劉發(fā)輝，周 威，吉 祥，廖 勇

（1.南龍江水利樞紐開發(fā)有限公司，云南 德宏 678499；2.江河瑞通（北京）技術(shù)有限公司，北京 100097）

0 引言

云南龍江水電站樞紐工程位于云南省德宏傣族景頗族自治州芒市境內(nèi)的龍江干流上，水電站樞紐工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型，工程是以發(fā)電、防洪為主，兼顧灌溉的綜合性樞紐工程，并為城市供水、養(yǎng)殖和旅游提供了有利條件。龍江水電站的運行安全目前主要依托人工巡查方式，根據(jù)需要進行定點巡檢，對發(fā)現(xiàn)的問題進行人工記錄和上報處理，存在發(fā)現(xiàn)問題不及時、工作效率低下等問題，因此如何提升水電站安全巡檢工作效率，保障安全運行管理是目前水電站主要問題。

龍江水電站管理信息化建設(shè)起步相對較晚，目前針對主要設(shè)備區(qū)建設(shè)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，業(yè)務(wù)人員可以通過視頻監(jiān)控對主要監(jiān)控區(qū)域的設(shè)備運行狀態(tài)和環(huán)境進行監(jiān)視監(jiān)控，隨著單位視頻站點建設(shè)越來越多，值班人員視頻監(jiān)控人工投入越來越大，但監(jiān)控效率卻沒有很好的提升，視頻監(jiān)控經(jīng)常存在監(jiān)控不到位及分析不足等情況。隨著AI技術(shù)的成熟落地，利用人工智能圖像識別技術(shù)，實現(xiàn)對水電站內(nèi)部設(shè)備是否存在漏水、漏油、冒煙、火花等現(xiàn)象進行自動識別，構(gòu)建一套視頻采集、智能分析、預警判斷、預警推送的完整業(yè)務(wù)閉環(huán)系統(tǒng)將極大程度提升水電站智能巡查工作成效。

1 系統(tǒng)建設(shè)目標

系統(tǒng)基于人工智能（AI）領(lǐng)域的圖像識別技術(shù)，利用視頻監(jiān)控圖像信息，自動識別水電站內(nèi)部設(shè)備運行安全及水電站壩前是否存在漂浮物和實時水位標尺識別，自動分析判別異常情況，并將異常信息自動通知給相關(guān)人員，有效地解決傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)大量人工監(jiān)控資源投入，實現(xiàn)實時安全自動監(jiān)控，預警信息實時推送，使得視頻圖像監(jiān)控與業(yè)務(wù)應(yīng)用有效結(jié)合，充分體現(xiàn)人工智能技術(shù)為水電站安全管理切合實際的落地應(yīng)用，全面提升相關(guān)業(yè)務(wù)部門的工作效率，節(jié)省人工成本，同時逐步提升業(yè)務(wù)管理真正智能化應(yīng)用。

2 系統(tǒng)解決的問題

（1）實現(xiàn)實時不間斷自動監(jiān)控識別水電站內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)，并對壩前漂浮物及壩前水位進行實時在線識別，及時預警，解決傳統(tǒng)人工巡檢不連續(xù)、不及時問題。

（2）廠房內(nèi)設(shè)備較多，有多個視頻監(jiān)控點，人工無法逐一監(jiān)控到位，自動識別能夠有效解決這些問題。

（3）解決人工監(jiān)控異常情況全憑經(jīng)驗，缺乏統(tǒng)一的判斷標準，也無異常提醒的問題。

（4）解決水電站內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)脫離，大量視頻監(jiān)控信息無法直接有效為決策提供支撐的問題。

3 系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1 總體架構(gòu)設(shè)計

龍江水電工程安全巡查識別系統(tǒng)總體框架設(shè)計如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)圖

圖像數(shù)據(jù)源層主要實現(xiàn)本項目選取的視頻站圖像統(tǒng)一自動接入到本系統(tǒng)。

中心應(yīng)用層包括基礎(chǔ)環(huán)境服務(wù)、存儲服務(wù)、支撐服務(wù)及應(yīng)用服務(wù)等內(nèi)容。

基礎(chǔ)環(huán)境服務(wù)實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲及計算硬件資源配置，圖像接收軟件和消息中間件應(yīng)用等。

數(shù)據(jù)存儲服務(wù)主要實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)庫和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)建設(shè)，圖像數(shù)據(jù)庫用于存儲同步過來的圖像信息和圖像識別結(jié)果展示圖片信息；結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫主要用于存儲識別的成果數(shù)據(jù)、預警信息、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息等。

支撐服務(wù)為系統(tǒng)中樞，是為系統(tǒng)的運行提供中間服務(wù)支撐，包括模型調(diào)用服務(wù)、預警分析引擎服務(wù)、標準接口服務(wù)、GIS調(diào)用服務(wù)等。

應(yīng)用服務(wù)為系統(tǒng)應(yīng)用核心，依托圖像識別技術(shù)實現(xiàn)水電工程安全巡查圖像識別服務(wù)、預警分析及推送服務(wù)、數(shù)據(jù)過程分析服務(wù)、站點模型專屬場景訓練服務(wù)和系統(tǒng)運行管理服務(wù)等。

用戶層依據(jù)實際情況實現(xiàn)不同角色的用戶應(yīng)用，包括業(yè)務(wù)管理人員、輔助單位業(yè)務(wù)人員、管理員等。

3.2 系統(tǒng)主要應(yīng)用設(shè)計

3.2.1 綜合監(jiān)視預警

綜合監(jiān)視分析將結(jié)合智能圖像識別分析實現(xiàn)對水電工程內(nèi)部設(shè)備運行狀態(tài)，水電站壩前水位，及是否存在垃圾漂浮物等場景進行綜合監(jiān)控分析，并對結(jié)果進行預警提醒和推送，結(jié)合時間和空間進行數(shù)據(jù)過程分析。

（1）設(shè)備異常識別：利用圖像識別技術(shù)，構(gòu)建龍江水電站內(nèi)部設(shè)備異常識別模型，通過模型建立，能夠自動識別設(shè)備是否存在漏水、漏油、冒煙、火花等異常狀況，通過界面能夠查詢設(shè)備安全識別的圖像及識別成果信息。

（2）壩前水位及漂浮物識別：利用圖像識別技術(shù)，構(gòu)建龍江水電站水位智能識別模型，通過模型建立，能夠自動識別水位對應(yīng)的水尺及水位當前高程位置，判斷水位預警級別，同時構(gòu)建漂浮物智能識別模型，對壩前出現(xiàn)垃圾漂浮物進行智能識別預警。

（3）預警及信息推送：針對系統(tǒng)自動識別的結(jié)果，當設(shè)備出現(xiàn)漏水、漏油、冒煙等異常狀況時，系統(tǒng)自動產(chǎn)生預警信息，當自動識別的水位高程達到設(shè)定的預警高程，系統(tǒng)自動產(chǎn)生預警信息，當識別垃圾漂浮物嚴重程度超過設(shè)定的限制時，系統(tǒng)自動產(chǎn)生預警信息，并進行不同顏色的標注。

針對每個視頻點分析結(jié)果，如果產(chǎn)生預警信息，系統(tǒng)自動將預警信息通過短信或微信發(fā)送給相關(guān)責任人，責任人可及時處理預警信息。

圖2 智能識別分析成果示意圖

3.2.2 綜合業(yè)務(wù)分析

綜合業(yè)務(wù)分析實現(xiàn)對歷史預警信息的分類統(tǒng)計、模型識別準確性及圖像數(shù)據(jù)獲取狀態(tài)等信息綜合分析。

（1）歷史預警分析：針對各站點預警發(fā)生次數(shù)、通知情況等信息進行統(tǒng)計匯總，制定測站預警排序分析，繪制預警分析圖，從而了解各站點易發(fā)生預警的分布，針對高預警頻次站點重點分析其預警原因，以提高預警準確度。

（2）識別準確度分析：針對各個站點自動識別結(jié)果可信度，通過其變化趨勢了解模型分析穩(wěn)定性及結(jié)果的可信度變化，針對異常波動情況，及時確認實際情況，保證模型分析計算準確。

（3）圖像獲取狀態(tài)分析：保證每一個站點的視頻圖像信息能夠及時獲取到，需要對各視頻點獲取視頻圖像信息狀態(tài)進行監(jiān)控，通過數(shù)據(jù)列表及圖形展示當前全部視頻站點的狀態(tài)，包括正常和異常，對異常站點能夠提供站點名錄，及時通知相關(guān)人員調(diào)整完善。

3.2.3 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理實現(xiàn)對系統(tǒng)用戶、角色、權(quán)限配置等平臺性功能管理，同時為系統(tǒng)各類基礎(chǔ)信息和配置信息提供維護和配置管理，保障系統(tǒng)正常運行各類基礎(chǔ)性信息的維護。

4 小結(jié)

云南龍江水電工程智能安全巡查識別系統(tǒng)建設(shè)將有效彌補龍江水電站智能安全巡查管理的不足，利用先進的技術(shù)支撐，為水電站安全巡查的智能化、精細化管理提供輔助支撐，全面提高龍江水電站巡查管理效率，實現(xiàn)智能化與實際業(yè)務(wù)的充分結(jié)合，全面提升安全巡查管理整體能力。