敖勇 宋海濤

摘 ? 要：以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力基建行業(yè)內(nèi)應(yīng)用為大背景，針對目前基建現(xiàn)場存在的乙供物資信息不全面、進(jìn)場人員信息不全面、二維碼管理不統(tǒng)一3類主要問題，應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)有段，建立對線路工程和變電工程現(xiàn)場全景式無死角立體化的全方位管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工人員的各類信息管理、入場物資全生命周期管理的電子化。進(jìn)而達(dá)到對人員物資管理的實(shí)時監(jiān)管和可靠記錄，形成電子檔案，達(dá)到事后可追溯性。

關(guān)鍵詞：人臉識別技術(shù) ?泛在物聯(lián)網(wǎng) ?溯源管理 ?基建現(xiàn)場 ?智能識別

中圖分類號：TN929.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0158-03

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，國家對工程安全質(zhì)量管控逐步形成高壓態(tài)勢，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部年初發(fā)布《工程質(zhì)量安全監(jiān)管司2019年工作要點(diǎn)》，要求開展建筑施工安全專項(xiàng)治理。國家電網(wǎng)有限公司2019年工作會議中明確提出，強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理，強(qiáng)化各類生產(chǎn)作業(yè)管控和基建施工管理，嚴(yán)格執(zhí)行安規(guī)和“十不干”，重點(diǎn)抓好標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和反違章，全力防范人身傷亡事故。

在傳統(tǒng)電力基建現(xiàn)場，分包單位的施工作業(yè)人員通過胸卡進(jìn)行身份識別，存在人盯人的低效監(jiān)管模式。特別是分包人員的人員基本信息、電力培訓(xùn)數(shù)據(jù)、安規(guī)考試數(shù)據(jù)、違章作業(yè)數(shù)據(jù)因?yàn)槿藛T身份識別問題得不到貫通。同樣，物資管理方面，尤其是分包隊伍負(fù)責(zé)采購的乙供物資的管理，一直存在管理上的空白，沒有實(shí)現(xiàn)物資信息留底可追溯，為安全生產(chǎn)留下隱患。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對電力建設(shè)現(xiàn)場的施工隊伍人員和乙供物資的精準(zhǔn)管理，實(shí)現(xiàn)可視化創(chuàng)新管理模式，智能管理人員違章行為，達(dá)到全景式電子管控和電子檔案記錄，全面提升施工現(xiàn)場管理的全息感知和泛在連接能力，保障施工工程的安全和質(zhì)量。

1 ?應(yīng)用技術(shù)簡介

本文應(yīng)用的人員物資溯源管理平臺，綜合應(yīng)用了邊緣處理智能攝像頭、智能安全帽、智能通道等感知設(shè)備，將人員管理、工程方案優(yōu)化、物資管理、現(xiàn)場違章管理等功能集成于平臺的物聯(lián)監(jiān)測端、業(yè)務(wù)管理端、總控端，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場安全質(zhì)量監(jiān)管。其中涉及應(yīng)用的技術(shù)，做如下簡介。

1.1 邊緣計算

本文中，利用邊緣計算，前端智能攝像機(jī)可有效識別并處理常見違章，實(shí)現(xiàn)智能化為現(xiàn)場管控。視頻監(jiān)控的廣泛，可有效對實(shí)現(xiàn)多個時空的實(shí)時同步連接，是集中化現(xiàn)場管理的有效有段，也是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的“眼睛”。然而傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像頭內(nèi)置計算能力較低，同時其智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能處理能力也不盡如人意。為此，以5G發(fā)展為契機(jī)，結(jié)合云計算和互聯(lián)技術(shù)，將邊緣計算模型和視頻監(jiān)控分析技術(shù)結(jié)合，可通過視頻監(jiān)控前端處理能力有效解決數(shù)據(jù)傳輸帶來的問題，提升管理時效性和準(zhǔn)確度，提升管理智能化和管理效率。通過對圖像視頻的預(yù)處理，可過濾冗余信息，將前端多個終端視頻流傳輸?shù)礁浇幚砥髦?，利用邊緣計算機(jī)制，有效處理分析結(jié)果。邊緣處理中心將處理結(jié)果和關(guān)鍵信息進(jìn)行云上傳。這種處理方式，一方面提高了數(shù)據(jù)利用率，另一方面也有效提升了數(shù)據(jù)傳輸效率。

1.2 人臉識別技術(shù)

利用人臉識別技術(shù)，在施工現(xiàn)場入口處設(shè)置智能通道，通過視頻設(shè)備采集的人臉圖像對比本地人臉信息數(shù)據(jù)庫，加上人員實(shí)名制信息卡和生物活體檢測技術(shù)，多維度保障進(jìn)場人員信息可靠真實(shí)，從根源上杜絕了不合格人員的入場。同樣，在廠區(qū)內(nèi)活動人員，通過智能攝像頭的采集端以及智能布控球、固定球機(jī)等智能攝像采集終端，可對識別出的違章人員自動進(jìn)行人臉信息比對確認(rèn)，從而實(shí)現(xiàn)對違章行為與人員綁定處罰等剛性處理功能，防止了現(xiàn)場人員瞞報等問題的出現(xiàn)。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Back Propagation）是由Rumelhart與McCelland科學(xué)家實(shí)驗(yàn)組在1986年提出的誤差反相傳播算法訓(xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，其核心內(nèi)容是將機(jī)器學(xué)習(xí)過程劃分為兩個部分，即正向傳播過程和誤差反向傳播過程。在正向傳播過程中，輸入樣本經(jīng)過輸入層輸入后經(jīng)過處理在輸出層輸入，當(dāng)輸出結(jié)果與期望結(jié)果存在較大的差別時可轉(zhuǎn)入誤差反向傳播將輸入誤差通過隱含層向輸入層反向船體，由各層的所有單元分?jǐn)傉`差，獲得各單元的誤差信號，將信號作為各單元的修正權(quán)值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，直至輸出誤差降低到與預(yù)期接近為止停止訓(xùn)練。將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與人臉識別方面，以兩個人臉的識別為例進(jìn)行說明，當(dāng)輸入人臉圖像A，網(wǎng)絡(luò)預(yù)設(shè)各單元連接權(quán)值為隨機(jī)小浮點(diǎn)數(shù)，經(jīng)過隱含層到達(dá)輸出層的結(jié)果為1則說明識別準(zhǔn)確，會反向增加每個權(quán)值的數(shù)值。輸出若為0則識別錯誤，會反向減少每個權(quán)值的數(shù)值。經(jīng)過多次的識別后權(quán)值基本收斂穩(wěn)定，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將按照收斂的權(quán)值記憶人臉A，當(dāng)再次輸入人臉A時會準(zhǔn)確識別出該人臉。

2 ?系統(tǒng)功能設(shè)計

平臺系統(tǒng)設(shè)計上圍繞著對施工現(xiàn)場的人員和物資進(jìn)行有效管理，根據(jù)泛在物聯(lián)網(wǎng)要求，拓展系統(tǒng)泛在連接能力，其功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

（1）智能視頻查看。

本模塊含有現(xiàn)場部署的所有視頻采集端的圖像查看功能，可看回放和違章抓拍照片。首先在人員進(jìn)場處，可查看進(jìn)場人臉識別情況：首先分包人員進(jìn)行登記時通過對人臉樣本的提取將分包人員人臉圖像保存到數(shù)據(jù)庫中，并指向分包人員的基本信息。當(dāng)分包人員進(jìn)場時，設(shè)置在智能閘機(jī)上的人臉識別設(shè)備將對比采集的圖像，與系統(tǒng)提取分包人員人臉圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)庫搜索匹配，判斷分包人員的身份，同時匹配人員詳細(xì)數(shù)據(jù)。在廠區(qū)的智能攝像頭，包含移動式和固定式，以及智能安全帽上的攝像頭，通過手機(jī)APP和電腦端可進(jìn)行實(shí)時調(diào)取查看。同時，具有存儲功能的攝像頭，可通過視頻回放查看功能以及違章抓拍查看功能，查看具體抓拍的照片，達(dá)到人員違章管理的二次校正。

（2）個人征信管理。

分包人員檔案管理模塊對分包人員的檔案進(jìn)行管理記錄分包人員的基本信息、人臉樣本信息、分包人員訪問信息。建立CUserView類，記錄分包人員基本信息包含分包人員的人員基本信息、電力培訓(xùn)信息、安規(guī)考試信息、違章作業(yè)信息等字段;人臉樣本信息存儲分包人員一組人臉圖像，并且通過分包人員編號與人臉樣本信息進(jìn)行綁定，保證人臉樣本與分包人員之間通信唯一性;分包人員訪問信息記錄分包人員每次使用系統(tǒng)進(jìn)行身份識別的信息記錄，為管理員進(jìn)行系統(tǒng)安全管理提供依據(jù)。同時，分包人員的違章行為和該工程下的積分將自動統(tǒng)計，當(dāng)達(dá)到境界情況時，系統(tǒng)將自動警告和推送消息，負(fù)責(zé)人可及時掌握情況。

（3）違章統(tǒng)計。

系統(tǒng)違章統(tǒng)計模塊，通過對違章問題的自動識別，結(jié)合人臉信息便是違章人員身份。根據(jù)違章類型和職業(yè)征信積分制度，系統(tǒng)將自動開出違章罰單，并同步推送給相關(guān)人員。同時，系統(tǒng)后臺將記錄分析各個人員、各個部門、個工程階段的違章情況，針對違章分布情況等信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析挖掘，給出重點(diǎn)管控點(diǎn)等管理建議。同時，對于“停工紅線違章”問題，系統(tǒng)設(shè)計審批功能，違章發(fā)生將實(shí)時停工處理。當(dāng)違章整改情況上傳至審批人，并且同時審批人審批通過后，系統(tǒng)才默認(rèn)允許重新開工。

（4）方案定制。

本文涉及系統(tǒng)結(jié)合三維BIM模型，利用BIM模型5D模塊，綜合分析物資、人員、碰撞檢測、工序優(yōu)化、進(jìn)度管理等因素，給出當(dāng)前最優(yōu)施工方案。當(dāng)實(shí)際施工情況發(fā)生改變時，系統(tǒng)會重新進(jìn)行評估分析，給出結(jié)合實(shí)際情況下的新方案。

（5）天眼查。

本平臺設(shè)計的天眼查功能，實(shí)現(xiàn)了對輸變電現(xiàn)場的特種作業(yè)人員的資質(zhì)證件的智能自動識別校驗(yàn)功能，同時可以對物資信息進(jìn)行識別查看。物資從原材采購、運(yùn)輸、生產(chǎn)、入場校驗(yàn)、分批、使用等全生命周期各個階段，都會通過二維碼等實(shí)物ID方式記錄下來。APP通過掃描可查看相應(yīng)審批資料和環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)人，監(jiān)督物資使用合乎國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。同時，溯源管理方式可有效記錄物資使用在工程上的情況，一旦發(fā)生工程質(zhì)量問題，事后追責(zé)問題有據(jù)可依。

（6）語音定位。

語音定位模塊配置在智能安全帽中，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場配備人員的實(shí)時語音對講。通過定位模塊，實(shí)現(xiàn)人員軌跡查看，遇險人員緊急呼救和位置確定?？赏卣闺娮訃鷻冢O(shè)定危險區(qū)域，當(dāng)定位人員定位進(jìn)入危險區(qū)域時，系統(tǒng)自動發(fā)出警告，提示人員遠(yuǎn)離。

3 ?風(fēng)險對策分析及效益分析

3.1 安全、風(fēng)險與對策

本文設(shè)計的系統(tǒng)，在應(yīng)用過程中可能存在諸多風(fēng)險，針對風(fēng)險應(yīng)制定合理有效管控措施，保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和魯棒性，如下所述。

首先，數(shù)據(jù)安全上。物資管理和分包隊伍系統(tǒng)內(nèi)含有大量工程信息和人員物資涉密信息，數(shù)據(jù)一旦泄露，將對相關(guān)方產(chǎn)生不利影響。因此，系統(tǒng)將采用國密算法進(jìn)行加密，對可能發(fā)生的系統(tǒng)風(fēng)險做好應(yīng)急處理、容災(zāi)備份、物理隔離等，設(shè)置授權(quán)訪問機(jī)制，防止惡意攻擊。

其次，設(shè)備安全。在該項(xiàng)目中涉及的硬件設(shè)備，將嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審查，保障項(xiàng)目涉及的硬件設(shè)備的質(zhì)量安全。同時政策，考慮到國網(wǎng)統(tǒng)推物資管理系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)）等功能替代問題，本系統(tǒng)設(shè)計上，將系統(tǒng)對接融合考慮進(jìn)來，開放接口，為與第三方數(shù)據(jù)互通共享提供可能性，將政策上的變化對本平臺帶來的不利影響降至最低。

最后，技術(shù)開發(fā)風(fēng)險。本平臺設(shè)計上將考慮利用軟件企業(yè)成熟技術(shù)，涉及到多方聯(lián)合開發(fā)等問題。為防止開發(fā)風(fēng)險，本平臺研發(fā)過程中，將在啟動前簽訂多方保密協(xié)議、項(xiàng)目進(jìn)展協(xié)議等，對專利和論文等及時申報，保障技術(shù)開發(fā)風(fēng)險可控。

3.2 經(jīng)濟(jì)社會效益分析

本文設(shè)計平臺為監(jiān)管人員提供遠(yuǎn)程管理渠道，應(yīng)用本平臺可有效使得管理人員“年到現(xiàn)場天數(shù)”、公派用車的“油耗數(shù)”減少80%，應(yīng)用至某地區(qū)電力公司在建的400多項(xiàng)基建工程，預(yù)計可實(shí)現(xiàn)每年節(jié)約成本可達(dá)2300余萬元，若推廣至國網(wǎng)27個省公司，預(yù)計可為國網(wǎng)公司每年節(jié)約成本約6.5億元。

安全效益顯著。項(xiàng)目解決了施工現(xiàn)場安全質(zhì)量監(jiān)管問題，保障工程順利開展的同時大大提高了施工現(xiàn)場安全水平，消除施工現(xiàn)場安全隱患，避免由于安全問題造成人身和經(jīng)濟(jì)損失，從而保障人民生命財產(chǎn)安全，助力社會平穩(wěn)健康發(fā)展。

引領(lǐng)行業(yè)升級。本平臺應(yīng)用中引入BIM模型指導(dǎo)施工，加強(qiáng)現(xiàn)場信息感知，開啟數(shù)字化建造新模式，同時運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析，深入挖掘數(shù)據(jù)價值，為專業(yè)管理、行業(yè)管理相關(guān)趨勢、風(fēng)險的數(shù)字化分析提供決策支撐，促進(jìn)行業(yè)升級、價值提升。

4 ?結(jié)語

本文在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的大背景下，提出設(shè)計了一種應(yīng)用在電力基礎(chǔ)建設(shè)施工現(xiàn)場的綜合管理平臺。利用平臺有效地對輸變電工程中線路工程和變電工程中涉及的人員和物資進(jìn)行有效管理，在提升管理效率的同時，拓展嘗試了新的業(yè)務(wù)管理方式方法。通過效益分析和試點(diǎn)工程驗(yàn)證，本文設(shè)計的平臺有較好的應(yīng)用效果和前景。

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