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工业听诊器:为机器“预测性维护”

1984年12月,印度博帕尔农药厂异氰酸甲酯泄漏事故导致数十万人死伤,成为世界工业史上的巨大惨案。

1984年12月,印度博帕尔农药厂异氰酸甲酯泄漏事故导致数十万人死伤,成为世界工业史上的巨大惨案。

“气体泄漏”酿造灾难是工业生产场景的常见现象,而有了具备A.I.能力的声学照相机,及时检测出气体泄漏并预警,这样的灾难或许就可以避免。

近日,科大讯飞A.I.研究院联合中科大语音及语言信息处理国家工程实验室(USTC-NELSLIP)夺得IEEE组织的DCASE2020(Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events, DCASE 2020)挑战赛声音事件定位与检测任务冠军。联合团队研发的A.I.算法在检测三项指标——“有没有声音”(声音事件检测F-score)、“有什么样的声音”(检测错误率)、“声音在哪个方位”(定位错误率)上表现优秀,因此摘冠。

工业听诊器:为机器“预测性维护”

△ 科大讯飞和中科大联合团队在DCASE挑战赛声音事件定位与检测任务中夺得冠军

科大讯飞和中科大联合团队在DCASE挑战赛中通过两个“杀手锏”技术夺冠:

一是“声音事件空间位置仿真算法”,通过模拟不同空间位置的声音,训练模型,提升深度学习模型对声音空间位置的适应能力,从而让模型具备举一反三的能力;

二是“序列区分性训练法”,通过对相似声音事件进行更精细化的建模,有效提升了易混淆声音事件的检测准确率。值得一提的是,这些源头核心技术创新已走出实验室,在真实的工业场景中为机器发挥着“望闻问切”的作用,从而保障工业生产的安全和高效。

基于声音事件定位和检测技术研发的讯飞工业听诊系统目前为工业场景提供两种核心功能——

第一,针对大型设备运维检测,陆续覆盖电力、水利、轨道交通、轻工业、汽车等工业行业。以电力行业为例,针对输电、变电、配电等环节,进行核心设备故障的诊断和预测性维护、线路巡检,同时还可以提供智能语音控制等服务。

第二,对空调、洗衣机、电机、发动机等工业产品进行“声音质检”,通过服务工业产品生产环节“最后一环”,高效把控工业产品质量。

参加比赛的A.I.算法模型能够准确识别出警铃声、脚步声、火焰燃烧声、钢琴声、婴儿啼哭声等形形色色的声音类型和方位,这也为实际应用场景提供了无限可能。

科大讯飞的声音事件定位和检测技术在工业设备运维监测、产品生产质检等工业场景中已越来越广泛地被应用,“工业听诊器”“声学照相机”成为检测工业机器故障、控制工业产品质量的“工业医生”。

根据全球权威咨询机构IDC发布《中国AI赋能的工业质检解决方案市场分析》报告统计,2019年中国工业质检市场份额达1.07亿元美元(约7.4亿人民币),未来A.I.工业质检应用进一步成熟将带领制造业、泛工业领域的自动化、智能化转型。

随着工业场景进一步向人工智能技术开放,工业人工智能将成为赋能智能制造的全新引擎,“A.I.+工业”的未来充满无限可能。

工业听诊器:为机器“预测性维护”

在传统的工业场景中,要判断机器故障,常用的方法是通过人的耳朵去“听”——比如一位经验丰富的电力巡检师傅可以“听”到变压器发出的异常声响来判断它到底是过载运行、还是内部接触不良。

而通过人耳检测的缺点是显而易见的——人不可能24小时集中注意力去进行检测,有无经验对检测结果造成极大差别,此外,人耳难以捕抓瞬间发出的短促声音并进行定格分析,需听较长时间的声音才能确定问题所在。而对于具备A.I.能力的算法系统来说,这些问题都将迎刃而解。

工业听诊器:为机器“预测性维护”

△ 讯飞工业听诊系统为某家电制造公司提供家电质检解决方案

在实际的应用场景中,讯飞工业听诊系统目前已为国网安徽电力古泉换流站提供故障监测解决方案,通过科大讯飞的A.I.技术、国网安徽电科院的行业专家、以及古泉换流站的实际使用场景共同打磨适用于同类场景的“A.I.+工业”解决方案。

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△ 讯飞工业听诊系统为安徽电力古泉换流站提供故障监测解决方案

此外,讯飞工业听诊系统已在一些重大工程的泵站监测任务中使用。比如,水泵的主体叶轮部位,当进入水泵的水有树根、树枝等异物时,叶轮工作时碰撞异物会发出异响,情况严重还会损坏叶轮和上层电机。讯飞工业听诊系统可以为泵站提供水泵故障监测解决方案。

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△ 讯飞工业听诊系统为重大工程的泵站提供故障监测解决方案

另外,讯飞工业听诊系统还用在变电站开关柜的监测任务中,因为,开关柜在运行过程中一些绝缘缺陷很容易引起局部放电,情况严重甚至会危害大电网体系的安全稳定。

声学照相机:“听”声“看”故障

基于声音事件定位和检测技术,科大讯飞还研发出可以手持的声学照相机,帮助人们在工业设备巡检或排查时快速找到设备发生异响的位置、准确定位气体泄漏的具体位置,从而及早预警保障工业生产安全

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△ 讯飞声学照相机在工业场景被广泛应用

声学照相机是如何实现这个功能的?关键就是采用了32个麦克风组成的阵列,通过声成像技术,在图像上可以实时看到空间各个点的声场分布热力图,这样就可以更加直观、快速地找到设备异响的位置。

工业听诊器:为机器“预测性维护”

△ 讯飞声学照相机用于内蒙古某变电站绝缘子声源定位检测

在实际的工业场景中,声学照相机应用广泛。

在工业生产中,气体泄漏的隐患非常大,对维修人员来说,要准确检测出来并不容易,声学照相机可以帮助进行远距离检测。气体泄漏时,在泄漏点会因为涡流而产生声波/超声波能量,这些能量在声学照相机的显示屏幕上通过图像显示,从而帮助人们快速找到泄漏点。

声学照相机在工业产品的质量监测中也被广泛应用。比如汽车NVH检测,声学照相机可以用在汽车的全方位测试,比如仪表盘的异音测试、旋转机械噪声源测试、汽车音响和车门异响测试、风洞密封条效果评估等。声学照相机可以实时、直观地显示出汽车噪音到底出自哪里,并快速定位车辆或者零部件的异音异响。

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△ 用讯飞声学照相机进行汽车NVH检测

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