隨著風(fēng)力發(fā)電企業(yè)風(fēng)機(jī)出質(zhì)保數(shù)量的不斷增多，大部分企業(yè)均面臨著風(fēng)機(jī)設(shè)備安全與運(yùn)維的雙重壓力，尤其在風(fēng)機(jī)設(shè)備葉片巡檢方面，因風(fēng)機(jī)分散、輪轂較高，葉片損壞不易察覺(jué)等現(xiàn)狀，帶來(lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)備安全隱患以及高空作業(yè)帶來(lái)的人員安全隱患，如何減少或避免安全隱患的發(fā)生，已經(jīng)成為所有新能源風(fēng)力發(fā)電企業(yè)破待解決的管理瓶頸。

　　本項(xiàng)目采用葉片遠(yuǎn)距監(jiān)測(cè)技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、缺陷專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)技術(shù)，利用超高精度光學(xué)鏡頭及遠(yuǎn)距離光路成像方式獲取葉片表面信息，通過(guò)圖像識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行葉片缺陷大小、面積、厚度、長(zhǎng)度的精確計(jì)算，并通過(guò)缺陷專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)對(duì)相應(yīng)缺陷問(wèn)題提出維護(hù)、檢修建議，最終自動(dòng)生成包含缺陷描述、問(wèn)題圖片、解決建議的智能監(jiān)測(cè)報(bào)告。該項(xiàng)目改變了傳統(tǒng)的人工登機(jī)、高空回型平臺(tái)檢查，高倍望遠(yuǎn)鏡查看和無(wú)人機(jī)檢查等巡檢方式，有效防范了因葉片缺陷帶來(lái)的設(shè)備安全隱患和高空作業(yè)帶來(lái)的人身安全隱患的發(fā)生，同時(shí)減少了停機(jī)巡檢帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，降低了巡檢、定檢的工作成本，同時(shí)提高了巡檢的工作效率，提升了事故預(yù)防和應(yīng)急處置能力。

　　2.創(chuàng)新實(shí)施

　　高清成像是基于高清信息采集、編碼、傳輸、顯示等為一體的技術(shù)；圖像識(shí)別是以圖像的主要特征為基礎(chǔ)，識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對(duì)像的技術(shù)，兩種技術(shù)在各自領(lǐng)域中都有較快的發(fā)展，技術(shù)也相對(duì)成熟，但在新能源風(fēng)力發(fā)電企業(yè)中融合應(yīng)用于葉片巡檢工作的研究與應(yīng)用，尚未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)報(bào)道。

　　2.1 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)技術(shù)研究

　　平臺(tái)升空葉片檢查方式。該方式優(yōu)點(diǎn)在于現(xiàn)場(chǎng)工作人員利用安裝后的升降平臺(tái)升空到葉片表面附近，直接人眼觀察進(jìn)行巡檢，檢查直接、全面，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能夠當(dāng)場(chǎng)解決；缺點(diǎn)在于：設(shè)備需要車(chē)載、安裝拆卸、多人協(xié)作、工作周期長(zhǎng)，同時(shí)該項(xiàng)工作為高空作業(yè)，存在一定人身安全隱患。

　　蜘蛛人登機(jī)檢查方式。該方式優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需大型設(shè)備，通過(guò)特殊技能的檢查人員，佩戴安裝安全保護(hù)裝置后升空到葉片表面進(jìn)行檢查，能夠?qū)θ~片進(jìn)行全面、細(xì)致的檢查工作，發(fā)現(xiàn)缺陷問(wèn)題可以當(dāng)場(chǎng)判斷是否需要維修；缺點(diǎn)在于對(duì)檢查人員專(zhuān)業(yè)技能要求高，需經(jīng)過(guò)特殊培訓(xùn)且考核通過(guò)的人員方可采取該方式進(jìn)行檢查工作，同時(shí)屬于高空作業(yè)具有一定的安全隱患。

　　無(wú)人機(jī)葉片巡檢方式。該方式優(yōu)點(diǎn)在于可以飛到半空中對(duì)葉片進(jìn)行近距離拍照和觀測(cè)，也可留存圖像記錄。缺點(diǎn)在于：首先是續(xù)航能力很差，一般連續(xù)飛行時(shí)間為30~40分鐘，較短時(shí)間內(nèi)很難完成一臺(tái)機(jī)組的葉片巡檢工作；如要繼續(xù)巡檢需飛回地面更換電池后放可開(kāi)展工作。其次是拍攝的圖像因飛行抖動(dòng)、抗風(fēng)能力等原因造成拍攝的圖像不夠清晰，細(xì)微缺陷問(wèn)題容易遺漏；再有無(wú)人機(jī)巡檢需要對(duì)操作人員技能要求高，需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的技術(shù)培訓(xùn)，若操作失誤會(huì)造成機(jī)器的毀損；最后是經(jīng)濟(jì)投入大，質(zhì)量較好的無(wú)人機(jī)一般需要60~80萬(wàn)元一架，質(zhì)量中等的也需10萬(wàn)元左右。

　　2.2 主要做法

　　高清圖像獲取，及時(shí)發(fā)現(xiàn)毫米級(jí)葉片缺陷。采用遠(yuǎn)距離高清成像設(shè)備對(duì)葉片表面進(jìn)行視覺(jué)檢查，可實(shí)現(xiàn)在距離風(fēng)機(jī)300米以?xún)?nèi)對(duì)葉片進(jìn)行觀測(cè)，獲取的高清圖像識(shí)別精度可達(dá)毫米級(jí)（距離被測(cè)目標(biāo)300米內(nèi)可識(shí)別出1mm寬度的缺陷）；觀測(cè)的缺陷主要是膠衣脫落、沙眼、磨損、雷擊、表面裂紋、前緣保護(hù)層脫落、葉尖損傷等已出現(xiàn)的視覺(jué)特征問(wèn)題，獲取葉片表面的高清圖像后并存儲(chǔ)。相關(guān)設(shè)備主要包括主機(jī)（鏡頭、光路系統(tǒng)、高清相機(jī)等）、二維云臺(tái)、快門(mén)線、測(cè)距望遠(yuǎn)鏡、調(diào)節(jié)把手、三腳架等部分。

　　圖像智能識(shí)別，自動(dòng)判斷缺陷類(lèi)型。采用相關(guān)的圖像處理軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片表面進(jìn)行拍攝的同時(shí)，通過(guò)軟硬件間的無(wú)線信號(hào)，將拍攝到的圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)綀D像處理軟件中，對(duì)葉片的每一個(gè)面的圖像，實(shí)現(xiàn)成組存儲(chǔ)，容易區(qū)分；監(jiān)測(cè)完畢可在軟件中迅速對(duì)圖像進(jìn)行甄別并識(shí)別出缺陷特征，同時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行標(biāo)記，系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)計(jì)算出缺陷的大小、寬度、表面積以及在葉片上的位置等信息，最終形成可量化的葉片缺陷巡檢報(bào)告。軟件功能主要包括圖像采集模塊、無(wú)線通信模塊、圖像編碼解碼模塊、圖像處理模塊和智能巡檢報(bào)告模塊等幾部分。

圖1：葉片缺陷圖

圖2：風(fēng)機(jī)葉片遠(yuǎn)距巡檢報(bào)告圖

　　2.3 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

　　采用地面獲取圖像方式，有效避免高空作業(yè)帶來(lái)的人身安全隱患。本項(xiàng)目可在地面進(jìn)行人工操作，同時(shí)具備遠(yuǎn)距離獲取葉片表面清晰圖像的能力，無(wú)需利用傳統(tǒng)設(shè)備攀爬到葉片表面進(jìn)行檢查，大大減少了該項(xiàng)工作造成的安全事故隱患。

　　采用高清圖像智能識(shí)別方式，有效提高葉片細(xì)微缺陷的發(fā)現(xiàn)能力。本項(xiàng)目基于圖像識(shí)別及圖像處理技術(shù)，將硬件系統(tǒng)在葉片檢測(cè)過(guò)程中獲取到的高清圖像為輸入，進(jìn)行葉片表面缺陷的識(shí)別及處理，并對(duì)缺陷進(jìn)行量化，用以進(jìn)一步判斷確定解決方案。

　　本項(xiàng)目系統(tǒng)通過(guò)超高精度光學(xué)鏡頭清晰捕捉到葉片表面毫米級(jí)缺陷，使用圖像自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)缺陷的類(lèi)型、位置及尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)判定；通過(guò)圖像拼接技術(shù)自動(dòng)生成帶有缺陷標(biāo)記的可視化全葉片圖形，并通過(guò)專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)對(duì)缺陷進(jìn)行問(wèn)題進(jìn)行分析，智能提供維護(hù)、檢修建議，同時(shí)自動(dòng)生成風(fēng)機(jī)葉片的檢測(cè)報(bào)告。

　　2.4 應(yīng)用實(shí)踐

　　本項(xiàng)目系統(tǒng)可在地面進(jìn)行人工操作，通過(guò)超高精度光學(xué)鏡頭清晰捕捉到葉片表面毫米級(jí)缺陷，并使用圖像自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)缺陷的類(lèi)型、位置及尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確判定；通過(guò)圖像拼接技術(shù)自動(dòng)生成帶有缺陷標(biāo)記的可視化全葉片圖形，并自動(dòng)生成風(fēng)機(jī)葉片的檢測(cè)報(bào)告。自2020年使用至今，公司所屬三個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的812臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了全部的葉片巡檢檢查工作，共發(fā)現(xiàn)葉片缺陷89項(xiàng)，缺陷消缺率達(dá)到100%，避免了設(shè)備與人身安全事故的發(fā)生。

　　3.效果成績(jī)

　　本項(xiàng)目在我公司所屬風(fēng)電場(chǎng)的812臺(tái)風(fēng)機(jī)日常巡檢、定檢工作中使用，有效的降低了因葉片缺陷帶來(lái)的風(fēng)機(jī)安全事故，保障了公司連續(xù)五年未發(fā)生重大安全事故及持續(xù)穩(wěn)定的安全生產(chǎn)局面，在新能源風(fēng)力發(fā)電企業(yè)具有一定的使用和推廣價(jià)值。

　　（1）有效避免了葉片缺陷的擴(kuò)大帶來(lái)的風(fēng)機(jī)安全事故隱患。由于公司位于寧夏回族自治區(qū)多風(fēng)沙天氣，葉片的風(fēng)沙磨損情況比較常見(jiàn)，由于葉片缺陷問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)帶來(lái)葉片的整體損壞，同時(shí)造成風(fēng)機(jī)倒塔事故的發(fā)生，本項(xiàng)目有效避免了該安全隱患的發(fā)生。

　　（2）有效避免了葉片巡檢、定檢工作的高空作業(yè)人身安全事故隱患的發(fā)生。采用傳統(tǒng)的巡檢方式需要現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行高空作業(yè)，本項(xiàng)目采用地面遠(yuǎn)距離巡檢及監(jiān)測(cè)，有效的避免了高空作業(yè)的人身傷亡事故的發(fā)生。

　　（3）降低了葉片巡檢工作的成本，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。采用傳統(tǒng)的葉片巡檢方式需要停機(jī)并采用大型設(shè)備以及多人組成的人工團(tuán)隊(duì)協(xié)作開(kāi)展工作，相關(guān)成本少則幾十萬(wàn)，多則上百萬(wàn)，平均每臺(tái)風(fēng)機(jī)的成本也在十幾萬(wàn)元，本項(xiàng)目只需2-3人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡檢檢查，有效減少了該項(xiàng)工作的企業(yè)成本。

　　作者：華電國(guó)際寧夏新能源發(fā)電有限公司　許新華