葉片音視頻監(jiān)測系統(tǒng)
2025-09-20 中科啟航

1. 產(chǎn)品概況

近年葉片尺寸越來越大，更大的掃風面積，單機容量的大幅攀升，有助于度電成本的進一步降低，但大葉片的結構非線性與彎扭耦合效應、葉片渦激振動、呼吸效應、高柔塔的整機復雜多體動力系統(tǒng)等問題的耦合，加上制造難度更大、運輸?shù)跹b乃至存儲支架損傷等難以避免，導致大葉片在風場運行早期暴露出了前所未有的結構損傷、開裂等失效問題，乃至葉片斷裂，進一步引發(fā)風機倒塔等重大經(jīng)濟安全事故，使得葉片損傷的早期識別與預警變得尤為重要。

風力發(fā)電機組葉片音頻監(jiān)測是一種利用音頻識別技術來分析風力發(fā)電機組葉片產(chǎn)生的聲音信號，以評估葉片的性能和運行狀況的方法。

該技術通過采集風力發(fā)電機組葉片產(chǎn)生的聲音，并借助音頻識別算法對聲音信號進行處理和分析。音頻是通過聲音信號中固有的特征來識別和鑒別物體的特征。在葉片音頻監(jiān)測中，通過對葉片聲音信號的特征提取和匹配，可以判斷葉片是否存在異常情況，如結構損傷、疲勞裂紋、龜裂等。

2. 系統(tǒng)原理

風力發(fā)電機組葉片音頻監(jiān)測通過音頻傳感器監(jiān)測風機轉(zhuǎn)動時葉片的聲音信號，音頻采集單元采集到葉片音頻信號后，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。中心端部署智能算法進行音頻信號處理，提取葉片運行狀態(tài)特征信號，識別損傷。系統(tǒng)根據(jù)識別的損傷及程序變化趨勢進行報警，支持運維人員進行檢查/維修/保護性運行或停機等運維決策，避免葉片發(fā)生重大失效乃至斷裂，保障風力發(fā)電機組安全運行。

圖 1 葉片音頻監(jiān)測系統(tǒng)拓撲圖

音頻傳感器為高靈敏度麥克風，內(nèi)置放大電路，支持微小信號調(diào)節(jié)處理?，F(xiàn)場安裝時使用結構膠粘貼于合適位置。并且，音頻傳感器內(nèi)置雷擊保護、電源極性反轉(zhuǎn)保護和電源保護措施，內(nèi)置AGC及DTS降噪信號微處理電路，防水、防潮、防塵性能好，符合 IP65標準，具有較高的可靠性。外形尺寸如下圖所示。

圖 2 音頻傳感器外形圖

音頻采集器支持16K-48K 音頻高保真采樣滿足不同客戶對音質(zhì)的需求。可實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)語音傳輸功能和云存儲功能，滿足客戶不同網(wǎng)絡的音頻應用。提供客戶端SDK，允許其他平臺調(diào)用所有設備的實時音頻信號和在線、呼叫等狀態(tài)信息。可視化管理界面，用戶可通過客戶端操作界面一覽所有設備的工作狀態(tài)。采用動態(tài)降噪算法，可強力消除或減弱特定的人說話聲音、音樂、汽車轟鳴等動態(tài)噪音，突破傳統(tǒng)拾音器只能消除穩(wěn)態(tài)噪音的局限。