基于圖像數(shù)據(jù)特征差異性的電力工程安全預(yù)警方法

丁國亮 代海建 王虎 周進(jìn)艷

摘 要：本文涉及電力工程建視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的安全預(yù)警方法。初始圖像對象關(guān)系向量模型與實(shí)時(shí)采集的圖像對象向量模型進(jìn)行差異性比較，判斷當(dāng)前監(jiān)控設(shè)施所處的狀態(tài)。本發(fā)明可有效幫助電力工程技術(shù)管理人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行安全評估，減少工程事故，提升工程建設(shè)效率。

關(guān)鍵詞：特征向量；預(yù)警

一、背景

長期以來，電力建設(shè)公司工程項(xiàng)目地點(diǎn)遠(yuǎn)離市區(qū)，條件艱苦，通信手段落后，既沒有公司專用局域網(wǎng)覆蓋，電信、移動(dòng)公網(wǎng)信號(hào)又差，站內(nèi)聯(lián)系靠對講機(jī)，站外與總公司聯(lián)系靠手機(jī)，數(shù)字化管理和辦公條件很差。特別是針對我國西部地區(qū)，具有沙塵暴、低溫、冰雪、雷暴、高海拔等氣候特點(diǎn)，惡劣的氣候環(huán)境已電力建設(shè)公司工程項(xiàng)目造成了很大的影響，包括設(shè)備維護(hù)工作量的增加，人力成本的上升。

二、工程需求

近年來伴隨著工程管理工作的提升要求，電力建設(shè)公司工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場逐步配備了一套可臨時(shí)部署的應(yīng)急無線通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境解決了施工現(xiàn)場智能化管理問題。例如，總公司辦公局域網(wǎng)的施工現(xiàn)場延伸，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化網(wǎng)絡(luò)管理，總公司領(lǐng)導(dǎo)通過電腦和網(wǎng)絡(luò)可以輕松掌握現(xiàn)場的施工情況；施工現(xiàn)場工作人員可以在公司網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下辦公，提高工作效率；施工現(xiàn)場視頻監(jiān)控，通過臨時(shí)部署在施工現(xiàn)場的攝像頭，總公司領(lǐng)導(dǎo)以及現(xiàn)場經(jīng)理可以實(shí)時(shí)監(jiān)視管理工作現(xiàn)場，提高管理工作的效率。

隨著電力系統(tǒng)運(yùn)營管理數(shù)字化、智能化的高速發(fā)展及日趨成熟，對電力系統(tǒng)在建項(xiàng)目也提出了更高的要求。應(yīng)用最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工工地高智能化管理，極大地提高了施工質(zhì)量和管理水平。

但是到目前為止，還沒有針對電力工程項(xiàng)目建設(shè)過程中的安全預(yù)警方案，電力工程技術(shù)人員很難通過視頻流數(shù)據(jù)或者圖像數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。

三、技術(shù)路線

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種基于圖像數(shù)據(jù)特征差異性的電力工程安全預(yù)警方法，按下述步驟進(jìn)行：

（1）監(jiān)控設(shè)施圖像數(shù)據(jù)采集；

（2）圖像數(shù)據(jù)特征提取；

（3）構(gòu)建圖像特征向量的對象關(guān)系模型；

（4）計(jì)算圖像對象關(guān)系向量重心與初始圖像對象關(guān)系向量重心的偏移量；

（5）判斷當(dāng)前監(jiān)控設(shè)施所處的狀態(tài)。

具體方法是：

（1）監(jiān)控設(shè)施圖像數(shù)據(jù)采集：

利用電力建設(shè)公司工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場配備的應(yīng)急無線通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，采集待監(jiān)控設(shè)施圖像數(shù)據(jù)流，在此步驟中，通過人工判斷被監(jiān)控設(shè)施的安全狀態(tài)圖像設(shè)置為初始圖像數(shù)據(jù)；

（2）圖像數(shù)據(jù)特征提?。?/p>

根據(jù)電力建設(shè)項(xiàng)目基礎(chǔ)特性，對步驟（1）所述的待監(jiān)控設(shè)施圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行模型化處理，生成典型特征向量；

（3）構(gòu)建圖像特征向量的對象關(guān)系模型：

根據(jù)每張圖像的特征向量，構(gòu)建該圖像特征向量的對象關(guān)系向量模型，并計(jì)算該圖像特征向量對象關(guān)系向量模型的重心；

（4）計(jì)算圖像對象關(guān)系向量重心與初始圖像對象關(guān)系向量重心的偏移量：

用初始圖像特征向量對象關(guān)系向量模型與實(shí)時(shí)采集的圖像特征向量對象關(guān)系模型進(jìn)行差異性比較，來計(jì)算圖像對象關(guān)系向量重心與初始圖像對象關(guān)系向量重心的偏移量；

（5）判斷當(dāng)前監(jiān)控設(shè)施所處的狀態(tài)：

根據(jù)電力工程項(xiàng)目實(shí)施過程中人工設(shè)置的安全威脅臨界值，判斷當(dāng)前監(jiān)控設(shè)施所處的狀態(tài)。

進(jìn)一步地，步驟（1）所述的待監(jiān)控設(shè)施圖像數(shù)據(jù)包括：初始圖像數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)；其中初始圖像數(shù)據(jù)也稱為預(yù)設(shè)安全圖像數(shù)據(jù)，即初始圖像數(shù)據(jù)表示待監(jiān)控設(shè)施屬于安全狀態(tài)；實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)為待評估圖像數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，步驟（2）所述的圖像數(shù)據(jù)特征為待監(jiān)控設(shè)施圖像數(shù)據(jù)的基本信息，其生成的典型特征向量包括：顏色特征向量、文理特征向量、形狀特征向量、空間關(guān)系特征向量等。

進(jìn)一步地，步驟（3）所述的圖像特征向量對象關(guān)系模型抽象為：特征向量名稱、特征向量屬性、特征向量參數(shù)、特征向量值等概念。

進(jìn)一步地，步驟（4）所述的圖像特征向量對象關(guān)系模型重心是借鑒空間向量重心理論，對圖像特征向量對象關(guān)系模型進(jìn)行空間抽象，特征向量對應(yīng)于坐標(biāo)軸，特征參數(shù)對應(yīng)于坐標(biāo)軸變量，特征向量值對應(yīng)于具體數(shù)值。圖像對象關(guān)系模型重心即為其對應(yīng)空間向量的重心。

進(jìn)一步地，步驟（5）所述安全威脅臨界值，即為人工設(shè)置的監(jiān)控圖像和初始圖像對象關(guān)系向量模型重心在安全臨界范圍內(nèi)的數(shù)值。在初始圖像對象關(guān)系向量模型與實(shí)時(shí)采集的圖像對象關(guān)系向量模型差異性比較過程中，如果其重心偏移量超出電力工程項(xiàng)目預(yù)先設(shè)置的權(quán)重范圍，則認(rèn)為被監(jiān)控設(shè)施當(dāng)前處于具有安全隱患狀態(tài)。

四、結(jié)論

為電力建設(shè)公司工程項(xiàng)目實(shí)施了完整的設(shè)施安全監(jiān)控評估體系，并在不增加施工現(xiàn)場無線通訊設(shè)備成本的前提下，為電力工程建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)管理人員提供項(xiàng)目實(shí)施過程中的設(shè)施安全預(yù)警方法，該方法充分利用了電力工程建設(shè)項(xiàng)目現(xiàn)場無線通信設(shè)施中圖像數(shù)據(jù)采集功能，滿足了電力建設(shè)公司工程項(xiàng)目實(shí)施過程中的安全監(jiān)控、提前預(yù)警、智能管控的需求。能夠提高電力工程項(xiàng)目管理的工作效率，建立了完整的電力工程項(xiàng)目建設(shè)安全預(yù)警評估體系，為電力工程項(xiàng)目技術(shù)管理人員提供智能化的項(xiàng)目實(shí)施安全預(yù)警參考，以提前知悉電力工程項(xiàng)目實(shí)施過程中的安全隱患，進(jìn)而減少工程事故發(fā)生。

作者簡介：

丁國亮，中國能源建設(shè)集團(tuán)甘肅省電力設(shè)計(jì)院有限公司工程師，碩士，研究方向：電力通信。