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    擲地有聲-快魚智能聽覺在工業(yè)現(xiàn)場落地應(yīng)用
    更新:2020-3-19 14:10:34 稿件:快魚電子 調(diào)整大小:【

    眾所周知,我們今天的社會是建立在以石油能源為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)上,石油既是燃料又是化工原料,這使其成為全球最重要大宗的商品,沒有之一。

    就在3月9日布倫特原油和WTI原油價格暴跌30%,到了32.14美元/1桶,在這背后是沙特和俄羅斯的經(jīng)濟(jì)博弈。想要“做大事”的沙特王儲希望和俄羅斯一起減少產(chǎn)量來提升油價從而獲得金錢支持,而俄羅斯的立場就是要讓油價既可以支持產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,又不激發(fā)新能源革命的加速,故俄方并不想配合沙特減產(chǎn)。這就迫使沙特就想通過死就一起死的方式來逼迫俄羅斯重回談判桌。既然不想減產(chǎn),那就只能增產(chǎn)。在沙特宣布繼續(xù)增產(chǎn)后,俄羅斯也表示會繼續(xù)跟進(jìn)增產(chǎn)。以至3月9日,受疫情和油價的雙重影響,道瓊斯跌了2013點,觸發(fā)熔斷,我們都成了歷史的見證人,特朗普更是"喜提大炮一門"。

    那么問題來了,石油這種舊有的且注定被取代的能源,為何各國不積極研發(fā)、采用新能源進(jìn)行替代,反而任由石油一次又一次的爆發(fā)“危機”?

    新能源發(fā)展看似紅紅火火但限制頗多

    光伏發(fā)電雖然優(yōu)勢明顯,能量轉(zhuǎn)換過程簡單,發(fā)電裝置簡單。但是由于地球具有晝夜和季節(jié)之分,光伏發(fā)電無法進(jìn)行連續(xù)性工作,受地域和氣候影響大,占地面積較大,光伏發(fā)電裝置所用的晶體硅電池的制造過程高污染、高能耗,反而會對環(huán)境造成影響。

    而風(fēng)力發(fā)電目前裝機范圍較廣,也是我國風(fēng)能發(fā)電更為普及,相關(guān)技術(shù)日趨成熟,發(fā)電成本低,投資規(guī)模和裝機規(guī)模相對靈活,但是風(fēng)電機組維修費用高,尤其是風(fēng)電的不穩(wěn)定性,是制約風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵因素,這會負(fù)載和電網(wǎng)帶來一定的沖擊,并且維修難題首當(dāng)其沖。

    僅以2019年國內(nèi)發(fā)生的風(fēng)電事故為例,其中大致可分為運輸事故、非規(guī)范操作事故與倒塔事故。這還僅為重大事故,例如風(fēng)電機組宕機之類僅造成生產(chǎn)損失的事故不見通報,其次數(shù)更是難記其數(shù)。

    計算機聽覺打破空間限制
    偏僻將不成維檢難題

    由于風(fēng)電機組設(shè)備受工作原理限制,設(shè)備往往具有安裝高度高,投放位置偏僻等特點。而大部分風(fēng)電機組設(shè)備故障通常是由風(fēng)電機組設(shè)備中風(fēng)輪內(nèi)部螺栓脫離造成,如果風(fēng)車機組一旦發(fā)生故障,通常需要在較長的周期才能發(fā)現(xiàn),大大增加了設(shè)備的安全隱患和故障檢修難度。同時,如果設(shè)備故障得不到及時的處置,也帶來不可估量的損失。

    基于以上應(yīng)用需求,北京快魚電子股份公司與三一重能有限公司于2018年4月份強強聯(lián)合,就風(fēng)電機組設(shè)備故障由其風(fēng)輪內(nèi)部螺栓脫離造成等問題,展開了基于計算機聽覺技術(shù)與實現(xiàn)風(fēng)電機組部件運行狀態(tài)實時在線遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)的聯(lián)合研究,最終通過采用深度算法模型、聲景仿真模型、事件監(jiān)測與決策管理平臺等方式解決這一大難題。


    (一)深度算法模型模塊

    深度算法模型數(shù)據(jù)庫,主要是通過對風(fēng)電機組針對風(fēng)葉片、傳動鏈等關(guān)鍵部件的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集,并通過深度學(xué)習(xí)算法模型,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、音頻流分割、聲源分離、特征提取、分類等判斷、去燥處理等操作,為風(fēng)電機組的故障分析與故障事件精準(zhǔn)判斷提供技術(shù)解決手段。深度算法模型框架圖,如圖1所示:

    圖1:深度算法模型框架圖

    (二)聲景仿真模型模塊

    聲景仿真模型模塊,主要是通過靜態(tài)緯度(機械運作)、動態(tài)維度(環(huán)境噪聲)等多個維度建立聲景仿真模型數(shù)據(jù)庫,并對收集的風(fēng)電機組運行狀態(tài)信息采用多維度計量方法進(jìn)行聲景仿真模型運算,并根據(jù)不同維度計算結(jié)果實現(xiàn)風(fēng)電機組故障預(yù)警。聲景仿真模型數(shù)據(jù)庫處理流程圖,如圖2所示:

    圖2:聲景仿真模型數(shù)據(jù)庫處理流程圖

    (三)事件監(jiān)測與決策管理平臺

    事件監(jiān)測與決策管理平臺,主要是將系統(tǒng)匯總收集來的音頻信息,通過預(yù)警評估規(guī)則定義的運算,計算出風(fēng)電機組故障監(jiān)測的分類信息,并對不同分類故障事件進(jìn)行結(jié)果評估并發(fā)出預(yù)警信息。事件監(jiān)測與決策設(shè)計框架圖,如圖3所示:

    圖3:事件監(jiān)測與決策設(shè)計框架圖

    在本項目具體部署方案中,我們根據(jù)風(fēng)電機組故障點所處的不同位置,部署具備網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的音頻感知傳感器,并通過對設(shè)備正常運行狀態(tài)與非正常狀態(tài)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)對比,最終得出故障監(jiān)測數(shù)據(jù)。在具體應(yīng)用中建議初期布置2-4只網(wǎng)絡(luò)音頻感知傳感器,便于前期的原始場景下數(shù)據(jù)采樣,為后端平臺分析提供多維度聲音數(shù)據(jù)。具體部署架構(gòu)圖,如圖4所示:

    圖4:具體部署架構(gòu)圖

    結(jié) 語

    無論是從經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)還是環(huán)境保護(hù)的角度來說,新能源的落地應(yīng)用刻不容緩,如今美國道瓊斯的熔斷更是擺在面前的教訓(xùn),以石油能源為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的改變是必然的。

    而新的事物在推行中總會碰到無數(shù)的問題,誰來解決這些問題、如何解決這些問題則往往會成為難題。所幸當(dāng)下快魚電子、三一重能站了出來,將壓在風(fēng)能發(fā)電頭上的“三座大山”移走了一座,也期望在不久的將來,能有更多的科研人與企業(yè)站出來,為世界的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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