雍 鵬 宋 鑫 胡衛(wèi)東

（1.中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研究院工程技術(shù)信息研究中心，四川廣漢 618300；2.中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司生產(chǎn)協(xié)調(diào)處，四川成都 610000）

1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)就是借助計(jì)算機(jī)計(jì)算性能模擬人眼的視覺(jué)功能，幫助人類(lèi)處理或理解信息，對(duì)圖像進(jìn)行灰度處理、二維處理和深度處理等不同階段處理，實(shí)現(xiàn)高速度和高精度的圖片批量處理技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)一般認(rèn)為在生產(chǎn)效率提升方面對(duì)企業(yè)具有較大幫助，可以完成視覺(jué)分辨類(lèi)的人工重復(fù)工作內(nèi)容，減少人力資源的投入。計(jì)算機(jī)視覺(jué)任務(wù)應(yīng)用廣泛，如人類(lèi)識(shí)別、車(chē)輛或行人檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤、圖像生成等，在科學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、交通、軍事等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。

2 油氣管網(wǎng)視頻巡檢的需求

隨著川渝頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)進(jìn)程加快，油氣管網(wǎng)快速建設(shè)，管道安全監(jiān)管壓力、難度與日俱增，尤其是地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與城區(qū)建設(shè)的不斷擴(kuò)張，導(dǎo)致管道周邊環(huán)境發(fā)生重大變化，產(chǎn)生許多新的安全風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。川慶鉆探油氣集輸管線(xiàn)分布廣、距離長(zhǎng)，穿越森林、山嶺和沙漠戈壁等，人員難以進(jìn)入的復(fù)雜區(qū)域。傳統(tǒng)的人工巡檢方式工作量大、受人為因素影響大、效率低、效果差、安全風(fēng)險(xiǎn)大，特別是雨雪等惡劣天氣、無(wú)人區(qū)等特殊地區(qū)或洪澇、山體滑坡等自然災(zāi)害情況下，人工巡檢基本無(wú)法完成。利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢，可以減少人工巡檢工作量，降低人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高巡檢效率和可靠性。為推動(dòng)工業(yè)無(wú)人機(jī)成為石油行業(yè)基礎(chǔ)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道全天候、全覆蓋監(jiān)控、彌補(bǔ)人工巡線(xiàn)造成的數(shù)據(jù)缺失，部分管輸公司已開(kāi)始采用無(wú)人機(jī)對(duì)區(qū)域管道進(jìn)行近距離觀測(cè)，獲取管道監(jiān)測(cè)視頻，巡線(xiàn)工在地面站觀看監(jiān)測(cè)視頻，但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)油氣管道泄漏、管道周邊違規(guī)動(dòng)圖作業(yè)、滑坡等自然災(zāi)害智能分析和預(yù)警功能。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的逐漸普及應(yīng)用，硬件設(shè)備的迭代升級(jí)，通過(guò)巡檢工人對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢視頻的檢查，可以從高空視野發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患并及時(shí)預(yù)警。應(yīng)借助計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)開(kāi)發(fā)巡檢視頻智能識(shí)別模塊，代替人工對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn)及已存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行隱患識(shí)別排查。

3 應(yīng)用思路及案例

3.1 應(yīng)用思路

結(jié)合無(wú)人機(jī)管網(wǎng)巡檢實(shí)際情況，借助計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)開(kāi)發(fā)一套巡檢視頻智能識(shí)別模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢視頻指定區(qū)域的智能識(shí)別，其包含歷史已識(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)確認(rèn)和潛在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)確認(rèn)，如圖1所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的確認(rèn)

為實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別的目的，應(yīng)建立異常識(shí)別特征庫(kù)，保存經(jīng)過(guò)人工核實(shí)的歷史異常情況，形成異常識(shí)別訓(xùn)練集，方便后期開(kāi)展基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)監(jiān)測(cè)方法，提高異常識(shí)別效率和準(zhǔn)確率，促進(jìn)管網(wǎng)巡檢從“人工巡檢”到“無(wú)人機(jī)巡檢-智能識(shí)別-人工復(fù)核”巡檢模式的轉(zhuǎn)變。

創(chuàng)建異常識(shí)別特征庫(kù)如圖2所示。

圖2 創(chuàng)建異常識(shí)別特征庫(kù)

根據(jù)首次管輸線(xiàn)路的手動(dòng)標(biāo)記，確定以后每次各線(xiàn)路智能識(shí)別的范圍，減少無(wú)效區(qū)域的資源占用，提高識(shí)別效率。在異常識(shí)別特征庫(kù)中對(duì)比是否存在歷史已確認(rèn)的異常特征，生成異常點(diǎn)圖片及坐標(biāo)供人工復(fù)核。經(jīng)確認(rèn)的異常特征繼續(xù)存入特征庫(kù)，豐富異常庫(kù)特征元素；經(jīng)確認(rèn)不為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，在系統(tǒng)中設(shè)置為無(wú)關(guān)點(diǎn)，不予現(xiàn)場(chǎng)處置。如果不存在特征庫(kù)中的元素，則對(duì)前后兩次有效區(qū)域進(jìn)行差異對(duì)比，生成對(duì)比圖片供人工復(fù)核。經(jīng)確認(rèn)的異常存入特征庫(kù)，豐富異常庫(kù)特征元素；經(jīng)過(guò)確認(rèn)不為異常的特征，也存入異常特征庫(kù)，以后該類(lèi)型異常不再生成異常結(jié)果。異常識(shí)別思路如圖3所示。

圖3 異常識(shí)別應(yīng)用思路

3.2 案例

利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)開(kāi)發(fā)巡檢視頻智能識(shí)別模塊，在威遠(yuǎn)管輸線(xiàn)路中選取一條線(xiàn)路開(kāi)展智能識(shí)別對(duì)比試驗(yàn)。在管網(wǎng)巡檢視頻中模擬管網(wǎng)線(xiàn)路，確定識(shí)別有效區(qū)域。二次巡檢視頻與模擬管網(wǎng)線(xiàn)路巡檢視頻進(jìn)行對(duì)比，查找異常點(diǎn)。該智能識(shí)別模塊對(duì)異常差異的識(shí)別率達(dá)到80%以上，在油氣管道巡檢工作中具有實(shí)際推廣價(jià)值。

通過(guò)在推廣應(yīng)用的過(guò)程中持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化，可以提高智能識(shí)別效率，最終達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用的目的，促進(jìn)油氣管道巡線(xiàn)產(chǎn)業(yè)信息化、智能化發(fā)展。

模擬管路走向如圖4所示，視頻對(duì)比查找如圖5所示。

圖4 模擬管網(wǎng)線(xiàn)路走向

圖5 視頻對(duì)比查找異常點(diǎn)

4 結(jié)語(yǔ)

目前川慶鉆探工程有限公司在鉆完井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控及預(yù)警、鉆完井輔助決策、鉆完井輔助設(shè)計(jì)等應(yīng)用功能開(kāi)發(fā)已具備一定的規(guī)模和水平。開(kāi)展計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在油氣管道巡檢視頻中的應(yīng)用，擴(kuò)大公司信息化建設(shè)的廣度和深度，推動(dòng)石油勘探領(lǐng)域的信息化建設(shè)，進(jìn)一步豐富和完善川慶一體化數(shù)據(jù)庫(kù)，提升一體化平臺(tái)的應(yīng)用范圍和能力。