نظام كيلود لتشخيص تآكل سكة الرافعة بالبصمة الصوتية بدقة 97%

مع التعمق المتواصل في التحول الذكي للصناعة، أصبحت المراقبة في الوقت الفعلي والتشخيص الدقيق لتآكل سكة الرافعة العلوية عاملاً رئيسياً في سلامة الإنتاج وخفض التكاليف وزيادة الكفاءة بقطاعي الصلب والتعدين. طوّرت كيلود للصناعات الثقيلة نظام تشخيص تآكل السكة بالبصمة الصوتية الذكي للرافعات العلوية، اعتماداً على تقنية التعرف على البصمة الصوتية بالتعلم العميق، محققةً قفزة نوعية من الفحص السمعي التقليدي إلى التشخيص الذكي. فيما يلي تفصيل للبنية التقنية والوظائف الأساسية لهذا النظام.

التحديات التشغيلية في تشخيص تآكل السكة

يشير تآكل سكة الرافعة إلى الاحتكاك والضغط غير الطبيعيين بين شفة عجلة السير والجانب الجانبي للسكة، وهو من أكثر أعطال الرافعات الجسرية شيوعاً وأخطرها. يؤدي التآكل المزمن إلى اهتراء سريع لشفة العجلة — إذ يجب استبدالها فور انخفاض سمكها إلى 80% من القيمة الأصلية — كما يتسبب في اهتراء السكة الجانبي أو حتى تشوهها، وحدوث إجهاد مبكر في محمل العجلة، وقد يصل الأمر في الحالات الشديدة إلى خطر خروج العجلة عن السكة.

يعتمد التشخيص التقليدي على الخبرة السمعية لطواقم الصيانة، إذ يستمعون إلى الأصوات الصادرة لتحديد وجود التآكل — غير أن هذا الأسلوب يظل قاصراً عن المراقبة في الوقت الفعلي وتحديد المواقع بدقة، كما يتأثر بشدة بفروق الخبرات الفردية. وتشترط مواصفة تصميم الرافعات ISO 4301 ولوائح السلامة لآلات الرفع ISO 12480 توفير وسائل كشف فعّالة لتآكل السكة بوصفه عطلاً رئيسياً يهدد السلامة الهيكلية. وتكتفي معظم المنشآت حالياً بتفتيش دوري كل ثلاثة أشهر، مما يعني أن مشكلة التآكل قد تستمر أسابيع قبل اكتشافها، فتتراكم الخسائر غير الطبيعية في العجلات والسكك بشكل متواصل. ووفقاً لإحصاءات القطاع، يمثل التوقف غير المبرمج الناجم عن تآكل السكة ما بين 15% و20% من إجمالي توقفات أعطال الرافعات العلوية، مما يجعله أحد العوامل الرئيسية المؤثرة في كفاءة تشغيلها.

الحل التقني للتعرف على البصمة الصوتية بالذكاء الاصطناعي

يتكون نظام تشخيص تآكل السكة بالبصمة الصوتية الذكي من كيلود للصناعات الثقيلة من ثلاث وحدات أساسية: طرف جمع البصمة الصوتية، وجهاز الاستدلال الحافي، ومنصة التحليل السحابية. يعتمد طرف الجمع مصفوفة ميكروفونات من الدرجة الصناعية بدرجة حماية IP67، تُركَّب في الزوايا الأربع للعارضة الطرفية للرافعة العلوية بالقرب من العجلات، وتغطي نطاق تردد يتراوح بين 100 و8000 هرتز. ويشتمل جهاز الاستدلال الحافي على وحدة Jetson Orin NX بقدرة حوسبة تبلغ 100TOPS، ومزوّد بنموذج CNN درّبته كيلود على 30000 عينة من البصمات الصوتية لتآكل السكة. أما منصة التحليل السحابية فمبنية وفق معيار GB/T 28264 — نظام مراقبة وإدارة السلامة لآلات الرفع — وتدعم تجميع البيانات من رافعات علوية متعددة والتشخيص عن بعد، بما يلبي متطلبات جمع البيانات والإنذار المبكر لنظام مراقبة السلامة.

أثناء التشغيل، تلتقط مصفوفة الميكروفونات البصمة الصوتية لعجلات السير بمعدل أخذ عينات يبلغ 22050 هرتز، ثم تُحوَّل الإشارات إلى مخططات تردد زمني بأبعاد 128×128 عبر تحويل ميل للطيف، ليُجري نموذج CNN الاستدلال على جهاز الحافة، في زمن استجابة لا يتجاوز 5 إلى 10 ميلي ثانية. يستطيع النموذج تصنيف 8 حالات لتآكل السكة: الوضع الطبيعي، والتآكل الخفيف (يمين/يسار)، والتآكل المتوسط (يمين/يسار)، والتآكل الشديد (يمين/يسار)، وصدمات وصلة السكة. وتُرفع نتائج التعرف إلى المنصة السحابية في الوقت الفعلي عبر بروتوكول MQTT، وعند تفعيل حالة التآكل الشديد يعمل النظام على التباطؤ التلقائي وإيقاف الرافعة، مما يمنع تفاقم الحادث بفعالية.

مقارنة المعايير الفنية الأساسية

ثالثًا: بيانات القياس الفعلية وتأثير التطبيق

أُجري اختبار ميداني للنظام على مدى ثلاثة أشهر في ورش كيلود للصناعات الثقيلة ومجموعة رافعات علوية في أحد مصانع الصلب، وشمل الاختبار 16 رافعة علوية و64 نقطة قياس على عجلات السير. وقد اعتمدت نتائج الاختبار من هيئة فحص طرف ثالث: بلغت دقة التعرف على حالة احتكاك حافة العجلة بالسكة 97.2%، ومعدل اكتشاف الاحتكاك الخفيف 94.5%، ومعدل اكتشاف الاحتكاك الشديد 99.1%، بينما بلغ معدل الإنذار الكاذب 1.8%. وبالمقارنة مع أسلوب الفحص السمعي التقليدي، انخفض متوسط الوقت اللازم لاكتشاف مشكلة الاحتكاك من 22 يومًا إلى اكتشاف فوري، كما انخفض وقت التوقف غير المبرمج السنوي الناتج عن الاحتكاك لكل رافعة علوية بنحو 40 ساعة.

كما يدعم النظام وظيفة تحليل الاتجاه لاحتكاك حافة العجلة بالسكة، من خلال تسجيل تكرار الاحتكاك وتغيرات قوته لكل عجلة سير، وإنشاء تقرير شهري تلقائي عن الاحتكاك، مما يساعد فرق الصيانة على تحديد التوقيت الأمثل لضبط القضبان واستبدال عجلات السير. ووفقًا للتقديرات، يمكن توفير نحو 60 ساعة عمل سنويًا لضبط القضبان لكل رافعة علوية، وتقليل عمليات الاستبدال غير الطبيعية لعجلات السير بمعدل 1~2 مرة. وبالنسبة لمصانع الصلب الكبيرة التي تمتلك أكثر من 50 رافعة علوية، يمكن توفير تكاليف الصيانة والتشغيل سنويًا بما يتجاوز 435,600 درهم إماراتي.

مقارنة تأثير التطبيق بين طرازات مختلفة من الرافعات العلوية

رابعًا: النشر التجاري والتوسع

تم دمج النظام حاليًا في منصة المراقبة عن بعد للرافعة العلوية، مع دعم النشر المدمج مع حلول المراقبة الرقمية عن بعد. وقّعت كيلود للصناعات الثقيلة اتفاقيات تجريبية مع 3 من مصانع الصلب، وتخطط لاستكمال تركيب نظام تشخيص تآكل السكة بالبصمة الصوتية على 50 رافعة علوية خلال العام. يتوافق تصميم النظام مع متطلبات السلامة الهيكلية في مواصفة تصميم الرافعات ISO 4301 / FEM 1.001، ويتبع الإطار الفني للمعيار الدولي ISO 23874:2021 لمراقبة حالة الرافعة. يمكن للمستخدمين اختيار حل الوحدة المفردة لكشف تآكل السكة بالبصمة الصوتية، أو الحل المتكامل للمراقبة الرقمية عن بعد مع التشخيص الصوتي.

خامسًا: المزايا التقنية للتشخيص الصوتي بالذكاء الاصطناعي

مقارنة بطرق الكشف التقليدية لتآكل السكة، تقدم تقنية التشخيص الصوتي بالذكاء الاصطناعي مزايا واضحة. أولها الفورية — يعمل النظام على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، حيث يتم التقاط وتحليل أي صوت احتكاك غير طبيعي في غضون ثوانٍ، مما يلغي تمامًا الفجوات الزمنية في التفتيش اليدوي. ثانيها الدقة — تم تدريب نموذج CNN على 30000 عينة، مما يمكنه من التمييز بين التآكل الخفيف وصدمات وصلة السكة وغيرها من الحالات المتشابهة، وتجنب الصيانة غير الفعالة الناتجة عن التشخيص الخاطئ.

ثالثها قابلية القياس — يسجل النظام تلقائيًا تكرار تآكل السكة لكل عجلة سير، ودرجة القوة، واتجاهات التغير، وينشئ تقارير مرئية تدعم الصيانة التنبؤية. وبالتكامل مع نظام مراقبة وإدارة السلامة من كيلود للصناعات الثقيلة، يمكن للمؤسسات بناء سجل صحي شامل للمعدات، والانتقال من الصيانة التفاعلية إلى الصيانة الوقائية الاستباقية.

الأسئلة الشائعة

لمعرفة المزيد عن حلول التشغيل والصيانة الذكية للرافعات العلوية، يرجى التواصل مع الفريق الفني لـكيلود للصناعات الثقيلة للحصول على حلول مخصصة لتشخيص تآكل السكة.