技術(shù) | 基于深度學(xué)習(xí)圖像識(shí)別的變電站監(jiān)控系統(tǒng)

基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無(wú)線通信技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)，研究深度學(xué)習(xí)圖像識(shí)別的變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)。構(gòu)建一種比較完善的變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)。

1 引言

傳統(tǒng)的變電站基建安全行為監(jiān)控工作已經(jīng)有了較為廣泛的應(yīng)用，而且效果良好，但是我們知道變電站基建項(xiàng)目比較多，而且對(duì)其的管理比較復(fù)雜，需要投入大量的人力資源，難以使得變電站基建安全得到有效保障。因此，國(guó)家對(duì)電網(wǎng)企業(yè)制定了一定的安全管理標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的企業(yè)也開(kāi)始重視對(duì)變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)的研究，充分利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站基建安全行為的可視化監(jiān)控，使得變電站安全管理工作得以落實(shí)。

2 構(gòu)建新型的變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)

（1）變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)路線。變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)使用一種 B/S 架構(gòu)。根據(jù)對(duì)變電站基建安全行為監(jiān)控的實(shí)際需要，加強(qiáng)對(duì)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化制度的建設(shè)，使得生產(chǎn)責(zé)任制等相關(guān)制度得到有效落實(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)以及其他相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得變電站基建安全行為監(jiān)控更具有標(biāo)準(zhǔn)化。另外，還應(yīng)當(dāng)重視對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，并且與視頻編碼和傳輸?shù)燃夹g(shù)相結(jié)合，使得變電站基建安全行為監(jiān)控具有可視化，能夠直接通過(guò)遠(yuǎn)程視頻對(duì)工程建設(shè)進(jìn)行有效監(jiān)控。

（2）變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)。變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻信息是借助于施工現(xiàn)場(chǎng)中布置的監(jiān)控?cái)z像的編碼，然后借助施工現(xiàn)場(chǎng)所搭建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將視頻信息傳輸并存在錄影機(jī)中，相應(yīng)的管理員便能夠借助于變電站基建工程施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視器對(duì)整個(gè)工程建設(shè)的安全性進(jìn)行全方位的管理。其中監(jiān)控視頻在存入錄影機(jī)中，能夠使得相關(guān)視頻數(shù)據(jù)借助一些公網(wǎng)通道傳遞到數(shù)據(jù)中心，相應(yīng)的變電站工程建設(shè)管理機(jī)構(gòu)能夠借助視頻服務(wù)器使得工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的安全狀況了如指掌。各個(gè)參與變電站基建工程的機(jī)構(gòu)可以借助公網(wǎng)將系統(tǒng)中的基建安全管理相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳遞給中心應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器在對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一的管理。與此同時(shí)，各個(gè)基建安全管理企業(yè)能夠?qū)ο鄳?yīng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)用和分析。

（3）變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用范圍

變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)中主要的用戶有：基建安全管理單位；參與變電站基建工程的各個(gè)單位，即參與工程項(xiàng)目具體實(shí)施的施工單位和監(jiān)管單位；參與工程建設(shè)的施工單位的項(xiàng)目部門。

變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍有：變電站基建工程項(xiàng)目部門的管理員借助于施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視器對(duì)基建安全行為進(jìn)行監(jiān)控；變電站基建工程項(xiàng)目的具體實(shí)施機(jī)構(gòu)與安全管理機(jī)構(gòu)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編制，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)管；市局工程建設(shè)機(jī)構(gòu)與各管理機(jī)構(gòu)對(duì)相關(guān)安全數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計(jì)和監(jiān)管，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況進(jìn)行查看。

（4）變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)特征。變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)使得基建安全行為的管理變得更加科學(xué)合理和規(guī)范，并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和可視化的監(jiān)控，這與變電站基建安全行為監(jiān)控工作的理念相適應(yīng)，能夠使得變電站基建工程建設(shè)企業(yè)的管理部門的實(shí)際監(jiān)管需要得到有效滿足，同時(shí)還能夠使得參與工程建設(shè)和監(jiān)管的企業(yè)需求得到充分的滿足。另外，變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建是對(duì)傳統(tǒng)工程監(jiān)控工作的一種創(chuàng)新和改進(jìn)，在很大程度上使得基建安全行為的管理水平得到提升，同時(shí)使監(jiān)管效率獲得了極大的提升。

3 應(yīng)用效果

（1）工程項(xiàng)目安全管理。給變電站基建安全行為監(jiān)控提供了具體的工程項(xiàng)目管理，其中有對(duì)基建安全行為策劃管理、對(duì)其安全風(fēng)險(xiǎn)的管理、對(duì)工程施工的管理和安全評(píng)估和檢查等。借助基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)，使得項(xiàng)目安全管理的具體工程項(xiàng)目流程更具標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)合理化，給安全行為監(jiān)控管理工作人員提供了方便。

（2）視頻智能化。變電站基建安全行為監(jiān)控系統(tǒng)（圖 1）實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控視頻的智能化，根據(jù)基建工程施工現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管及風(fēng)險(xiǎn)管控的實(shí)際情況，結(jié)合電力安全生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的“十個(gè)規(guī)定動(dòng)作”，通過(guò)手機(jī) APP、電腦客戶端對(duì)實(shí)現(xiàn)作業(yè)全程可視化監(jiān)控，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員佩戴安全帽、穿著工作服等作業(yè)規(guī)范性進(jìn)行智能監(jiān)督，對(duì)安全區(qū)域、登高作業(yè)等危險(xiǎn)點(diǎn)、重點(diǎn)施工區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控智能分析（圖 2），配合針對(duì)電力作業(yè)特色的動(dòng)態(tài)圖像智能分析算法（圖 3），全方位監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況，保證作業(yè)安全及質(zhì)量，提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理水平。

4 成果分析

本研究基于視頻智能圖像識(shí)別和機(jī)器深度學(xué)習(xí)技術(shù)[1,2]，結(jié)合電力行業(yè)工程建設(shè)特點(diǎn)，建立安全帽佩戴、工作服穿著、登高預(yù)警、安全區(qū)域檢測(cè)等識(shí)別規(guī)則，通過(guò)電腦、手機(jī) APP、現(xiàn)場(chǎng)音箱等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)告警，實(shí)現(xiàn)具有安全行為智能分析的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)人工監(jiān)控，助力電網(wǎng)建設(shè)提升安全管理水平。本成果解決了有效解決電力安全生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)“十個(gè)規(guī)定動(dòng)作”中的戴安全帽、穿工作服、掛牌裝遮攔等實(shí)時(shí)安全管理難題，取得了集理論、技術(shù)、裝備和應(yīng)用于一體的系列成果。（1）提出了采用結(jié)合檢測(cè)和活體預(yù)測(cè)的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)，經(jīng)過(guò)多級(jí)多層次特征提取建模，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、組合特征 SVM 分類識(shí)別、聚合通道特征目標(biāo)檢測(cè)、深度學(xué)習(xí)等視頻圖形智能分析，現(xiàn)場(chǎng)安全問(wèn)題實(shí)時(shí)語(yǔ)音告警，有效解決安全行為靠人監(jiān)督問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無(wú)人安全監(jiān)督，提升了電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管理水平。（2）提出了基于在線學(xué)習(xí)的抗遮擋目標(biāo)跟蹤算法、基于多模態(tài)數(shù)據(jù)融合的活體檢測(cè)識(shí)別技術(shù)結(jié)合人數(shù)無(wú)關(guān)的實(shí)時(shí)多目標(biāo)跟蹤算法，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境多人安全行為違章同時(shí)識(shí)別預(yù)警。（3）提出了基于普通光學(xué)相機(jī)深度判斷的周界精準(zhǔn)預(yù)警算法，充分保留現(xiàn)有資源，利用現(xiàn)有監(jiān)控設(shè)備加裝工程安全行為監(jiān)控系統(tǒng)和分析服務(wù)器，將“被動(dòng)監(jiān)控”升級(jí)為智能安全行為分析的“主動(dòng)預(yù)警”，有效降低項(xiàng)目成果應(yīng)用建設(shè)投資。

系統(tǒng)在珠海供電局 110 kV 某變電站和 220 kV 某變電站建設(shè)工程，某供電局 2017 年第二批 20 kV 及以下配電網(wǎng)基建常規(guī)項(xiàng)目施工等項(xiàng)目、某 10 kV 業(yè)擴(kuò)配套工程、廣珠花園10kV業(yè)擴(kuò)配套工程等項(xiàng)目中成功應(yīng)用中成功應(yīng)用，系統(tǒng)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)違規(guī)違章行為及突發(fā)情況的監(jiān)控識(shí)別，整體提高安全監(jiān)督人員同時(shí)多個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)管，通過(guò)識(shí)別告警可有效降低施工人員因麻痹大意而產(chǎn)生的習(xí)慣性違章 30%，節(jié)約安全督查檢查工作約 50% 的工作量。有效提升現(xiàn)場(chǎng)的管控效率，提升管控質(zhì)量，大幅降低施工現(xiàn)場(chǎng)違章率及安全隱患，促進(jìn)承包商規(guī)范進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)確保了現(xiàn)場(chǎng)的人身、電網(wǎng)及設(shè)備安全，進(jìn)而提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)用前景廣闊。

5 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)安全督查無(wú)法做到的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程可視化實(shí)時(shí)監(jiān)管，能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)得到糾正，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)得到了有效管控。管理人員能夠通過(guò)手機(jī)及監(jiān)控大屏隨時(shí)隨地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。