基于圖像識別的電力作業(yè)現(xiàn)場安全監(jiān)督方法

路 輝 戴志敏

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息中心）

0 引言

項(xiàng)目安全管理就是結(jié)合經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等條件，綜合利用先進(jìn)的方法和技術(shù)，以工程為中心按照規(guī)范的要求來進(jìn)行。工程安全管理是一個動態(tài)性和完備性的過程，因此必須要構(gòu)建一個管理體系，從以下幾個角度對工程建設(shè)中的安全進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)： （1）進(jìn)行電力安全管理工作，能夠保證施工人員的人身安全，對工程建設(shè)的順利進(jìn)行起到促進(jìn)作用； （2）加強(qiáng)供電公司的安全管理，既能提高供電公司的技術(shù)水平，又能保證供電公司的安全運(yùn)行；（3）加強(qiáng)電網(wǎng)安全管理，促進(jìn)電網(wǎng)公司按照安全管理規(guī)范，實(shí)施有針對性的管理措施，這將有助于改善建筑工地的安全狀況；（4）加強(qiáng)電氣安全工作，促進(jìn)電氣公司與市場的發(fā)展相協(xié)調(diào)；（5）加強(qiáng)電網(wǎng)安全管理，有利于促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)，進(jìn)一步增強(qiáng)電網(wǎng)的競爭能力［1］。

1 電力工程現(xiàn)場作業(yè)安全管理存在的問題

1.1 施工作業(yè)人員安全意識淡薄

在整個電網(wǎng)體系的建設(shè)中，電網(wǎng)電力工程的施工起到了很大的作用。但是，在具體的施工中，有關(guān)技術(shù)人員和施工作業(yè)人員的安全意識比較薄弱，不能從根本上識別出各種風(fēng)險(xiǎn)源，他們對電網(wǎng)電力工程施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)沒有清晰的認(rèn)知，因此往往會因麻痹大意產(chǎn)生一些事故，從而對整個施工工作造成了很大的阻礙。比如，施工作業(yè)人員存在著逆反心理、從眾心理，盡管他們知道違章作業(yè)不安全但仍然進(jìn)行了操作，認(rèn)為安全操作礙事，不符合自己的工作習(xí)慣。除此之外，對電網(wǎng)電力工程施工的安全管理監(jiān)管工作還沒有做好，很多施工作業(yè)人員的安全管理觀念不強(qiáng)，玩忽職守，造成了電網(wǎng)電力工程的安全管理工作無法順利進(jìn)行，存在著可能隨時發(fā)生安全隱患的風(fēng)險(xiǎn)。施工人員作業(yè)具有很大的隨意性，且不按規(guī)定進(jìn)行作業(yè)，不遵守現(xiàn)場指示，漫無目的地走動，會引起各種問題，嚴(yán)重時還會引發(fā)配電網(wǎng)電力工程事故。

1.2 設(shè)備管理不完善

隨著電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，各種工程機(jī)械的使用量也在不斷地增長，加之受外界環(huán)境、負(fù)載等因素的干擾，使得部分作業(yè)工器具出現(xiàn)故障的頻率越來越高。有些裝備更新?lián)Q代較晚，造成了較大的老化問題，加之沒有對裝備進(jìn)行經(jīng)常性的檢查，從而加大了工程的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 電力安全管理體系落實(shí)度不足

在電力企業(yè)中，負(fù)責(zé)管理工作的人員在進(jìn)行操作時，不能對具體的問題進(jìn)行準(zhǔn)確地掌握，或者對于工程人員所發(fā)生的各種違法行為，缺乏有效的處置方法等，這種情況都會造成安全管理體系不能最大限度地發(fā)揮其功能和價(jià)值。除此之外，一些電力企業(yè)沒有對工作人員的綜合素養(yǎng)進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)和優(yōu)化，導(dǎo)致一些員工在工作中偷懶，并且缺乏一定的安全知識，從而增加了不良事件的發(fā)生概率［2］。

2 電力施工安全管理中智能化監(jiān)控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

在電力施工現(xiàn)場，要想提升安全性，減少安全事故的發(fā)生率，就必須對事故的發(fā)生概率和發(fā)生原因進(jìn)行分析。因此，在對用于電力施工現(xiàn)場安全管理的智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，一定要與電力公司的監(jiān)測體系相聯(lián)系，并對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測，比如視頻監(jiān)控、紅外線探測報(bào)警儀等。在整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要包括了四個方面，即：總的控制系統(tǒng)、監(jiān)視裝置、圖像傳送以及警報(bào)裝置。首先，在整個監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要設(shè)計(jì)一個綜合控制電路，確保數(shù)據(jù)能夠高效地被傳送到一個特定的地點(diǎn)，并將其與網(wǎng)絡(luò)及資料連接起來，實(shí)現(xiàn)對事件的自動警報(bào)。其次，應(yīng)根據(jù)施工場地的具體情況，在特定部位布置特定數(shù)目的監(jiān)測裝置，以保證各個方向都沒有死角。然后，在傳送視頻數(shù)據(jù)的時候，要將實(shí)時監(jiān)控到的施工現(xiàn)場也包括進(jìn)去，將其制作成視頻存儲到監(jiān)控?cái)z像頭內(nèi)部，并傳送到計(jì)算機(jī)端，確?？梢赃M(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動。最后，智能監(jiān)控系統(tǒng)在檢測到安全隱患或者安全事故的時候會根據(jù)等級發(fā)出警告，對現(xiàn)場工作人員和不在現(xiàn)場的管理人員及時預(yù)警，讓他們有足夠的時間來對施工場所中存在的問題進(jìn)行處理，讓工作人員有足夠的時間來對這些問題做出正確的應(yīng)對［3］。

3 圖像識別技術(shù)設(shè)計(jì)

3.1 硬件技術(shù)設(shè)計(jì)

本研究所提出的圖像識別硬件系統(tǒng)被劃分成6個功能模塊，它們具體是：圖像采集模塊、目標(biāo)識別模塊、電源模塊、視頻輸出模塊、串口調(diào)試模塊和存儲模塊。攝像機(jī)所拍攝到的影像訊號經(jīng)由ADV7181影像譯碼器，傳輸?shù)紻M642晶片，以執(zhí)行影像辨識演算法。將經(jīng)過處理的影像訊號送至ADV7171晶片，再將影像訊號送至車載視訊顯示器，DM642單片機(jī)的一個外存接口被連接到一個通用的非同步發(fā)送和接收發(fā)送端。

為了方便調(diào)試，UART輸出端與電腦串行接口相連。DM642單片機(jī)中的主端口是一個平行的接口，可以方便與其他單片機(jī)進(jìn)行連接，從而達(dá)到擴(kuò)充的目的。利用ADV7181實(shí)現(xiàn)了對圖像的處理，ADV7181是一種質(zhì)量高、單芯片、多格式的視頻解碼和圖像轉(zhuǎn)換機(jī)，其輸出的數(shù)據(jù)具有良好的抗頻譜混疊和抑制口徑顫動的特性。此外，本譯碼器還可將成分視頻信號譯碼成數(shù)字或像素信號，并可將顯示陣列繪制到先進(jìn)的擴(kuò)充圖形陣列，對速率的紅、綠、藍(lán)圖形信號進(jìn)行數(shù)字化處理，并將之轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號輸出。本系統(tǒng)由兩個部件組成：一個是標(biāo)準(zhǔn)處理部件，一個是成分處理部件，用于對圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取和變換。供電模塊采用5V供電，本文采用2臺半場效三極管轉(zhuǎn)換式供電方式，可為數(shù)字聲音處理機(jī)的核心與周邊供電，從而達(dá)到高準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性之雙重供電。TPS767D318＿M(jìn)為ADV7181提供1.8V的模擬電源及1.8V的數(shù)字電源，采用LDOLM1086為ADC7171供電，其輸出為3.3V，該系統(tǒng)以ADV7171為核心，實(shí)現(xiàn)了視頻信號的輸出。這是一款具有最完善的圖像編碼器，它能夠?qū)?shù)字圖像進(jìn)行壓縮，并把它從DM642的圖像端口VP0中輸出出來，轉(zhuǎn)換為電視機(jī)能夠收到和播放的負(fù)載的電視信號。在數(shù)據(jù)的處理上，使用了閃存和實(shí)時的動態(tài)內(nèi)存。閃存是一類不揮發(fā)的存儲器，它可以為DM642晶片提供充足的位置線，而且使用起來很容易。針對DM642單片機(jī)存在的內(nèi)存短缺問題，采用32比特SDRAM外接技術(shù)，使其能夠在圖像處理時儲存海量的圖像。

3.2 分模塊的功能設(shè)計(jì)

電力施工安全管理中的智能化監(jiān)控系統(tǒng)具體包括顯示設(shè)備、智能分析服務(wù)器、磁盤陣列、交換機(jī)、防火墻和5G信號等模塊。在電力工地上，利用攝像頭的設(shè)置，對工地各個角落的施工狀況進(jìn)行實(shí)時記錄，采集現(xiàn)場施工人員的工作畫面，并利用5G信號將圖像傳送到數(shù)據(jù)服務(wù)器端，硬盤陣列會對智能視頻進(jìn)行分析并對圖像進(jìn)行處理，最終將其傳送回去，在顯示裝置中進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)對圖像的智能化處理。最后，還將通過盤片陣列來驗(yàn)證影像是否真實(shí)。伴隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，從3G通信技術(shù)發(fā)展到5G通信技術(shù)，電力施工現(xiàn)場的安全監(jiān)控系統(tǒng)比起幾年前有了更大的進(jìn)步，可實(shí)現(xiàn)長距離的傳輸。

5G移動通信技術(shù)快速和方便的特性，確保了多個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通訊，是當(dāng)前最有效和方便的通訊方式，利于系統(tǒng)的快速收發(fā)和定位。相比于3G、4G通信技術(shù)，5G通信技術(shù)得到了更大的提升，可進(jìn)行高清晰度的影像傳送，對影像進(jìn)行即時監(jiān)控，相比4G、3G通訊速度緩慢，5G通訊速度達(dá)到每秒數(shù)百兆字節(jié)，遠(yuǎn)超常規(guī)通訊速度。所以，要在電力施工現(xiàn)場周圍開展5G信號全覆蓋，以達(dá)到在施工現(xiàn)場與后臺之間快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?，確保多個攝像機(jī)同時使用一個交換機(jī)，完成對電力施工現(xiàn)場的安全管理。后臺圖像監(jiān)控模塊包括了傳送圖片視頻、保存訊息、處理圖片信息等功能。與其他三個模塊相比，在后臺圖像監(jiān)控模塊中，主要包括了監(jiān)控工作站、服務(wù)器、硬盤陣列等三個部分，它們相互配合，共同完成對后臺圖像處理的工作。利用5G信號來傳送圖像數(shù)據(jù)，再由硬盤陣列對其進(jìn)行存儲，并將其數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控工作站，再由電網(wǎng)工作人員實(shí)時監(jiān)督屏幕回放，利用不同的監(jiān)控點(diǎn)，對施工現(xiàn)場以及工作人員的工作狀況進(jìn)行全方位的了解，從而確保施工現(xiàn)場的安全。并將圖像對象檢測算法嵌入到智能解析服務(wù)器，配置CPU服務(wù)器，提高計(jì)算效率，達(dá)到實(shí)時計(jì)算的目的。系統(tǒng)報(bào)警模塊使用了聲光報(bào)警裝置，并與服務(wù)器相連接，對施工現(xiàn)場的工作人員是否穿戴安全護(hù)具進(jìn)行實(shí)時檢測，一旦發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患等問題，就可以對其進(jìn)行預(yù)警，并向安全管理人員提示對施工現(xiàn)場的安全問題進(jìn)行處理［3］。

3.3 算法模型設(shè)計(jì)

針對電網(wǎng)中的圖像識別技術(shù)，選擇了一種新的監(jiān)控方法。并在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于SVM的數(shù)據(jù)融合方法?；谥С窒蛄繖C(jī)的現(xiàn)場監(jiān)控方法具體為：將獲取的視頻畫面進(jìn)行灰度變換，使其具有RGB的色彩；然后，利用XYZ三維圖像處理該視頻畫面；再采用伽瑪校正方法對影像色彩進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；最終對獲取的圖像進(jìn)行漸變處理。基于圖像識別的電力作業(yè)現(xiàn)場安全監(jiān)督如下圖所示。

圖 基于圖像識別的電力作業(yè)現(xiàn)場安全監(jiān)督

4 結(jié)束語

綜上所述，電氣工作場所的安全監(jiān)管是其根本。針對目前電網(wǎng)運(yùn)行中存在的問題，提出了一種新的電力現(xiàn)場作業(yè)安全監(jiān)督方法，并將其應(yīng)用到工作現(xiàn)場。利用公共網(wǎng)絡(luò)中的VPN專用信道，完成密碼傳送及遠(yuǎn)距離傳送；利用智能化的分析裝置，分別對獲取的圖像進(jìn)行處理。對電網(wǎng)運(yùn)行中的圖像識別技術(shù)進(jìn)行了深入的探討，采用一種新的算法對電網(wǎng)運(yùn)行中的圖像進(jìn)行分析處理，并對其進(jìn)行了識別和判定，為電網(wǎng)現(xiàn)場安全施工作業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。