基于图像识别技术的船闸施工安全管理浅谈

汪菲

（长江三峡通航管理局葛洲坝船闸管理处，湖北 宜昌 443000）

1 研究背景

三峡通航作为长江黄金水道建设和长江经济带发展的重要一环，必须不断适应时代提出的全方位要求和需求，在交通强国战略和“四个长江”建设中努力当好先行。党的十九大报告在科技方面强调，“要瞄准科技前沿，强化基础研究……实现前瞻性基础研究、加强应用基础研究……”，当前，层出不穷的新技术为在航运领域进行科技创新提供了可能，是建设现代三峡通航、加快推进三峡通航“五四三”战略目标的重要支撑。加强科技攻关，用科技手段解决三峡通航之所急，是全面建设现代化三峡通航的有力手段。

通航安全是船闸工作的重中之重，船闸安全工作涵盖了通航安全管理、设备安全管理、施工安全管理、治安消防管理等各个方面。船闸管理处作为船闸安全责任的主体，管理责任十分重大，但目前由于各种原因在实际工作中存在以下问题：

（1）管理区域点多面广。船闸两线三闸的地理位置布局，生产区域大且分散，整个现场的安全管理工作基本依靠专职安全员和1 到2 名巡检人员动态巡查，特别是对于同期施工项目较多的时段，较大程度上无法做到各个施工区域人员现场实时监管，对施工违章违规现象常通常也难以及时发现和预警。

（2）管理边界情况复杂。整个枢纽内涉及的单位及人员包括船闸管理部门、电厂下属各部门、船闸派出所、其他外协人员和单位等，各个单位部门工作场所和施工项目交叉重叠，导致进入船闸重点部位人员情况较为复杂，单纯依靠人力管理的效果有限，迫切需要提升管理策略，增加技术手段予以应对。

（3）安全监管技术手段不足。安全监管手段的不足给船闸整体通航安全保障工作带来了一定的风险和隐患，闸区施工安全管理战线长、死角多，难以实现同时段的全面覆盖，缺乏灵活高效的移动式单兵手段，对于施工现场人员违规违章行为缺乏有效的信息化实时监管和预警功能。

长江三峡通航管理局“十四五”规划围绕构建长江智能航运，打造智能三峡通航管理与服务能力，提出了“综合利用大数据、视频图像智能识别等先进通信信息技术构建以数据为关键要素的智能通航管理及通航服务体系”的建设目标。因此，为全面抓好各项安全管理工作，迫切需要开展基于图像识别技术的船闸生产安全管理系统方案的研究，提升保障通航安全、施工安全、安防监控和预警的技术手段，进一步提升船闸安防辅助监管和决策功能，确保闸区通航、治安、消防、施工安全形势持续稳定，并为后期安全监管平台的建设提供技术支撑。

2 船闸施工作业现状

通常根据生产作业行为来源，船闸施工作业大致分为四类：船闸专项工程改造、船闸设备保养、船闸设备抢修、其他行为等。同时，根据施工作业区域，船闸施工作业大致分为室内作业和室外作业两大类。室外作业主要包括闸面施工作业、桥机施工作业、人字门施工作业；室内施工作业主要包括机房施工作业、变电所施工作业、办公楼施工作业。另外，根据船闸施工安全风险控制等级，船闸施工作业大致分为动火作业、高空悬边作业和一般施工作业。

综上可见，船闸施工安全管理工作大体由施工现场安全管理和人员行为安全管理两部分组成。在船闸施工作业过程中，如果施工人员行为不当就可能直接造成安全事故，且从某种角度上船闸施工作业人员的行为也是导致安全隐患的成因，在这一条件下，船闸施工安全管理就必须加强人员行为进行日常监管，尽可能避免安全事故发生。

虽然一直以来，船闸管理人员充分压实施工单位安全生产主体责任，明确施工单位必须加强施工人员安全教育力度，提高施工人员施工安全意识，同时采取定期检查与不定期检查相结合、安全管理员与运行巡检员相配合的方式，认真履行闸区施工安全管理职责，积极做好船闸闸区各项施工安全管理，但是每年船闸闸区施工人员违章违规行为仍然较为频繁。

3 船闸施工安全管理特点及难点

船闸施工安全管理意义重大，必须对所有可能存在的施工安全风险进行管制，避免安全事故发生。但任何形式的风险都是无法被完全消除的，我们只能通过管理手段将各类施工安全风险的爆发概率、影响力尽可能降至最低。但是，船闸闸区施工作业项目总体呈现工程数量多、施工范围广、人员素质较低、人员行为复杂等特点，由于船闸施工安全监管力量较为有限，无法做到同时段对每个项目施工区域进行全程施工安全监管，存在施工安全监管盲点区域和时段，施工安全管理主要存在以下难点：

3.1 施工现场安全监管存在盲点时段

从以往经验来看，施工项目很难做到完全配合船闸施工安全管理人员工作时间开展，多数项目因为工期等原因，在船闸安全管理人员和巡检人员非工作时间也会开展施工作业，虽然船闸施工安全管理部门采取定期检查与不定期检查相结合、安全管理员与运行巡检员相配合的方式，较大程度上能对闸区现场施工作业进行一定时间内的安全巡查，但是很难做到对各个项目施工现场进行全程安全监管，施工现场存在少量监管盲点时段。

3.2 多个施工现场同时监管能力有限

由于船闸两线三闸的整体区域涉及太大，生产重点部位较多，部分施工区域又相距较远（最大距离甚至超过3 公里），而船闸主要工作重心是船舶进出闸通航安全运行保障工作，日常参与施工现场安全巡检人员的数量极为有限，当船闸闸区同时有多个施工工作面展开的情形下，难以做到同时对多个施工工作面进行及时的安全监管。

3.3 外来施工人员安全意识水平有限

在船闸长期管理施工安全的过程中，我们可以发现，外来施工人员安全意识水平不高一直以来都是普遍存在的问题，很难从根本上得到解决，除了施工单位对施工人员安全教育模式长期停留在理论层面外，施工人员的受教育程度和个人素质也是客观存在的决定性因素，结合以上两个因素，导致施工人员的安全意识难以达到较高水平，施工人员对于自己行为所产生的后果往往不能做到全面清晰地认识。

4 基于图像识别技术的船闸施工安全管理

目前图像识别技术成熟度较高的应用方案，比如目标检测、类型检测、行为检测、边界检测等方案，结合船闸处安全管理工作的需求以及图像监控系统、网络结构、数据平台等硬件环境，已经初步具备将图像识别技术引入船闸施工安全管理工作的条件。这一技术的成功运用，不仅能够完成船闸全区域、全时段、全方位的施工安全监测管理，而且能够完成船闸施工安全管理监测预警系统的设计和建立，同时还能让船闸施工人员安全教育模式得到创新与进步。

4.1 实行施工作业分级管控

通过图像识别技术的成功引入，船闸施工安全管理完全可实行闸区施工作业分级管控策略，例如，可以将闸区动火作业、高空悬边作业和一般作业项目分为A 级、B 级、C 级三个级别。

三个级别施工作业项目现场除施工人员劳保着装、佩戴安全帽以及施工现场设置隔离带或隔离栏以外，A级施工作业项目，现场必须有摆放灭火器；B 级施工作业项目，现场施工人员必须穿戴安全带。在不同类别项目开工前，船闸处根据项目施工存在的高危作业类别，指定施工单位获取施工不同颜色安全警示灯（动火作业为红色安全警示灯、高空和悬边作业为黄色安全警示灯、一般施工作业为绿色安全警示灯），施工单位将安全警示灯放置在施工现场后，方能进行施工作业。

闸面或室内监控设备通过图像识别技术，捕捉施工现场安全警示灯颜色判别施工作业状态和施工作业危险级别，从而对施工现场必须存在的安全保障措施进行监控和扫描，如果施工现场达不到相应施工级别安全措施防范要求，监控设备便可向船闸施工安全管理人员第一时间进行预警及反馈。

4.2 建立施工人员行为记忆系统

针对施工人员反复出现违章违规行为这一问题，可以合理运用图像识别的行为检测和目标检测等技术，建立施工人员行为记忆系统，在船闸施工安全监控设备中加入人脸识别功能，在施工安全监测过程中，当监控设备捕捉到现场施工违章违规行为后，系统自动对违规违章人脸进行记忆，并将该人脸纳入监管重点范围，如果在一定时期内该人员再次出现施工违章违规行为，系统会对船闸施工安全管理人员发出预警。

4.3 开发施工安全事故深度体验模拟系统

船闸施工人员之所以会忽视自身施工安全，反复出现施工违章违规行为，主要原因还是施工人员自身安全意识薄弱，当下较为常见的施工人员安全教育模式长期停留在理论层面，从而较难根治此类问题。在这一条件下，船闸可以通过运用图像识别技术模拟施工安全事故真实体验的安全教育方式，例如可以采用先进的“VR”技术让施工人员佩戴模拟设备去体会各类安全事故爆发后的感受，通过真实体感让施工人员充分认识到自身的违章违规施工行为会引发哪些安全事故，促使施工人员对安全事故有清晰认知，从而达到切实提升施工人员安全意识的目的。

5 结束语

总的来说，充分引入并发挥图像识别技术优势，建设船闸施工安全管理监测预警系统是现代化船闸发展的必然趋势，相信通过这项技术在船闸施工安全管理中的成功运用，能够完成船闸全区域、全时段、全方位的施工安全监测管理，让船闸通航运行安全工作得到更坚实可靠的保障。