基于圖像識別技術的船閘施工安全管理淺談

汪菲

（長江三峽通航管理局葛洲壩船閘管理處，湖北 宜昌 443000）

1 研究背景

三峽通航作為長江黃金水道建設和長江經濟帶發展的重要一環，必須不斷適應時代提出的全方位要求和需求，在交通強國戰略和“四個長江”建設中努力當好先行。黨的十九大報告在科技方面強調，“要瞄準科技前沿，強化基礎研究……實現前瞻性基礎研究、加強應用基礎研究……”，當前，層出不窮的新技術為在航運領域進行科技創新提供了可能，是建設現代三峽通航、加快推進三峽通航“五四三”戰略目標的重要支撐。加強科技攻關，用科技手段解決三峽通航之所急，是全面建設現代化三峽通航的有力手段。

通航安全是船閘工作的重中之重，船閘安全工作涵蓋了通航安全管理、設備安全管理、施工安全管理、治安消防管理等各個方面。船閘管理處作為船閘安全責任的主體，管理責任十分重大，但目前由于各種原因在實際工作中存在以下問題：

（1）管理區域點多面廣。船閘兩線三閘的地理位置布局，生產區域大且分散，整個現場的安全管理工作基本依靠專職安全員和1 到2 名巡檢人員動態巡查，特別是對于同期施工項目較多的時段，較大程度上無法做到各個施工區域人員現場實時監管，對施工違章違規現象常通常也難以及時發現和預警。

（2）管理邊界情況復雜。整個樞紐內涉及的單位及人員包括船閘管理部門、電廠下屬各部門、船閘派出所、其他外協人員和單位等，各個單位部門工作場所和施工項目交叉重疊，導致進入船閘重點部位人員情況較為復雜，單純依靠人力管理的效果有限，迫切需要提升管理策略，增加技術手段予以應對。

（3）安全監管技術手段不足。安全監管手段的不足給船閘整體通航安全保障工作帶來了一定的風險和隱患，閘區施工安全管理戰線長、死角多，難以實現同時段的全面覆蓋，缺乏靈活高效的移動式單兵手段，對于施工現場人員違規違章行為缺乏有效的信息化實時監管和預警功能。

長江三峽通航管理局“十四五”規劃圍繞構建長江智能航運，打造智能三峽通航管理與服務能力，提出了“綜合利用大數據、視頻圖像智能識別等先進通信信息技術構建以數據為關鍵要素的智能通航管理及通航服務體系”的建設目標。因此，為全面抓好各項安全管理工作，迫切需要開展基于圖像識別技術的船閘生產安全管理系統方案的研究，提升保障通航安全、施工安全、安防監控和預警的技術手段，進一步提升船閘安防輔助監管和決策功能，確保閘區通航、治安、消防、施工安全形勢持續穩定，并為后期安全監管平臺的建設提供技術支撐。

2 船閘施工作業現狀

通常根據生產作業行為來源，船閘施工作業大致分為四類：船閘專項工程改造、船閘設備保養、船閘設備搶修、其他行為等。同時，根據施工作業區域，船閘施工作業大致分為室內作業和室外作業兩大類。室外作業主要包括閘面施工作業、橋機施工作業、人字門施工作業；室內施工作業主要包括機房施工作業、變電所施工作業、辦公樓施工作業。另外，根據船閘施工安全風險控制等級，船閘施工作業大致分為動火作業、高空懸邊作業和一般施工作業。

綜上可見，船閘施工安全管理工作大體由施工現場安全管理和人員行為安全管理兩部分組成。在船閘施工作業過程中，如果施工人員行為不當就可能直接造成安全事故，且從某種角度上船閘施工作業人員的行為也是導致安全隱患的成因，在這一條件下，船閘施工安全管理就必須加強人員行為進行日常監管，盡可能避免安全事故發生。

雖然一直以來，船閘管理人員充分壓實施工單位安全生產主體責任，明確施工單位必須加強施工人員安全教育力度，提高施工人員施工安全意識，同時采取定期檢查與不定期檢查相結合、安全管理員與運行巡檢員相配合的方式，認真履行閘區施工安全管理職責，積極做好船閘閘區各項施工安全管理，但是每年船閘閘區施工人員違章違規行為仍然較為頻繁。

3 船閘施工安全管理特點及難點

船閘施工安全管理意義重大，必須對所有可能存在的施工安全風險進行管制，避免安全事故發生。但任何形式的風險都是無法被完全消除的，我們只能通過管理手段將各類施工安全風險的爆發概率、影響力盡可能降至最低。但是，船閘閘區施工作業項目總體呈現工程數量多、施工范圍廣、人員素質較低、人員行為復雜等特點，由于船閘施工安全監管力量較為有限，無法做到同時段對每個項目施工區域進行全程施工安全監管，存在施工安全監管盲點區域和時段，施工安全管理主要存在以下難點：

3.1 施工現場安全監管存在盲點時段

從以往經驗來看，施工項目很難做到完全配合船閘施工安全管理人員工作時間開展，多數項目因為工期等原因，在船閘安全管理人員和巡檢人員非工作時間也會開展施工作業，雖然船閘施工安全管理部門采取定期檢查與不定期檢查相結合、安全管理員與運行巡檢員相配合的方式，較大程度上能對閘區現場施工作業進行一定時間內的安全巡查，但是很難做到對各個項目施工現場進行全程安全監管，施工現場存在少量監管盲點時段。

3.2 多個施工現場同時監管能力有限

由于船閘兩線三閘的整體區域涉及太大，生產重點部位較多，部分施工區域又相距較遠（最大距離甚至超過3 公里），而船閘主要工作重心是船舶進出閘通航安全運行保障工作，日常參與施工現場安全巡檢人員的數量極為有限，當船閘閘區同時有多個施工工作面展開的情形下，難以做到同時對多個施工工作面進行及時的安全監管。

3.3 外來施工人員安全意識水平有限

在船閘長期管理施工安全的過程中，我們可以發現，外來施工人員安全意識水平不高一直以來都是普遍存在的問題，很難從根本上得到解決，除了施工單位對施工人員安全教育模式長期停留在理論層面外，施工人員的受教育程度和個人素質也是客觀存在的決定性因素，結合以上兩個因素，導致施工人員的安全意識難以達到較高水平，施工人員對于自己行為所產生的后果往往不能做到全面清晰地認識。

4 基于圖像識別技術的船閘施工安全管理

目前圖像識別技術成熟度較高的應用方案，比如目標檢測、類型檢測、行為檢測、邊界檢測等方案，結合船閘處安全管理工作的需求以及圖像監控系統、網絡結構、數據平臺等硬件環境，已經初步具備將圖像識別技術引入船閘施工安全管理工作的條件。這一技術的成功運用，不僅能夠完成船閘全區域、全時段、全方位的施工安全監測管理，而且能夠完成船閘施工安全管理監測預警系統的設計和建立，同時還能讓船閘施工人員安全教育模式得到創新與進步。

4.1 實行施工作業分級管控

通過圖像識別技術的成功引入，船閘施工安全管理完全可實行閘區施工作業分級管控策略，例如，可以將閘區動火作業、高空懸邊作業和一般作業項目分為A 級、B 級、C 級三個級別。

三個級別施工作業項目現場除施工人員勞保著裝、佩戴安全帽以及施工現場設置隔離帶或隔離欄以外，A級施工作業項目，現場必須有擺放滅火器；B 級施工作業項目，現場施工人員必須穿戴安全帶。在不同類別項目開工前，船閘處根據項目施工存在的高危作業類別，指定施工單位獲取施工不同顏色安全警示燈（動火作業為紅色安全警示燈、高空和懸邊作業為黃色安全警示燈、一般施工作業為綠色安全警示燈），施工單位將安全警示燈放置在施工現場后，方能進行施工作業。

閘面或室內監控設備通過圖像識別技術，捕捉施工現場安全警示燈顏色判別施工作業狀態和施工作業危險級別，從而對施工現場必須存在的安全保障措施進行監控和掃描，如果施工現場達不到相應施工級別安全措施防范要求，監控設備便可向船閘施工安全管理人員第一時間進行預警及反饋。

4.2 建立施工人員行為記憶系統

針對施工人員反復出現違章違規行為這一問題，可以合理運用圖像識別的行為檢測和目標檢測等技術，建立施工人員行為記憶系統，在船閘施工安全監控設備中加入人臉識別功能，在施工安全監測過程中，當監控設備捕捉到現場施工違章違規行為后，系統自動對違規違章人臉進行記憶，并將該人臉納入監管重點范圍，如果在一定時期內該人員再次出現施工違章違規行為，系統會對船閘施工安全管理人員發出預警。

4.3 開發施工安全事故深度體驗模擬系統

船閘施工人員之所以會忽視自身施工安全，反復出現施工違章違規行為，主要原因還是施工人員自身安全意識薄弱，當下較為常見的施工人員安全教育模式長期停留在理論層面，從而較難根治此類問題。在這一條件下，船閘可以通過運用圖像識別技術模擬施工安全事故真實體驗的安全教育方式，例如可以采用先進的“VR”技術讓施工人員佩戴模擬設備去體會各類安全事故爆發后的感受，通過真實體感讓施工人員充分認識到自身的違章違規施工行為會引發哪些安全事故，促使施工人員對安全事故有清晰認知，從而達到切實提升施工人員安全意識的目的。

5 結束語

總的來說，充分引入并發揮圖像識別技術優勢，建設船閘施工安全管理監測預警系統是現代化船閘發展的必然趨勢，相信通過這項技術在船閘施工安全管理中的成功運用，能夠完成船閘全區域、全時段、全方位的施工安全監測管理，讓船閘通航運行安全工作得到更堅實可靠的保障。