徐遠(yuǎn)科 管子然

（廣東電網(wǎng)公司佛山供電局）

0 引言

隨著電力行業(yè)的廣泛發(fā)展和電力施工的不斷推進(jìn)，如何保障施工現(xiàn)場(chǎng)的安全成為了一個(gè)重要的問(wèn)題［1］。傳統(tǒng)的安全管理手段往往存在一定的局限性，無(wú)法實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)控和識(shí)別施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患。而圖像識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用正能彌補(bǔ)這一不足。圖像識(shí)別技術(shù)憑借其高精度、快速的特點(diǎn)，可以通過(guò)分析施工現(xiàn)場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)識(shí)別出可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)因素。本文將對(duì)圖像識(shí)別技術(shù)在電力施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理中的應(yīng)用進(jìn)行探討，以期為提高施工安全管理水平提供參考和啟示。

1 圖像識(shí)別技術(shù)概述

圖像識(shí)別技術(shù)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件和算法對(duì)輸入的圖像進(jìn)行分析和處理，以識(shí)別圖像中所包含的物體、場(chǎng)景或特定特征［2］。它屬于人工智能的一部分，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別、人機(jī)交互等多個(gè)領(lǐng)域。圖像識(shí)別技術(shù)的基本原理是從輸入的圖像中提取特征，然后通過(guò)比對(duì)和分類等方法對(duì)提取到的特征進(jìn)行匹配和判斷，最終確定圖像所代表的內(nèi)容。常用的圖像識(shí)別技術(shù)包括目標(biāo)檢測(cè)、物體識(shí)別、人臉識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等。圖像識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，例如在安防領(lǐng)域中，可以通過(guò)監(jiān)控?cái)z像頭進(jìn)行人臉識(shí)別和行為識(shí)別，提高安全性和監(jiān)控效果；在醫(yī)療影像領(lǐng)域中，可以對(duì)醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行自動(dòng)分析和診斷，輔助醫(yī)生進(jìn)行病情判斷；在智能交通領(lǐng)域中，可以通過(guò)車牌識(shí)別和交通標(biāo)識(shí)識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理和控制。

圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的支持，特別是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），它可以有效地提取圖像的特征，并通過(guò)訓(xùn)練大量數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類和預(yù)測(cè)［3］。此外，還有一些經(jīng)典的圖像識(shí)別算法，如支持向量機(jī)（SVM）、決策樹(shù)等，用于解決不同的識(shí)別問(wèn)題。

2 基于圖像識(shí)別的電力施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理方法研究

首先，施工質(zhì)量控制工作繁瑣，相關(guān)質(zhì)量控制人員常常因?yàn)楣ぷ鲏毫Υ蠖鲆暟踩珕?wèn)題。施工質(zhì)量的監(jiān)督與控制需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，這可能導(dǎo)致質(zhì)量控制人員無(wú)法專注于安全方面的工作。其次，質(zhì)量控制人員的安全意識(shí)不足，難以有效監(jiān)督施工現(xiàn)場(chǎng)的安全情況。他們可能更關(guān)注施工質(zhì)量而忽略了安全隱患和漏洞的存在。這些安全隱患和漏洞往往成為安全事故的源頭。一旦發(fā)生安全事故，不僅會(huì)延遲施工進(jìn)度，還會(huì)降低施工質(zhì)量，并給施工單位帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和聲譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)。為解決這些問(wèn)題，本文提出了基于圖像識(shí)別的電力施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理方法。

2.1 電力施工高危風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)分析框架

為了實(shí)現(xiàn)基于圖像識(shí)別的電力施工高危風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)分析，可以按照以下四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行操作：建立電力施工現(xiàn)場(chǎng)三維模型、標(biāo)注安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、建立最佳作業(yè)條件庫(kù)、施工人員行為分析［4］。首先，在建立電力施工現(xiàn)場(chǎng)三維模型的環(huán)節(jié)中，通過(guò)提取電力施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行信息，獲取現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)模型，并進(jìn)行數(shù)字化檢測(cè)獲得的量測(cè)信息。然后將這些數(shù)據(jù)模型和量測(cè)信息進(jìn)行融合，并進(jìn)行仿真，最終生成電力施工現(xiàn)場(chǎng)的三維模型。其次，在標(biāo)注安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的環(huán)節(jié)中，利用層次細(xì)節(jié)模型對(duì)電力施工中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，這些關(guān)鍵點(diǎn)是可能存在安全風(fēng)險(xiǎn)的地方，如高空作業(yè)、電氣設(shè)備等，這樣可以幫助識(shí)別出潛在的安全隱患。然后，在建立最佳作業(yè)條件庫(kù)的環(huán)節(jié)中，根據(jù)歷史上的電力施工記錄和經(jīng)驗(yàn)，建立起最佳作業(yè)條件和預(yù)警范圍。這些條件包括施工步驟、施工安全措施以及施工環(huán)境的影響因素，可以用來(lái)判斷當(dāng)前施工是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)。最后，在施工人員行為分析的環(huán)節(jié)中，通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)的攝像頭和施工人員佩戴的安全帽，提取施工人員的行為特征。將這些特征與最佳作業(yè)條件庫(kù)的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行高危風(fēng)險(xiǎn)告警，提醒施工人員注意安全。通過(guò)以上四個(gè)環(huán)節(jié)，基于圖像識(shí)別的電力施工高危風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)分析可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的高危風(fēng)險(xiǎn)，有效預(yù)防安全事故的發(fā)生。

2.2 常規(guī)故障缺陷檢測(cè)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路巡檢圖像的故障缺陷定位，可以采用基于SSD 算法的常規(guī)故障檢測(cè)方法。該方法參考了YOLOv1 結(jié)構(gòu)，并通過(guò)以下關(guān)鍵步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)［5］：（1）采用MFIDN 模型對(duì)電網(wǎng)巡檢圖像進(jìn)行深度特征提取。該模型設(shè)計(jì)了骨干網(wǎng)絡(luò)，并利用非線性激活函數(shù)提高模型的泛化能力，以提取巡檢圖像的深度特征。（2）將不同尺度的特征層進(jìn)行融合，以獲取更具全局性和上下文信息的特征。（3）采用SSD 損失函數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)處理，通過(guò)回歸分析和平滑L1 損失函數(shù)提高檢測(cè)精度。此外，為了克服單步驟模型的缺陷，可以設(shè)計(jì)兩組特征提取結(jié)構(gòu)，以提高受檢測(cè)圖片的檢測(cè)范圍。當(dāng)檢測(cè)到故障缺陷時(shí)，對(duì)航拍圖片的特征圖進(jìn)行卷積操作，然后對(duì)求和計(jì)算之后的特征圖進(jìn)行篩選和去噪處理。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)航拍圖片的特征圖維度為28×128 時(shí)，首先對(duì)特征圖進(jìn)行求和計(jì)算，然后進(jìn)行篩選和去噪處理。

3 圖像識(shí)別技術(shù)在電施工中應(yīng)用分析

在電力企業(yè)中，圖像識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于設(shè)備形態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的獲取。通過(guò)對(duì)采集的圖像進(jìn)行預(yù)處理，并提取圖像的輪廓特征，可有效判斷設(shè)備狀態(tài)。

3.1 電力施工身份識(shí)別

將基于圖像識(shí)別的電力施工人員身份檢測(cè)技術(shù)的抗干擾能力與傳統(tǒng)身份檢測(cè)技術(shù)的抗干擾能力進(jìn)行比較，其具體對(duì)比結(jié)果如圖1至圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)身份檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)結(jié)果

圖2 本文身份檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)結(jié)果

由上圖可以看出，傳統(tǒng)的身份檢測(cè)技術(shù)面對(duì)干擾時(shí)表現(xiàn)欠佳，無(wú)法精確識(shí)別人臉面部特征，導(dǎo)致識(shí)別結(jié)果模糊不清。相比之下，基于圖像識(shí)別的身份檢測(cè)技術(shù)能夠準(zhǔn)確捕捉電力施工人員人臉面部特征，從而實(shí)現(xiàn)精確檢測(cè)電力施工人員身份。將圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于電力施工人員身份檢測(cè)，其抗干擾能力明顯提升，超越了傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)。此外，結(jié)合電力施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行身份檢測(cè)還能有效加強(qiáng)施工人員的身份核驗(yàn)，提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性，減少潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 檢測(cè)電力施工人員穿戴、操作是否違規(guī)

傳統(tǒng)的安全檢查方式存在一定的局限性，如人為因素、檢查頻率等，而基于圖像識(shí)別技術(shù)的安全檢測(cè)系統(tǒng)可以自動(dòng)、實(shí)時(shí)地對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，有效提高檢測(cè)效率。該系統(tǒng)通過(guò)攝像頭或其他圖像采集設(shè)備獲取施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)圖像，然后利用圖像識(shí)別算法對(duì)圖像進(jìn)行分析和處理，判斷施工人員是否按照規(guī)定穿戴防護(hù)用具，如安全帽、工作服等。

具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

（1）圖像采集：利用攝像頭或其他圖像采集設(shè)備獲取施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)圖像，并將其傳輸?shù)胶笈_(tái)進(jìn)行處理。

（2）圖像預(yù)處理：對(duì)采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像壓縮、去噪等操作，以提高后續(xù)處理的準(zhǔn)確性和效率。

（3）特征提?。簭念A(yù)處理后的圖像中提取出人員的特征信息，如服裝顏色、形狀等。

（4）目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別：利用提取到的特征信息進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別，判斷人員是否按照規(guī)定穿戴防護(hù)用具。

（5）結(jié)果輸出：將檢測(cè)結(jié)果輸出到監(jiān)控中心或相關(guān)責(zé)任人，以便及時(shí)采取相應(yīng)的措施。

應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行安全檢測(cè)可以有效地提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性，同時(shí)減少人力和時(shí)間成本。此外，該技術(shù)還可以結(jié)合智能分析、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)、智能化的安全檢測(cè)，為電力施工現(xiàn)場(chǎng)提供更加全面的安全保障。

通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)，還可以自動(dòng)、實(shí)時(shí)地監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)人員的操作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正違規(guī)行為，保障施工現(xiàn)場(chǎng)的安全。圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行操作檢測(cè)可以有效地減少人為因素的干擾，提高安全管理的準(zhǔn)確性和效率。同時(shí)，該技術(shù)還可以結(jié)合智能分析、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)、智能化的操作檢測(cè)，為電力施工現(xiàn)場(chǎng)提供更加全面的安全保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖像識(shí)別技術(shù)在電力施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。它能夠通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的攝像頭進(jìn)行監(jiān)控和分析，實(shí)時(shí)檢測(cè)并識(shí)別出存在的安全隱患，如人員違章行為、機(jī)械設(shè)備故障等，從而及時(shí)采取措施進(jìn)行干預(yù)和預(yù)警，保障施工人員的安全。借助圖像識(shí)別技術(shù)，可以建立起智能化的安全管理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，準(zhǔn)確識(shí)別出各類風(fēng)險(xiǎn)因素，如高處作業(yè)、電氣設(shè)備使用等，并針對(duì)性地發(fā)出預(yù)警信息，提醒現(xiàn)場(chǎng)人員注意安全。此外，圖像識(shí)別技術(shù)還能夠結(jié)合人臉識(shí)別、安全區(qū)域識(shí)別等手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)人員的身份認(rèn)證和區(qū)域訪問(wèn)控制，進(jìn)一步提升施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理水平。