها لقراءات المستشعر.

لا يقتصر هذا الحل على اكتشاف أي مشاكل في الآلات آنيًا فحسب، بل يُمكّن أيضًا شركات المرافق من إدارة الصيانة الوقائية والوقائية بشكل أفضل. على سبيل المثال، من خلال التقاط البيانات دوريًا ورصد التغيرات التدريجية في الظروف، يُمكن لنظام تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID) تحليل الظروف المُسببة لهذه التغيرات، بالإضافة إلى مراقبة معدل تدهور الأجزاء لتحديد موعد الصيانة الوقائية.

على المدى البعيد، تخطط HID Global وAsygn لتسويق نظام الاستشعار اللاسلكي لاستخدامه من قبل شركات المرافق الأخرى. كما أفادت التقارير بأنهما تنويان استخدام هذه التقنية في الرعاية الصحية والزراعة ومجالات أخرى.