Акустическое зрение AcuVi

Основная информация

Название :
Акустическое зрение AcuVi
Организация-исполнитель :
Основное технологическое направление :
Био, медицинские и фармацевтические технологии
Дополнительные технологические направления :
Информационно-телекоммуникационные системы и программное обеспечение
Новые конструкционные материалы, методы обработки и производства
ESG и рациональное природопользование
Энергетика
Дата публикации:
25.05.2024
Видимость :
Да
Аннотация:
Программно-аппартатный комплекс акустического зрения с применением методов машинного обучения. Комплекс предназначен для выявления и анализа источников звука в агрегатах. Используемая в комплексе микрофонная решетка позволяет локализовать источники звука и провести их анализ отдельно друг от друга значительно улучшив соотношение сигнал/шум по сравнению с единичным микрофоном. При помощи методов машинного обучения выявить аномалии в работе механизмов.

Решаемые проблемы и области применения

Решаемые проблемы :
AcuVi позволяет построить пространственую акустическую картину работающего механизма с привязкой к видеоизображению и, при помощи методов машинного обучения, выявить аномальные источник звука и аномалии в ожидаемых источниках звука и, таким образом, с высокой точностью определить наличие и локализовать проблемы в работе механизма. AcuVi не требует размещения датчиков на корпусах механизмов и наличия высококвалифицированного специалиста, так как работа производится в автоматическом режиме.
Актуальность проблемы:
Мониторинг электрогенераторов и электродвигателей. Запрос https://digital-natt.ru/requests/c27bfcea2d65524582819e0305b7d58d90ba8cdd/
Потенциальный экономический эффект:
Применяемые методы диагностики вращающихся механизмов не дают точных сведений о локализации и степени развития дефекта элементов и ответственных узлов насосных агрегатов без вскрытия. Вследствие чего возникает необходимость нести внеплановые затраты на производство ремонта агрегата, убытки от снижения отпуска основной продукции при увеличении времени его простоя в ремонте. Использование акустического мониторинга позволит минимизировать внеплановые остановки и максимизировать межсервсиный интервал работы механизмов.
Технологическая схема:
Прибор AcuVi устанавливается вблизи вращающегося механизма и постоянно осуществляется мониторинг акустической картины. В случае обнаружения нейросетевым алгоритмом аномалии в работе механизма на пульт подается сигнал о необходимости совершить плановую остановку и сервисный ремонт с локализаций узла, требующего внимания. С накоплением статистики точность определения типа неисправности будет нарастать.
Актуальность проблемы:
Мониторинг состояния насосного оборудования без вскрытия и остановки
Области применения:
Нефть, газ и энергетика

Технология

Описание технологии и ее ценность :
АсuVi - прибор для быстрого и точного определения недостатков в работе механизмов, который позволяет реализовать предиктивный мониторинг неисправности механизмов путем обнаружения аномальных источников акустического излучения и аномалий в акустическом отпечатке механизма.
Научная база :
В статье рассматриваются экономические аспекты использования акустических камер при предиктивном выявлении неисправностей в механизмах и оптимизации процесса технического обслуживания. https://www.researchgate.net/publication/281405112_The_Acoustic_Camera_as_a_tool_for_machinery_maintenance В статье рассмотрены перспективы использования акустических камер https://www.researchgate.net/ publication/235957582_Perspectives_of_the_Acoustic_Camera
Конкурентные технологии :
Вибрационный анализ, акустическая эмиссия
Инновационность технологии, конкурентные преимущества :
AcuVi - программно аппаратный комплекс состоящий из набора микрофонов, объединенных в микрофонную решетку, видеокамеры с высокой разрешающей способностью и вычислительного комплекса. АсuVi - прибор для быстрого и точного определения недостатков в работе механизмов, который позволяет реализовать предиктивный мониторинг неисправности механизмов путем обнаружения аномальных источников акустического излучения и аномалий в акустическом отпечатке механизма. AcuVi реализован на базе микрофонной решетки и предназначен для анализа шумов различного оборудования на предмет возникновения внештатных шумов и установления причин их возникновения. Область применения AcuVi весьма широкая, данный метод подходит для анализа работы следующего оборудования: насосное оборудование различного применения; двигателей внутреннего сгорания; электродвигатели различного номинала мощности; электротрансформаторы; подшипниковые узлы; др. Помимо анализа работы механизмов AcuVi можно использовать и в других областях, вот некоторые примеры: 1. Определение источников шумов в салонах транспортных средств: поездов, самолетов, круизных кораблей, автомобилей и т.д. Результат - устранение раздражающих звуков, определение вариантов наилучшей звукоизоляции, создание более комфортных условий для пассажиров и эксплуатирующего персонала. 2. Поиск и локализация утечек в линиях высокого давления, газопроводах, линиях подачи технических газов на производствах. Результат - оптимизация процесса поиска утечек и минимизация потерь. 3. Контроль за экологической обстановкой в строительных зонах. Результат – соблюдение санитарных, противопожарных, экологических норм на строительных площадках. 4. Дистанционный контроль за популяциями птиц и животных. Селекция и анализ звуков отдельных особей в звуковых ансамблях. Результат – повышение эффективности исследований орнитологов, биологов и т.д. AcuVi состоит из аппаратной и программной части. Принципиальная схема аппаратной части представлена на рисунке в приложении. В основе аппаратной части лежит матрица акустических сенсоров, микрофонов - микрофонная решетка. Характерный размер микрофонная решетки определяет разрешение в нижнем диапазоне частот. В нашем случае был выбран характерный линейный размер микрофонная решетки 20 см, он позволит работать с частотами от 500 Гц до 48 кГц. В конструкции микрофонной решетки используются MEMS-микрофоны с цифровыми выходами I2S ведущих производителей чувствительности микрофонов –26 dBFS. и отношением сигнал/шум 64 dB. Число микрофонов может варьироваться. настоящий момент мы используем 36 микрофонов, далее планируем использовать матрицы с числом микрофонов от 25 до 121, а также планируем провести опыты связанные с геометрией расположения микрофонов. Меньшее число микрофонов удешевляет конструкцию, а большее повышает отношение сигнал/шум всей акустической решетки. Другим немаловажным элементом аппаратной части является видеокамера высокого разрешения (не менее 1080p). Камера является покупным изделием, в настоящий момент используется камера logitech. Камера служит для получения видеоизображения, служащего подложкой для акустической картины. Совмещение акустического и видеоизображение повышает наглядность результатов работы прибора. В планах разработки - использование стереокамеры для улучшения позиционирования источников акустического излучения. Данные с микрофонов собираются в блоке сбора информации собственной разработки. Блок построен на основе ПЛИС. Схема имеет интерфейс Ethernet и usb 3.0 (2шт) для подключения к компьютеру. Синхронизация аудио сигналов обеспечивается за счет импульсов, генерируемых в блоке синхронизации. Данные из блока сбора информации поступают в блок предварительной обработки сигналов, где осуществляется операция корреляционной обработки. Результат корреляционной обработки и данные в исходном виде передаются далее в персональный компьютер для последующей обработки. Программная часть часть AcuVi реализована на персональном компьютере и состоит из блока обработки сигналов, блока предиктивной аналитики и пользовательского интерфейса. При обработке сигналов используются методы межзональной корреляции, когерентного сложения сигнала, фильтрации, Фурье и вейвлет-преобразования. В результате получается акустическое изображение в виде тепловой карты, совмещенное с видеоизображением, полученным посредствам видеокамеры. С данным изображением можно провести различные действия: фильтрация по частоте, исключение области из анализа (для детального изучения не основных источников звука). Прослушивание, выгрузка звука в точке (при когерентном сложении данных со всех микрофонов) и др. Для мониторинга и раннего предсказания необходимости технического обслуживания первоначально проводится сбор образцов акустического следа работы агрегата в нескольких точках, режимах работы агрегата и в переходных режимах работы агрегата. На базе собранных нормальных образцов происходит обучение нейронной сети на базе ансамбля из CNN autoencoder и dense autoencoder, выбор данной архитектуры продиктован необходимостью минимизировать расходы на обучение тк сбор данных и обучение модели проводится для каждого образца анализируемого агрегата ввиду уникальности акустического следа каждого образца агрегатов. Данная модель сохраняется и в дальнейшем используется при проведении текущего мониторинга. Результатом работы модели будет определение факта наличия аномалий в акустическом следе, полученном в ходе мониторинга, агрегата в целом и в отдельных его элементах. Пример работы устройства показан в видеоролике https://files.volginhome.ru/wl/?id=FKxe2C57ixY4gHzIacnWgRRZBD1CZbpa
Потенциал импортозамещения :
Технологии акустических камер (Acoustic Camera)

Текущее состояние

Описание текущего состояния :
Собран прототип позволяющий проверить основные физические принципы работы. Разработано и проверено на обучающих датасетах программное обеспечение позволяющее выявлять аномалии в работе механизмов.
Интеллектуальная собственность :
Название документа В настоящее время отсутствует
Текущее финансирование :
1000000
Текущее финансирование (Описание) :
В проект привлекались собственные средства в размере 1 млн. руб. Подана заявка на грант НТИ Старт 1 в Фонд содействия инновациям заявка NoС1-216303
План развития :

Команда проекта

Численность проектной команды :
4
Структура и компетенции команды :
Команда проекта состоит из опытных профессионалов, с опытом запуска инновационных высокотехнологических проектов.
Члены команды :
Товбин Артем Леонидович Co-founder, Коммерческий директор Привлечение инвестиций, продажи, DataScience Информационные технологии и информационная безопасность. Участвовал в запуске Wi-Fi сети Билайн в 2000- х годах. Переход с 2G на 3G и LTE. Запускал sportbox.ru, gto.ru, matchtv.ru, ipex.global, fonmix.ru, nris.ru, ipchain.ru, russiasport.ru и другие проекты Благодарность президента РФ за освещение мероприятий, связанных с подготовкой и проведением XXVII Всемирной летней Универсиады 2013 в Казани; Опыт управления IT-разработками более 20 лет и успешный запуск нескольких IT компаний
Волгин Андрей Вячеславович Co-founder, CEO Основные функции: - Общее руководство компанией - Руководство разработкой продукта - Переговоры с поставщиками и заказчиками - Продажи. Работает в области информационных технологий более 17 лет. Создавал успешные, с выходом на окупаемость, стартапы 4шт, имеет опыт управления ИТ-компаниями. Специализируется на выводе IT продуктов на рынок, имеет огромный опыт в руководстве крупными IT проектами, вывел на рынок 5 продуктов
Пищаев Дмитрий Владимирович Руководитель продуктовой разработки Разработка программной части комплекса: * Получение, обработка и хранение данных * Формирование ML-моделей anomaly detection * UI/UX Профессиональный опыт в области информационных технологий более 15 лет, управление разработкой и продуктовым развитием. Более 10 крупных успешных проектов по созданию информационных систем и сервисов. Эксперт в области Data Science, машинного обучения и BigData, широкий опыт создания высоконагруженных IT сервисов
Киселев Олег Сергеевич Научный руководитель, руководитель R&D Анализ научно-технической информации по теме проекта. Проработка и принципиальное проектирование схемы работы устройства Руководство исследованиями по теме проекта, доработкой и тестированием образцов устройств Анализ получаемых данных, схем их обработки Участие и руководство наукоемкими проектами в области сверхпроводниковой электроники, малошумящей электроники, моделирования процессов, газоаналитических приборов, программных платформ и их компонентов. Автор методов нормализации данных IoT устройств, более 16 лет научной деятельности

Предложение инвестору / партнеру

Потребность в производственном партнёре :
Требуется производственный партнер для осуществления инвестиций в проект и высказывании ключевых технических требований для создания специализированного промышленного образца.
Необходимые ресурсы для реализации проекта :
Потребность в финансировании производства приборов акустического зрения, включая тестовую партию и партию промышленных образцов составляет 47 млн. рублей. Окупаемость проекта достигается за 22 месяца.
Дорожная карта развития проекта :
2022 2023 2024
Интеграция готового устройства с ПО собственной разработки, начало акустического мониторинга оборудования Разработка собственного аппаратного решения, разработка ПО обработки сигналов, накопление и класторизация данных о работе оборудования. Ввод в эксплуатацию прибора собственной разработки уточнение прогнозов и предиктивной аналитики за счет работы с накопленными данными
Прикреплённые файлы к проекту :
AcuVi DataSheet.pdf
AcuVi prom.pdf
Контактная информация