郝俊祥

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司河南銷(xiāo)售分公司 信息化管理處，鄭州 450001）

0 引言

視頻監(jiān)控是油庫(kù)安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，是一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。目前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其直觀、準(zhǔn)確、及時(shí)和內(nèi)容豐富的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于許多場(chǎng)合，然而視頻監(jiān)控的規(guī)模化應(yīng)用致使通過(guò)人工去辨別很難做到萬(wàn)無(wú)一失。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為視頻監(jiān)控的應(yīng)用提供了更大的展示舞臺(tái)，智能技術(shù)在數(shù)字安全防范領(lǐng)域也得到越來(lái)越多的應(yīng)用。如果在視頻監(jiān)控中加入對(duì)視頻的智能分析，可以對(duì)關(guān)注的視頻源實(shí)時(shí)分析，有效避免信息遺漏，使各種高風(fēng)險(xiǎn)行為在發(fā)生之初就被發(fā)現(xiàn)，并提醒值班人員，從而避免危險(xiǎn)發(fā)生。這不但能大大提高視頻監(jiān)控的效果和質(zhì)量，有力降低監(jiān)控工作人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)也使整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)得到很好的融合。

1 在視頻監(jiān)控中應(yīng)用視頻智能分析的必要性

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常是通過(guò)人員監(jiān)控和錄像來(lái)實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的，實(shí)際上并不能主動(dòng)有效地保障安全，尤其是監(jiān)控點(diǎn)過(guò)多的時(shí)候，監(jiān)控人員根本無(wú)法顧及所有監(jiān)控場(chǎng)景。同時(shí)，監(jiān)控人員的注意力很難保證二十四小時(shí)都能準(zhǔn)確高效地監(jiān)控所有監(jiān)控場(chǎng)景。此外，“被動(dòng)錄像”通常只能在“事件”發(fā)生之后通過(guò)調(diào)用錄像進(jìn)行回放取證，一方面損失已經(jīng)產(chǎn)生不可能挽回；另一方面，通過(guò)人工回放錄像取證的方式效率十分低下。

智能分析視頻監(jiān)控則可以有效地解決以上問(wèn)題。智能監(jiān)控的主要特征是采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)方式，在幾乎不需要人為干預(yù)的情況下，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)拍錄的圖像序列進(jìn)行定位、識(shí)別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷目標(biāo)的行為，從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時(shí)候及時(shí)做出反應(yīng)。

2 視頻智能分析的實(shí)現(xiàn)原理

視頻智能分析是計(jì)算機(jī)圖像視覺(jué)技術(shù)在安防領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)分支，是一種基于目標(biāo)行為的智能監(jiān)控技術(shù)。區(qū)別于傳統(tǒng)的移動(dòng)偵測(cè)技術(shù)，智能視頻分析首先將場(chǎng)景中的背景和目標(biāo)分離，識(shí)別出真正的目標(biāo)，去除背景干擾（如樹(shù)葉抖動(dòng)、水面波浪、燈光變化），進(jìn)而分析并追蹤在攝像機(jī)場(chǎng)景內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)行為。智能視頻分析與移動(dòng)偵測(cè)的本質(zhì)區(qū)別是前者可以準(zhǔn)確識(shí)別出視頻中真正活動(dòng)的目標(biāo)，而后者只能判斷出畫(huà)面變化的內(nèi)容，無(wú)法區(qū)分目標(biāo)和背景干擾。所以智能視頻分析相對(duì)于移動(dòng)偵測(cè)，其抗干擾能力有了質(zhì)的提高。視頻分析技術(shù)通常采用背景減除技術(shù)來(lái)進(jìn)行圖像變化的檢測(cè)（如入侵、丟包、逆行等都是一種模式的圖像變化），即將視頻幀與基準(zhǔn)背景圖像進(jìn)行比較，相同位置的像素（區(qū)域）變化則認(rèn)為是變化了的區(qū)域，對(duì)這些區(qū)域進(jìn)一步處理、識(shí)別、跟蹤，得到包括目標(biāo)位置、尺寸、形狀、速度、停留時(shí)間等基本形態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息，完成目標(biāo)的跟蹤和行為理解之后，也就完成了圖像與圖像描述之間的映射關(guān)系，從而使系統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行規(guī)則判定，直到觸發(fā)報(bào)警。

3 視頻智能分析在智慧油庫(kù)中的具體應(yīng)用

視頻智能分析在智慧油庫(kù)中的應(yīng)用主要分為三大類(lèi)：一是識(shí)別類(lèi)，二是行為分析類(lèi)，三是業(yè)務(wù)規(guī)范類(lèi)。識(shí)別類(lèi)又分為人臉識(shí)別、車(chē)牌識(shí)別、煙火識(shí)別、安全帽檢測(cè)、工作服檢測(cè)等；行為分析類(lèi)分為區(qū)域入侵、翻越圍墻、徘徊檢測(cè)、物品遺留、物品看守、違規(guī)停車(chē)、人員跌倒、人員聚集、離崗睡崗等的檢測(cè)。業(yè)務(wù)規(guī)范類(lèi)分為通過(guò)人體姿態(tài)識(shí)別判斷操作是否符合規(guī)則，相應(yīng)位置對(duì)相應(yīng)人數(shù)、人員所站位置的要求，是否按照要求放置標(biāo)識(shí)物，安裝位置、次序等的判斷。

3.1 識(shí)別類(lèi)

首先是人臉識(shí)別和車(chē)牌識(shí)別，在智慧油庫(kù)的進(jìn)出門(mén)崗中發(fā)揮了重要作用，大大縮短了內(nèi)部車(chē)輛和人員進(jìn)出庫(kù)區(qū)的時(shí)間，并且詳細(xì)保留了所有人員、車(chē)輛的進(jìn)出記錄，配合后臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析，對(duì)所有進(jìn)出人員和車(chē)輛進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，防患于未然，對(duì)異常情況盡早發(fā)現(xiàn)。對(duì)于重點(diǎn)油罐區(qū)，所有人員必須刷人臉才能進(jìn)入，對(duì)安全人員和工作人員做人臉考勤的同時(shí)，對(duì)作業(yè)人員也起到了監(jiān)督提醒的作用。對(duì)于違反作業(yè)時(shí)間的人員，在進(jìn)出門(mén)禁時(shí)能及時(shí)進(jìn)行提醒，違反作業(yè)時(shí)間達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定次數(shù)的人員，系統(tǒng)會(huì)將其自動(dòng)加入黑名單。對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行安全培訓(xùn)及處罰后，由系統(tǒng)管理人員將其移出黑名單，作業(yè)人員方可再次進(jìn)入油罐區(qū)。

煙火對(duì)于油庫(kù)來(lái)說(shuō)是天敵，怎么防范都不為過(guò)。通過(guò)視頻進(jìn)行智能煙火檢測(cè)，可以彌補(bǔ)煙火感應(yīng)器靈敏度和監(jiān)控范圍的不足，同時(shí)，由于其布署靈活，可根據(jù)環(huán)境深度學(xué)習(xí)的特性，以及靈敏度高等優(yōu)越條件，對(duì)智慧油庫(kù)的安全管理能起到多重保障作用。

安全帽和工作服檢測(cè)，一是在重點(diǎn)區(qū)域的入口位置進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，第一時(shí)間篩選出不按規(guī)定穿戴的人員，并提醒值班人員。二是自動(dòng)檢測(cè)代替人工檢查，避免人工可能出現(xiàn)的疏忽。三是檢測(cè)特定工作場(chǎng)所需要的工作人員數(shù)量。四是重點(diǎn)場(chǎng)所所有攝像頭都可以檢測(cè)安全帽和工作服，達(dá)到無(wú)死角覆蓋，防止有人懷有僥幸心理。

3.2 行為分析類(lèi)

區(qū)域入侵、翻越圍墻等行為分析在解決傳統(tǒng)紅外對(duì)射危險(xiǎn)性和誤報(bào)等問(wèn)題的基礎(chǔ)上，能夠隨時(shí)布署，隨時(shí)改變位置和區(qū)域，并且能夠靈活設(shè)置檢測(cè)物體的大小，判斷物體在區(qū)域內(nèi)停留的時(shí)間，大大地減少誤報(bào)，并且配合完善的預(yù)警系統(tǒng)，出現(xiàn)報(bào)警，第一時(shí)間語(yǔ)音提醒值班人員，自動(dòng)彈出現(xiàn)場(chǎng)視頻，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視頻進(jìn)行抓圖和報(bào)警預(yù)錄像，在留下報(bào)警記錄的同時(shí)，第一時(shí)間方便快速地回看事件發(fā)生的整個(gè)過(guò)程（報(bào)警預(yù)錄像可以設(shè)置錄制報(bào)警事件前后的延時(shí)時(shí)間，因?yàn)閳?bào)警存在延時(shí)性，預(yù)錄像確保錄下事件完整的過(guò)程）。徘徊檢測(cè)在人員心里猶豫、糾結(jié)時(shí)即提出預(yù)警，防患于未然。物品遺留主要防止施工區(qū)域內(nèi)施工人員遺留下施工工具及材料，也可防止背包、紙箱等物品遺留在油庫(kù)內(nèi)，防止危險(xiǎn)發(fā)生。物品看守主要對(duì)一些重要設(shè)施（如消防設(shè)施等）或材料等進(jìn)行看守，物品遺留和物品看守可以設(shè)置檢測(cè)時(shí)間，過(guò)濾掉一些遮擋或適時(shí)停留的誤報(bào)。違規(guī)停車(chē)檢測(cè)車(chē)輛是否按規(guī)定停放，是否停入對(duì)應(yīng)停車(chē)位等。人員跌倒檢測(cè)在作業(yè)區(qū)域內(nèi)是否有人突然跌倒或異常躺下的情況，防止作業(yè)人員中毒、突發(fā)疾病等危險(xiǎn)情況的出現(xiàn)，尤其在一些高危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)。人員聚集檢測(cè)多人聚集在一起的情況，人員聚集一是可能有危險(xiǎn)情況或奇怪事情出現(xiàn)，二是可能有作業(yè)區(qū)內(nèi)工作人員聚集聊天的情況，人員聚集可以設(shè)定聚集人數(shù)、聚集時(shí)間等參數(shù)，在指定區(qū)域內(nèi)首先檢測(cè)到人，然后每個(gè)人員有對(duì)應(yīng)編號(hào)，從而可以確定區(qū)域內(nèi)每個(gè)人員的停留時(shí)間。離崗、睡崗主要檢測(cè)值班人員是否有離開(kāi)值班室超過(guò)設(shè)定時(shí)間和在值班室內(nèi)睡覺(jué)的情況，從而對(duì)值班人員提出更高的要求，也確保重要崗位不離人。

3.3 業(yè)務(wù)規(guī)范類(lèi)

業(yè)務(wù)規(guī)范類(lèi)是通過(guò)人體姿態(tài)，識(shí)別作業(yè)人員的手、腳、頭等部分的動(dòng)作細(xì)節(jié)和方向、速度等。一是判斷某個(gè)作業(yè)區(qū)內(nèi)的工作人員是否按規(guī)定流程進(jìn)行操作，動(dòng)作是否到位等情況，同時(shí)對(duì)一些激烈動(dòng)作進(jìn)行判斷，比如奔跑、打架等動(dòng)作。二是一些作業(yè)過(guò)程是否達(dá)到或超過(guò)作業(yè)人數(shù)，對(duì)人和數(shù)量進(jìn)行判斷。三是判斷作業(yè)人員是否到達(dá)某個(gè)區(qū)域或者執(zhí)行了某個(gè)動(dòng)作。四是某個(gè)作業(yè)區(qū)域內(nèi)有人作業(yè)時(shí)，是否有放置警示牌等，結(jié)合區(qū)域入侵檢測(cè)、物品識(shí)別、人員識(shí)別等多個(gè)算法。

4 油庫(kù)管理提升

4.1 對(duì)人員的管理

可通過(guò)人臉識(shí)系統(tǒng)及人臉門(mén)禁考勤管理系統(tǒng)對(duì)外來(lái)人員及內(nèi)部人員進(jìn)行管理，防止非授權(quán)人員進(jìn)入禁入?yún)^(qū)域。通過(guò)監(jiān)控智能分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)周邊可能存在的人員翻墻、徘徊、遺留、越界等行為的分析，提醒相關(guān)人員進(jìn)行處理。通過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)定完成各個(gè)工作區(qū)的相關(guān)管理，人員進(jìn)入庫(kù)區(qū)的時(shí)間、人數(shù)、人員名錄、出入管理等通過(guò)服帽分析及公共廣播系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員進(jìn)行庫(kù)區(qū)的安全提醒及作業(yè)糾正。

4.2 對(duì)于機(jī)器和設(shè)備的管理

通過(guò)監(jiān)控管理系統(tǒng)與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將設(shè)定完成的參數(shù)呈現(xiàn)在大屏幕上進(jìn)行預(yù)警管理，通過(guò)公共廣播系統(tǒng)及監(jiān)控聯(lián)動(dòng)可提示相關(guān)人員查看并處理報(bào)警信息，同時(shí)也可將數(shù)據(jù)回饋給工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行非人為干預(yù)自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)電動(dòng)閥等設(shè)備。還可通過(guò)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)對(duì)進(jìn)行庫(kù)區(qū)的車(chē)輛進(jìn)行快速稱(chēng)重管理，并且對(duì)人臉、證件、車(chē)牌進(jìn)行智能視頻識(shí)別，保證進(jìn)入庫(kù)區(qū)作業(yè)所有車(chē)輛合規(guī)合法，司機(jī)及車(chē)輛情況符合規(guī)定要求。

4.3 對(duì)物料的管理

通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的智能分析可準(zhǔn)確地定位物品所在的位置是否發(fā)生了變化，如有變化時(shí)可在后臺(tái)系統(tǒng)上顯示并報(bào)警，通過(guò)大屏幕實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，也可以通過(guò)RFID 電子標(biāo)簽的功能，準(zhǔn)確定位物品的位置。

4.4 對(duì)法規(guī)和流程的管理

通過(guò)單兵系統(tǒng)及智能視頻視圖分析系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以上所有作業(yè)的監(jiān)管及指揮?？赏ㄟ^(guò)3G＼4G＼WiFi 等將實(shí)時(shí)的音視頻數(shù)據(jù)回傳至中控管理中心，中心可通過(guò)視頻分析監(jiān)督合規(guī)性，系統(tǒng)也可通過(guò)前端和后臺(tái)同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，以備事后查詢(xún)。庫(kù)區(qū)可通過(guò)自建WiFi 系統(tǒng)對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行覆蓋管理。

4.5 對(duì)環(huán)境的管理

通過(guò)高點(diǎn)智能煙火分析系統(tǒng)及氣象管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)外進(jìn)行管理，如有天氣和煙火方面的問(wèn)題，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并進(jìn)行跟蹤，指導(dǎo)相關(guān)工作人員進(jìn)行處理，也可通過(guò)便攜監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)WiFi 傳輸至中控室進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的管理，保證施工人員的作業(yè)規(guī)范性，通過(guò)巡更系統(tǒng)可對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)相關(guān)情況進(jìn)行管理，防止安全事故的發(fā)生。消防系統(tǒng)與智能分析系統(tǒng)的對(duì)接可以做到消安防無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)管理，自動(dòng)激活運(yùn)行，保證生產(chǎn)安全。

綜上所述，視頻智能分析在智慧油庫(kù)中發(fā)揮著非常重要的作用。當(dāng)然智能分析算法是死板的，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、業(yè)務(wù)邏輯、預(yù)警功能、地圖定位、大數(shù)據(jù)分析、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等一系列的關(guān)聯(lián)動(dòng)作不斷調(diào)整，并在多個(gè)油庫(kù)試點(diǎn)之后，才能真正應(yīng)用于智慧油庫(kù)管理。