融合视频、AI人工智能技术的现场安全作业智能管控应用研究

融合视频、AI人工智能技术的现场安全作业智能管控应用研究

杨充1,陈莉2

1长庆工程设计有限公司 陕西西安 710018

2中国石油长庆油田分公司第四采油厂 宁夏银川 750000

摘要：针对当前场站人力资源不充足，对所有的作业现场无法都做到实时、准确地获取现场实际情况，远程交流手段不足，且信息传递不充分。基于IOC大屏展示已整合流程数据、视频数据、AI告警数据、作业位置、等多维度作业信息，实现风险作业态势感知、安全管理辅助决策与重要作业实时监督。

关键词：安全作业智能管控；智能识别告警；智能辅助监督；IOC大屏

1.现场安全作业管控现状

为了全面提升中大型场站从设计、建设至运营阶段的信息化水平，有效支撑企业战略、组织管理和关键业务的高效运行，提升企业的核心竞争力，满足业务生产发展需要，需针对目前信息化发展的趋势，结合工程建设的实际情况，开始工程建设的智能化应用。

2.系统设计理念

安全作业管理平台为场站提供动火作业管理、作业现场智能监管、大屏展示所需的IT服务和能力。整体架构包含数据采集层、数据传输层、数据存储及处理、软件和算法、应用界面。

图1 整体构架框图

3.现场安全作业智能管控解决方案

3.1.动火作业管理

动火作业管理系统的主要功能是通过动火作业流程数字化，提升动火作业流程的处理效率与许可证的填写及审批效率。功能模块包括计划制定、方案管理、JSA、安全技术交底、气体检测、许可证管理、计划关闭。

3.1.1.计划制定

动火作业计划的生命周期管理，从计划指定开始，到计划关闭后，由计划负责人填写实际完成时间结束。

3.1.2.方案管理

作业申请人负责录入方案。创建方案时，可以创建一个新的方案，也可以从已有的模板中选择一个创建。按模板创建的方案将自动填充模板中已有的内容。

3.1.3.JSA风险分析

作业申请人组织相关人员对作业的风险进行评估。评估的内容包括工作步骤、风险及危害程度、相应的控制措施等，评估完成后生成风险评估结果。

3.1.4.安全技术交底

作业负责人组织作业相关人员进行安全培训和技术交底，输出技术交底记录。支持上传附件，附件可以是图片或视频。

3.1.5.气体检测

许可证审批之前，作业负责人负责进行气体检测，并确认气体检测结果合格，生成作业前气体检测记录。

3.1.6.许可证管理

作业申请人根据作业方案中定义的作业类型进行一到多个作业许可证的填报，所有的许可证都审批完成后，才能实施作业。填报内容包括作业基本内容、风险和安全措施确认、气体检测结果、审批流程填报。

3.1.7.计划关闭

动火作业计划的作业全部完成，许可证关闭后，计划负责人填写计划的实际完成时间，计划关闭。

3.2.智能化监管

智能监管系统的主要功能是通过AI智能分析技术，自动识别作业过程中的异常情况，及时上报告警。同时借助场站与集团的网络专线，实现远程智能监管功能。功能模块包括：视频监控模块、AI算法管理模块、异常告警管理模块、视频语音通话模块。

作业监控：依赖流动性设备的视频输入，如移动布控球、智能安全帽、智能防爆终端等，同时可复用场站现有的固定摄像设备，如防爆枪机、非防爆固定摄像头等，完成视频、图片影像文件的采集，实现风险作业的各关键节点影像资料的留底存档及风险作业现场实时监控全过程覆盖。

AI辅助检测监督：借助现场的固定摄像头或者移动的端侧录像设备，获取现场的实时视频信息，结合后台服务的AI智能识别能力，实现风险作业前人员资质二次校验、风险作业中合规性智能识别及异常类智能识别的功能，同时对异常情况可生成告警信息并及时通知相关人员。

远程语音对讲：提供AI智能监控异常告警统一展示界面，结合AI智能识别的功能，对于风险作业的异常情况，及时上报。远程监督人员依赖后端服务的语音通话能力，及作业现场摄像设备的音频外放功能，实现前后方的语音视频通话功能，通过实时语音视频功能完成对现场的纠正指导操作。

上级单位监管：场站侧视频监控平台可借助场站与集团侧网络专线，实现风险作业远程可视，加强集团侧对风险作业现场的远程监管功能，各场站安全状态一目了然

3.2.1.作业过程监控模块

视频监控管理模块主要实现对作业现场的实时监控功能，通过PC及手机端入口可查看风险作业现场的实时情况。

3.2.2.AI算法管理

依赖视频管理平台（视频管理+AI算法的智能一体机）完成对AI算法包的部署及管理功能，可提供算法模型部署所需要的算力资源，推理资源池支持CPU、GPU等异构算力。统一的资源池管理避免了各个应用独立申请资源，资源使用完后无法及时资源回收的问题，可以高效的管理资源，节省成本。

3.2.3.异常告警管理

对于风险作业现场的异常情况，结合AI智能识别功能，可自动生成异常告警，并可生成实时通知，指导相关人员及时纠正处理。

3.2.4.视频语音通话

对于风险作业异常告警的场景，后方监管人员可通过PC端或手机APP端的视频语音通过入口，依赖端侧具备通话功能的智能安全帽或移动布控球，完成前后方的视频语音通话能力，达到对作业现场远程指导的目的。

3.3.IOC大屏展示

系统将采集设备、安全管理工作所关注信息，对相关信息进行分析处理，形成作业监控一张图、设备运行管理一张图、现场安全管理一张图。

相关工作人员能够在调度大屏或PC工作界面，查看一张图，为生产、设备、安全管理工作提供信息支撑和决策支持。

3.3.1.一屏总览

配置统一权限，根据不同的权限和角色，登录系统后自动进入一屏总览全局，宏观可视化、一体化管控，对场站的高风险作业、安全生产作业、一般作业等专题数据统计分析查询。

3.3.2.视频监控管理应用

将场站内的摄像机位置标注，宏观掌控站内摄像机位置分布情况。对于相邻画面进行拼接融合，形成更大分辨率画面，解决监管人员同时观看多个镜头画面，无法对大场景进行全局实时监测等问题。

3.3.3.作业监控一张图

基于对高风险作业、生产作业、一般作业等业务流线上流转，将数据整合到IOC进行可视化监控。

基于可视化场景，构建作业专题图，实现高风险作业安全管理，对作业过程中的数据进行统计分析呈现，包括作业的合格率、作业监督报警、作业闭环等，同时与作业流程数据及视频监控数据进行绑定，可从中获取子流程、一案一档及视频监控等信息。通过远程视频进行指导和抽查，实现管理者与施工人员的作业一致性，有助于管理者实时掌握一线情况，并及时做出决策。

4.预期目标

1）通过动火作业管理管理系统建设，实现对场站风险作业的可视可管可控。

2）通过数字化的手段，提升场站安全管控水平，降低人员劳动强度，助力管理提升，使远程安全成为可能。

3）通过安全管理一张屏，实现风险作业远程可视，安全状态一目了然。

4）结合实时便携智能终端和移动APP，实现作业过程全流程可视管控。

5）通过数字化手段降低人为自选动作可能出现的问题，降低生产作业风险。

6）引入AI算法，实现作业风险智能识别，辅助提升风险作业可管可控能力。

7）通过一票一档，实现风险作业可管理、可回溯，作业经验逐步沉淀。

5.总结

通过融合视频、AI人工智能技术的现场安全作业智能管控应用研究与探索，逐步推广至工程建设和检维修工作中动火作业、挖掘作业、高处作业、受限空间作业、临时用电作业、吊装作业、脚手架作业、盲板作业、水上水下作业等直接作业环节全流程数字化和监控的实时化，减少或者避免人的不安全行为、物的不安全状态以及环境的不安全因素造成的不安全因素，最终达到安全管理无死角。项目创新创效成果及效益分析如下：

1）降低安全事故发生概率：通过减少人为自选动作、24小时实时监控、AI辅助等手段，提升安全管控水平，预计可降低安全事故发生概率。

2）提升效率：可以将原本2-3小时的作业审批周期缩短到20分钟以内，大幅提升作业审批效率，降低人员劳动强度，预计可节约人力成本20%。

3）提升本质安全能力：借助统建的数字平台和智能应用，结合本地专属网络、便携智能终端等，在实现数据共享的同时，大幅提升场站在作业安全领域的本质安全能力。

参考文献

[1] 陈维民.基于风险评估的安全管理[J].现代职业安全,2004(4):55-55.

[2] LIN W S，ZHANG N，GU A Z. LNG （liquefied natural gas）：A necessary part in China’s future energy infrastructure [J] Energy ，2010，35（11）：83-91

[3] 张旭雷.班组安全工作常见问题及改进措施[J].现代职业安全,2019,0(12):75-76.

[4] 周亮. 油气管道施工工程的控制与管理[J]. 数字化用户, 2017,23(51):30.

[5] 郑贤斌[1].浅析安全、危险、隐患和事故之间的关系[J].中国安全生产科学技术,2007,3(3):49-52.