“叮！”4月21日早班前，神東煤炭柳塔煤礦運轉(zhuǎn)隊轉(zhuǎn)載輸送機司機李海軍的手機彈出信息預(yù)警，“上倉膠帶機198架托輥異響，準(zhǔn)確率為0.99。”他點開附帶的音頻，一陣規(guī)律的“咔嗒”聲清晰可辨。

早班會后，他根據(jù)定位信息趕到上倉膠帶機運行現(xiàn)場，果然發(fā)現(xiàn)198架托輥軸承異響，15分鐘后新的托輥更換完成。

“以前我們找托輥異響像捉迷藏，需要沿著膠帶機走一圈，邊走邊聽哪個托輥異響，現(xiàn)在手機可以直接‘導(dǎo)航到病灶’，并且準(zhǔn)確率很高，大大縮短了檢修時間，提高了我們的檢修效率，太方便了?！崩詈＼娭钢髽I(yè)微信上托輥監(jiān)測機器人的預(yù)警說道。

圖為李海軍正在根據(jù)托輥監(jiān)測機器人的預(yù)警檢查托輥

柳塔煤礦700米上倉膠帶機分布著上千個托輥，作為井下運輸膠帶機的關(guān)鍵零部件之一，托輥長期運行極易產(chǎn)生故障，當(dāng)托輥出現(xiàn)異常聲音時，往往預(yù)示著設(shè)備存在潛在故障，不及時處理故障會影響正常生產(chǎn)。

傳統(tǒng)的托輥巡檢主要依賴人工，檢修工人巡檢時主要靠聽覺判別異響，而當(dāng)某一架托輥出現(xiàn)異響時，檢修工人可能恰好在其他位置而錯過這一異響瞬間，難以及時發(fā)現(xiàn)隱患。

為了有效監(jiān)測托輥異常聲音，并準(zhǔn)確判斷故障部位，“托輥故障音頻AI監(jiān)測系統(tǒng)”應(yīng)運而生。該系統(tǒng)由神東智能技術(shù)中心研發(fā)，經(jīng)過前期的實地調(diào)研和現(xiàn)場調(diào)試之后，2025年初，在柳塔煤礦正式上線。該系統(tǒng)以礦內(nèi)現(xiàn)有的巡檢機器人為載體，搭載高靈敏度拾音器和自研AI算法，如同為巡檢機器人裝上“順風(fēng)耳”。

在數(shù)百米長的膠帶機運行環(huán)境中，從設(shè)備振動、防護網(wǎng)振動、暖氣排氣等多重噪聲中精準(zhǔn)識別軸承異響與筒皮磨損聲波是一個難以攻克的技術(shù)難題。為此，研發(fā)團隊在巷道中連續(xù)駐扎多天，在前期采集了大量的托輥故障樣本。

圖為搭載高靈敏度拾音器和自研AI算法的巡檢機器人

“為了收集純凈的故障樣本，一開始我們?nèi)チ旱V收集已經(jīng)損壞、被替換下來的異常托輥，然后把這些異響托輥安裝在膠帶機運行的純凈地段，以排除其他聲源的干擾，讓巡檢機器人運行起來采集現(xiàn)場托輥的異響聲音，在巡檢機器人捕捉托輥聲紋之后，我們后臺模型也會同步監(jiān)測，并對監(jiān)測到的音頻進行預(yù)處理，然后進行分幀和特征提取，建立起聲音樣本數(shù)據(jù)庫。”研發(fā)人員周雅楠介紹道。

但膠帶機正常運行中，托輥的異響具有偶發(fā)性和多樣性，在樣本收集后，如何一步步提高識別異響的精確性，研發(fā)團隊在現(xiàn)場進行了大量實測。

“剛開始系統(tǒng)異響識別有很多不精確的地方，比如，我們現(xiàn)場測試的時候，有的托輥是正常運行的，但是會發(fā)出很尖銳的聲音，為了提升托輥故障識別的準(zhǔn)確率，我們建立了機理模型，把那些不明顯聲音和無關(guān)的異響濾掉，進一步提升音頻的識別準(zhǔn)確性?！毖邪l(fā)人員周雅楠說道。

在這個過程中，研發(fā)人員結(jié)合現(xiàn)場情況和機器人的多次巡檢實況，對托輥故障音頻AI監(jiān)測系統(tǒng)進行迭代優(yōu)化，完成多個版本的模型迭代和策略優(yōu)化，解決了暖氣排氣管噴氣聲、上水聲以及清掃器、蜂鳴器、防護網(wǎng)等設(shè)備引發(fā)的誤報，降低誤報率。

然而，要精準(zhǔn)捕捉異響，離不開對托輥的精準(zhǔn)定位，也就是必須要搞清楚異響究竟是從哪些托輥中發(fā)出來的，并且盡可能把異響托輥的位置范圍偏差縮小，這也是研發(fā)人員格外注重的一個問題。

在實際工作中，巡檢機器人會沿著膠帶機往復(fù)運行，在正向運行經(jīng)過相鄰兩架托輥中間時，它采集的是前一架托輥的聲音，而當(dāng)其反向返回，再次經(jīng)過這兩架托輥中間時，所采集的就是后一架托輥的聲音。針對這一情況，研發(fā)人員不斷糾偏，將巡檢機器人的采集聲音的定位精度優(yōu)化至其中一架的位置，實現(xiàn)了異響聲音和托輥位置更精準(zhǔn)的匹配。

就這樣，經(jīng)過不斷優(yōu)化識別異響和精準(zhǔn)定位技術(shù)，研發(fā)團隊逐步攻克難題，克服傳統(tǒng)人工巡檢的局限性，托輥故障音頻AI監(jiān)測系統(tǒng)通過自動巡檢，能夠更及時、全面地發(fā)現(xiàn)托輥故障，顯著降低漏檢風(fēng)險。檢修人員能夠在系統(tǒng)頁面看到詳細(xì)的告警，包括時間、置信度、架號、音頻、圖譜，便于排查、統(tǒng)計和回溯。

柳塔煤礦700米上倉內(nèi)，搭載特殊“順風(fēng)耳”的巡檢機器人正沿著軌道緩緩行進，它頭頂?shù)氖耙羝魅缤翡J的聽診器，實時捕捉著無數(shù)個托輥的運轉(zhuǎn)聲波，自系統(tǒng)投入使用以來，已成功監(jiān)測到二十余個托輥故障。

圖為李海軍查看新?lián)Q托輥運行情況

如今，李海軍他們只需根據(jù)手機上的預(yù)警提醒直抵托輥故障點進行更換即可，無需再沿著固定路線巡檢，大幅削減了巡檢路線和巡檢時間，也提高了工作效率。

目前，研發(fā)團隊正通過持續(xù)采集稀缺異常音頻樣本，進一步優(yōu)化模型，在提升故障檢測的精準(zhǔn)度的同時，持續(xù)為煤礦智能化發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。