智能分析系統(tǒng)在智慧油庫中的應(yīng)用

郝俊祥

（中國石油天然氣股份有限公司河南銷售分公司 信息化管理處，鄭州 450001）

0 引言

視頻監(jiān)控是油庫安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。目前，隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學技術(shù)的進步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其直觀、準確、及時和內(nèi)容豐富的特點而廣泛應(yīng)用于許多場合，然而視頻監(jiān)控的規(guī)?；瘧?yīng)用致使通過人工去辨別很難做到萬無一失。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展為視頻監(jiān)控的應(yīng)用提供了更大的展示舞臺，智能技術(shù)在數(shù)字安全防范領(lǐng)域也得到越來越多的應(yīng)用。如果在視頻監(jiān)控中加入對視頻的智能分析，可以對關(guān)注的視頻源實時分析，有效避免信息遺漏，使各種高風險行為在發(fā)生之初就被發(fā)現(xiàn)，并提醒值班人員，從而避免危險發(fā)生。這不但能大大提高視頻監(jiān)控的效果和質(zhì)量，有力降低監(jiān)控工作人員的工作強度，同時也使整個監(jiān)控系統(tǒng)得到很好的融合。

1 在視頻監(jiān)控中應(yīng)用視頻智能分析的必要性

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常是通過人員監(jiān)控和錄像來實現(xiàn)安全防護的，實際上并不能主動有效地保障安全，尤其是監(jiān)控點過多的時候，監(jiān)控人員根本無法顧及所有監(jiān)控場景。同時，監(jiān)控人員的注意力很難保證二十四小時都能準確高效地監(jiān)控所有監(jiān)控場景。此外，“被動錄像”通常只能在“事件”發(fā)生之后通過調(diào)用錄像進行回放取證，一方面損失已經(jīng)產(chǎn)生不可能挽回；另一方面，通過人工回放錄像取證的方式效率十分低下。

智能分析視頻監(jiān)控則可以有效地解決以上問題。智能監(jiān)控的主要特征是采用計算機視覺方式，在幾乎不需要人為干預(yù)的情況下，通過對攝像機拍錄的圖像序列進行定位、識別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷目標的行為，從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時候及時做出反應(yīng)。

2 視頻智能分析的實現(xiàn)原理

視頻智能分析是計算機圖像視覺技術(shù)在安防領(lǐng)域應(yīng)用的一個分支，是一種基于目標行為的智能監(jiān)控技術(shù)。區(qū)別于傳統(tǒng)的移動偵測技術(shù)，智能視頻分析首先將場景中的背景和目標分離，識別出真正的目標，去除背景干擾（如樹葉抖動、水面波浪、燈光變化），進而分析并追蹤在攝像機場景內(nèi)出現(xiàn)的目標行為。智能視頻分析與移動偵測的本質(zhì)區(qū)別是前者可以準確識別出視頻中真正活動的目標，而后者只能判斷出畫面變化的內(nèi)容，無法區(qū)分目標和背景干擾。所以智能視頻分析相對于移動偵測，其抗干擾能力有了質(zhì)的提高。視頻分析技術(shù)通常采用背景減除技術(shù)來進行圖像變化的檢測（如入侵、丟包、逆行等都是一種模式的圖像變化），即將視頻幀與基準背景圖像進行比較，相同位置的像素（區(qū)域）變化則認為是變化了的區(qū)域，對這些區(qū)域進一步處理、識別、跟蹤，得到包括目標位置、尺寸、形狀、速度、停留時間等基本形態(tài)信息和動態(tài)信息，完成目標的跟蹤和行為理解之后，也就完成了圖像與圖像描述之間的映射關(guān)系，從而使系統(tǒng)進一步進行規(guī)則判定，直到觸發(fā)報警。

3 視頻智能分析在智慧油庫中的具體應(yīng)用

視頻智能分析在智慧油庫中的應(yīng)用主要分為三大類：一是識別類，二是行為分析類，三是業(yè)務(wù)規(guī)范類。識別類又分為人臉識別、車牌識別、煙火識別、安全帽檢測、工作服檢測等；行為分析類分為區(qū)域入侵、翻越圍墻、徘徊檢測、物品遺留、物品看守、違規(guī)停車、人員跌倒、人員聚集、離崗睡崗等的檢測。業(yè)務(wù)規(guī)范類分為通過人體姿態(tài)識別判斷操作是否符合規(guī)則，相應(yīng)位置對相應(yīng)人數(shù)、人員所站位置的要求，是否按照要求放置標識物，安裝位置、次序等的判斷。

3.1 識別類

首先是人臉識別和車牌識別，在智慧油庫的進出門崗中發(fā)揮了重要作用，大大縮短了內(nèi)部車輛和人員進出庫區(qū)的時間，并且詳細保留了所有人員、車輛的進出記錄，配合后臺的大數(shù)據(jù)分析，對所有進出人員和車輛進行分析統(tǒng)計，防患于未然，對異常情況盡早發(fā)現(xiàn)。對于重點油罐區(qū)，所有人員必須刷人臉才能進入，對安全人員和工作人員做人臉考勤的同時，對作業(yè)人員也起到了監(jiān)督提醒的作用。對于違反作業(yè)時間的人員，在進出門禁時能及時進行提醒，違反作業(yè)時間達到系統(tǒng)設(shè)定次數(shù)的人員，系統(tǒng)會將其自動加入黑名單。對作業(yè)人員進行安全培訓及處罰后，由系統(tǒng)管理人員將其移出黑名單，作業(yè)人員方可再次進入油罐區(qū)。

煙火對于油庫來說是天敵，怎么防范都不為過。通過視頻進行智能煙火檢測，可以彌補煙火感應(yīng)器靈敏度和監(jiān)控范圍的不足，同時，由于其布署靈活，可根據(jù)環(huán)境深度學習的特性，以及靈敏度高等優(yōu)越條件，對智慧油庫的安全管理能起到多重保障作用。

安全帽和工作服檢測，一是在重點區(qū)域的入口位置進行自動檢測，第一時間篩選出不按規(guī)定穿戴的人員，并提醒值班人員。二是自動檢測代替人工檢查，避免人工可能出現(xiàn)的疏忽。三是檢測特定工作場所需要的工作人員數(shù)量。四是重點場所所有攝像頭都可以檢測安全帽和工作服，達到無死角覆蓋，防止有人懷有僥幸心理。

3.2 行為分析類

區(qū)域入侵、翻越圍墻等行為分析在解決傳統(tǒng)紅外對射危險性和誤報等問題的基礎(chǔ)上，能夠隨時布署，隨時改變位置和區(qū)域，并且能夠靈活設(shè)置檢測物體的大小，判斷物體在區(qū)域內(nèi)停留的時間，大大地減少誤報，并且配合完善的預(yù)警系統(tǒng)，出現(xiàn)報警，第一時間語音提醒值班人員，自動彈出現(xiàn)場視頻，對現(xiàn)場視頻進行抓圖和報警預(yù)錄像，在留下報警記錄的同時，第一時間方便快速地回看事件發(fā)生的整個過程（報警預(yù)錄像可以設(shè)置錄制報警事件前后的延時時間，因為報警存在延時性，預(yù)錄像確保錄下事件完整的過程）。徘徊檢測在人員心里猶豫、糾結(jié)時即提出預(yù)警，防患于未然。物品遺留主要防止施工區(qū)域內(nèi)施工人員遺留下施工工具及材料，也可防止背包、紙箱等物品遺留在油庫內(nèi)，防止危險發(fā)生。物品看守主要對一些重要設(shè)施（如消防設(shè)施等）或材料等進行看守，物品遺留和物品看守可以設(shè)置檢測時間，過濾掉一些遮擋或適時停留的誤報。違規(guī)停車檢測車輛是否按規(guī)定停放，是否停入對應(yīng)停車位等。人員跌倒檢測在作業(yè)區(qū)域內(nèi)是否有人突然跌倒或異常躺下的情況，防止作業(yè)人員中毒、突發(fā)疾病等危險情況的出現(xiàn)，尤其在一些高危險作業(yè)區(qū)。人員聚集檢測多人聚集在一起的情況，人員聚集一是可能有危險情況或奇怪事情出現(xiàn)，二是可能有作業(yè)區(qū)內(nèi)工作人員聚集聊天的情況，人員聚集可以設(shè)定聚集人數(shù)、聚集時間等參數(shù)，在指定區(qū)域內(nèi)首先檢測到人，然后每個人員有對應(yīng)編號，從而可以確定區(qū)域內(nèi)每個人員的停留時間。離崗、睡崗主要檢測值班人員是否有離開值班室超過設(shè)定時間和在值班室內(nèi)睡覺的情況，從而對值班人員提出更高的要求，也確保重要崗位不離人。

3.3 業(yè)務(wù)規(guī)范類

業(yè)務(wù)規(guī)范類是通過人體姿態(tài)，識別作業(yè)人員的手、腳、頭等部分的動作細節(jié)和方向、速度等。一是判斷某個作業(yè)區(qū)內(nèi)的工作人員是否按規(guī)定流程進行操作，動作是否到位等情況，同時對一些激烈動作進行判斷，比如奔跑、打架等動作。二是一些作業(yè)過程是否達到或超過作業(yè)人數(shù)，對人和數(shù)量進行判斷。三是判斷作業(yè)人員是否到達某個區(qū)域或者執(zhí)行了某個動作。四是某個作業(yè)區(qū)域內(nèi)有人作業(yè)時，是否有放置警示牌等，結(jié)合區(qū)域入侵檢測、物品識別、人員識別等多個算法。

4 油庫管理提升

4.1 對人員的管理

可通過人臉識系統(tǒng)及人臉門禁考勤管理系統(tǒng)對外來人員及內(nèi)部人員進行管理，防止非授權(quán)人員進入禁入?yún)^(qū)域。通過監(jiān)控智能分析系統(tǒng)實現(xiàn)庫區(qū)周邊可能存在的人員翻墻、徘徊、遺留、越界等行為的分析，提醒相關(guān)人員進行處理。通過人臉識別系統(tǒng)的設(shè)定完成各個工作區(qū)的相關(guān)管理，人員進入庫區(qū)的時間、人數(shù)、人員名錄、出入管理等通過服帽分析及公共廣播系統(tǒng)可實現(xiàn)對工作人員進行庫區(qū)的安全提醒及作業(yè)糾正。

4.2 對于機器和設(shè)備的管理

通過監(jiān)控管理系統(tǒng)與工業(yè)自動化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，將設(shè)定完成的參數(shù)呈現(xiàn)在大屏幕上進行預(yù)警管理，通過公共廣播系統(tǒng)及監(jiān)控聯(lián)動可提示相關(guān)人員查看并處理報警信息，同時也可將數(shù)據(jù)回饋給工業(yè)控制系統(tǒng)進行非人為干預(yù)自動關(guān)閉相應(yīng)電動閥等設(shè)備。還可通過車輛測重系統(tǒng)對進行庫區(qū)的車輛進行快速稱重管理，并且對人臉、證件、車牌進行智能視頻識別，保證進入庫區(qū)作業(yè)所有車輛合規(guī)合法，司機及車輛情況符合規(guī)定要求。

4.3 對物料的管理

通過監(jiān)控系統(tǒng)的智能分析可準確地定位物品所在的位置是否發(fā)生了變化，如有變化時可在后臺系統(tǒng)上顯示并報警，通過大屏幕實現(xiàn)監(jiān)控，也可以通過RFID 電子標簽的功能，準確定位物品的位置。

4.4 對法規(guī)和流程的管理

通過單兵系統(tǒng)及智能視頻視圖分析系統(tǒng)可實現(xiàn)以上所有作業(yè)的監(jiān)管及指揮?？赏ㄟ^3G＼4G＼WiFi 等將實時的音視頻數(shù)據(jù)回傳至中控管理中心，中心可通過視頻分析監(jiān)督合規(guī)性，系統(tǒng)也可通過前端和后臺同時進行實時存儲，以備事后查詢。庫區(qū)可通過自建WiFi 系統(tǒng)對所有設(shè)備進行覆蓋管理。

4.5 對環(huán)境的管理

通過高點智能煙火分析系統(tǒng)及氣象管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)對庫區(qū)內(nèi)外進行管理，如有天氣和煙火方面的問題，系統(tǒng)自動報警并進行跟蹤，指導(dǎo)相關(guān)工作人員進行處理，也可通過便攜監(jiān)控系統(tǒng)通過WiFi 傳輸至中控室進行點對點的管理，保證施工人員的作業(yè)規(guī)范性，通過巡更系統(tǒng)可對庫區(qū)內(nèi)相關(guān)情況進行管理，防止安全事故的發(fā)生。消防系統(tǒng)與智能分析系統(tǒng)的對接可以做到消安防無縫對接，實現(xiàn)聯(lián)動管理，自動激活運行，保證生產(chǎn)安全。

綜上所述，視頻智能分析在智慧油庫中發(fā)揮著非常重要的作用。當然智能分析算法是死板的，需要結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境、業(yè)務(wù)邏輯、預(yù)警功能、地圖定位、大數(shù)據(jù)分析、報表統(tǒng)計等一系列的關(guān)聯(lián)動作不斷調(diào)整，并在多個油庫試點之后，才能真正應(yīng)用于智慧油庫管理。