叶片音视频监测系统
2025-09-20 中科启航

1. 产品概况

近年叶片尺寸越来越大，更大的扫风面积，单机容量的大幅攀升，有助于度电成本的进一步降低，但大叶片的结构非线性与弯扭耦合效应、叶片涡激振动、呼吸效应、高柔塔的整机复杂多体动力系统等问题的耦合，加上制造难度更大、运输吊装乃至存储支架损伤等难以避免，导致大叶片在风场运行早期暴露出了前所未有的结构损伤、开裂等失效问题，乃至叶片断裂，进一步引发风机倒塔等重大经济安全事故，使得叶片损伤的早期识别与预警变得尤为重要。

风力发电机组叶片音频监测是一种利用音频识别技术来分析风力发电机组叶片产生的声音信号，以评估叶片的性能和运行状况的方法。

该技术通过采集风力发电机组叶片产生的声音，并借助音频识别算法对声音信号进行处理和分析。音频是通过声音信号中固有的特征来识别和鉴别物体的特征。在叶片音频监测中，通过对叶片声音信号的特征提取和匹配，可以判断叶片是否存在异常情况，如结构损伤、疲劳裂纹、龟裂等。

2. 系统原理

风力发电机组叶片音频监测通过音频传感器监测风机转动时叶片的声音信号，音频采集单元采集到叶片音频信号后，传输到监控中心。中心端部署智能算法进行音频信号处理，提取叶片运行状态特征信号，识别损伤。系统根据识别的损伤及程序变化趋势进行报警，支持运维人员进行检查/维修/保护性运行或停机等运维决策，避免叶片发生重大失效乃至断裂，保障风力发电机组安全运行。

图 1 叶片音频监测系统拓扑图

音频传感器为高灵敏度麦克风，内置放大电路，支持微小信号调节处理。现场安装时使用结构胶粘贴于合适位置。并且，音频传感器内置雷击保护、电源极性反转保护和电源保护措施，内置AGC及DTS降噪信号微处理电路，防水、防潮、防尘性能好，符合 IP65标准，具有较高的可靠性。外形尺寸如下图所示。

图 2 音频传感器外形图

音频采集器支持16K-48K 音频高保真采样满足不同客户对音质的需求。可实现互联网语音传输功能和云存储功能，满足客户不同网络的音频应用。提供客户端SDK，允许其他平台调用所有设备的实时音频信号和在线、呼叫等状态信息。可视化管理界面，用户可通过客户端操作界面一览所有设备的工作状态。采用动态降噪算法，可强力消除或减弱特定的人说话声音、音乐、汽车轰鸣等动态噪音，突破传统拾音器只能消除稳态噪音的局限。