□本报记者 倪恒虎
水轮机转轮是水电站的“心脏”，一旦出现问题要马上处理。在一家水电站，水轮机转轮的一个叶片部分脱落，巨大的水声噪音中，这一不易察觉的异常一出现就被跟踪和报告，得到及时修复，避免了更大的损失。发现这次问题并精准定位的，是海淀企业北京华控智加科技有限公司的重大装备AI大脑。这一大脑针对水电站异常检测准确率达到90%以上。
目前，华控智加的AI大脑广泛应用于水电站、海上风电场、陆上风电场、火力发电厂等。它们犹如一只只AI“听诊器”，每天24小时不间断地监测重大装备的声音，一旦发现异常，第一时间发出信号并提示“病灶”。随着“无人工厂”“黑灯工厂”的发展，华控智加正瞄准更多场景进行布局。
“听”懂机器的“心跳”
水电站、风电场、火力发电厂等能源领域的重大装备，一旦出现故障，危害可能非常大。通过日常监测及时发现重大装备运行中的异常，将隐患消除在萌芽状态尤为重要。工业界对于声音监测有非常大的需求，要通过理解设备的声音是否有异常，确保装备的安全性。
华控智加董事长刘德广介绍说，华控智加主要聚焦人工智能和工业互联领域，用户目前是大型能源企业，利用工业装备AI大脑提升运行状态精准自我感知和认知理解能力。水电、风电行业的声音监测应用就是从华控智加开始的，此前基本上是空白。
工业设备传感器数量大、种类多，采集的信号具有极大异质性，分析难度大。现有方法大多只分析单维度、小范围信号。刘德广表示，尽管工业信号表面上差异大，但其内在特征和语义信息却很相似。如语义信息相似，不同的信号从不同角度反映健康状态；产生机理相似，声音和振动同根同源；故障模式相似，设备由零件组成，不同设备之间有借鉴性。华控智加联合清华大学、上海交通大学、华北电力大学发布了业内首个多模态工业信号基座模型，可以通过单一模型对异质信号统一建模。
华控智加的重大装备AI大脑通过传感器采集设备发出的声音、超声、振动、温度、图像等数据，并结合电流、电压、转速、工艺、维保、性能、操作等工况运维数据融合建模，实现故障检测和诊断。
“有的大型设备可能有几十米、上百米高，在不同部位立体空间上监测声音，就能知道这个声音来自于装备内部的哪一个部位。”刘德广说，在一个点位实现多种信号同步采集，可以为异常报警、故障诊断、健康画像、能效分析、运行优化、成本管控提供依据。
为工业装备装上“通用耳朵”
截至2024年底，我国已建成大坝数量及装机规模居世界第一，水电装机4.36亿千瓦，年发电1.42万亿千瓦时，占可再生能源发电量57%。
刘德广表示，在确保水电站安全运营方面，传统的技术手段已经很全面。不过，由于水电站的特点，依然有一些特定故障难以提前发现。比如，水下水轮机出现的故障，传统手段难以识别，跟踪故障部位难度很大，找到原因要很久。
华控智加的多维感知水轮发电机组故障检测软硬件一体化平台系统，通过全面实时采集水轮机各个部位的感知数据，结合工况数据，进行健康监测。刘德广向记者介绍了一起故障的发现过程：一台水轮机的一个转轮叶片因运行时间较久部分脱落，传统的监测手段能发现水导摆度指标略有异常，但是达不到报警阈值，要想找出原因，只能依靠专家凭借经验来分析。华控智加在这台水轮机装有40多个监测点，其中有9个监测点采集到异常声音信号，从事故发生的萌芽阶段起，就完整记录了下来，并实现了空间定位。客户依据数据第一时间进行了处理，很快就恢复发电，避免了巨额损失。
在水电站，还有些意外令人意想不到。一家水电站的冷却水泵出现了卡堵情况。华控智加的监测系统很快识别了位置所在，破解了水下设备故障难以发现并定位的难题。
华控智加建立了大型混流式水轮机组正常启停机过程、稳定运行过程和升甩负荷、过速等运行状态检测模型，异常检测准确率达90%以上。水轮机组运行分析与故障预测系统，在大型水电机组声纹分析及安全运行预警方面达到国际领先水平。
声纹技术点亮“黑灯工厂”
从水电行业切入，华控智加产品还覆盖了多个场景，包括风电场、火电厂、无人升压站变电站、矿山和石油石化场站等，为变压器、泵机、磨煤机、风机叶片、管道、皮带机等核心装备保驾护航。
在风电场风机故障监测上，全世界用的主要是振动传感器，由分析师集合振动数据和设备档案进行分析，早期故障排查准确率有较大提升空间。华控智加AI大脑应用于风机后，针对叶片、螺栓、传动系统、变桨系统、偏航系统、塔筒安全，平均异常检测准确率超过90%。
在火力发电厂，华控智加的多维感知磨煤机故障检测软硬件一体化平台系统，故障异常检测准确率大于90%。能实时捕捉到磨盘瓦碎裂故障声纹，超前发现磨煤过程能耗高、效率低的磨煤机组，对磨辊磨损在线定量估计，促进节能降耗增效。
针对大型油气储存基地天然气泄漏场景，华控智加通过声成像技术，结合天然气泄漏声纹识别算法，有效判断泄漏事故、精准定位泄漏点，全天候监测关键阀门、法兰、焊缝等天然气泄漏高发点位，达到泄漏报警实时化、泄漏事件可视化。
能源是国民经济的命脉。华控智加是清华大学走出来的企业，当前主要服务于能源安全，围绕工业装备AI大脑领域，开展前沿技术研究开发，并承担科研转化及人才培养任务，提升科技创新增长引擎能力。该技术通过了科技部第一批颠覆性技术创新重点专项立项，并获得了国家重点研发计划的支持。
面向更长远的未来，刘德广表示，全世界工业装备进入数字化和智能化发展的新阶段，“无人工厂”“黑灯工厂”将越来越多。在设备安全运行监测方面，传统的运维模式缺少自我感知能力、智能计算能力，工业人工智能技术将引领智能装备发展新方向。海淀正在全力打造具有全球影响力的人工智能产业高地，着力构建产业链、创新链、资金链、人才链“四链融合”机制，推动AI科技成果实现成体系布局、有组织推进、高效率转化。华控智加将扎根海淀得天独厚的人工智能产业生态，从能源领域起步，在更多场景用声纹破译工业“心跳”，开拓更广阔的发展天地。