基于圖像識別的電力作業現場安全監督方法

路 輝 戴志敏

（云南電網有限責任公司信息中心）

0 引言

項目安全管理就是結合經濟和技術等條件，綜合利用先進的方法和技術，以工程為中心按照規范的要求來進行。工程安全管理是一個動態性和完備性的過程，因此必須要構建一個管理體系，從以下幾個角度對工程建設中的安全進行了強調： （1）進行電力安全管理工作，能夠保證施工人員的人身安全，對工程建設的順利進行起到促進作用； （2）加強供電公司的安全管理，既能提高供電公司的技術水平，又能保證供電公司的安全運行；（3）加強電網安全管理，促進電網公司按照安全管理規范，實施有針對性的管理措施，這將有助于改善建筑工地的安全狀況；（4）加強電氣安全工作，促進電氣公司與市場的發展相協調；（5）加強電網安全管理，有利于促進電網建設，進一步增強電網的競爭能力［1］。

1 電力工程現場作業安全管理存在的問題

1.1 施工作業人員安全意識淡薄

在整個電網體系的建設中，電網電力工程的施工起到了很大的作用。但是，在具體的施工中，有關技術人員和施工作業人員的安全意識比較薄弱，不能從根本上識別出各種風險源，他們對電網電力工程施工中存在的風險沒有清晰的認知，因此往往會因麻痹大意產生一些事故，從而對整個施工工作造成了很大的阻礙。比如，施工作業人員存在著逆反心理、從眾心理，盡管他們知道違章作業不安全但仍然進行了操作，認為安全操作礙事，不符合自己的工作習慣。除此之外，對電網電力工程施工的安全管理監管工作還沒有做好，很多施工作業人員的安全管理觀念不強，玩忽職守，造成了電網電力工程的安全管理工作無法順利進行，存在著可能隨時發生安全隱患的風險。施工人員作業具有很大的隨意性，且不按規定進行作業，不遵守現場指示，漫無目的地走動，會引起各種問題，嚴重時還會引發配電網電力工程事故。

1.2 設備管理不完善

隨著電網建設的不斷發展，各種工程機械的使用量也在不斷地增長，加之受外界環境、負載等因素的干擾，使得部分作業工器具出現故障的頻率越來越高。有些裝備更新換代較晚，造成了較大的老化問題，加之沒有對裝備進行經常性的檢查，從而加大了工程的安全風險。

1.3 電力安全管理體系落實度不足

在電力企業中，負責管理工作的人員在進行操作時，不能對具體的問題進行準確地掌握，或者對于工程人員所發生的各種違法行為，缺乏有效的處置方法等，這種情況都會造成安全管理體系不能最大限度地發揮其功能和價值。除此之外，一些電力企業沒有對工作人員的綜合素養進行相應的培訓和優化，導致一些員工在工作中偷懶，并且缺乏一定的安全知識，從而增加了不良事件的發生概率［2］。

2 電力施工安全管理中智能化監控系統的整體設計

在電力施工現場，要想提升安全性，減少安全事故的發生率，就必須對事故的發生概率和發生原因進行分析。因此，在對用于電力施工現場安全管理的智能監控系統進行設計時，一定要與電力公司的監測體系相聯系，并對其進行適當的監測，比如視頻監控、紅外線探測報警儀等。在整個系統的設計中，主要包括了四個方面，即：總的控制系統、監視裝置、圖像傳送以及警報裝置。首先，在整個監控系統的設計中，要設計一個綜合控制電路，確保數據能夠高效地被傳送到一個特定的地點，并將其與網絡及資料連接起來，實現對事件的自動警報。其次，應根據施工場地的具體情況，在特定部位布置特定數目的監測裝置，以保證各個方向都沒有死角。然后，在傳送視頻數據的時候，要將實時監控到的施工現場也包括進去，將其制作成視頻存儲到監控攝像頭內部，并傳送到計算機端，確?？梢赃M行遠程監控，實現人機互動。最后，智能監控系統在檢測到安全隱患或者安全事故的時候會根據等級發出警告，對現場工作人員和不在現場的管理人員及時預警，讓他們有足夠的時間來對施工場所中存在的問題進行處理，讓工作人員有足夠的時間來對這些問題做出正確的應對［3］。

3 圖像識別技術設計

3.1 硬件技術設計

本研究所提出的圖像識別硬件系統被劃分成6個功能模塊，它們具體是：圖像采集模塊、目標識別模塊、電源模塊、視頻輸出模塊、串口調試模塊和存儲模塊。攝像機所拍攝到的影像訊號經由ADV7181影像譯碼器，傳輸到DM642晶片，以執行影像辨識演算法。將經過處理的影像訊號送至ADV7171晶片，再將影像訊號送至車載視訊顯示器，DM642單片機的一個外存接口被連接到一個通用的非同步發送和接收發送端。

為了方便調試，UART輸出端與電腦串行接口相連。DM642單片機中的主端口是一個平行的接口，可以方便與其他單片機進行連接，從而達到擴充的目的。利用ADV7181實現了對圖像的處理，ADV7181是一種質量高、單芯片、多格式的視頻解碼和圖像轉換機，其輸出的數據具有良好的抗頻譜混疊和抑制口徑顫動的特性。此外，本譯碼器還可將成分視頻信號譯碼成數字或像素信號，并可將顯示陣列繪制到先進的擴充圖形陣列，對速率的紅、綠、藍圖形信號進行數字化處理，并將之轉化成數字信號輸出。本系統由兩個部件組成：一個是標準處理部件，一個是成分處理部件，用于對圖像進行數據的獲取和變換。供電模塊采用5V供電，本文采用2臺半場效三極管轉換式供電方式，可為數字聲音處理機的核心與周邊供電，從而達到高準確度與穩定性之雙重供電。TPS767D318＿M為ADV7181提供1.8V的模擬電源及1.8V的數字電源，采用LDOLM1086為ADC7171供電，其輸出為3.3V，該系統以ADV7171為核心，實現了視頻信號的輸出。這是一款具有最完善的圖像編碼器，它能夠對數字圖像進行壓縮，并把它從DM642的圖像端口VP0中輸出出來，轉換為電視機能夠收到和播放的負載的電視信號。在數據的處理上，使用了閃存和實時的動態內存。閃存是一類不揮發的存儲器，它可以為DM642晶片提供充足的位置線，而且使用起來很容易。針對DM642單片機存在的內存短缺問題，采用32比特SDRAM外接技術，使其能夠在圖像處理時儲存海量的圖像。

3.2 分模塊的功能設計

電力施工安全管理中的智能化監控系統具體包括顯示設備、智能分析服務器、磁盤陣列、交換機、防火墻和5G信號等模塊。在電力工地上，利用攝像頭的設置，對工地各個角落的施工狀況進行實時記錄，采集現場施工人員的工作畫面，并利用5G信號將圖像傳送到數據服務器端，硬盤陣列會對智能視頻進行分析并對圖像進行處理，最終將其傳送回去，在顯示裝置中進行顯示，從而實現對圖像的智能化處理。最后，還將通過盤片陣列來驗證影像是否真實。伴隨著信息技術的飛速發展，從3G通信技術發展到5G通信技術，電力施工現場的安全監控系統比起幾年前有了更大的進步，可實現長距離的傳輸。

5G移動通信技術快速和方便的特性，確保了多個網絡系統的通訊，是當前最有效和方便的通訊方式，利于系統的快速收發和定位。相比于3G、4G通信技術，5G通信技術得到了更大的提升，可進行高清晰度的影像傳送，對影像進行即時監控，相比4G、3G通訊速度緩慢，5G通訊速度達到每秒數百兆字節，遠超常規通訊速度。所以，要在電力施工現場周圍開展5G信號全覆蓋，以達到在施工現場與后臺之間快速數據傳輸的目的，確保多個攝像機同時使用一個交換機，完成對電力施工現場的安全管理。后臺圖像監控模塊包括了傳送圖片視頻、保存訊息、處理圖片信息等功能。與其他三個模塊相比，在后臺圖像監控模塊中，主要包括了監控工作站、服務器、硬盤陣列等三個部分，它們相互配合，共同完成對后臺圖像處理的工作。利用5G信號來傳送圖像數據，再由硬盤陣列對其進行存儲，并將其數據傳送到監控工作站，再由電網工作人員實時監督屏幕回放，利用不同的監控點，對施工現場以及工作人員的工作狀況進行全方位的了解，從而確保施工現場的安全。并將圖像對象檢測算法嵌入到智能解析服務器，配置CPU服務器，提高計算效率，達到實時計算的目的。系統報警模塊使用了聲光報警裝置，并與服務器相連接，對施工現場的工作人員是否穿戴安全護具進行實時檢測，一旦發現存在的安全隱患等問題，就可以對其進行預警，并向安全管理人員提示對施工現場的安全問題進行處理［3］。

3.3 算法模型設計

針對電網中的圖像識別技術，選擇了一種新的監控方法。并在此基礎上，提出了一種基于SVM的數據融合方法?；谥С窒蛄繖C的現場監控方法具體為：將獲取的視頻畫面進行灰度變換，使其具有RGB的色彩；然后，利用XYZ三維圖像處理該視頻畫面；再采用伽瑪校正方法對影像色彩進行標準化處理；最終對獲取的圖像進行漸變處理?；趫D像識別的電力作業現場安全監督如下圖所示。

圖 基于圖像識別的電力作業現場安全監督

4 結束語

綜上所述，電氣工作場所的安全監管是其根本。針對目前電網運行中存在的問題，提出了一種新的電力現場作業安全監督方法，并將其應用到工作現場。利用公共網絡中的VPN專用信道，完成密碼傳送及遠距離傳送；利用智能化的分析裝置，分別對獲取的圖像進行處理。對電網運行中的圖像識別技術進行了深入的探討，采用一種新的算法對電網運行中的圖像進行分析處理，并對其進行了識別和判定，為電網現場安全施工作業打下堅實基礎。