基于图像识别的电力作业现场安全监督方法

路 辉 戴志敏

（云南电网有限责任公司信息中心）

0 引言

项目安全管理就是结合经济和技术等条件，综合利用先进的方法和技术，以工程为中心按照规范的要求来进行。工程安全管理是一个动态性和完备性的过程，因此必须要构建一个管理体系，从以下几个角度对工程建设中的安全进行了强调： （1）进行电力安全管理工作，能够保证施工人员的人身安全，对工程建设的顺利进行起到促进作用； （2）加强供电公司的安全管理，既能提高供电公司的技术水平，又能保证供电公司的安全运行；（3）加强电网安全管理，促进电网公司按照安全管理规范，实施有针对性的管理措施，这将有助于改善建筑工地的安全状况；（4）加强电气安全工作，促进电气公司与市场的发展相协调；（5）加强电网安全管理，有利于促进电网建设，进一步增强电网的竞争能力［1］。

1 电力工程现场作业安全管理存在的问题

1.1 施工作业人员安全意识淡薄

在整个电网体系的建设中，电网电力工程的施工起到了很大的作用。但是，在具体的施工中，有关技术人员和施工作业人员的安全意识比较薄弱，不能从根本上识别出各种风险源，他们对电网电力工程施工中存在的风险没有清晰的认知，因此往往会因麻痹大意产生一些事故，从而对整个施工工作造成了很大的阻碍。比如，施工作业人员存在着逆反心理、从众心理，尽管他们知道违章作业不安全但仍然进行了操作，认为安全操作碍事，不符合自己的工作习惯。除此之外，对电网电力工程施工的安全管理监管工作还没有做好，很多施工作业人员的安全管理观念不强，玩忽职守，造成了电网电力工程的安全管理工作无法顺利进行，存在着可能随时发生安全隐患的风险。施工人员作业具有很大的随意性，且不按规定进行作业，不遵守现场指示，漫无目的地走动，会引起各种问题，严重时还会引发配电网电力工程事故。

1.2 设备管理不完善

随着电网建设的不断发展，各种工程机械的使用量也在不断地增长，加之受外界环境、负载等因素的干扰，使得部分作业工器具出现故障的频率越来越高。有些装备更新换代较晚，造成了较大的老化问题，加之没有对装备进行经常性的检查，从而加大了工程的安全风险。

1.3 电力安全管理体系落实度不足

在电力企业中，负责管理工作的人员在进行操作时，不能对具体的问题进行准确地掌握，或者对于工程人员所发生的各种违法行为，缺乏有效的处置方法等，这种情况都会造成安全管理体系不能最大限度地发挥其功能和价值。除此之外，一些电力企业没有对工作人员的综合素养进行相应的培训和优化，导致一些员工在工作中偷懒，并且缺乏一定的安全知识，从而增加了不良事件的发生概率［2］。

2 电力施工安全管理中智能化监控系统的整体设计

在电力施工现场，要想提升安全性，减少安全事故的发生率，就必须对事故的发生概率和发生原因进行分析。因此，在对用于电力施工现场安全管理的智能监控系统进行设计时，一定要与电力公司的监测体系相联系，并对其进行适当的监测，比如视频监控、红外线探测报警仪等。在整个系统的设计中，主要包括了四个方面，即：总的控制系统、监视装置、图像传送以及警报装置。首先，在整个监控系统的设计中，要设计一个综合控制电路，确保数据能够高效地被传送到一个特定的地点，并将其与网络及资料连接起来，实现对事件的自动警报。其次，应根据施工场地的具体情况，在特定部位布置特定数目的监测装置，以保证各个方向都没有死角。然后，在传送视频数据的时候，要将实时监控到的施工现场也包括进去，将其制作成视频存储到监控摄像头内部，并传送到计算机端，确保可以进行远程监控，实现人机互动。最后，智能监控系统在检测到安全隐患或者安全事故的时候会根据等级发出警告，对现场工作人员和不在现场的管理人员及时预警，让他们有足够的时间来对施工场所中存在的问题进行处理，让工作人员有足够的时间来对这些问题做出正确的应对［3］。

3 图像识别技术设计

3.1 硬件技术设计

本研究所提出的图像识别硬件系统被划分成6个功能模块，它们具体是：图像采集模块、目标识别模块、电源模块、视频输出模块、串口调试模块和存储模块。摄像机所拍摄到的影像讯号经由ADV7181影像译码器，传输到DM642晶片，以执行影像辨识演算法。将经过处理的影像讯号送至ADV7171晶片，再将影像讯号送至车载视讯显示器，DM642单片机的一个外存接口被连接到一个通用的非同步发送和接收发送端。

为了方便调试，UART输出端与电脑串行接口相连。DM642单片机中的主端口是一个平行的接口，可以方便与其他单片机进行连接，从而达到扩充的目的。利用ADV7181实现了对图像的处理，ADV7181是一种质量高、单芯片、多格式的视频解码和图像转换机，其输出的数据具有良好的抗频谱混叠和抑制口径颤动的特性。此外，本译码器还可将成分视频信号译码成数字或像素信号，并可将显示阵列绘制到先进的扩充图形阵列，对速率的红、绿、蓝图形信号进行数字化处理，并将之转化成数字信号输出。本系统由两个部件组成：一个是标准处理部件，一个是成分处理部件，用于对图像进行数据的获取和变换。供电模块采用5V供电，本文采用2台半场效三极管转换式供电方式，可为数字声音处理机的核心与周边供电，从而达到高准确度与稳定性之双重供电。TPS767D318＿M为ADV7181提供1.8V的模拟电源及1.8V的数字电源，采用LDOLM1086为ADC7171供电，其输出为3.3V，该系统以ADV7171为核心，实现了视频信号的输出。这是一款具有最完善的图像编码器，它能够对数字图像进行压缩，并把它从DM642的图像端口VP0中输出出来，转换为电视机能够收到和播放的负载的电视信号。在数据的处理上，使用了闪存和实时的动态内存。闪存是一类不挥发的存储器，它可以为DM642晶片提供充足的位置线，而且使用起来很容易。针对DM642单片机存在的内存短缺问题，采用32比特SDRAM外接技术，使其能够在图像处理时储存海量的图像。

3.2 分模块的功能设计

电力施工安全管理中的智能化监控系统具体包括显示设备、智能分析服务器、磁盘阵列、交换机、防火墙和5G信号等模块。在电力工地上，利用摄像头的设置，对工地各个角落的施工状况进行实时记录，采集现场施工人员的工作画面，并利用5G信号将图像传送到数据服务器端，硬盘阵列会对智能视频进行分析并对图像进行处理，最终将其传送回去，在显示装置中进行显示，从而实现对图像的智能化处理。最后，还将通过盘片阵列来验证影像是否真实。伴随着信息技术的飞速发展，从3G通信技术发展到5G通信技术，电力施工现场的安全监控系统比起几年前有了更大的进步，可实现长距离的传输。

5G移动通信技术快速和方便的特性，确保了多个网络系统的通讯，是当前最有效和方便的通讯方式，利于系统的快速收发和定位。相比于3G、4G通信技术，5G通信技术得到了更大的提升，可进行高清晰度的影像传送，对影像进行即时监控，相比4G、3G通讯速度缓慢，5G通讯速度达到每秒数百兆字节，远超常规通讯速度。所以，要在电力施工现场周围开展5G信号全覆盖，以达到在施工现场与后台之间快速数据传输的目的，确保多个摄像机同时使用一个交换机，完成对电力施工现场的安全管理。后台图像监控模块包括了传送图片视频、保存讯息、处理图片信息等功能。与其他三个模块相比，在后台图像监控模块中，主要包括了监控工作站、服务器、硬盘阵列等三个部分，它们相互配合，共同完成对后台图像处理的工作。利用5G信号来传送图像数据，再由硬盘阵列对其进行存储，并将其数据传送到监控工作站，再由电网工作人员实时监督屏幕回放，利用不同的监控点，对施工现场以及工作人员的工作状况进行全方位的了解，从而确保施工现场的安全。并将图像对象检测算法嵌入到智能解析服务器，配置CPU服务器，提高计算效率，达到实时计算的目的。系统报警模块使用了声光报警装置，并与服务器相连接，对施工现场的工作人员是否穿戴安全护具进行实时检测，一旦发现存在的安全隐患等问题，就可以对其进行预警，并向安全管理人员提示对施工现场的安全问题进行处理［3］。

3.3 算法模型设计

针对电网中的图像识别技术，选择了一种新的监控方法。并在此基础上，提出了一种基于SVM的数据融合方法。基于支持向量机的现场监控方法具体为：将获取的视频画面进行灰度变换，使其具有RGB的色彩；然后，利用XYZ三维图像处理该视频画面；再采用伽玛校正方法对影像色彩进行标准化处理；最终对获取的图像进行渐变处理。基于图像识别的电力作业现场安全监督如下图所示。

图 基于图像识别的电力作业现场安全监督

4 结束语

综上所述，电气工作场所的安全监管是其根本。针对目前电网运行中存在的问题，提出了一种新的电力现场作业安全监督方法，并将其应用到工作现场。利用公共网络中的VPN专用信道，完成密码传送及远距离传送；利用智能化的分析装置，分别对获取的图像进行处理。对电网运行中的图像识别技术进行了深入的探讨，采用一种新的算法对电网运行中的图像进行分析处理，并对其进行了识别和判定，为电网现场安全施工作业打下坚实基础。