王文想
(深圳市燃氣集團股份有限公司,廣東深圳518000)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。