李艷 周振龍 吳濤

近年來，科大訊飛持續(xù)在工業(yè)領(lǐng)域深耕，發(fā)揮讓機(jī)器從“能聽會(huì)說”到“能理解會(huì)思考”的ai源頭技術(shù)優(yōu)勢(shì)，打造一系列工業(yè)六感智能硬件產(chǎn)品，讓工業(yè)生產(chǎn)過程具備聽覺、視覺、嗅覺、味覺、觸覺等智能感知能力，并逐步擁有運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知能力，支持智能決策，解決工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備管理、安全檢測(cè)、節(jié)能降碳等工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)問題。

電力設(shè)備聲紋識(shí)別技術(shù)進(jìn)入新階段

在傳統(tǒng)的工業(yè)場(chǎng)景中，要判斷機(jī)器故障，常用的方法是通過人的耳朵去“聽”——比如一位經(jīng)驗(yàn)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(yùn)行、還是內(nèi)部接觸不良。而人耳檢測(cè)的缺點(diǎn)顯而易見——人無法24小時(shí)集中注意力進(jìn)行檢測(cè)，且有無經(jīng)驗(yàn)會(huì)對(duì)檢測(cè)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(jìn)行定格分析，需聽較長(zhǎng)時(shí)間的聲音才能確定問題所在。但是，對(duì)于具備ai能力的算法系統(tǒng)來說，這些問題都將迎刃而解。

目前，聲紋識(shí)別技術(shù)在教育、醫(yī)療等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。為了更好地滿足海量電力設(shè)備狀態(tài)管控需求，國(guó)網(wǎng)安徽電科院、科大訊飛、中國(guó)電科院的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，依托“中國(guó)聲谷”區(qū)位資源優(yōu)勢(shì)，開啟了長(zhǎng)達(dá)四年的電力設(shè)備聲紋研究。

要想“聽得懂”設(shè)備，首先要“聽得準(zhǔn)”設(shè)備。在電磁環(huán)境極為復(fù)雜的變電站里做到精準(zhǔn)測(cè)量并非易事，惡劣天氣、環(huán)境噪聲都會(huì)嚴(yán)重影響聲紋采集質(zhì)量，甚至損傷傳感器。為此，研究團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)一年，在高溫曝曬和積雪覆蓋嚴(yán)苛環(huán)境下反復(fù)測(cè)試多種原理的聲紋傳感器，最終確定了適用于電力設(shè)備監(jiān)測(cè)的傳感器技術(shù)參數(shù)，邁出了聲紋識(shí)別的第一步。

2021年11月，安徽電科院、科大訊飛、中國(guó)電科院三家的聲紋數(shù)據(jù)中心相繼成立，同時(shí)成功接收千里之外的變電站上傳的第一批聲紋在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)共享和協(xié)同會(huì)診的局面從規(guī)劃變成了現(xiàn)實(shí)，這標(biāo)志著電力設(shè)備聲紋識(shí)別技術(shù)正式進(jìn)入云端集中分析、邊緣側(cè)數(shù)據(jù)處理、端側(cè)智能感知的“云邊端”協(xié)同發(fā)力新階段。

截至目前，聲紋識(shí)別技術(shù)和裝置已在國(guó)網(wǎng)安徽、浙江、重慶等多地變電站部署應(yīng)用，已累積運(yùn)行40000多個(gè)小時(shí)，成功識(shí)別出鐵芯接地故障和直流偏磁異常，并捕捉到開關(guān)蓄能、操作刀閘放電、變電站異常操作、環(huán)境異常聲等潛在風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)計(jì)每年可節(jié)省人工巡檢次數(shù)50%以上。

電力系統(tǒng)是人類歷史上最為復(fù)雜的物理信息系統(tǒng)之一，電力設(shè)備是電力系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn);每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息匯聚成為電網(wǎng)潮流的信息，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的安全保障了大電網(wǎng)的安全。對(duì)設(shè)備聲紋的成功識(shí)別是人工智能在電力工業(yè)成功應(yīng)用的縮影，人工智能讓電世界變得更美好，對(duì)更好地服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了積極的作用。

與此同時(shí)，搭載聲紋技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)備也同步研發(fā)，陸續(xù)融入工業(yè)場(chǎng)景，為工業(yè)設(shè)備故障監(jiān)測(cè)賦能。

訊飛聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效避開現(xiàn)場(chǎng)高溫、強(qiáng)噪等環(huán)境限制，對(duì)工業(yè)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線、實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備的智能化運(yùn)維，避免工業(yè)設(shè)備因突發(fā)故障導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，減輕企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)損失。

科大訊飛“工業(yè)+ai”賦能傳統(tǒng)工業(yè)

以聲學(xué)為核心，訊飛還將聽覺與視覺相融合，研發(fā)出可以直接“看”到設(shè)備聲源位置的聲學(xué)成像儀。手持式聲學(xué)成像儀是國(guó)內(nèi)首個(gè)自主研發(fā)的手持式聲成像巡檢終端。“它像‘順風(fēng)耳’一樣，最遠(yuǎn)可以聽到40米以外的異常響聲，從而對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。”手持式聲學(xué)成像儀是訊飛聯(lián)合安徽電科院、合肥供電公司、國(guó)家智能語音創(chuàng)新中心共同合作研制的手持式聲成像巡檢終端，內(nèi)部集成高靈敏度的超聲波采集裝置，支持高達(dá)64千赫茲的超聲波信號(hào)，可以精準(zhǔn)定位故障位置。目前，合肥供電公司已在合肥市多座變電站布點(diǎn)聲紋檢測(cè)裝置，24小時(shí)實(shí)時(shí)追蹤設(shè)備狀態(tài)，提升變電站運(yùn)維智能化水平。

除了電力領(lǐng)域，在河北省曹妃甸區(qū)濱海鎮(zhèn)的一家化工企業(yè)，汗流浹背的張工也正拿著聲學(xué)成像儀對(duì)車間的氣體管道進(jìn)行安全檢測(cè)。“自從有了這個(gè)設(shè)備，我的工作量大大減輕，以往用3到4個(gè)小時(shí)檢測(cè)完一遍氣體側(cè)漏，現(xiàn)在只需半個(gè)小時(shí)就可以搞定。”張工說道。

通過聲像圖與可見光圖像疊加的成像方式，聲學(xué)成像儀可以實(shí)時(shí)展示聲源在空間的分布狀態(tài)，快速確定局部放電點(diǎn)、氣體泄漏點(diǎn)、設(shè)備異響位點(diǎn)，提升巡檢效率和檢修速度。相比人工檢測(cè)，異常檢測(cè)效率和質(zhì)量大幅提高，聲學(xué)成像儀可節(jié)省約60%以上的人力投入。

“聲學(xué)成像儀可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離氣體泄漏檢測(cè)。發(fā)生氣體泄露時(shí)，泄漏點(diǎn)會(huì)因?yàn)闇u流而產(chǎn)生聲波或超聲波能量，這些原本肉眼不可見、人耳可能聽不到的聲波，會(huì)以圖像形式呈現(xiàn)在聲學(xué)成像儀的顯示屏上，氣體泄漏位置一目了然!”張工說，“智能產(chǎn)品的應(yīng)用在一定程度上突破了人體自身局限，而且節(jié)約了人力物力成本，要知道細(xì)微的氣體泄露不僅會(huì)讓企業(yè)蒙受巨大財(cái)產(chǎn)損失，還擁有一定安全風(fēng)險(xiǎn)。”

近年來，因氣體泄露導(dǎo)致的較大事故屢見不鮮，血的教訓(xùn)一次次敲響安全生產(chǎn)的警鐘。該化工廠李科長(zhǎng)在該化工廠車間已經(jīng)工作了二十年，他說：“智能技術(shù)革新下的新產(chǎn)品、新應(yīng)用，讓我們告別了以往用肥皂水側(cè)漏的弊端，也解決了高架及特殊管道側(cè)漏巡檢痛點(diǎn)難題，很大程度解放了人力，同時(shí)也讓氣體側(cè)漏毫無死角，有效避免了因燃?xì)庑孤?dǎo)致的安全事故。”

在遷安市，科大訊飛“工業(yè)+ai”將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)脈絡(luò)，逐漸滲透該市的傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域。以數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化為主線，遷安市鋼鐵、建材、物流等行業(yè)，加快智能制造單元、智能生產(chǎn)線、數(shù)字化車間建設(shè)，將“數(shù)智化”在研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理等各環(huán)節(jié)融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

河北向來是工業(yè)大省，但仍處于結(jié)構(gòu)調(diào)整“陣痛期”，新舊動(dòng)能“換擋期”，尚有不少轉(zhuǎn)型難題待解。在此背景下，安全和高效既是河北工業(yè)發(fā)展的重要前提，也是河北工業(yè)發(fā)展的雙輪驅(qū)動(dòng)。在人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等核心技術(shù)支持下，深化產(chǎn)業(yè)集群兩化融合是河北省推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的有效手段，也是促進(jìn)河北省經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。

在新政策支持下，河北正在支持重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)擴(kuò)大投資力度，支持產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)運(yùn)用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備等加快實(shí)施改造，提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平，示范引領(lǐng)制造業(yè)向高端化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

習(xí)近平總書記曾強(qiáng)調(diào)“人工智能是引領(lǐng)這一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，具有溢出帶動(dòng)性很強(qiáng)的‘頭雁’效應(yīng)。”作為賦能手段，人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合，能夠引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，孕育新產(chǎn)業(yè)新模式新業(yè)態(tài);作為服務(wù)人們美好生活的工具，人工智能的應(yīng)用有助于提升生活品質(zhì)，滿足人們消費(fèi)升級(jí)需求?？拼笥嶏w作為人工智能頭部企業(yè)，始終深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于人工智能系列重要講話精神，把握新一代人工智能發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)人工智能和產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合，為高質(zhì)量發(fā)展提供新動(dòng)能。在喜迎黨的二十大召開之際，科大訊飛始終砥礪前行，加速人工智能與工業(yè)場(chǎng)景融合，不斷抓住新業(yè)態(tài)、新模式、新市場(chǎng)，在加強(qiáng)自身的同時(shí)，努力在建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的偉大征程中展現(xiàn)更大作為。

圖為科大訊飛聲紋成像設(shè)備工作場(chǎng)景。(科大訊飛供圖)

圖為曹妃甸張工利用科大訊飛聲學(xué)成像儀進(jìn)行遠(yuǎn)距離氣體泄漏檢測(cè)。(科大訊飛供圖)