基于視頻AI技術(shù)的管理系統(tǒng)在地鐵機(jī)電工程中的應(yīng)用探討

摘 要：地鐵站機(jī)電工程的施工現(xiàn)場為半封閉場所，施工現(xiàn)場復(fù)雜，管理難度較大。本文通過建立在地鐵站施工現(xiàn)場的管理和監(jiān)控?cái)z像頭，并引入AI技術(shù)，成功的提升了管理效率和質(zhì)量，在提升工程質(zhì)量和縮短工期方面也起到了較好的效果。

關(guān)鍵詞：視頻；AI技術(shù)；管理系統(tǒng)；地鐵；機(jī)電工程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.080

0 引言

地鐵站機(jī)電工程的施工基本處于整個(gè)地鐵站施工的中后期階段，場所為半封閉場所的地下作業(yè)工程，施工現(xiàn)場復(fù)雜，作業(yè)面交叉較多，材料運(yùn)輸難度很大，管理跨度較大，安全隱患較多。另外，因?yàn)榈罔F工程公眾關(guān)注程度較高，再加上土建施工和后期運(yùn)營管理部門的時(shí)間侵占，導(dǎo)致地鐵機(jī)電工程工期一般較為緊張。地鐵機(jī)電工程內(nèi)容涵蓋了給排水、供電照明、消防通風(fēng)和環(huán)境監(jiān)控工程等工程，設(shè)備施工內(nèi)容涉及土建、暖通、強(qiáng)弱電、通號、通信、屏蔽門等施工單位，在狹小的區(qū)域內(nèi)二十多個(gè)專業(yè)同時(shí)施工，施工工藝復(fù)雜、工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)較高。另外，狹小范圍的多作業(yè)面除了增加施工難度外，半成品的保護(hù)和現(xiàn)場施工安全管理的難度呈幾何倍數(shù)增加。

如何在如此復(fù)雜的情況下做好項(xiàng)目管理，確保工程保質(zhì)、保量按期完工，另外需要在有限的費(fèi)用預(yù)算情況下，確保施工安全和質(zhì)量過硬，這是擺在每個(gè)項(xiàng)目管理人員面前的一個(gè)難題。

1 基于視頻的AI技術(shù)

AI（Artificial Intelligence）即人工智能技術(shù)，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，主要是研發(fā)用于擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)，主要是用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能。該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。

根據(jù)視覺暫留原理，人的眼睛無法區(qū)分每秒超過24幀畫面以上的連續(xù)圖片是靜止畫面還是平滑連續(xù)的視覺效果，這種連續(xù)的圖片叫做視頻。視頻（Video）泛指將一系列靜態(tài)影像以電信號的方式加以捕捉、紀(jì)錄、處理、儲存、傳送與重現(xiàn)的各種技術(shù)。

將AI技術(shù)應(yīng)用于視頻領(lǐng)域是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛建設(shè)的必然結(jié)果。視頻監(jiān)控平臺涉及了視頻數(shù)據(jù)的采集、存儲、傳輸和處理。安防行業(yè)歷經(jīng)多個(gè)視頻存儲階段的發(fā)展已經(jīng)過渡到了NVR和SAN存儲網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)存儲。由于視頻圖像中保存了海量的數(shù)據(jù)存儲和多元信息融合的融合（如：時(shí)間、地點(diǎn)、季節(jié)、氣象信息、場景等），因此對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整合和提煉，并進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和訓(xùn)練，可以提供諸如人物特征、時(shí)間、地點(diǎn)、行為特征等人的特征信息，也可以提供諸如停車、倒車、物體拋灑、擁堵、通暢、車牌、車型、變道、車速等車輛道路的特征信息，還可以提供霧霾、雨、雪、煙霧、火焰等環(huán)境特征信息。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對二維碼的推廣起到了重要的推動(dòng)作用。二維碼可以存儲描述物體的特征的重要信息和物體所有者、來源等附屬信息。結(jié)合云計(jì)算和大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，也是AI技術(shù)和視頻技術(shù)的一個(gè)結(jié)合點(diǎn)。

2 地鐵站機(jī)電工程施工現(xiàn)場的管理需求

按時(shí)、保質(zhì)、低成本完成工程是地鐵站機(jī)電工程施工管理的根本需求。如何將這種管理需求細(xì)化、分解為現(xiàn)場可操作的管理規(guī)范和制度，這是每個(gè)項(xiàng)目管理者的首要任務(wù)。分析來看，地鐵站機(jī)電工程施工現(xiàn)場的管理包括人、財(cái)、物的管理。其中首要是對人的管理，其次是對物的管理，財(cái)?shù)墓芾砻總€(gè)公司都有自己的財(cái)務(wù)制度，在遵守國家法律法規(guī)的基礎(chǔ)上遵守公司財(cái)務(wù)紀(jì)律即可。關(guān)于工程的管理除了施工管理外，還涉及設(shè)計(jì)、采購、計(jì)量、成本管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、風(fēng)險(xiǎn)管控等各個(gè)維度，本文主要從人和物兩個(gè)角度進(jìn)行分析。

（1）人的管理。地鐵站機(jī)電工程施工管理的人的管理涉及幾個(gè)方面的人：業(yè)主、監(jiān)理、公司管理人員、項(xiàng)目部成員、分包單位成員、供貨商人員、外聘專家、相鄰標(biāo)段人員、交叉標(biāo)段人員、臨時(shí)工、臨時(shí)訪客等。

從職能分析主要可分為：管理人員、監(jiān)督檢查人員、檢測人員、技術(shù)人員、施工人員、專家和訪客。

從管理的目的來分析，一是保證人處于正確的工作狀態(tài)：如人員可進(jìn)入?yún)^(qū)域、人員到達(dá)的時(shí)間、人員撤退的時(shí)間、人員的工作狀態(tài)等；二是保證人處于安全的狀態(tài)：如危險(xiǎn)區(qū)域禁止、危險(xiǎn)時(shí)段禁止、危險(xiǎn)行為禁止、危險(xiǎn)狀態(tài)禁止等。

人的管理核心問題是四個(gè)正確，即保證正確的人，在正確的時(shí)間，正確的區(qū)域，做正確的事情。

（2）物的管理。地鐵站機(jī)電工程施工管理的物的管理主要包括幾個(gè)方面的物：施工車輛、施工機(jī)具、施工機(jī)械、工程所需設(shè)備、工程所需材料、工程的臨時(shí)措施所需設(shè)備和材料、工程的半成品、工程的成品等。

從安裝角度分析，物的管理分為：永久性建設(shè)的物、臨時(shí)性建設(shè)的物、臨時(shí)性使用的物等。

從管理角度分析，物的管理是使物在正確的時(shí)間處于正確的位置和正確的狀態(tài)。物的管理的核心是五個(gè)安全，即保證物在安全的時(shí)間，安全的位置，安全的狀態(tài)，安全的人員，進(jìn)行安全的操作。

3 基于視頻AI技術(shù)的管理系統(tǒng)在地鐵機(jī)電工程的應(yīng)用

將視頻AI技術(shù)引入地鐵站機(jī)電施工管理系統(tǒng)中，從而保證人的四個(gè)正確，物的五個(gè)安全，是作者在地鐵站機(jī)電工程的施工現(xiàn)場管理的一個(gè)嘗試?；谝曨lAI技術(shù)的管理系統(tǒng)在地鐵機(jī)電工程的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）施工車輛、工程車輛的視頻管理。對施工車輛的管理主要分為兩個(gè)方面，一是進(jìn)入?yún)^(qū)域的管理，通過建設(shè)車牌識別和智能道閘系統(tǒng)，對進(jìn)入施工現(xiàn)場和管理現(xiàn)場的車輛自動(dòng)進(jìn)行登記和識別及管理。確保車輛的有效有序使用。

二是對行駛中的車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。主要包括三個(gè)子系統(tǒng)，分別是安裝于車輛周界的攝像頭對車輛周界環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和行為識別，通過AI系統(tǒng)，盡早將隱患消滅于萌芽之中，出現(xiàn)意外有據(jù)可查；安裝與駕駛員、操作員位置的人臉識別子系統(tǒng)，確保只有持證人員或授權(quán)人員才能上崗，防止非法操作；另外是安裝于車輛車廂內(nèi)部（或可以監(jiān)控貨廂位置）的視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，確保正確的貨物、材料裝載運(yùn)輸，另外可以有效防止跑冒滴漏。

（2）施工機(jī)具的管理。將工程可移動(dòng)的臨時(shí)措施當(dāng)作施工機(jī)具的一部分，通過對施工機(jī)具進(jìn)行二維碼噴涂，并通過手機(jī)APP軟件，

對機(jī)具的所有者、型號、功能、使用年限等信息進(jìn)行標(biāo)注和識別，在機(jī)具的購買、領(lǐng)用、退庫、使用、移動(dòng)等狀態(tài)進(jìn)行掃描和管理，確保每個(gè)機(jī)具都有責(zé)任人，都有狀態(tài)跟蹤，確保機(jī)具的安全和使用的安全。

（3）施工設(shè)備材料的管理。根據(jù)工程前期的材料配盤和施工圖紙，將每一種需要安裝的設(shè)備材料進(jìn)行登記和二維碼噴涂，確保每種材料設(shè)備都有安裝位置。這樣有利于后期半成品保護(hù)、安裝位置核對等工作。

（4）施工場地的管理。將施工場地進(jìn)行圍擋和封閉，在人員、物料和機(jī)械通道以及場站區(qū)域安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)和門禁、道閘系統(tǒng)，建設(shè)一套無死角的視頻監(jiān)控平臺。

通過AI系統(tǒng)識別人員信息、物料信息、人員行為、危險(xiǎn)行為等信息，通過設(shè)定區(qū)域、設(shè)定時(shí)間等對站場的危險(xiǎn)區(qū)域和時(shí)間、危險(xiǎn)行為和操作進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，對出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行提前告警，確保施工安全。

通過SLIM推薦算法（英文全稱為Sparse Linear Methods，中文名為稀疏線性推薦算法，是一種使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法-坐標(biāo)下降法來進(jìn)行的推薦算法）對場地的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行掃描和建模，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場的建設(shè)動(dòng)態(tài)，提高管理的有效性和及時(shí)性。

建立物料安裝清單位置表，與建立的模型相結(jié)合，減少設(shè)備材料的安裝錯(cuò)誤。

（5）人員管理。建立人證對比人臉識別系統(tǒng)，對需要進(jìn)入現(xiàn)場的人員進(jìn)行預(yù)先錄入，可有效提高考勤的及時(shí)性和有效性。通過預(yù)先錄入和授權(quán)，在需要持證上崗的崗位進(jìn)行監(jiān)控，確保操作的安全性。

（6）監(jiān)督、檢查和檢測管理。監(jiān)督檢查人員配備移動(dòng)執(zhí)法儀，在重要的檢測位置配備視頻監(jiān)控系統(tǒng)，確保檢查、檢測的有效性。

通過掃描現(xiàn)場的設(shè)備、材料二維碼，可確保正確的物品安裝在正確的位置。

4 結(jié)論

將視頻AI技術(shù)引入地鐵站機(jī)電施工管理系統(tǒng)中，從而保證人的四個(gè)正確，物的五個(gè)安全。經(jīng)過作者在西安地鐵站通過鼎維數(shù)字技術(shù)公司建立的綜合管理平臺進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，管理效果良好，獲得了業(yè)主的稱贊和兄弟標(biāo)段的好評。

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作者簡介：郭福建（1987-），男，山東鄆城人，本科，從事智能交通工程建設(shè)工作。