視頻監(jiān)控系統(tǒng)在發(fā)電廠安全生產(chǎn)中的智能化應(yīng)用

霍孟虎

（國(guó)家能源集團(tuán)國(guó)能銅陵發(fā)電有限公司，安徽銅陵 244000）

0.引言

新經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)下，社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)于電力資源的依賴性不斷加深，發(fā)電企業(yè)及電力生產(chǎn)技術(shù)獲得了快速發(fā)展。在發(fā)電廠生產(chǎn)中，基于視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人值守已經(jīng)成為一種全新的發(fā)展趨勢(shì)；現(xiàn)階段，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)下，220 kV及以下電壓等級(jí)的發(fā)電廠、變電站等基本實(shí)現(xiàn)了無人值守作業(yè)[1]。新時(shí)期，要進(jìn)一步提升發(fā)電廠安全生產(chǎn)中視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量，還應(yīng)還以注重視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化應(yīng)用模型的建設(shè)和應(yīng)用。

1.發(fā)電廠智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理特征

1.1 智能監(jiān)控原理

作為一種智能化系統(tǒng)，發(fā)電廠智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有攝像、傳輸、控制的功能，而且在現(xiàn)實(shí)、記錄等層面作用突出[2]。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，在前端攝像機(jī)的支撐下，目標(biāo)事務(wù)會(huì)通過數(shù)字圖像信號(hào)的形式保存下來，通過同軸視頻電纜作用，這些視頻圖像會(huì)向主機(jī)傳輸，同時(shí)對(duì)視頻傳輸信號(hào)的分析和分配，這些信號(hào)會(huì)分別達(dá)到不同的像設(shè)備和監(jiān)視器，并通過顯示器進(jìn)行播放。而在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)控制中，操作人員可借助控制云臺(tái)進(jìn)行“上下左右”動(dòng)作，以此來完成攝像鏡頭的調(diào)焦變倍處理，有效地滿足了目標(biāo)物監(jiān)測(cè)需要，確保了監(jiān)測(cè)對(duì)象的清晰性[3]。

1.2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

現(xiàn)階段，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用類型逐漸多樣，這些設(shè)備在監(jiān)控操作、成像中有較高要求[4]（見表1）。一個(gè)完整的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)不行包含PC客戶端、移動(dòng)客戶端，而且涉及智能攝像機(jī)和服務(wù)端數(shù)據(jù)中心等諸多單元，在這些系統(tǒng)單元協(xié)同作業(yè)下，可實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)人員跟蹤及管控，同時(shí)能鎖定習(xí)慣性違章行為和人員，并實(shí)施特定區(qū)域闖入、異常工作狀態(tài)的提醒和報(bào)警處理，有效地保證了發(fā)電廠生產(chǎn)作業(yè)的安全性。從實(shí)際應(yīng)用過程來看，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用還具有一些特征：其一，功能豐富性。規(guī)范使用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)設(shè)備巡檢、作業(yè)安全監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)故障及意外告警、環(huán)境監(jiān)測(cè)等功能的統(tǒng)一，具有功能豐富的特點(diǎn)。其二，實(shí)時(shí)性。在智能攝像鏡頭、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的作用下，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)、實(shí)時(shí)地進(jìn)行人、物、車的精準(zhǔn)捕捉，并主動(dòng)性地分析、反饋各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，能為發(fā)電廠的安全生產(chǎn)創(chuàng)造良好條件。其三，監(jiān)控過程信息化。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)所有的監(jiān)測(cè)任務(wù)和功能均是通過整合分析數(shù)字圖像信號(hào)等信息來實(shí)現(xiàn)的，只有在數(shù)據(jù)庫支撐下進(jìn)行這些物體特征數(shù)據(jù)的精確對(duì)比，才能有效滿足發(fā)電廠安全生產(chǎn)精確監(jiān)控需要。其四，相比于傳統(tǒng)安全管理模式。發(fā)電廠智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)本身還具有高效率、高精度的特點(diǎn)，其有效地滿足了安全生產(chǎn)中目標(biāo)監(jiān)測(cè)識(shí)別預(yù)警需要，提升了視頻監(jiān)控的整體質(zhì)量，保證了生產(chǎn)過程的安全性[5]。

表1 AK-SL3275智能視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能

2.發(fā)電廠監(jiān)控區(qū)域劃分方法

2.1 格柵化思想下的區(qū)域劃分

發(fā)電廠生產(chǎn)范圍較大，且整個(gè)電廠平面圖多為矩形，該矩形平面上包含了多個(gè)功能分區(qū)。在安全生產(chǎn)中，為實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠各個(gè)分區(qū)的有效監(jiān)控，可在格柵化思想的支撐下對(duì)發(fā)電廠的平面圖進(jìn)行劃分。在發(fā)電廠監(jiān)控區(qū)域劃分中，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到生產(chǎn)設(shè)備對(duì)于生產(chǎn)安全具有深刻影響，故而應(yīng)以重要設(shè)備為單位，選擇被監(jiān)控設(shè)備中占地面積最小者作為柵格化最小單元，采用a代表最小單元方格的邊長(zhǎng)，做出每一個(gè)小方格的對(duì)角線，并將其定義為該小網(wǎng)格的中心，以此來實(shí)現(xiàn)確定各小方格單元內(nèi)的監(jiān)控智能監(jiān)控?cái)z像頭設(shè)置點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠各區(qū)域的有效監(jiān)測(cè)。

2.2 監(jiān)控區(qū)域矩陣分析

考慮到監(jiān)控區(qū)域設(shè)大小、高度差異，在監(jiān)控?cái)z像頭布點(diǎn)時(shí)，需系統(tǒng)考慮不同設(shè)備之間的遮擋問題[6]。通常監(jiān)控對(duì)象周邊的攝像頭越多，則表明監(jiān)控的死角越少；這樣能有效減少遮擋問題對(duì)安全生產(chǎn)監(jiān)控效果的影響。在監(jiān)控對(duì)象清晰度級(jí)別及設(shè)備遮擋程度的基礎(chǔ)上，提出監(jiān)控重要指標(biāo)，按照遮擋問題越突出，則發(fā)電廠生產(chǎn)區(qū)域監(jiān)控清晰度級(jí)別要求也高，要求設(shè)置監(jiān)控區(qū)域重要度矩陣，結(jié)合具體矩陣對(duì)發(fā)電廠監(jiān)控區(qū)域的重要度程度進(jìn)行標(biāo)識(shí)。目前，在發(fā)電廠監(jiān)控區(qū)域重要度程度設(shè)計(jì)中，多將其重要度設(shè)置為0～6 7個(gè)等級(jí)，區(qū)域監(jiān)控清晰度與監(jiān)測(cè)目標(biāo)重要性程度成正比。

3.視頻監(jiān)控系統(tǒng)下的攝像頭監(jiān)控范圍的清晰度離散模型

3.1 模型建設(shè)

利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施發(fā)電廠安全生產(chǎn)管理時(shí)，監(jiān)控終點(diǎn)攝像頭一般分為球機(jī)和槍機(jī)兩種形態(tài)，前者的監(jiān)控范圍可看作一個(gè)圓，而后者的監(jiān)控范圍可看作是一個(gè)扇形[7]。在具體模型建設(shè)中，一方面，應(yīng)通過多個(gè)正方形單元進(jìn)行監(jiān)控范圍的擬合處理，提升擬合精度；另一方面，應(yīng)對(duì)單個(gè)攝像頭監(jiān)控范圍和多個(gè)攝像頭監(jiān)控范圍有效區(qū)分。

在距離攝像機(jī)安裝處越進(jìn)，則監(jiān)控對(duì)象的清晰度越高；譬如在球機(jī)監(jiān)測(cè)模式下，越靠近攝像機(jī)安裝的圓心處，監(jiān)測(cè)對(duì)象的清晰度也就越高，清晰度程度通過3來表示，而當(dāng)目標(biāo)物超出監(jiān)控范圍時(shí)，其清晰度可表示為0[8]。

當(dāng)發(fā)電廠監(jiān)測(cè)區(qū)域采用多個(gè)攝像頭進(jìn)行安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)，部分區(qū)域會(huì)同時(shí)進(jìn)入多個(gè)攝像頭的監(jiān)控范圍，此時(shí)存在部分監(jiān)測(cè)區(qū)域重疊問題。在攝像頭監(jiān)控范圍的清晰度離散模型下，假定這些區(qū)域監(jiān)控的清晰度存在可線性離散疊加關(guān)系，這重疊區(qū)域監(jiān)測(cè)清晰度（CVcd）可表示為多個(gè)攝像頭對(duì)該區(qū)域監(jiān)控清晰度之和。

K表示監(jiān)控?cái)z像機(jī)個(gè)數(shù)。基于這一特征可知，當(dāng)發(fā)電廠監(jiān)測(cè)區(qū)域采用球機(jī)時(shí)，攝像頭監(jiān)測(cè)兩圓疊區(qū)域的清晰度較高，且該區(qū)域監(jiān)測(cè)清晰度值為兩攝像頭監(jiān)控范圍清晰度矩陣之和[9]。

3.2 模型求解

在發(fā)電廠生產(chǎn)實(shí)踐中，各個(gè)區(qū)域安全生產(chǎn)的要求不同，這使得在不同區(qū)域，要求進(jìn)行智能視頻監(jiān)控的重要性程度也有差異，即在不同區(qū)域可選擇不同的監(jiān)控清晰度控制要求?；诖耍鲇诎踩a(chǎn)視頻監(jiān)控功能需要和智能視頻監(jiān)控設(shè)備布局經(jīng)濟(jì)性考慮，需重視監(jiān)控?cái)z像頭布點(diǎn)設(shè)置的優(yōu)化。新時(shí)期，可將平均監(jiān)控距離dAVE最小作為目標(biāo)函數(shù)，然后以此來構(gòu)建智能視頻監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化模型，并在該模型下進(jìn)行系統(tǒng)算法求解。

4.發(fā)電廠安全生產(chǎn)中智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用建議

4.1 合理應(yīng)對(duì)現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用問題

可將視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于發(fā)電廠全身生產(chǎn)管理已經(jīng)成為成為一種必然趨勢(shì)，其是實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠智能生產(chǎn)及可持續(xù)發(fā)展內(nèi)在要求。新時(shí)期，要進(jìn)一步提升智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中，還應(yīng)注重以下要點(diǎn)：其一，在未來智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，應(yīng)解決視頻監(jiān)控過于依賴人力的問題，對(duì)相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)和程序優(yōu)化，確保智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能完成電力事故的觀察、發(fā)現(xiàn)以及定位，為安全生產(chǎn)管理奠定良好基礎(chǔ)；其二，在發(fā)電廠安全生產(chǎn)中，針對(duì)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，還應(yīng)注重該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)管理，通過各系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)構(gòu)建立體化的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模型，為發(fā)電廠安全生產(chǎn)管理奠定良好基礎(chǔ)；其三，還應(yīng)消除系統(tǒng)誤報(bào)警動(dòng)作，確保視頻監(jiān)控和安全生產(chǎn)管理的準(zhǔn)確性。

4.2 重視智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

要進(jìn)一步提升智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在發(fā)電廠安全生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，還應(yīng)注重其相關(guān)技術(shù)的合理設(shè)計(jì)與優(yōu)化。一方面，在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中，應(yīng)注重分級(jí)監(jiān)控與分段監(jiān)控手段的應(yīng)用，通過鏡頭與視場(chǎng)大小分類，構(gòu)建層次清晰的視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)滿足發(fā)電廠安全生產(chǎn)需要（見表2）；另一方面，在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中，應(yīng)注重監(jiān)控手段與業(yè)務(wù)生產(chǎn)的融合，同時(shí)應(yīng)加大智能視頻監(jiān)控與其他監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的連接，提升發(fā)電廠安全生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)故障的處理效率和質(zhì)量。

表2 鏡頭視角

5. 結(jié)論

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用對(duì)于發(fā)電廠安全生產(chǎn)工作開展具有深刻影響。新時(shí)期，人們只有充分認(rèn)識(shí)到智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用原理和特征優(yōu)勢(shì)，結(jié)合發(fā)電廠安全生產(chǎn)實(shí)際合理設(shè)計(jì)智能視頻可控系統(tǒng)應(yīng)用模型，并對(duì)其應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行全面控制，這樣可實(shí)現(xiàn)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)電廠安全生產(chǎn)的有效結(jié)合，促進(jìn)發(fā)電廠的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。