基于圖像數據特征差異性的電力工程安全預警方法

丁國亮 代海建 王虎 周進艷

摘 要：本文涉及電力工程建視頻監控網絡環境下的安全預警方法。初始圖像對象關系向量模型與實時采集的圖像對象向量模型進行差異性比較，判斷當前監控設施所處的狀態。本發明可有效幫助電力工程技術管理人員對施工現場進行安全評估，減少工程事故，提升工程建設效率。

關鍵詞：特征向量；預警

一、背景

長期以來，電力建設公司工程項目地點遠離市區，條件艱苦，通信手段落后，既沒有公司專用局域網覆蓋，電信、移動公網信號又差，站內聯系靠對講機，站外與總公司聯系靠手機，數字化管理和辦公條件很差。特別是針對我國西部地區，具有沙塵暴、低溫、冰雪、雷暴、高海拔等氣候特點，惡劣的氣候環境已電力建設公司工程項目造成了很大的影響，包括設備維護工作量的增加，人力成本的上升。

二、工程需求

近年來伴隨著工程管理工作的提升要求，電力建設公司工程項目施工現場逐步配備了一套可臨時部署的應急無線通信網絡，該網絡環境解決了施工現場智能化管理問題。例如，總公司辦公局域網的施工現場延伸，實現數字化、智能化網絡管理，總公司領導通過電腦和網絡可以輕松掌握現場的施工情況；施工現場工作人員可以在公司網絡環境下辦公，提高工作效率；施工現場視頻監控，通過臨時部署在施工現場的攝像頭，總公司領導以及現場經理可以實時監視管理工作現場，提高管理工作的效率。

隨著電力系統運營管理數字化、智能化的高速發展及日趨成熟，對電力系統在建項目也提出了更高的要求。應用最先進的網絡通信技術實現施工工地高智能化管理，極大地提高了施工質量和管理水平。

但是到目前為止，還沒有針對電力工程項目建設過程中的安全預警方案，電力工程技術人員很難通過視頻流數據或者圖像數據發現潛在的安全隱患。

三、技術路線

為實現上述目的，采用如下技術方案：一種基于圖像數據特征差異性的電力工程安全預警方法，按下述步驟進行：

（1）監控設施圖像數據采集；

（2）圖像數據特征提取；

（3）構建圖像特征向量的對象關系模型；

（4）計算圖像對象關系向量重心與初始圖像對象關系向量重心的偏移量；

（5）判斷當前監控設施所處的狀態。

具體方法是：

（1）監控設施圖像數據采集：

利用電力建設公司工程項目施工現場配備的應急無線通信網絡環境，采集待監控設施圖像數據流，在此步驟中，通過人工判斷被監控設施的安全狀態圖像設置為初始圖像數據；

（2）圖像數據特征提取：

根據電力建設項目基礎特性，對步驟（1）所述的待監控設施圖像數據進行模型化處理，生成典型特征向量；

（3）構建圖像特征向量的對象關系模型：

根據每張圖像的特征向量，構建該圖像特征向量的對象關系向量模型，并計算該圖像特征向量對象關系向量模型的重心；

（4）計算圖像對象關系向量重心與初始圖像對象關系向量重心的偏移量：

用初始圖像特征向量對象關系向量模型與實時采集的圖像特征向量對象關系模型進行差異性比較，來計算圖像對象關系向量重心與初始圖像對象關系向量重心的偏移量；

（5）判斷當前監控設施所處的狀態：

根據電力工程項目實施過程中人工設置的安全威脅臨界值，判斷當前監控設施所處的狀態。

進一步地，步驟（1）所述的待監控設施圖像數據包括：初始圖像數據和實時監控圖像數據；其中初始圖像數據也稱為預設安全圖像數據，即初始圖像數據表示待監控設施屬于安全狀態；實時監控圖像數據為待評估圖像數據。

進一步地，步驟（2）所述的圖像數據特征為待監控設施圖像數據的基本信息，其生成的典型特征向量包括：顏色特征向量、文理特征向量、形狀特征向量、空間關系特征向量等。

進一步地，步驟（3）所述的圖像特征向量對象關系模型抽象為：特征向量名稱、特征向量屬性、特征向量參數、特征向量值等概念。

進一步地，步驟（4）所述的圖像特征向量對象關系模型重心是借鑒空間向量重心理論，對圖像特征向量對象關系模型進行空間抽象，特征向量對應于坐標軸，特征參數對應于坐標軸變量，特征向量值對應于具體數值。圖像對象關系模型重心即為其對應空間向量的重心。

進一步地，步驟（5）所述安全威脅臨界值，即為人工設置的監控圖像和初始圖像對象關系向量模型重心在安全臨界范圍內的數值。在初始圖像對象關系向量模型與實時采集的圖像對象關系向量模型差異性比較過程中，如果其重心偏移量超出電力工程項目預先設置的權重范圍，則認為被監控設施當前處于具有安全隱患狀態。

四、結論

為電力建設公司工程項目實施了完整的設施安全監控評估體系，并在不增加施工現場無線通訊設備成本的前提下，為電力工程建設項目技術管理人員提供項目實施過程中的設施安全預警方法，該方法充分利用了電力工程建設項目現場無線通信設施中圖像數據采集功能，滿足了電力建設公司工程項目實施過程中的安全監控、提前預警、智能管控的需求。能夠提高電力工程項目管理的工作效率，建立了完整的電力工程項目建設安全預警評估體系，為電力工程項目技術管理人員提供智能化的項目實施安全預警參考，以提前知悉電力工程項目實施過程中的安全隱患，進而減少工程事故發生。

作者簡介：

丁國亮，中國能源建設集團甘肅省電力設計院有限公司工程師，碩士，研究方向：電力通信。