计算机视觉技术在燃气厂站安全管控的应用
时间：2023-02-15 15:55:09 来源：千叶帆 本文已影响人
王文想
(深圳市燃气集团股份有限公司，广东深圳518000)
人工调节燃气厂站设备速度慢、工作效率低、操作困难且存在较大风险。燃气厂站地处偏远导致安全阀开启难以被发现[1]、非法入侵造成风险不可预测等问题是厂站长期存在的安全隐患，急需基于图像识别功能的计算机视觉技术作为辅助手段。计算机视觉技术通过对目标的图像特征及内部特性学习，对目标进行识别以及行为分析[2]。融合计算机视觉技术，实现燃气厂站从人工巡检到无人机巡检-智能识别-人工复核的巡检模式的转变[3]，提高企业运行管理的规范化、标准化和信息化水平。
计算机视觉是将不同层次、不同场景的视频拼接在一起组成一个3D模型，将图像中属于目标的像素点从背景中抠出来以获取目标图像，采用机器学习对目标特征进行匹配从而实现对目标的识别。计算机视觉技术往往可以解决更复杂的问题，例如面部识别中细微差别的区分，能够保证结果的客观性，经过长时间大量数据集学习后出错的可能性较小，并且能够应用于一些较为恶劣的环境。对于不同的计算机视觉任务，针对任务情况调整内部参数可以提升技术的精准性。
计算机视觉技术的应用是智慧燃气厂站建设的重要基础。智能监控中心、接入交换机、前端系统组成了智慧燃气厂站的监控平台。前端系统中的监控设备终端(不同场景中的摄像设备)实现对现场视频的记录，然后将视频传输给接入交换机，接入交换机对视频进行数据转换，传输给监控中心，监控中心实现对数据的分析及展示，并对不安全行为和状态发出报警信息。通过故障报警和设备联动能够减少事故发生，增强燃气厂站运行安全性。
3.1 人员日常行为监测及预警
在作业区入口，采用计算机视觉技术对进入区域的人员进行防护用品监测。当人员未正常佩戴防护用品(如安全帽)时，监控中心发出报警，值班人员可以及时阻止其进入厂站。在作业区，对所有人员的防护用品佩戴情况进行监测，当作业人员未按规定正常佩戴防护用品时，通过计算机视觉技术进行监测和分析后，监控中心发出报警信息并发送报警短信至相关区域安全负责人，安全负责人对未按规定正常佩戴防护用品的作业人员及时教育。
在燃气厂站易燃易爆环境下，静电防护是一项非常重要的安全保障。基于计算机视觉技术,通过对大量劳保服数据采集、训练和学习，得到劳保服监测算法，从而对作业区工人是否穿着规范进行实时监测。安全帽和劳保服的监测见图1。
图1 安全帽和劳保服的监测
吸烟和接打电话在燃气厂站明令禁止，基于计算机视觉技术，通过对烟头、电话图像的特征进行提取，结合吸烟和接打电话时的姿态对该行为进行监测，对作业区内的违规行为实时监控。
3.2 车辆日常行为监测及预警
在车辆进站前，工作人员必须绕车一周，对车辆情况进行全面细致检查，比如检查司机的相关证件、车辆灭火器、防火帽、有无携带危险品等。通过计算机视觉技术，对工作人员行走路径进行计算，可以精确判断工作人员的检查情况。工作人员绕车一周检查的监测见图2。
图2 工作人员绕车一周检查的监测
在LNG槽车卸液过程中，必须在车辆前方放置警示牌，以免与其他车辆误碰。在作业区安装摄像头，通过计算机视觉技术对警示牌是否合理摆放实时监测，提示工作人员按照要求进行操作。
LNG槽车卸液时，司机与厂站工作人员必须在现场监护，采用计算机视觉技术对卸液现场实时监测。若监测到LNG槽车卸液时司机和厂站工作人员不在现场，则判定为违规，监控中心发出报警信信。
3.3 作业日常行为监测及预警
厂站日常安全管理是以一定周期进行人工巡检，发生意外情况也需要人工判断预警。对有特殊作业的安全管理，可通过缩短巡检周期增加安全管控力度，因此导致人工成本增加。通过在燃气厂站作业区安装高清摄像头，将整个作业区域纳入摄像头视频范围，实时抓取现场作业照片，基于计算机视觉技术，实现作业区非法行为判断。同时对作业区进行24 h监测和预警，将厂站管理人员解放出来，特别是在恶劣天气情况下作用更加明显。
3.4 周界环境安全监测及预警
利用计算机视觉技术可对厂站周界非法入侵起到监测和报警作用。当监测到有入侵行为时，利用计算机视觉技术实时分析摄像机画面。当分析出有影响到周界环境安全的因素时，监控中心立即给相关区域安全负责人发出报警信息，安全负责人第一时间接收到报警信息并作出相应处理。摄像机需沿防护区域边界布置，且在各拐角处设置1台，摄像范围覆盖整个边界。可以对目标点位24 h不间断监测，监测视频能及时保存和随时回放。
3.5 烟雾和火焰监测及预警
计算机视觉技术可以通过高清摄像头捕捉烟雾和火焰图像，自动实现预警。对高清摄像头捕捉到的画面信息进行算法分析，一旦发现并识别到有白色烟雾进入厂站区域，监控中心立即给相关区域安全负责人发出报警信息，并进行记录与处理。通过计算机视觉技术，可以对画面进行火焰识别，第一时间通知相关人员处理，把灾害消灭在萌芽中。
3.6 仪表故障监测及预警
燃气厂站内部署大量仪表，仪表正常工作是保证燃气厂站正常运行的关键和前提。由于表具数量庞大，当前仅依靠人工周期性巡查和手工记录读数，不能保证没有遗漏。利用终端摄像头拍摄仪表数据，结合无线数据远传，可实现仪表数据的监测及预警。
利用计算机视觉技术构建燃气厂站监控平台，是燃气厂站向无人化管控转型的重要探索性应用。随着计算机视觉技术的发展，结合边缘计算、大数据分析的普及应用，计算机视觉技术必将成为支撑燃气厂站安全管控的重要手段。同时，计算机视觉技术也需深入融合燃气厂站监控的现实需求，将燃气厂站的应用场景纳入顶层设计中。
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