計算機視覺技術(shù)在燃氣廠站安全管控的應(yīng)用

王文想

(深圳市燃氣集團股份有限公司，廣東深圳518000)

1 燃氣廠站管理現(xiàn)狀

人工調(diào)節(jié)燃氣廠站設(shè)備速度慢、工作效率低、操作困難且存在較大風(fēng)險。燃氣廠站地處偏遠導(dǎo)致安全閥開啟難以被發(fā)現(xiàn)[1]、非法入侵造成風(fēng)險不可預(yù)測等問題是廠站長期存在的安全隱患，急需基于圖像識別功能的計算機視覺技術(shù)作為輔助手段。計算機視覺技術(shù)通過對目標(biāo)的圖像特征及內(nèi)部特性學(xué)習(xí)，對目標(biāo)進行識別以及行為分析[2]。融合計算機視覺技術(shù)，實現(xiàn)燃氣廠站從人工巡檢到無人機巡檢-智能識別-人工復(fù)核的巡檢模式的轉(zhuǎn)變[3]，提高企業(yè)運行管理的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化水平。

2 計算機視覺技術(shù)及智慧燃氣廠站建設(shè)

計算機視覺是將不同層次、不同場景的視頻拼接在一起組成一個3D模型，將圖像中屬于目標(biāo)的像素點從背景中摳出來以獲取目標(biāo)圖像，采用機器學(xué)習(xí)對目標(biāo)特征進行匹配從而實現(xiàn)對目標(biāo)的識別。計算機視覺技術(shù)往往可以解決更復(fù)雜的問題，例如面部識別中細微差別的區(qū)分，能夠保證結(jié)果的客觀性，經(jīng)過長時間大量數(shù)據(jù)集學(xué)習(xí)后出錯的可能性較小，并且能夠應(yīng)用于一些較為惡劣的環(huán)境。對于不同的計算機視覺任務(wù)，針對任務(wù)情況調(diào)整內(nèi)部參數(shù)可以提升技術(shù)的精準(zhǔn)性。

計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用是智慧燃氣廠站建設(shè)的重要基礎(chǔ)。智能監(jiān)控中心、接入交換機、前端系統(tǒng)組成了智慧燃氣廠站的監(jiān)控平臺。前端系統(tǒng)中的監(jiān)控設(shè)備終端(不同場景中的攝像設(shè)備)實現(xiàn)對現(xiàn)場視頻的記錄，然后將視頻傳輸給接入交換機，接入交換機對視頻進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，傳輸給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析及展示，并對不安全行為和狀態(tài)發(fā)出報警信息。通過故障報警和設(shè)備聯(lián)動能夠減少事故發(fā)生，增強燃氣廠站運行安全性。

3 計算機視覺技術(shù)在智慧燃氣廠站的應(yīng)用

3.1 人員日常行為監(jiān)測及預(yù)警

在作業(yè)區(qū)入口，采用計算機視覺技術(shù)對進入?yún)^(qū)域的人員進行防護用品監(jiān)測。當(dāng)人員未正常佩戴防護用品(如安全帽)時，監(jiān)控中心發(fā)出報警，值班人員可以及時阻止其進入廠站。在作業(yè)區(qū)，對所有人員的防護用品佩戴情況進行監(jiān)測，當(dāng)作業(yè)人員未按規(guī)定正常佩戴防護用品時，通過計算機視覺技術(shù)進行監(jiān)測和分析后，監(jiān)控中心發(fā)出報警信息并發(fā)送報警短信至相關(guān)區(qū)域安全負責(zé)人，安全負責(zé)人對未按規(guī)定正常佩戴防護用品的作業(yè)人員及時教育。

在燃氣廠站易燃易爆環(huán)境下，靜電防護是一項非常重要的安全保障?；谟嬎銠C視覺技術(shù),通過對大量勞保服數(shù)據(jù)采集、訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，得到勞保服監(jiān)測算法，從而對作業(yè)區(qū)工人是否穿著規(guī)范進行實時監(jiān)測。安全帽和勞保服的監(jiān)測見圖1。

圖1 安全帽和勞保服的監(jiān)測

吸煙和接打電話在燃氣廠站明令禁止，基于計算機視覺技術(shù)，通過對煙頭、電話圖像的特征進行提取，結(jié)合吸煙和接打電話時的姿態(tài)對該行為進行監(jiān)測，對作業(yè)區(qū)內(nèi)的違規(guī)行為實時監(jiān)控。

3.2 車輛日常行為監(jiān)測及預(yù)警

在車輛進站前，工作人員必須繞車一周，對車輛情況進行全面細致檢查，比如檢查司機的相關(guān)證件、車輛滅火器、防火帽、有無攜帶危險品等。通過計算機視覺技術(shù)，對工作人員行走路徑進行計算，可以精確判斷工作人員的檢查情況。工作人員繞車一周檢查的監(jiān)測見圖2。

圖2 工作人員繞車一周檢查的監(jiān)測

在LNG槽車卸液過程中，必須在車輛前方放置警示牌，以免與其他車輛誤碰。在作業(yè)區(qū)安裝攝像頭，通過計算機視覺技術(shù)對警示牌是否合理擺放實時監(jiān)測，提示工作人員按照要求進行操作。

LNG槽車卸液時，司機與廠站工作人員必須在現(xiàn)場監(jiān)護，采用計算機視覺技術(shù)對卸液現(xiàn)場實時監(jiān)測。若監(jiān)測到LNG槽車卸液時司機和廠站工作人員不在現(xiàn)場，則判定為違規(guī)，監(jiān)控中心發(fā)出報警信信。

3.3 作業(yè)日常行為監(jiān)測及預(yù)警

廠站日常安全管理是以一定周期進行人工巡檢，發(fā)生意外情況也需要人工判斷預(yù)警。對有特殊作業(yè)的安全管理，可通過縮短巡檢周期增加安全管控力度，因此導(dǎo)致人工成本增加。通過在燃氣廠站作業(yè)區(qū)安裝高清攝像頭，將整個作業(yè)區(qū)域納入攝像頭視頻范圍，實時抓取現(xiàn)場作業(yè)照片，基于計算機視覺技術(shù)，實現(xiàn)作業(yè)區(qū)非法行為判斷。同時對作業(yè)區(qū)進行24 h監(jiān)測和預(yù)警，將廠站管理人員解放出來，特別是在惡劣天氣情況下作用更加明顯。

3.4 周界環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警

利用計算機視覺技術(shù)可對廠站周界非法入侵起到監(jiān)測和報警作用。當(dāng)監(jiān)測到有入侵行為時，利用計算機視覺技術(shù)實時分析攝像機畫面。當(dāng)分析出有影響到周界環(huán)境安全的因素時，監(jiān)控中心立即給相關(guān)區(qū)域安全負責(zé)人發(fā)出報警信息，安全負責(zé)人第一時間接收到報警信息并作出相應(yīng)處理。攝像機需沿防護區(qū)域邊界布置，且在各拐角處設(shè)置1臺，攝像范圍覆蓋整個邊界?？梢詫δ繕?biāo)點位24 h不間斷監(jiān)測，監(jiān)測視頻能及時保存和隨時回放。

3.5 煙霧和火焰監(jiān)測及預(yù)警

計算機視覺技術(shù)可以通過高清攝像頭捕捉煙霧和火焰圖像，自動實現(xiàn)預(yù)警。對高清攝像頭捕捉到的畫面信息進行算法分析，一旦發(fā)現(xiàn)并識別到有白色煙霧進入廠站區(qū)域，監(jiān)控中心立即給相關(guān)區(qū)域安全負責(zé)人發(fā)出報警信息，并進行記錄與處理。通過計算機視覺技術(shù)，可以對畫面進行火焰識別，第一時間通知相關(guān)人員處理，把災(zāi)害消滅在萌芽中。

3.6 儀表故障監(jiān)測及預(yù)警

燃氣廠站內(nèi)部署大量儀表，儀表正常工作是保證燃氣廠站正常運行的關(guān)鍵和前提。由于表具數(shù)量龐大，當(dāng)前僅依靠人工周期性巡查和手工記錄讀數(shù)，不能保證沒有遺漏。利用終端攝像頭拍攝儀表數(shù)據(jù)，結(jié)合無線數(shù)據(jù)遠傳，可實現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)的監(jiān)測及預(yù)警。

4 結(jié)語

利用計算機視覺技術(shù)構(gòu)建燃氣廠站監(jiān)控平臺，是燃氣廠站向無人化管控轉(zhuǎn)型的重要探索性應(yīng)用。隨著計算機視覺技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合邊緣計算、大數(shù)據(jù)分析的普及應(yīng)用，計算機視覺技術(shù)必將成為支撐燃氣廠站安全管控的重要手段。同時，計算機視覺技術(shù)也需深入融合燃氣廠站監(jiān)控的現(xiàn)實需求，將燃氣廠站的應(yīng)用場景納入頂層設(shè)計中。