江南

摘要：燃氣管道工程與群眾打生活和安全息息相關(guān)，為了全面提升燃氣管道管理水平和達到節(jié)約資源和環(huán)境保護目標，新時期開始對人工智能技術(shù)加以應(yīng)用。本文從燃氣管道智能管理的應(yīng)用場景入手，討論人工智能在燃氣管道工程管理運用的技術(shù)方案，闡述人工智能的運用體現(xiàn)，最后提出城市智能化的特點和發(fā)展方向，希望加快推動城市燃氣的數(shù)字化和智能化發(fā)展進程。

關(guān)鍵詞：燃氣管道;管道工程;工程管理;人工智能

燃氣管道工程是城市基礎(chǔ)工程設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，其不僅關(guān)系到燃氣設(shè)施建設(shè)的水平，還關(guān)乎城市生產(chǎn)與生活的應(yīng)用，所以必須要在燃氣管道工程建設(shè)中實施有效的管理工作。然而燃氣管道工程紛繁復(fù)雜，需要采用人工智能技術(shù)，確保燃氣管道工程的質(zhì)量得到保障。

一、城市燃氣自動化特征分析

城市燃氣管網(wǎng)包括高壓、中壓和低壓三個壓力等級，其中高壓燃氣需要降壓之后才能滿足用戶使用，在燃氣高壓降至低壓期間需要通過相關(guān)裝置實現(xiàn)，主要利用燃氣調(diào)壓站，其中調(diào)壓器是核心設(shè)備。燃氣調(diào)壓站結(jié)合壓力等級和位置分為城市門站，分數(shù)站以及高壓、中壓、中低壓調(diào)壓站。所以與長輸管網(wǎng)站場不同，主要作用在于過濾、計量和調(diào)壓，以此通過壓力監(jiān)測保證城市燃氣安全。當前城市燃氣自動化積極應(yīng)用信息化平臺，通過擴容與改造打造智能化安全管理平臺，進行數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控、應(yīng)急調(diào)度指揮、安全預(yù)警以及安全業(yè)務(wù)管理，最終滿足燃氣管道的智慧化管理需求。

二、燃氣管道智能管理的應(yīng)用場景分析

（一）智能化施工管理

在燃氣管道工程施工期間，人工智能應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面：其一，可以對施工人員實名登記，借助讀卡設(shè)備對施工人員信息加以采集，并錄入數(shù)據(jù)庫。在現(xiàn)場對人臉圖片采集，然后借助人臉對比算法驗證身份;其二是對施工人員安全培訓(xùn)，這個過程中可以采取人臉識別方法進行簽到管理;其三是查驗人員上崗，借助掃描特種設(shè)備上崗證獲取證件信息;其四現(xiàn)場人員管理，通過人臉識別算法對施工人員和監(jiān)理人員進行現(xiàn)場管理;其五是施工機械和設(shè)備管理，通過掃描特種設(shè)備證件獲取其信息，然后與第三方系統(tǒng)在線對比。

（二）智能化施工安全管理

一方面，在下井作業(yè)或者動火操作、閥室作業(yè)都要在專人指揮與監(jiān)護下進行，為了進一步提升作業(yè)的安全性，可以采取人工智能技術(shù)設(shè)定帶氣作業(yè)區(qū)域，之后利用錄像設(shè)備采集和提取圖像，再通過人體檢測算法分析現(xiàn)場指揮情況;另一方面，吊車、挖機等大型設(shè)備作業(yè)期間需要進行安全警戒區(qū)的管理工作，能夠分析作業(yè)區(qū)域是否存在人員進入情況。

（三）智能化施工質(zhì)量管理

一方面，地下管線作業(yè)期間先利用警示帶檢測。在實際施工過程中可以通過目標檢測算法判定敷設(shè)警示帶的必要性;另一方面，檢查燃氣管道是否存在焊接數(shù)據(jù)異常。在系統(tǒng)中錄入焊接數(shù)據(jù)，然后通過預(yù)設(shè)的記錄數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)是否存在日期異常、環(huán)境溫度波動、接口之間間隔過短、材料批次錯誤、管道口徑之間不匹配等問題。此外，可以通過計算機視覺算法檢查和分析燃氣管道焊接X光片，比如是否存在焊口號問題、底片編號問題、黑度不足問題。

（四）智能化安全防護

借助目標檢測算法可以分析施工人員在危險作業(yè)期間是否佩戴安全繩、安全帽、工作服作業(yè)。此外，在施工過程中需要通過人工智能技術(shù)的人臉識別目標檢測以及軌跡跟蹤實現(xiàn)。主要包括以下四個部分：其一，數(shù)據(jù)采集。這個過程需要把攝像頭中拍攝的視頻處理，之后在存儲設(shè)備中備份;其二，數(shù)據(jù)處理。存儲的視頻被數(shù)據(jù)處理設(shè)備讀取后，再次經(jīng)過視覺算法庫進行預(yù)處理，然后在設(shè)備中集中存儲;其三，模擬訓(xùn)練。根據(jù)實際應(yīng)用場景配置集群，進行模型選擇和參數(shù)的配置，然后對結(jié)果加以評估;其四，模型應(yīng)用。在服務(wù)器運行期間利用模型，然后可以在特殊的算法下發(fā)現(xiàn)是否有違規(guī)操作情況，隨著燃氣工程進行施工現(xiàn)場的多次調(diào)試，提出數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸以及模型應(yīng)用等技術(shù)方案。

三、人工智能在燃氣管道工程管理運用的技術(shù)方案

（一）技術(shù)架構(gòu)

在業(yè)務(wù)應(yīng)用板塊涵蓋施工管理、施工安全、施工質(zhì)量、文明施工和安全防護等內(nèi)容，其中智能服務(wù)板塊主要進行人臉識別目標檢測，基礎(chǔ)服務(wù)板塊滿足視頻預(yù)覽回放、事件上報、告警聯(lián)動等需要，所需的設(shè)備和平臺主要為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議通信、數(shù)字視頻錄像機、網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機。

（二）數(shù)據(jù)采集

結(jié)合外部條件的差異性進行數(shù)據(jù)采集、傳輸以及模型應(yīng)用，最后闡述模型訓(xùn)練和所用的關(guān)鍵技術(shù)，之后與人工智能技術(shù)結(jié)合應(yīng)用即可滿足場景需要。在實際應(yīng)用中具有以下特點：一方面通過移動巡查記錄儀滿足錄像、數(shù)據(jù)上傳等需求，這種儀器具有重量輕、體積小和便于攜帶的優(yōu)勢，所以主要用于采集現(xiàn)場移動位置視頻;另一方面，通過布控球采集視頻現(xiàn)場定點位置，該設(shè)備內(nèi)置高性能鋰電池組，還帶有4G通訊模塊和GPS模塊，之后安裝于車輛內(nèi)部。

（三）數(shù)據(jù)傳輸

在數(shù)據(jù)傳輸過程中，主要是受到現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)信號偏弱影響，根據(jù)傳輸速度以及可靠性優(yōu)先選擇有線網(wǎng)絡(luò)以及無線局域網(wǎng)，在沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域要采用離線方法，在本地完成視頻存儲后利用優(yōu)盤人工傳輸?shù)椒治鱿到y(tǒng)。

（四）模型應(yīng)用

技術(shù)方案的執(zhí)行與網(wǎng)絡(luò)條件、模型復(fù)雜程度、實時性要求以及視頻路數(shù)有關(guān)，將直接決定應(yīng)用期間是否需要現(xiàn)場邊緣計算、后臺計算或者二者結(jié)合具體說來：其一，現(xiàn)場邊緣計算。通過這種方法可以讓后臺的集中運算壓力大大降低，并且可以發(fā)揮出輸出結(jié)果強和減少傳輸帶寬的作用，最終節(jié)約網(wǎng)絡(luò)運行成本;其二，后臺集中運算。根究現(xiàn)場邊緣設(shè)備以及后臺集中運算，增加視頻路數(shù)，進行更為復(fù)雜的計算，這一過程需要借助一定的運算能力，并且保證消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬;其三，現(xiàn)場邊緣計算與后臺集中運算的結(jié)合。相較于以上兩種運算方案，該方案能夠顯著降低硬件以及寬帶成本。

四、人工智能的運用體現(xiàn)分析

（一）人臉識別考勤

在燃氣管道工程管理當中，諸多場景對人臉識別技術(shù)加以應(yīng)用，其中包括日常簽到管理、實名登記、持證查驗和安全培訓(xùn)。比如施工現(xiàn)場的人臉識別測試環(huán)節(jié)，智能設(shè)備對合法人員進行綠色框定位，而陌生人員采用紅色框定位。

（二）施工人員安全帽檢測

在燃氣工程作業(yè)期間，如果施工人員未能佩戴安全帽容易出現(xiàn)安全事故。通過人工智能技術(shù)可以通過施工現(xiàn)場的歷史錄像分析安全帽佩戴規(guī)范情況，如果發(fā)現(xiàn)施工人員沒有按照規(guī)定佩戴安全帽畫面會通過紅色框顯示。

（三）施工護欄連續(xù)性檢測

在燃氣管道施工現(xiàn)場需要按照規(guī)定設(shè)置防護欄，保證護欄的安裝具有連續(xù)性，為此在燃氣管道施工現(xiàn)場需要連續(xù)性檢驗測試，如果找出安全護欄設(shè)置不連續(xù)可通過紅色框定位。

五、燃氣智能化的特點和發(fā)展方向

在當前的燃氣管道工程管理中，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。并且借助燃氣調(diào)壓站滿足遠程監(jiān)控和動態(tài)管理需要，可以用于燃氣調(diào)壓站數(shù)據(jù)采集、燃氣調(diào)壓站出口壓力調(diào)節(jié)、燃氣調(diào)壓站流量自動調(diào)節(jié)等需要（如圖一）。由于當前城市燃氣沿線設(shè)置了調(diào)壓撬設(shè)備，所以也需要監(jiān)控和檢測調(diào)壓箱中的調(diào)壓撬壓力，并且要對井道密閉空間的可燃氣體濃度進行監(jiān)測。在今后的燃氣智能化安全發(fā)展中，還需要對智能化應(yīng)用通訊網(wǎng)絡(luò)、遠程監(jiān)控平臺、現(xiàn)場調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)加以利用。

結(jié)束語：

綜上所述，在燃氣管道工程中，工程安全質(zhì)量管理以及施工人員管理是重點，通過人工智能技術(shù)可以顯著提升燃氣工程的管理水平，比如提前分析是否存在安全隱患，加強質(zhì)量監(jiān)督水平，確保文明施工，并且能夠智能監(jiān)控燃氣附屬設(shè)施，滿足于智能預(yù)警和事后的智能核查，最終進一步提升施工效率，保障群眾的生命財產(chǎn)安全。

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