智能視頻識別技術在建造場地人員管理中的應用

劉加偉，宋亞楠，葛楚琳，李晶純，曹曉宇，史其麒，于琦，胡曉磊 (海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

0 引言

如何處理企業發展戰略和加強風險控制之間的矛盾，成為關乎海洋石油工程行業未來發展的重大課題。海洋石油工程企業運營層面具有高技術含量、高投入、高風險的特征，在工程項目執行層面具備技術密集、學科密集以及人員密集的特點，因而如何利用新興的數字化、智能化技術對傳統的生產經營模式進行變革成為海洋工程企業的數字化轉型關鍵。

在工程項目成本中原材料成本、勞動力成本占有很大的比重，如何“用好人”“管好人”成為項目管理降低成本支出、提高利潤空間的一個關鍵變量。工程建造場地的人員管理主要包括作業管理和安全管理兩個方面。關于人員的作業管理，涉及到工種、人數、人工時、作業量的預估、管理和后評價；而關于人員的安全管理，涉及到人員的站位、行為、狀態等。傳統的人員管理方法需要通過各個項目組、各個作業部門以及場地管理部門以實地、以管理人員、以視頻監控為主要手段的多層管理，存在著成本高、不及時、不全面、數據評價困難等難點。

針對這一問題，文章提出了一種基于人工智能(簡稱AI)視頻識別算法，采用視頻輸入[1]和深度感知相結合的方法實現6D (3D位置+3D方向)人員、軌跡及狀態的檢測和評估方法和方案，形成人員身份識別、所在公司識別、人員工作行為、人員安全狀態識別、人員行動軌跡、班內工時、加班工時、怠工工時大數據[2]，為項目管理工作效率分析提供工作量、工時數據決策依據，實現精益管理模式下人員安全、提質增效的管理目標。

1 痛點分析與技術方案

關于海洋工程建造場地的人員管理的作業管理和安全管理，主要存在以下需求痛點：(1)人員行為、軌跡無法完全掌握；(2)以“安全人員”管理“作業人員”成本高，現場安全管理人員占比有限；(3)現場安全管理人員精力有限，無法全方位檢查、監管，容易管理不及時、不到位，難以事前、預警；(4)業務系統分散、數據不全面；現場安全管理過程規范化、標準化程度差；(5)視頻監控利用率低，事后回放管理不能解決預防問題；(6)信息孤島普遍，數據難以實時獲取、整合、共享、分析，單純的數據化，而不是數字化、智能化，數據質量不高，數據價值發揮不足。

此外，國際業主、國際總承包商往往對利用數字化、智能化手段來進行人員狀態、軌跡、安全行為識別的軟硬件系統非常看重。此項系統功能的具備和實施關系到海洋石油工程公司的國際承包和總承包管理能力和水平，直接影響國際投標競爭力。

因而，需要借助公共安全行業催生的AI視頻識別算法，包括身份識別、行為識別等，實現技術遷移和跨界創新，實現海洋工程建造場地的人員管理的數字化與智能化。

文章提出的主要技術方案為：以新互聯網催生的人工智能技術為抓手，以數字化手段打通信息壁壘，基于建造場地已有的管理模式、業務流程，以及已經建立、建成的視頻、音頻、傳感器等前端設備，對人員的作業管理和安全管理進行精準“賦能”，變“人盯人”為“AI管人”，改“巡”為“控”，優化業務流程，提升精準管控能力。方案核心在于“大數據向小數據發展”，通過計算機視覺和聲紋識別等技術，實現對海量視頻、音頻、傳感數據等非結構化信息的結構化處理與挖掘[1]，從建造場地宏觀運行態勢聚焦到場地中的每個工作個體的小數據，進而實現對單一個體精準刻畫，實時測定人員、位置、行為、狀態，為人員精準管理提供有效支持。文章依托如下路線實現：(1)從項目管理視角向工廠管理視角轉型，向精益管理要效益，從項目管理“分包”模式向“工廠化模式”轉變，抓住工廠化勞務人員人工時、工效分析的“痛點”；(2)利用公共安全行業催生的AI視頻識別算法(計算機視覺)，包括身份識別、行為識別、安全管理等，實現技術遷移和跨界創新；(3)結合建造基地廠區、場地區域特點、工作特點，分析AI視頻識別的應用場景；(4)制定業務實現方案，評估方案的實施要點、應用難點及海洋工程和造船行業可復用性。

2 實施可行性

方案利用公共安全行業新興的智能視頻識別算法，向海洋工程建造場地人員管理進行遷移創新，充分利用成熟行業成果，提高應用適用性，實施難度低，可行性高。主要可行性條件包括：(1)視頻識別服務器硬件、網絡硬件、感知硬件等在公共安全行業已經廣泛應用，特別是智能視頻識別算法近年來經歷了廣泛的機器學習和模式訓練，技術難度和采購成本低；(2)智能視頻識別處理中能夠兼容建造場地和工程項目場地已經具備打卡機、閘機、監控、攝像頭等設備；借助視頻識別算法的行為分析，形成行為軌跡，相較傳統模式能夠減少設備數量，提高覆蓋率；(3)人員管理和安全管理是工廠、場地和項目的普遍需求，智能視頻識別在人員軌跡、安全管理具備高度的契合性。

3 系統整合與一體化管控

采用分散建設、集中管理的思路，將建造場地已經建成的多個子系統(包括門禁、車輛、人工時、視頻等)進行融合，形成一套基于人員特征識別技術數據并融匯共享的綜合性管理平臺，實現各子系統之間的數據共享，讓各單獨的子系統組合成為一個有機的整體，整個系統真正實現“一體化、智能化”管理，為大數據應用提供底層基礎。

系統架構層次包括：(1)基礎層：主要為硬件設備，包括數據采集和計算單元；(2)平臺層：包括云計算、中間件、人工智能引擎；(3)算法層：包括人臉識別、行為識別、語音識別、安全邊界識別、入侵目標識別等識別算法；(4)服務器：包括智能化服務和應用服務；(5)應用層：包括人員管理、車輛管理、生產環境管理、廠區管理等。

人員軌跡全程一體管控范圍包括：(1)人員面部及外貌特征識別；(2)安全帽、工服、勞動防護監測；(3)危險、重點區域電子圍欄；(4)人員行為、在崗、軌跡識別。(5)人員所在單位、工種、工時識別與統計；(6)廠區文明施工管理。

其中人員面部及外貌特征識別與人員入場、出場時的打卡行為、門衛監控進行結合；電子圍欄對危險區域(如吊裝區域)、重點區域(如倉庫)的全天監控、對非工作時間的區域進行電子圍欄區域智能監測；人員行為識別則能夠對人員的作業行為、安全行為進行視頻識別，從而對怠工、睡崗、不安全行為進行實時監測。人員外貌識別和軌跡識別則能夠對勞務人員、操作人員進行實時檢測，防止虛報人數、人工時，從而提升作業效率、降低人力成本。文明施工管理則是對人員作業、人員安全提出了進一步的管理要求，對廠區文明施工進行實時的監測和預警。

4 智能分析系統與管理賦能

實現監控系統、門禁系統等子系統的整合后，采用視頻輸入和深度感知相結合的方法實現人員行為、軌跡及監測和姿態估計，一方面對人員安全狀態、作業行為進行安全分析、預警和管理，安全生產風險預警、分級管控，與作業票聯動，實現作業實時跟蹤，優化作業管理，達到安全事故可控；另一方面結合打卡記錄和監控視頻資料，實時分析場內人員動態，形成人員、工時大數據，進而借助可視化大屏等手段，形成場地人員管理的“指揮部”和“作戰室”，進而從以下方面對管理賦能：(1)人員、工時、工效精準管控：利用人員軌跡分析實現定人、定點、定時，從而為周、月、季度、年度作業人員數量、人工時、工時工效分析提供大數據，利用嚴格管控來降低工程勞務和人工成本，實現工程項目管理的降本增效；(2)人員安全管理的遠程化、實時化：實現安全管理的多場景覆蓋，提升安全管理水平，更加直觀地發現現場可能存在異常的區域、人員，能夠最大限度地減少人員不安全行為、不安全狀態，將安全管理人員的時間和精力解放出來，從而可以更多地關注現場安全動態、進行隱患排查，降低安全責任事故發生概率，保障工程項目安全、穩定執行，項目安全工時穩定增長；(3)管理制度提升：通過更加系統、科學、具有深度的人員、安全數據分析，為精益管理、HSE制度制定、管理策略調整提供依據，使項目管理更加科學化、系統化。可視化系統能夠圖形化統計各類業務，助力安全管理人員更好地把控現場安全，同時支持一鍵導出滿足政府及上級單位所需的各類系統、報告。

5 主要創新點

模式創新：改變傳統的人員管理方式，從巡查、打卡轉變為利用廠區監控設備、采集設備進行AI智能化人員識別、軌跡分析、安全行為分析。

跨界創新：利用公共安全行業催生的AI視頻識別算法，向海洋工程建造基地人員管理進行遷移創新，充分利用行業成果，提高應用適用性，降低實施難度。

數據創新：從監控、視頻資料的非結構數據，利用AI分析算法，形成人員ID、時序、行為、軌跡等結構化數據，打通數據鏈路，成為有挖掘價值的大數據，進而對工廠化人員的工時、工效進行分析，對“高效”“低效”人員進行識別和標記，對現場施工人員的安全行為和狀態進行全方位實時監測，從而采取針對性的管理措施，實現工廠化管理轉型。

6 應用場景和適用范圍

方案主要應用場景包括作業人員進出場管理、人員場內作業行為識別與監測、人員作業安全行為識別與監測、危險區域監控等，適用于海洋工程建造行業、船舶建造行業、工程建造領域、海上油氣作業平臺、油氣井場站等企事業單位。

7 實施效果與價值

針對海洋工程建造場地人員管理的痛點，基于AI視頻識別算法，能夠實現：(1)采用視頻輸入和深度感知相結合的方法實現人員行為、軌跡及監測和姿態估計；(2)面對人員安全狀態、作業行為進行安全分析、預警和管理，看得見、調得動、實時監測、預案查詢、減輕工作量，及時快速處置；(3)結合打卡記錄和監控視頻資料，實時分析人員動向，形成人員身份識別、所在公司識別、人員工作行為、人員行動軌跡、班內工時、加班工時、怠工工時大數據；(4)為人員安全管理實現實時監控、監測、預警。且能夠與其他系統聯動，可應用聲光報警、廣播通知、周界安防、應急廣播；(5)為工廠管理模式的工作效率分析提供工作量、人員工時數據決策依據；(6)安全生產風險預警、分級管控，與作業票聯動，實現作業實時跟蹤，優化作業管理，達到安全事故可控；(7)數據電子化、過程可追溯、自動統計，可節省人力，節約成本。

實施價值包括：(1)對人員、工時、工效進行精準管控，定人、定點、定時，從而為周、月、季度、年度作業人員數量、人工時、工時工效分析提供大數據，降低工程勞務和人工成本，實現工程項目管理的降本增效；(2)實現人員安全管理的遠程化、實時化，實現安全管理的多場景覆蓋，提升安全管理水平，更加直觀地發現現場可能存在異常的區域、人員，能夠最大限度地減少人員不安全行為、不安全狀態，將安全管理人員的時間和精力解放出來，從而可以更多地關注現場安全動態、進行隱患排查，去關注真正需要關注的問題，從側面降低安全事故的發生，降低安全責任事故發生概率，保障工程項目安全、穩定執行，項目安全工時穩定增長，提高國際工程項目安全管理水平和知名度；(3)通過更加系統、科學、具有深度的人員、安全數據分析，為工廠化管理、HSE制度制定、管理策略調整提供依據，使項目管理更加科學化、系統化。

8 結語

文章介紹的智能視頻識別人員狀態、軌跡分析系統建立后，能夠將原有的“班組管理”“人管人”提升為“個體管理”“智能管理”，進一步明確工程項目的人員安全管理、人員工時管理，為工程項目精益管理提供人員維度的“大數據集合”，進而提高項目執行效率、提高工作績效，從而降低工程項目的人工成本、提高項目利潤空間，以數字化轉型為基石提高海洋工程公司國際承包、總承包管理能力和水平。