該實驗項目是Safetytech Accelerator與塞拉菲爾德核電站，國家核實驗室（NNL）和Reality AI合作，對通風(fēng)管道進行遠程檢查，以識別穿孔等缺陷。

挑戰(zhàn)

根據(jù)英國《工作健康與安全法》要求定期檢查通風(fēng)系統(tǒng)并記錄檢查結(jié)果。目前，通風(fēng)管道是目視檢查或利用超聲波厚度探測檢測的，這需要大量的成本和時間，如果手動完成，可能會造成人為錯誤和通風(fēng)設(shè)備損壞的潛在風(fēng)險。

這項開放式創(chuàng)新挑戰(zhàn)旨在使用數(shù)字化解決方案來改變通風(fēng)管道檢測方式，并確保未來幾十年工人和環(huán)境的安全。

Safetytech Accelerator開始尋找供應(yīng)商，以便在未來為管道和更廣泛的工業(yè)資產(chǎn)提供持續(xù)的遠程監(jiān)控。經(jīng)過全面的調(diào)查，4家公司入圍向挑戰(zhàn)合作伙伴推介各自的解決方案。

最近被瑞薩電子株式會社收購的美國初創(chuàng)公司Reality AI被選為技術(shù)合作伙伴。Reality AI平臺內(nèi)置分析傳感器數(shù)據(jù)功能，并有解讀工業(yè)聲音和振動的特定經(jīng)驗。

實驗

該實驗集中在監(jiān)測非核NNL設(shè)施的管道。由于COVID-19大流行嚴重影響了對該設(shè)施的使用，但一旦生活開始恢復(fù)正常，我們就使用方形鋼管和動力空氣過濾器建造了一個測試臺。

管道試驗臺

Reality AI的硬件由連接到數(shù)據(jù)收集設(shè)備的麥克風(fēng)和激勵器（聲音創(chuàng)建器）組成。該設(shè)備使用強大的磁鐵連接到管道上。

一個激勵器和兩個麥克風(fēng)連接到管道的兩個部分

雖然在COVID-19大流行期間禁止進入該設(shè)施，但Reality AI能夠使用運往紐約實驗室的管道進行一些初步測試。這使得Reality AI能夠確保為最終數(shù)據(jù)收集選擇正確類型的傳感器。一旦NNL設(shè)施準備好進行測試，Reality AI就將其數(shù)據(jù)收集硬件運送到坎布里亞郡（英國），供NNL員工安裝和操作。

該實驗收集了96個處于各種操作狀態(tài)的通風(fēng)聲學(xué)樣本，管道和法蘭正?；蛴腥毕?。NNL工作人員能夠根據(jù)每個測試的要求將管道部分替換為正?；虼┛撞糠?。

聲學(xué)樣本被上傳到直觀而強大的Reality AI平臺，該平臺內(nèi)置了數(shù)據(jù)導(dǎo)入，數(shù)據(jù)清理，模型訓(xùn)練，測試和部署功能。訓(xùn)練了特定于NNL環(huán)境的模型，并保留了一段數(shù)據(jù)，以便在稍后階段驗證AI模型。

用于聲音分析的Reality AI平臺

結(jié)果

使用750ms、1000ms、1250ms和1500ms的窗口大小收集聲音樣本。分析表明，最佳窗口長度為1s。這意味著在生產(chǎn)中，可以在一秒鐘內(nèi)檢測到缺陷，并且與較大的窗口尺寸相比，使用較少的計算能力。

使用1s窗口大小，試點解決方案執(zhí)行如下

• 檢測正常操作：100%準確率

• 檢測松動的法蘭：97.6%的精度

• 檢測穿孔：97.5%的準確度

高水平的準確性甚至令Reality AI團隊感到驚訝，同時還需要做更多的工作，特別是在一天中的不同時間收集數(shù)據(jù)，這可能會影響結(jié)果。然而，該實驗驗證了使用聲學(xué)分析作為遠程和連續(xù)監(jiān)測工業(yè)通風(fēng)管道的可行方法。這改進了目前偶爾檢查的做法，可以立即識別缺陷，而不會將人員置于潛在的危險環(huán)境中。

“

“Reality AI與Safetytech Accelerator, Sellafield和NNL合作進行了通風(fēng)管道檢查試點。隨著時間的推移，我們面臨著包括Covid在內(nèi)的各種挑戰(zhàn)，但最終證明了使用聲學(xué)傳感器識別管道系統(tǒng)中缺陷的可行性。結(jié)果看起來很有希望，我們現(xiàn)在需要進行更大規(guī)模的測試，以準備和驗證ML模型以供將來使用。

這是各方之間的良好合作，包括項目規(guī)劃、硬件設(shè)計、數(shù)據(jù)收集和模型構(gòu)建。Reality AI期待為該項目的實際部署提供支持?！?/p>

Nalin Balan（業(yè)務(wù)發(fā)展主管），Reality AI

”

全行業(yè)影響

除了核能之外，在這一挑戰(zhàn)中試點的聲學(xué)解決方案有可能提高管道檢測至關(guān)重要的行業(yè)的安全性，包括制造、制藥和航運，從而降低對人和環(huán)境的風(fēng)險。

“

“與Reality AI和Safetytech Accelerator合作是一次奇妙的經(jīng)歷！盡管由于Covid大流行和地理分隔，需要完全遠程完成該項目，但項目團隊已經(jīng)測試并證明，使用人工智能處理聲學(xué)信號以確定潛在的通風(fēng)管道故障機制具有真正的潛力。該系統(tǒng)在檢測我們模擬的各種缺陷方面的可靠性給我們留下了深刻的印象。利用NNL在坎布里亞郡設(shè)施中設(shè)計，建造和操作實驗鉆機的專業(yè)知識，再次證明了Sellafield LTD和NNL之間合作關(guān)系的實力。NNL是英國核部門創(chuàng)新的渠道，使Reality AI等中小企業(yè)的創(chuàng)新技術(shù)能夠發(fā)展成為Sellafield及其他地區(qū)的有影響力的解決方案。我們期待在這個試點項目所做的出色工作的基礎(chǔ)上，支持該項目在現(xiàn)實世界中部署這種人工智能的新應(yīng)用?！?/p>

Andy Cooney（創(chuàng)新主管）Sellafield

”

Case study: An open innovation challenge to transform industrial inspection and improve safety of workers - Safetytech Accelerator