工業(yè)聽診器：為機器“預(yù)測性維護”

1984年12月，印度博帕爾農(nóng)藥廠異氰酸甲酯泄漏事故導(dǎo)致數(shù)十萬人死傷，成為世界工業(yè)史上的巨大慘案。

“氣體泄漏”釀造災(zāi)難是工業(yè)生產(chǎn)場景的常見現(xiàn)象，而有了具備A.I.能力的聲學(xué)照相機，及時檢測出氣體泄漏并預(yù)警，這樣的災(zāi)難或許就可以避免。

近日，科大訊飛A.I.研究院聯(lián)合中科大語音及語言信息處理國家工程實驗室（USTC-NELSLIP）奪得IEEE組織的DCASE2020（Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events, DCASE 2020）挑戰(zhàn)賽聲音事件定位與檢測任務(wù)冠軍。聯(lián)合團隊研發(fā)的A.I.算法在檢測三項指標(biāo)——“有沒有聲音”（聲音事件檢測F-score）、“有什么樣的聲音”（檢測錯誤率）、“聲音在哪個方位”（定位錯誤率）上表現(xiàn)優(yōu)秀，因此摘冠。

△科大訊飛和中科大聯(lián)合團隊在DCASE挑戰(zhàn)賽聲音事件定位與檢測任務(wù)中奪得冠軍

科大訊飛和中科大聯(lián)合團隊在DCASE挑戰(zhàn)賽中通過兩個“殺手锏”技術(shù)奪冠：

一是“聲音事件空間位置仿真算法”，通過模擬不同空間位置的聲音，訓(xùn)練模型，提升深度學(xué)習(xí)模型對聲音空間位置的適應(yīng)能力，從而讓模型具備舉一反三的能力；

二是“序列區(qū)分性訓(xùn)練法”，通過對相似聲音事件進行更精細化的建模，有效提升了易混淆聲音事件的檢測準(zhǔn)確率。值得一提的是，這些源頭核心技術(shù)創(chuàng)新已走出實驗室，在真實的工業(yè)場景中為機器發(fā)揮著“望聞問切”的作用，從而保障工業(yè)生產(chǎn)的安全和高效。

基于聲音事件定位和檢測技術(shù)研發(fā)的訊飛工業(yè)聽診系統(tǒng)目前為工業(yè)場景提供兩種核心功能——

第一，針對大型設(shè)備運維檢測，陸續(xù)覆蓋電力、水利、軌道交通、輕工業(yè)、汽車等工業(yè)行業(yè)。以電力行業(yè)為例，針對輸電、變電、配電等環(huán)節(jié)，進行核心設(shè)備故障的診斷和預(yù)測性維護、線路巡檢，同時還可以提供智能語音控制等服務(wù)。

第二，對空調(diào)、洗衣機、電機、發(fā)動機等工業(yè)產(chǎn)品進行“聲音質(zhì)檢”，通過服務(wù)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)“最后一環(huán)”，高效把控工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量。

參加比賽的A.I.算法模型能夠準(zhǔn)確識別出警鈴聲、腳步聲、火焰燃燒聲、鋼琴聲、嬰兒啼哭聲等形形色色的聲音類型和方位，這也為實際應(yīng)用場景提供了無限可能。

科大訊飛的聲音事件定位和檢測技術(shù)在工業(yè)設(shè)備運維監(jiān)測、產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)檢等工業(yè)場景中已越來越廣泛地被應(yīng)用，“工業(yè)聽診器”“聲學(xué)照相機”成為檢測工業(yè)機器故障、控制工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的“工業(yè)醫(yī)生”。

根據(jù)全球權(quán)威咨詢機構(gòu)IDC發(fā)布《中國AI賦能的工業(yè)質(zhì)檢解決方案市場分析》報告統(tǒng)計，2019年中國工業(yè)質(zhì)檢市場份額達1.07億元美元（約7.4億人民幣），未來A.I.工業(yè)質(zhì)檢應(yīng)用進一步成熟將帶領(lǐng)制造業(yè)、泛工業(yè)領(lǐng)域的自動化、智能化轉(zhuǎn)型。

隨著工業(yè)場景進一步向人工智能技術(shù)開放，工業(yè)人工智能將成為賦能智能制造的全新引擎，“A.I.+工業(yè)”的未來充滿無限可能。

工業(yè)聽診器：為機器“預(yù)測性維護”

在傳統(tǒng)的工業(yè)場景中，要判斷機器故障，常用的方法是通過人的耳朵去“聽”——比如一位經(jīng)驗豐富的電力巡檢師傅可以“聽”到變壓器發(fā)出的異常聲響來判斷它到底是過載運行、還是內(nèi)部接觸不良。

而通過人耳檢測的缺點是顯而易見的——人不可能24小時集中注意力去進行檢測，有無經(jīng)驗對檢測結(jié)果造成極大差別，此外，人耳難以捕抓瞬間發(fā)出的短促聲音并進行定格分析，需聽較長時間的聲音才能確定問題所在。而對于具備A.I.能力的算法系統(tǒng)來說，這些問題都將迎刃而解。

△訊飛工業(yè)聽診系統(tǒng)為某家電制造公司提供家電質(zhì)檢解決方案

在實際的應(yīng)用場景中，訊飛工業(yè)聽診系統(tǒng)目前已為國網(wǎng)安徽電力古泉換流站提供故障監(jiān)測解決方案，通過科大訊飛的A.I.技術(shù)、國網(wǎng)安徽電科院的行業(yè)專家、以及古泉換流站的實際使用場景共同打磨適用于同類場景的“A.I.+工業(yè)”解決方案。

△訊飛工業(yè)聽診系統(tǒng)為安徽電力古泉換流站提供故障監(jiān)測解決方案

此外，訊飛工業(yè)聽診系統(tǒng)已在一些重大工程的泵站監(jiān)測任務(wù)中使用。比如，水泵的主體葉輪部位，當(dāng)進入水泵的水有樹根、樹枝等異物時，葉輪工作時碰撞異物會發(fā)出異響，情況嚴(yán)重還會損壞葉輪和上層電機。訊飛工業(yè)聽診系統(tǒng)可以為泵站提供水泵故障監(jiān)測解決方案。

△訊飛工業(yè)聽診系統(tǒng)為重大工程的泵站提供故障監(jiān)測解決方案

另外，訊飛工業(yè)聽診系統(tǒng)還用在變電站開關(guān)柜的監(jiān)測任務(wù)中，因為，開關(guān)柜在運行過程中一些絕緣缺陷很容易引起局部放電，情況嚴(yán)重甚至?xí)：Υ箅娋W(wǎng)體系的安全穩(wěn)定。

聲學(xué)照相機：“聽”聲“看”故障

基于聲音事件定位和檢測技術(shù)，科大訊飛還研發(fā)出可以手持的聲學(xué)照相機，幫助人們在工業(yè)設(shè)備巡檢或排查時快速找到設(shè)備發(fā)生異響的位置、準(zhǔn)確定位氣體泄漏的具體位置，從而及早預(yù)警保障工業(yè)生產(chǎn)安全。

△訊飛聲學(xué)照相機在工業(yè)場景被廣泛應(yīng)用

聲學(xué)照相機是如何實現(xiàn)這個功能的？關(guān)鍵就是采用了32個麥克風(fēng)組成的陣列，通過聲成像技術(shù)，在圖像上可以實時看到空間各個點的聲場分布熱力圖，這樣就可以更加直觀、快速地找到設(shè)備異響的位置。

△訊飛聲學(xué)照相機用于內(nèi)蒙古某變電站絕緣子聲源定位檢測

在實際的工業(yè)場景中，聲學(xué)照相機應(yīng)用廣泛。

在工業(yè)生產(chǎn)中，氣體泄漏的隱患非常大，對維修人員來說，要準(zhǔn)確檢測出來并不容易，聲學(xué)照相機可以幫助進行遠距離檢測。氣體泄漏時，在泄漏點會因為渦流而產(chǎn)生聲波/超聲波能量，這些能量在聲學(xué)照相機的顯示屏幕上通過圖像顯示，從而幫助人們快速找到泄漏點。

聲學(xué)照相機在工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)測中也被廣泛應(yīng)用。比如汽車NVH檢測，聲學(xué)照相機可以用在汽車的全方位測試，比如儀表盤的異音測試、旋轉(zhuǎn)機械噪聲源測試、汽車音響和車門異響測試、風(fēng)洞密封條效果評估等。聲學(xué)照相機可以實時、直觀地顯示出汽車噪音到底出自哪里，并快速定位車輛或者零部件的異音異響。

△用訊飛聲學(xué)照相機進行汽車NVH檢測