浅谈预测性维护，看ZETA-LPWAN如何切入“泛工业”物联网

导读

纵行科技推出ZETA Edge－AI智能终端产品，结合ZETA窄带通信和边缘智能的优势，旨在打造“轻量瘦身”的预测性维护应用，即用20％的成本覆盖80％的典型旋转设备故障模式。此外，在“泛工业”场景，ZETA Edge－AI通过将工业AI算法前置到智能终端，并充分发挥ZETA通信在成本、功耗、数据安全和底层技术创新等方面的优势，助力企业突破万物互联的数据采集和传输壁垒，提供差异化的数字增值服务。

01 预测性维护的祖师爷——扁鹊他哥！

在《鹖冠子》中有这样的对话：魏文王问扁鹊，你们家三兄弟中谁的医术最高。扁鹊想了想说，大哥的医术最高明，在病情尚未发作前就将病根铲除（长兄於病视神，未有形而除之）；二哥其次，在小病初期就能对症下药，将大病扼杀于摇篮（中兄治病，其在毫毛）；而我治病，都已是病情危重之时，扎针、敷药、刮骨无所不用（若扁鹊者，鑱血脉，投毒药，副肌肤），为时已晚啊！

扁鹊三兄弟的故事告诉我们，事后控制不如事中控制，事中控制不如事前控制。同理，如果将设备的维修维护类比看病治疗，那么扁鹊治病属于典型的事后维护的方式，而扁鹊他哥则是预测性维护的祖师爷。

Deloitle公司发布的《预测性维护与智能工厂》研究报告指出，不合理的维护策略会导致工厂产能降低5％～20％，工业企业由于意外停机而造成的损失高达500亿美元／年。

最近几年，随着人工智能、工业大数据和边缘计算等技术的不断成熟，预测性维护的理念越来越被人们所接受，在工业界的落地案例也越来越多。作为工业互联网的重量级应用，有权威机构预测，2022年之前预测性维护市场都会保持高速增长，复合年均增长率（CAGR）为39％。

预测性维护是以状态为依据的维修策略，依据设备的状态发展趋势和可能的故障模式制定相应的策略。简单说就是把设备的不确定信息确定化，确定当前设备状态，故障部位及程度，和下次故障发生时刻，并在机会窗口内选择成本最低的维护策略和排程计划。

要实现预测性维护，设备工况和状态数据的准确采集分析是基础。温度、压力、扭矩、振动、电流等是设备常见的状态参量。其中，振动信号由于其机理性强、诊断率高、可发现早期故障等优势，是实现设备预测性维护的最常用手段之一。

02 预维落地几多难，ZETA边缘来帮忙

虽然预测性维护的前景普遍被人们看好，但在实际工业场景落地有诸多瓶颈，让预测性维护的价值难以发挥最大效果。困难之一是缺乏足够好而多的工业大数据，其次是难以估量的投资回报率。

以振动监测为例，振动属于强动态、高精度、宽带宽的数据类型，传统的振动监测系统主要采用有线信号采集＋云端分析诊断路径，虽然保证了信号传输的可靠性，但是却大大增加了系统功耗和部署的难度，成本也高居不下。一套振动监测系统的成本动辄上万甚至几十万，这让好多企业望而却步。

此外，在云端处理原始数据和训练模型的方式也增加了系统的复杂度和时延，过度依赖数据建模的结果就是系统的适应性变差，难以大规模复制落地，这也一定程度上限制了商业模式的推广。

边缘计算和低功耗广域网的组合正越来越多地成为某些预测性维护场景的落地“捷径”。以机泵电动设备为例，2019年我国电机产量约为2亿kW，泵产量约为1．78亿台，其中中小型设备占比非常高，这些设备虽然购买成本不大，但考虑到高达30％的维护成本和因非计划停机带来的连锁损失，有必要对其中的关键设备进行“高性价比”的预测性维护。

得益于人工智能、TinyML和智能传感技术的不断发展，预测性维护将不再是某些大企业和高端装备才有的“福利”，LPWAN＋端侧智能的技术融合正在将预测性维护带入“寻常百姓家“。

纵行科技新近推出的“ZETA Edge－AI智能终端”就是为这类场景量身打造的瘦身组合。智能终端集成了高性能的MEMS振动和温度传感器，并将信号处理和AI预测算法前置到终端，将信号特征参数和预测结果（而非原始数据）通过ZETA网络传输。利用ZETA低功耗、泛连接、低成本、强安全的技术优势，实现工业无线终端的轻量化瘦身，用20％的成本覆盖80％典型旋转设备故障模式，以此来降低维护和人力成本、减小设备故障带来的风险。

03 ZETA－LPWAN：助力泛工业突破万物互联壁垒

预测性维护主要与工业5要素“人机料法环”中的“机”对应，除了设备动态数据需要监控，“动静电仪、跑冒滴漏”还会涉及到环境、工艺、液位、流量、泄露、抄表等数据的采集需求，其它要素也存在海量的低速率监控场景：诸如人员定位、资产管控、物料盘点、物流追踪等等，而LPWAN正是实现这些要素互通互联的绝佳通信手段。

但是在工业场景中使用无线通信需要考量很多的因素。据权威机构的调查显示，80％的工业用户重点关心无线网络的可靠性、耐用性和安全性三个方面。

作为纯国产知识产权认证和资质的低功耗广域物联网通信技术，ZETA具有低功耗、广连接、安全可控等技术优势，与同类LPWAN通信技术相比，采用Advanced M－FSK技术后传输速率提高了3倍以上，灵敏度提高了5dB以上，真正解决工业场景中信号差、布网成本高、网络安全等“最后一公里”通信难题。

“泛，浮也，从水、乏声”。“泛”本意为漂浮，衍生出数量众多、覆盖范围广、泛泛无奇等含义，泛工业指不局限于工业场景的限制，将设施设备监控和互联的概念拓展到其它领域，如物流、楼宇、城市设施和农业等，这与工业互联网其实是产业互联网的概念不谋而合。

目前，ZETA生态联盟日益壮大，ZETA技术已深入布局智慧楼宇、物流、城市基建和智慧农业等各个行业。“水之所至，泛泛浮兮”，ZETA－LPWAN通信像漂浮于水面上的一张巨网，将“草木叶舟”全部联动起来，这些将不再是是泛泛无奇的个体，而是产业价值的数据承载和创造体！