AI視覺技術助力攪拌站智能應用

辜玉良 余正保 趙獻前

(三一重工股份有限公司,湖南長沙 410100)

混凝土攪拌設備經過幾十年的發展,目前產品結構和性能已經趨于成熟,生產企業之間的競爭也越來越激烈。產品同質化嚴重,不能形成競爭力、對于基礎數據的采集還不夠全面、缺少協同能力、客戶的需求日新月異等因素制約著產品的發展。如何讓這個傳統產品在競爭中脫穎而出,煥發新的活力,是目前亟需解決的問題。

2014年德國漢諾威工業博覽會提出“工業4.0”已成為推動“第四次工業革命”的重要目標,數字化的進一步發展是未來10～15年的必經之路。

近幾年,在半導體行業、觸屏行業,機器視覺技術幫助提供高效精準的定位引導、可量化的質量定義,逐步成為企業發展的重要源動力。

1 傳統的攪拌站還有發展嗎

伴隨著社會年輕勞動力不愿意從事制造業工作及勞動力成本的增加,繁瑣的人員/車輛進出登記檢查、重點設備的巡檢、車輛準確地入庫接料、站區內人員安全的管理,這些傳統攪拌站的痛點增加了企業的成本,也嚴重影響了生產效率。

AI視覺技術成熟的應用可以幫企業解決這些痛點。

2 什么是AI視覺

通俗的說,AI視覺就是在原有圖像技術的基礎上,運用各種智能算法,獲取更多價值信息;即傳統的圖像技術實現看-人眼的功能,AI實現計算-大腦的功能,將二者有機結合后提取切實需要的信息。

在我們生活中非常常見的人臉識別、小區門禁(車牌識別)就是AI視覺的一種。工業的領域的AI視覺在高端電子行業應用較為常見,如華興光電的天樞系統。

同樣,傳統的攪拌站行業由于自動化特性,AI視覺技術同樣可發揮積極作用。

3 視覺技術在攪拌站應用

3.1 車牌識別、人臉識別

3.1.1 車輛識別

車牌識別系統[2](Vehicle License Plate Recognition,VLPR)廣泛用于小區門禁、高速道閘等地方,它以圖像采集處理為基礎,通過如灰度、邊緣、小波分析等各種數字化算法,提取車牌有用信息,再通過計算機等工具進行分析、顯示。車牌識別已成為智能交通的重要組成部分,如圖1所示。

圖1 車牌識別Fig.1 License plate recognition

攪拌車由于車牌易臟堵,目前暫未大面積推廣,多基于RFID等技術。今年環保要求越來越高、這方面的弊端逐漸有效抑制;同時,車牌識別、人臉識別、智能安防等可以多集成應用,未來必將會逐漸應用推廣。

(1)自動識別攪拌車車牌,并將信息傳輸至三一監控系統平臺。(2)倒車自動指揮調度:識別是否任務攪拌車,任務攪拌車倒車/離庫指揮等,給出預警信息并傳輸至三一監控系統平臺。(3)提供攪拌車倒車控制APP,實現車輛調度管理和異常預警。(4)提供車、人識別軟件,實現專人專車。

3.1.2 人臉識別

基于人臉識別技術的應用,在智能樓宇人員管理上應用非常成熟,可以提取大量有效信息未人事管理提供信息支撐。城市天網、數字工廠等應用人臉識別技術越來越廣泛。如iface5等算法i也比較容易獲得。

攪拌的人臉識別可以用于操作登錄、設備維護、安防管理等眾多方面,如圖2所示。

3.2 視頻集成

三一智能系統把上位機系統和監控系統集合在一起,監控系統圖像有/無車自動縮放,異常報警提示跳出。

(1)系統從讀取身份證信息到現場采集人臉照片、進行比對、并獲取結果,進行語音報警提示、核驗通過開閘等過程自動化。(2)采集到的信息和比對結果實時上傳至后臺數據平臺進行聯動。(3)卸料區域監控視頻圖像集成至監控系統,并實現三一監控系統智能監控顯示:有/無車圖像自動縮放、異常預警。(4)語音、圖像登錄管理。

3.3 智能巡航

基于數字圖像處理、模式識別、計算機視覺等技術為基礎,AI視覺技術自動識別車輛車牌,與ERP系統管理進行對接數據,在大屏幕上顯示分配車輛工作,接料,停車等候,需維護保養等,指引車輛前往停靠方向,如圖4所示。

3.4 智能隊列

AI視覺技術自動識別車輛信息,自動對接平臺數據(如ERP系統)進行車輛任務智能隊列,達到防止錯車以及車輛的合理化分配、提高效率。

3.5 高效卸料

AI視覺技術自動識別物料在攪拌車入料口的狀態,判斷物料是否堵塞,判別物料濃稠度,數據對接下位機,控制攪拌主機卸料門的開度大小,達到高效卸料,對于過濃的物料自動加水處理。

圖2 人臉識別Fig.2 Facial identification

圖3 視頻集成Fig.3 Video integration

圖4 攪拌車智能調度Fig.4 Intelligent dispatching of mixer truck

圖5 華為IOC智慧運營Fig.5 Huawei IOC Smart Operation

3.6 智能接料

通過AI視覺邊緣算法計算出泵車入料口圖像中心坐標與攪拌主機的卸料口圖像中心坐標,進行指導車輛倒車,精準定位卸料口。

3.7 其它

AI視覺技術也可以用于對皮帶的外觀形狀進行檢測識別,從而識別其的使用狀況,破損程度,進行提前預測報警,提前維護。

4 智慧園區

智慧園區[3]是運用云計算、物聯網等先進技術,通過搭建園區管理支撐和應用服務支撐兩大平臺,重點開發數字安防、智能物管和智能辦公三大應用包,為園區管理者提供便利,實現了人員、車輛、環境、生產之間的信息互通和共享,從而實現園區管理的統一。

其中綜合安防的實時監控、錄像回放、視頻巡更與入侵檢測,AI視覺技術,就會自動識別人員車輛,自動導航車輛路線,自動報警危險區域,自動識別設備運行狀況,大大提高工作效率,降低人員的成本,如圖5所示。

5 暢想

未來的攪拌站是一個無人化的智慧園區。目前,三一參建雄安1#工程混凝土智慧園區工程前期使用了400多個視頻系統進行人員、設備、安防等AI應用,已成為行業典范,而且正帶著國內設備制造商向數字化、智能化、信息化的轉型大部邁進。

智慧城市、無人駕駛技術等的發展也都與AI視覺密切相關。我們相信未來的視覺技術必將全方位豐富我們的生活、娛樂和工作。