智能視頻識別技術(shù)在建造場地人員管理中的應(yīng)用

劉加偉，宋亞楠，葛楚琳，李晶純，曹曉宇，史其麒，于琦，胡曉磊 (海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

0 引言

如何處理企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和加強(qiáng)風(fēng)險控制之間的矛盾，成為關(guān)乎海洋石油工程行業(yè)未來發(fā)展的重大課題。海洋石油工程企業(yè)運營層面具有高技術(shù)含量、高投入、高風(fēng)險的特征，在工程項目執(zhí)行層面具備技術(shù)密集、學(xué)科密集以及人員密集的特點，因而如何利用新興的數(shù)字化、智能化技術(shù)對傳統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)營模式進(jìn)行變革成為海洋工程企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵。

在工程項目成本中原材料成本、勞動力成本占有很大的比重，如何“用好人”“管好人”成為項目管理降低成本支出、提高利潤空間的一個關(guān)鍵變量。工程建造場地的人員管理主要包括作業(yè)管理和安全管理兩個方面。關(guān)于人員的作業(yè)管理，涉及到工種、人數(shù)、人工時、作業(yè)量的預(yù)估、管理和后評價；而關(guān)于人員的安全管理，涉及到人員的站位、行為、狀態(tài)等。傳統(tǒng)的人員管理方法需要通過各個項目組、各個作業(yè)部門以及場地管理部門以實地、以管理人員、以視頻監(jiān)控為主要手段的多層管理，存在著成本高、不及時、不全面、數(shù)據(jù)評價困難等難點。

針對這一問題，文章提出了一種基于人工智能(簡稱AI)視頻識別算法，采用視頻輸入[1]和深度感知相結(jié)合的方法實現(xiàn)6D (3D位置+3D方向)人員、軌跡及狀態(tài)的檢測和評估方法和方案，形成人員身份識別、所在公司識別、人員工作行為、人員安全狀態(tài)識別、人員行動軌跡、班內(nèi)工時、加班工時、怠工工時大數(shù)據(jù)[2]，為項目管理工作效率分析提供工作量、工時數(shù)據(jù)決策依據(jù)，實現(xiàn)精益管理模式下人員安全、提質(zhì)增效的管理目標(biāo)。

1 痛點分析與技術(shù)方案

關(guān)于海洋工程建造場地的人員管理的作業(yè)管理和安全管理，主要存在以下需求痛點：(1)人員行為、軌跡無法完全掌握；(2)以“安全人員”管理“作業(yè)人員”成本高，現(xiàn)場安全管理人員占比有限；(3)現(xiàn)場安全管理人員精力有限，無法全方位檢查、監(jiān)管，容易管理不及時、不到位，難以事前、預(yù)警；(4)業(yè)務(wù)系統(tǒng)分散、數(shù)據(jù)不全面；現(xiàn)場安全管理過程規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化程度差；(5)視頻監(jiān)控利用率低，事后回放管理不能解決預(yù)防問題；(6)信息孤島普遍，數(shù)據(jù)難以實時獲取、整合、共享、分析，單純的數(shù)據(jù)化，而不是數(shù)字化、智能化，數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，數(shù)據(jù)價值發(fā)揮不足。

此外，國際業(yè)主、國際總承包商往往對利用數(shù)字化、智能化手段來進(jìn)行人員狀態(tài)、軌跡、安全行為識別的軟硬件系統(tǒng)非?？粗?。此項系統(tǒng)功能的具備和實施關(guān)系到海洋石油工程公司的國際承包和總承包管理能力和水平，直接影響國際投標(biāo)競爭力。

因而，需要借助公共安全行業(yè)催生的AI視頻識別算法，包括身份識別、行為識別等，實現(xiàn)技術(shù)遷移和跨界創(chuàng)新，實現(xiàn)海洋工程建造場地的人員管理的數(shù)字化與智能化。

文章提出的主要技術(shù)方案為：以新互聯(lián)網(wǎng)催生的人工智能技術(shù)為抓手，以數(shù)字化手段打通信息壁壘，基于建造場地已有的管理模式、業(yè)務(wù)流程，以及已經(jīng)建立、建成的視頻、音頻、傳感器等前端設(shè)備，對人員的作業(yè)管理和安全管理進(jìn)行精準(zhǔn)“賦能”，變“人盯人”為“AI管人”，改“巡”為“控”，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，提升精準(zhǔn)管控能力。方案核心在于“大數(shù)據(jù)向小數(shù)據(jù)發(fā)展”，通過計算機(jī)視覺和聲紋識別等技術(shù)，實現(xiàn)對海量視頻、音頻、傳感數(shù)據(jù)等非結(jié)構(gòu)化信息的結(jié)構(gòu)化處理與挖掘[1]，從建造場地宏觀運行態(tài)勢聚焦到場地中的每個工作個體的小數(shù)據(jù)，進(jìn)而實現(xiàn)對單一個體精準(zhǔn)刻畫，實時測定人員、位置、行為、狀態(tài)，為人員精準(zhǔn)管理提供有效支持。文章依托如下路線實現(xiàn)：(1)從項目管理視角向工廠管理視角轉(zhuǎn)型，向精益管理要效益，從項目管理“分包”模式向“工廠化模式”轉(zhuǎn)變，抓住工廠化勞務(wù)人員人工時、工效分析的“痛點”；(2)利用公共安全行業(yè)催生的AI視頻識別算法(計算機(jī)視覺)，包括身份識別、行為識別、安全管理等，實現(xiàn)技術(shù)遷移和跨界創(chuàng)新；(3)結(jié)合建造基地廠區(qū)、場地區(qū)域特點、工作特點，分析AI視頻識別的應(yīng)用場景；(4)制定業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案，評估方案的實施要點、應(yīng)用難點及海洋工程和造船行業(yè)可復(fù)用性。

2 實施可行性

方案利用公共安全行業(yè)新興的智能視頻識別算法，向海洋工程建造場地人員管理進(jìn)行遷移創(chuàng)新，充分利用成熟行業(yè)成果，提高應(yīng)用適用性，實施難度低，可行性高。主要可行性條件包括：(1)視頻識別服務(wù)器硬件、網(wǎng)絡(luò)硬件、感知硬件等在公共安全行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，特別是智能視頻識別算法近年來經(jīng)歷了廣泛的機(jī)器學(xué)習(xí)和模式訓(xùn)練，技術(shù)難度和采購成本低；(2)智能視頻識別處理中能夠兼容建造場地和工程項目場地已經(jīng)具備打卡機(jī)、閘機(jī)、監(jiān)控、攝像頭等設(shè)備；借助視頻識別算法的行為分析，形成行為軌跡，相較傳統(tǒng)模式能夠減少設(shè)備數(shù)量，提高覆蓋率；(3)人員管理和安全管理是工廠、場地和項目的普遍需求，智能視頻識別在人員軌跡、安全管理具備高度的契合性。

3 系統(tǒng)整合與一體化管控

采用分散建設(shè)、集中管理的思路，將建造場地已經(jīng)建成的多個子系統(tǒng)(包括門禁、車輛、人工時、視頻等)進(jìn)行融合，形成一套基于人員特征識別技術(shù)數(shù)據(jù)并融匯共享的綜合性管理平臺，實現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，讓各單獨的子系統(tǒng)組合成為一個有機(jī)的整體，整個系統(tǒng)真正實現(xiàn)“一體化、智能化”管理，為大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供底層基礎(chǔ)。

系統(tǒng)架構(gòu)層次包括：(1)基礎(chǔ)層：主要為硬件設(shè)備，包括數(shù)據(jù)采集和計算單元；(2)平臺層：包括云計算、中間件、人工智能引擎；(3)算法層：包括人臉識別、行為識別、語音識別、安全邊界識別、入侵目標(biāo)識別等識別算法；(4)服務(wù)器：包括智能化服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)；(5)應(yīng)用層：包括人員管理、車輛管理、生產(chǎn)環(huán)境管理、廠區(qū)管理等。

人員軌跡全程一體管控范圍包括：(1)人員面部及外貌特征識別；(2)安全帽、工服、勞動防護(hù)監(jiān)測；(3)危險、重點區(qū)域電子圍欄；(4)人員行為、在崗、軌跡識別。(5)人員所在單位、工種、工時識別與統(tǒng)計；(6)廠區(qū)文明施工管理。

其中人員面部及外貌特征識別與人員入場、出場時的打卡行為、門衛(wèi)監(jiān)控進(jìn)行結(jié)合；電子圍欄對危險區(qū)域(如吊裝區(qū)域)、重點區(qū)域(如倉庫)的全天監(jiān)控、對非工作時間的區(qū)域進(jìn)行電子圍欄區(qū)域智能監(jiān)測；人員行為識別則能夠?qū)θ藛T的作業(yè)行為、安全行為進(jìn)行視頻識別，從而對怠工、睡崗、不安全行為進(jìn)行實時監(jiān)測。人員外貌識別和軌跡識別則能夠?qū)趧?wù)人員、操作人員進(jìn)行實時檢測，防止虛報人數(shù)、人工時，從而提升作業(yè)效率、降低人力成本。文明施工管理則是對人員作業(yè)、人員安全提出了進(jìn)一步的管理要求，對廠區(qū)文明施工進(jìn)行實時的監(jiān)測和預(yù)警。

4 智能分析系統(tǒng)與管理賦能

實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等子系統(tǒng)的整合后，采用視頻輸入和深度感知相結(jié)合的方法實現(xiàn)人員行為、軌跡及監(jiān)測和姿態(tài)估計，一方面對人員安全狀態(tài)、作業(yè)行為進(jìn)行安全分析、預(yù)警和管理，安全生產(chǎn)風(fēng)險預(yù)警、分級管控，與作業(yè)票聯(lián)動，實現(xiàn)作業(yè)實時跟蹤，優(yōu)化作業(yè)管理，達(dá)到安全事故可控；另一方面結(jié)合打卡記錄和監(jiān)控視頻資料，實時分析場內(nèi)人員動態(tài)，形成人員、工時大數(shù)據(jù)，進(jìn)而借助可視化大屏等手段，形成場地人員管理的“指揮部”和“作戰(zhàn)室”，進(jìn)而從以下方面對管理賦能：(1)人員、工時、工效精準(zhǔn)管控：利用人員軌跡分析實現(xiàn)定人、定點、定時，從而為周、月、季度、年度作業(yè)人員數(shù)量、人工時、工時工效分析提供大數(shù)據(jù)，利用嚴(yán)格管控來降低工程勞務(wù)和人工成本，實現(xiàn)工程項目管理的降本增效；(2)人員安全管理的遠(yuǎn)程化、實時化：實現(xiàn)安全管理的多場景覆蓋，提升安全管理水平，更加直觀地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場可能存在異常的區(qū)域、人員，能夠最大限度地減少人員不安全行為、不安全狀態(tài)，將安全管理人員的時間和精力解放出來，從而可以更多地關(guān)注現(xiàn)場安全動態(tài)、進(jìn)行隱患排查，降低安全責(zé)任事故發(fā)生概率，保障工程項目安全、穩(wěn)定執(zhí)行，項目安全工時穩(wěn)定增長；(3)管理制度提升：通過更加系統(tǒng)、科學(xué)、具有深度的人員、安全數(shù)據(jù)分析，為精益管理、HSE制度制定、管理策略調(diào)整提供依據(jù)，使項目管理更加科學(xué)化、系統(tǒng)化?？梢暬到y(tǒng)能夠圖形化統(tǒng)計各類業(yè)務(wù)，助力安全管理人員更好地把控現(xiàn)場安全，同時支持一鍵導(dǎo)出滿足政府及上級單位所需的各類系統(tǒng)、報告。

5 主要創(chuàng)新點

模式創(chuàng)新：改變傳統(tǒng)的人員管理方式，從巡查、打卡轉(zhuǎn)變?yōu)槔脧S區(qū)監(jiān)控設(shè)備、采集設(shè)備進(jìn)行AI智能化人員識別、軌跡分析、安全行為分析。

跨界創(chuàng)新：利用公共安全行業(yè)催生的AI視頻識別算法，向海洋工程建造基地人員管理進(jìn)行遷移創(chuàng)新，充分利用行業(yè)成果，提高應(yīng)用適用性，降低實施難度。

數(shù)據(jù)創(chuàng)新：從監(jiān)控、視頻資料的非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，利用AI分析算法，形成人員ID、時序、行為、軌跡等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，打通數(shù)據(jù)鏈路，成為有挖掘價值的大數(shù)據(jù)，進(jìn)而對工廠化人員的工時、工效進(jìn)行分析，對“高效”“低效”人員進(jìn)行識別和標(biāo)記，對現(xiàn)場施工人員的安全行為和狀態(tài)進(jìn)行全方位實時監(jiān)測，從而采取針對性的管理措施，實現(xiàn)工廠化管理轉(zhuǎn)型。

6 應(yīng)用場景和適用范圍

方案主要應(yīng)用場景包括作業(yè)人員進(jìn)出場管理、人員場內(nèi)作業(yè)行為識別與監(jiān)測、人員作業(yè)安全行為識別與監(jiān)測、危險區(qū)域監(jiān)控等，適用于海洋工程建造行業(yè)、船舶建造行業(yè)、工程建造領(lǐng)域、海上油氣作業(yè)平臺、油氣井場站等企事業(yè)單位。

7 實施效果與價值

針對海洋工程建造場地人員管理的痛點，基于AI視頻識別算法，能夠?qū)崿F(xiàn)：(1)采用視頻輸入和深度感知相結(jié)合的方法實現(xiàn)人員行為、軌跡及監(jiān)測和姿態(tài)估計；(2)面對人員安全狀態(tài)、作業(yè)行為進(jìn)行安全分析、預(yù)警和管理，看得見、調(diào)得動、實時監(jiān)測、預(yù)案查詢、減輕工作量，及時快速處置；(3)結(jié)合打卡記錄和監(jiān)控視頻資料，實時分析人員動向，形成人員身份識別、所在公司識別、人員工作行為、人員行動軌跡、班內(nèi)工時、加班工時、怠工工時大數(shù)據(jù)；(4)為人員安全管理實現(xiàn)實時監(jiān)控、監(jiān)測、預(yù)警。且能夠與其他系統(tǒng)聯(lián)動，可應(yīng)用聲光報警、廣播通知、周界安防、應(yīng)急廣播；(5)為工廠管理模式的工作效率分析提供工作量、人員工時數(shù)據(jù)決策依據(jù)；(6)安全生產(chǎn)風(fēng)險預(yù)警、分級管控，與作業(yè)票聯(lián)動，實現(xiàn)作業(yè)實時跟蹤，優(yōu)化作業(yè)管理，達(dá)到安全事故可控；(7)數(shù)據(jù)電子化、過程可追溯、自動統(tǒng)計，可節(jié)省人力，節(jié)約成本。

實施價值包括：(1)對人員、工時、工效進(jìn)行精準(zhǔn)管控，定人、定點、定時，從而為周、月、季度、年度作業(yè)人員數(shù)量、人工時、工時工效分析提供大數(shù)據(jù)，降低工程勞務(wù)和人工成本，實現(xiàn)工程項目管理的降本增效；(2)實現(xiàn)人員安全管理的遠(yuǎn)程化、實時化，實現(xiàn)安全管理的多場景覆蓋，提升安全管理水平，更加直觀地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場可能存在異常的區(qū)域、人員，能夠最大限度地減少人員不安全行為、不安全狀態(tài)，將安全管理人員的時間和精力解放出來，從而可以更多地關(guān)注現(xiàn)場安全動態(tài)、進(jìn)行隱患排查，去關(guān)注真正需要關(guān)注的問題，從側(cè)面降低安全事故的發(fā)生，降低安全責(zé)任事故發(fā)生概率，保障工程項目安全、穩(wěn)定執(zhí)行，項目安全工時穩(wěn)定增長，提高國際工程項目安全管理水平和知名度；(3)通過更加系統(tǒng)、科學(xué)、具有深度的人員、安全數(shù)據(jù)分析，為工廠化管理、HSE制度制定、管理策略調(diào)整提供依據(jù)，使項目管理更加科學(xué)化、系統(tǒng)化。

8 結(jié)語

文章介紹的智能視頻識別人員狀態(tài)、軌跡分析系統(tǒng)建立后，能夠?qū)⒃械摹鞍嘟M管理”“人管人”提升為“個體管理”“智能管理”，進(jìn)一步明確工程項目的人員安全管理、人員工時管理，為工程項目精益管理提供人員維度的“大數(shù)據(jù)集合”，進(jìn)而提高項目執(zhí)行效率、提高工作績效，從而降低工程項目的人工成本、提高項目利潤空間，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為基石提高海洋工程公司國際承包、總承包管理能力和水平。