計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在燃?xì)鈴S站安全管控的應(yīng)用

王文想

(深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，廣東深圳518000)

1 燃?xì)鈴S站管理現(xiàn)狀

人工調(diào)節(jié)燃?xì)鈴S站設(shè)備速度慢、工作效率低、操作困難且存在較大風(fēng)險(xiǎn)。燃?xì)鈴S站地處偏遠(yuǎn)導(dǎo)致安全閥開啟難以被發(fā)現(xiàn)[1]、非法入侵造成風(fēng)險(xiǎn)不可預(yù)測(cè)等問題是廠站長(zhǎng)期存在的安全隱患，急需基于圖像識(shí)別功能的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)作為輔助手段。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)通過對(duì)目標(biāo)的圖像特征及內(nèi)部特性學(xué)習(xí)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別以及行為分析[2]。融合計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈴S站從人工巡檢到無人機(jī)巡檢-智能識(shí)別-人工復(fù)核的巡檢模式的轉(zhuǎn)變[3]，提高企業(yè)運(yùn)行管理的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化水平。

2 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)及智慧燃?xì)鈴S站建設(shè)

計(jì)算機(jī)視覺是將不同層次、不同場(chǎng)景的視頻拼接在一起組成一個(gè)3D模型，將圖像中屬于目標(biāo)的像素點(diǎn)從背景中摳出來以獲取目標(biāo)圖像，采用機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)目標(biāo)特征進(jìn)行匹配從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)往往可以解決更復(fù)雜的問題，例如面部識(shí)別中細(xì)微差別的區(qū)分，能夠保證結(jié)果的客觀性，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間大量數(shù)據(jù)集學(xué)習(xí)后出錯(cuò)的可能性較小，并且能夠應(yīng)用于一些較為惡劣的環(huán)境。對(duì)于不同的計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)，針對(duì)任務(wù)情況調(diào)整內(nèi)部參數(shù)可以提升技術(shù)的精準(zhǔn)性。

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用是智慧燃?xì)鈴S站建設(shè)的重要基礎(chǔ)。智能監(jiān)控中心、接入交換機(jī)、前端系統(tǒng)組成了智慧燃?xì)鈴S站的監(jiān)控平臺(tái)。前端系統(tǒng)中的監(jiān)控設(shè)備終端(不同場(chǎng)景中的攝像設(shè)備)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視頻的記錄，然后將視頻傳輸給接入交換機(jī)，接入交換機(jī)對(duì)視頻進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，傳輸給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析及展示，并對(duì)不安全行為和狀態(tài)發(fā)出報(bào)警信息。通過故障報(bào)警和設(shè)備聯(lián)動(dòng)能夠減少事故發(fā)生，增強(qiáng)燃?xì)鈴S站運(yùn)行安全性。

3 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在智慧燃?xì)鈴S站的應(yīng)用

3.1 人員日常行為監(jiān)測(cè)及預(yù)警

在作業(yè)區(qū)入口，采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)進(jìn)入?yún)^(qū)域的人員進(jìn)行防護(hù)用品監(jiān)測(cè)。當(dāng)人員未正常佩戴防護(hù)用品(如安全帽)時(shí)，監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警，值班人員可以及時(shí)阻止其進(jìn)入廠站。在作業(yè)區(qū)，對(duì)所有人員的防護(hù)用品佩戴情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)作業(yè)人員未按規(guī)定正常佩戴防護(hù)用品時(shí)，通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析后，監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信息并發(fā)送報(bào)警短信至相關(guān)區(qū)域安全負(fù)責(zé)人，安全負(fù)責(zé)人對(duì)未按規(guī)定正常佩戴防護(hù)用品的作業(yè)人員及時(shí)教育。

在燃?xì)鈴S站易燃易爆環(huán)境下，靜電防護(hù)是一項(xiàng)非常重要的安全保障。基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù),通過對(duì)大量勞保服數(shù)據(jù)采集、訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，得到勞保服監(jiān)測(cè)算法，從而對(duì)作業(yè)區(qū)工人是否穿著規(guī)范進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。安全帽和勞保服的監(jiān)測(cè)見圖1。

圖1 安全帽和勞保服的監(jiān)測(cè)

吸煙和接打電話在燃?xì)鈴S站明令禁止，基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，通過對(duì)煙頭、電話圖像的特征進(jìn)行提取，結(jié)合吸煙和接打電話時(shí)的姿態(tài)對(duì)該行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)作業(yè)區(qū)內(nèi)的違規(guī)行為實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.2 車輛日常行為監(jiān)測(cè)及預(yù)警

在車輛進(jìn)站前，工作人員必須繞車一周，對(duì)車輛情況進(jìn)行全面細(xì)致檢查，比如檢查司機(jī)的相關(guān)證件、車輛滅火器、防火帽、有無攜帶危險(xiǎn)品等。通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，對(duì)工作人員行走路徑進(jìn)行計(jì)算，可以精確判斷工作人員的檢查情況。工作人員繞車一周檢查的監(jiān)測(cè)見圖2。

圖2 工作人員繞車一周檢查的監(jiān)測(cè)

在LNG槽車卸液過程中，必須在車輛前方放置警示牌，以免與其他車輛誤碰。在作業(yè)區(qū)安裝攝像頭，通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)警示牌是否合理擺放實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提示工作人員按照要求進(jìn)行操作。

LNG槽車卸液時(shí)，司機(jī)與廠站工作人員必須在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)，采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)卸液現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。若監(jiān)測(cè)到LNG槽車卸液時(shí)司機(jī)和廠站工作人員不在現(xiàn)場(chǎng)，則判定為違規(guī)，監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信信。

3.3 作業(yè)日常行為監(jiān)測(cè)及預(yù)警

廠站日常安全管理是以一定周期進(jìn)行人工巡檢，發(fā)生意外情況也需要人工判斷預(yù)警。對(duì)有特殊作業(yè)的安全管理，可通過縮短巡檢周期增加安全管控力度，因此導(dǎo)致人工成本增加。通過在燃?xì)鈴S站作業(yè)區(qū)安裝高清攝像頭，將整個(gè)作業(yè)區(qū)域納入攝像頭視頻范圍，實(shí)時(shí)抓取現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)照片，基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)區(qū)非法行為判斷。同時(shí)對(duì)作業(yè)區(qū)進(jìn)行24 h監(jiān)測(cè)和預(yù)警，將廠站管理人員解放出來，特別是在惡劣天氣情況下作用更加明顯。

3.4 周界環(huán)境安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警

利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可對(duì)廠站周界非法入侵起到監(jiān)測(cè)和報(bào)警作用。當(dāng)監(jiān)測(cè)到有入侵行為時(shí)，利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)實(shí)時(shí)分析攝像機(jī)畫面。當(dāng)分析出有影響到周界環(huán)境安全的因素時(shí)，監(jiān)控中心立即給相關(guān)區(qū)域安全負(fù)責(zé)人發(fā)出報(bào)警信息，安全負(fù)責(zé)人第一時(shí)間接收到報(bào)警信息并作出相應(yīng)處理。攝像機(jī)需沿防護(hù)區(qū)域邊界布置，且在各拐角處設(shè)置1臺(tái)，攝像范圍覆蓋整個(gè)邊界。可以對(duì)目標(biāo)點(diǎn)位24 h不間斷監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)視頻能及時(shí)保存和隨時(shí)回放。

3.5 煙霧和火焰監(jiān)測(cè)及預(yù)警

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以通過高清攝像頭捕捉煙霧和火焰圖像，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)警。對(duì)高清攝像頭捕捉到的畫面信息進(jìn)行算法分析，一旦發(fā)現(xiàn)并識(shí)別到有白色煙霧進(jìn)入廠站區(qū)域，監(jiān)控中心立即給相關(guān)區(qū)域安全負(fù)責(zé)人發(fā)出報(bào)警信息，并進(jìn)行記錄與處理。通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，可以對(duì)畫面進(jìn)行火焰識(shí)別，第一時(shí)間通知相關(guān)人員處理，把災(zāi)害消滅在萌芽中。

3.6 儀表故障監(jiān)測(cè)及預(yù)警

燃?xì)鈴S站內(nèi)部署大量?jī)x表，儀表正常工作是保證燃?xì)鈴S站正常運(yùn)行的關(guān)鍵和前提。由于表具數(shù)量龐大，當(dāng)前僅依靠人工周期性巡查和手工記錄讀數(shù)，不能保證沒有遺漏。利用終端攝像頭拍攝儀表數(shù)據(jù)，結(jié)合無線數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，可實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)及預(yù)警。

4 結(jié)語

利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)構(gòu)建燃?xì)鈴S站監(jiān)控平臺(tái)，是燃?xì)鈴S站向無人化管控轉(zhuǎn)型的重要探索性應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析的普及應(yīng)用，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)必將成為支撐燃?xì)鈴S站安全管控的重要手段。同時(shí)，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)也需深入融合燃?xì)鈴S站監(jiān)控的現(xiàn)實(shí)需求，將燃?xì)鈴S站的應(yīng)用場(chǎng)景納入頂層設(shè)計(jì)中。