Although the Industrial Internet of Things has increased the number of sensors permanently installed in industrial plants, there will be gaps in coverage due to broken sensors or sparse density in very large plants, such as in the petrochemical industry. Modern emergency response operations are beginning to use Small Unmanned Aerial Systems (sUAS) that have the ability to drop sensor robots to precise locations. sUAS can provide longer-term persistent monitoring that aerial drones are unable to provide. Despite the relatively low cost of these assets, the choice of which robotic sensing systems to deploy to which part of an industrial process in a complex plant environment during emergency response remains challenging. This paper describes a framework for optimizing the deployment of emergency sensors as a preliminary step towards realizing the responsiveness of robots in disaster circumstances. AI techniques (Long short-term memory, 1-dimensional convolutional neural network, logistic regression, and random forest) identify regions where sensors would be most valued without requiring humans to enter the potentially dangerous area. In the case study described, the cost function for optimization considers costs of false-positive and false-negative errors. Decisions on mitigation include implementing repairs or shutting down the plant. The Expected Value of Information (EVI) is used to identify the most valuable type and location of physical sensors to be deployed to increase the decision-analytic value of a sensor network. This method is applied to a case study using the Tennessee Eastman process data set of a chemical plant, and we discuss implications of our findings for operation, distribution, and decision-making of sensors in plant emergency and resilience scenarios.


翻译:尽管工业物的互联网增加了工业工厂长期安装的传感器数量,但由于在石油化工业等大型工厂中传感器破碎或密度稀少,因此在覆盖方面将存在差距。现代应急行动开始使用能够将传感器机器人投向精确地点的小型无人机系统(sUAS)。SUAS可以提供空中无人驾驶飞机无法提供的更长期的持久监测。尽管这些资产的成本相对较低,但是在应急反应期间,机器人遥感系统在复杂的工厂环境中部署工业过程的哪一部分仍然具有挑战性。本文描述了一个优化紧急传感器部署的框架,作为在灾害情况下实现机器人反应能力的初步步骤。AI技术(短期记忆、一维演动神经网络、物流回归和随机森林)可以确定传感器最有价值的区域,而无需人类进入潜在的危险区域。在案例研究中,优化的成本功能考虑错误和错误误差的代价。关于缓解措施的决定包括进行修复或关闭应急传感器作为在灾难情况下的应急传感器的部署,以及我们所部署的化学传感器的定位系统,是用来评估我们所部署的核电站的化学传感器类型。

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