基于5G的電力作業現場違章智能識別判定系統設計*

江蘇商貿職業學院 施麗紅

隨著電力應急的迫切需要，電力作業現場作業安全管控已然成為供電部門的共性熱點。本文圍繞電力應急作業現場違章操作等問題，提出基于5G的電力作業現場違章智能識別判定系統，系統可對現場作業數據實時采集和靈活監督與管理，為供電部門在電力應急過程中出現的作業違規管控提供技術保障，具有非常重要的現實意義。

隨著電力市場和電網建設的進一步發展，重大施工事故、公共緊急事件、性質惡劣的違章操作等，都極易引發大規模停電事故甚至電網癱瘓，電力應急尤為重要。目前，電網企業的電力應急安全生產現場往往由于現場工作人員責任心不強、疏忽大意，以致釀成事故，不僅給自己和家庭帶來了不幸和災難，而且也給國家和人民財產帶來了巨大損失，給社會帶來了不穩定因素。所以設計開發電力作業現場違章智能識別判定系統是必然發展趨勢。

本文針對以上問題，基于5G技術進行現場作業的靈活監督與管理，實現現場音視頻采集、現場違章作業處理、違章人員單位檔案管理等功能。運用移動終端App進行現場作業的靈活監督與管理，實現現場音視頻采集、現場違章作業圖片抓拍，根據違章條例進行危險定級、建立督查單上傳平臺。本文提出的系統對于提高我國電力應急過程中出現的作業違規管控具有非常重要的現實意義。

1 關鍵技術

1.1 5G技術

第五代移動通信技術（5th Generation Mobile Communication Technology，簡稱5G）是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術，是實現人機物互聯的網絡基礎設施。5G國際技術標準重點滿足靈活多樣的物聯網需要。在OFDMA和MIMO基礎技術上，5G為支持三大應用場景，采用了靈活的全新系統設計。在頻段方面，與4G支持中低頻不同，考慮到中低頻資源有限，5G同時支持中低頻和高頻頻段。為了支持高速率傳輸和更優覆蓋，5G采用LDPC、Polar新型信道編碼方案、性能更強的大規模天線技術等。為了支持低時延、高可靠，5G采用短幀、快速反饋、多層/多站數據重傳等技術。

1.2 智能算法技術

智能計算也稱之為“軟計算”，是人們受自然（生物界）規律的啟迪，根據其原理，模仿求解問題的算法。從自然界得到啟迪，模仿其結構進行發明創造。另外還可以利用仿生原理進行設計（包括設計算法），這就是智能計算的思想。本系統主要涉及的智能計算的方法主要包括：

(1)畫面無人算法：在一段時間（暫定10分鐘）內檢測畫面是否有人；(2)單人作業算法：檢測單人停留＞3分鐘；(3)安全帽算法：檢測紅、黃、藍、白色安全帽；(4)工作服算法：檢測工作服、短褲、短袖；(5)紅馬甲算法：檢測紅色馬甲和紅色背心；(6)梯子算法：檢測黃色絕緣梯和銀白色非絕緣梯；(7)絕緣手套算法：檢測黃色絕緣手套；(8)圍欄算法：檢測作業區部署的安全圍欄；(9)標識牌算法：檢測畫面占比大于二十分之一的標識牌；(10)紅布幔算法：檢測室內開關柜、屏柜區域作業掛的紅布幔。

2 系統總體設計

本系統總體設計將前端布控球和單兵接入內網通過內外網地址映射，通過5G APN/VPN傳輸至電力部門網關后傳輸至平臺。每個作業現場配備1臺5G布控球，每個作業現場施工負責人持有1部5G移動單兵，每個任務的督查員持有1部5G移動單兵。現場施工負責人的單兵只需要基礎的視頻監控和語音對講業務；督查員單兵需要一鍵督查業務。

平臺建設包括作業管控平臺、智慧督查模塊。其中視頻通過單兵、布控球將作業現場的視頻上傳到監控中心平臺，由平臺進行作業任務的關聯管理、視頻智能分析，進行作業現場典型違章的識別、上報，實現智能化的遠程安全監督，如圖1所示。

圖1 平臺建設Fig.1 Platform construction

3 系統詳細設計

3.1 作業管控平臺設計

通過前端智能算法計算結果，建立系統典型違章庫、違章大數據庫，展示電子地圖、歷史作業任務、歷史督查任務、今日動態（全市、本部、區縣）、作業現場監控、作業任務統計、督查任務統計、違章數據統計信息；實現作業單位統計、風險預警、危險源點功能，還可以顯示不同時間段違章類型統計分析、數量統計分析、一段時間內工作任務狀態分布、當日工作任務狀態分布、當前布控球、單兵在線數量，如圖2所示。

圖2 平臺設計Fig.2 Platform design

3.2 智慧督查模塊設計

通過前端智能算法計算結果，對現場作業數據與應用的整合，基于安全監督管理流程及“南通供電公司違章示例”，進行現場作業的靈活監督與管理，實現現場音視頻采集、現場違章作業處理、違章人員單位檔案管理等功能。開發移動終端App，進行現場作業的靈活監督與管理，安監人員根據督查任務進行安全作業督查，實現現場音視頻采集、現場違章作業圖片抓拍，根據違章條例進行危險定級、建立督查單上傳平臺，并現場打印違章告知單，如圖3所示。

圖3 模塊設計Fig.3 Module design

3.3 產品基礎平臺設計

平臺負責系統的基礎業務，包括攝像機接入、電子地圖、設備定位、任務導入導出管理、設備管理、網絡傳輸、視頻存儲、數據管理、流媒體轉發、服務管理、功能應用等。同時還包括前端計算智能算法接入應用，如圖4所示。

圖4 產品基礎平臺設計Fig. 4 Product basic platform design

4 系統技術優勢與創新

(1)通過前端智能算法計算結果，對現場作業數據與應用的整合，基于安全監督管理流程進行現場作業的靈活監督與管理。(2)采用嵌入式移動終端技術和基于流程的App程序設計，進行現場作業的靈活監督與管理。(3)采用實時深度學習算法進行違規穿戴行為檢測，運用人工智能識別分析技術，為作業現場提供實時可視、自動巡視、智能研判、高效管控的作業現場安全監管。

5 結語

本文圍繞供電部門對電力應急過程中違規違章操作等問題，提出了基于5G的電力作業現場違章智能識別判定系統，對監控系統中所涉及的5G、智能算法等關鍵技術、系統總體設計方案等進行介紹，對系統中的各平臺平臺進行設計并歸納了技術優勢和創新之處。本文提出的電力作業現場違章智能識別判定系統對于供電部門對電力應急管控具有較強的指導性意義，也為供電部門作業現場科學安全管理提供了新思路。