人工智能技術(shù)在電力基建領(lǐng)域的研究與實(shí)踐

付曉艷

摘要：近年來(lái)，電網(wǎng)投資額不斷擴(kuò)大，主配網(wǎng)施工項(xiàng)目不斷增加，同時(shí)對(duì)于設(shè)備物資、安全管理、施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、造價(jià)信息等提出了更精細(xì)的管控要求。在這一形勢(shì)下，傳統(tǒng)的人工巡視、手工紙質(zhì)記錄等監(jiān)管方式，已經(jīng)無(wú)法滿足電力項(xiàng)目高質(zhì)量建設(shè)的要求?；诖耍疚膶?duì)電力基建工程中人工智能技術(shù)進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：人工智能;智慧工地;電力基建

一、概述

在人員管理方面，通過(guò)視頻監(jiān)控、動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別、行為識(shí)別等技術(shù)，有效解決施工隊(duì)伍流動(dòng)性大、工人隨意進(jìn)出、身份難以驗(yàn)證、人員違章制止不及時(shí)、站班會(huì)無(wú)法監(jiān)控等問(wèn)題。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方面，通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)、車牌識(shí)別、智能抄表等技術(shù)，助力項(xiàng)目管理人員更全面、更客觀掌控工地狀態(tài)，做出更準(zhǔn)確的管理決策。在高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)監(jiān)測(cè)方面，對(duì)深基坑、高支模、機(jī)械吊裝等作業(yè)部署傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和趨勢(shì)評(píng)估，提升人身、機(jī)械安全隱患防控效率。在BIM應(yīng)用方面，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、施工人員和物料分配;開展安全技術(shù)專項(xiàng)方案可視化交底，提高現(xiàn)場(chǎng)安全管控水平;形成項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程完整數(shù)據(jù)資產(chǎn)，為資產(chǎn)全生命周期管理、數(shù)字化移交、智慧運(yùn)維打好基礎(chǔ)。在問(wèn)題在線管理方面，結(jié)合平臺(tái)配套的移動(dòng)應(yīng)用APP，安全質(zhì)量的日常巡查、發(fā)布存在問(wèn)題、反饋整改進(jìn)度、問(wèn)題復(fù)查閉環(huán)均可在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)開展，有效避免安全質(zhì)量管理出現(xiàn)“兩張皮”情況。同時(shí)，需與“6+1”、現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)APP等業(yè)務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)、省、地和項(xiàng)目四個(gè)層級(jí)數(shù)據(jù)的抓取、歸集、統(tǒng)計(jì)與呈現(xiàn)，可以滿足不同管理人員的運(yùn)營(yíng)管控需求。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）應(yīng)用功能描述

智慧項(xiàng)目管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的功能包括項(xiàng)目總覽、環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管等。①項(xiàng)目管理。對(duì)項(xiàng)目概況、人員管理、質(zhì)量管理、安全管理、監(jiān)理管理、文檔管理進(jìn)行高效管理，通過(guò)圖形數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析，方便管理人員實(shí)時(shí)了解項(xiàng)目信息，減少質(zhì)量和安全隱患，掌握整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)情況。②環(huán)境監(jiān)測(cè)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度、揚(yáng)塵PM值、風(fēng)速、火災(zāi)、噪音、天氣等施工環(huán)境，分析數(shù)據(jù)預(yù)判環(huán)境變化，自動(dòng)啟動(dòng)環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備，保證現(xiàn)場(chǎng)人員施工環(huán)境安全。3.危大工程監(jiān)測(cè)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄塔吊、深基坑、高支模、設(shè)備資產(chǎn)等危大工程實(shí)施狀態(tài)信息，開展大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和趨勢(shì)評(píng)估，超出正常值時(shí)即刻預(yù)警，提升人身、機(jī)械安全隱患防控效率。4現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管。利用視頻監(jiān)控設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控、站班會(huì)、安全行為監(jiān)控、電子周界識(shí)別、車輛識(shí)別、車輛運(yùn)輸監(jiān)測(cè)、門閘、用水用電管理、移動(dòng)安全質(zhì)量監(jiān)測(cè)等現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行監(jiān)管，實(shí)時(shí)記錄現(xiàn)場(chǎng)人員和設(shè)備行為信息，預(yù)警現(xiàn)場(chǎng)異常情況，保障人員作業(yè)安全。5高級(jí)應(yīng)用功能。能與相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理KPI，并集成BIM的輕量化應(yīng)用。利用VR、無(wú)人機(jī)、紅外熱成像技術(shù)、3D打印、智能機(jī)器人等智能巡檢設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能應(yīng)用場(chǎng)景管控和建設(shè)功能。

（二）軟件體系架構(gòu)

為了構(gòu)建安全性、可靠性、可伸縮性、高可用性和擴(kuò)展性的應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)，系統(tǒng)采用SOA（Service-Oriented Architecture）面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，避免產(chǎn)生信息孤島，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源最大限度利用，降低企業(yè)數(shù)據(jù)整合的成本，同時(shí)也方便以后的擴(kuò)展。具體實(shí)現(xiàn)上，在系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用架構(gòu)上通過(guò)成熟、標(biāo)準(zhǔn)J2EE（Java 2 Enterprise Edition）架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)采集處理上采用C/C++開發(fā)。J2EE體系結(jié)構(gòu)通常包括客戶端、展示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層等。①客戶端：系統(tǒng)的應(yīng)用操作端采用瀏覽器模式（Brows-er），對(duì)于一些必須插件，通過(guò)JAVA Web Start技術(shù)對(duì)客戶端的自動(dòng)下載，安裝和版本升級(jí)，真正實(shí)現(xiàn)零客戶端。②展示層：采用JavaScript、Servlet、AJAX、HTML、JSP、taglib等展示層組件，利用展示層的常用設(shè)計(jì)模式及開發(fā)框架，客戶端界面采用HTTPiHTTPS/XMLHTTP等方式與WEB應(yīng)用服務(wù)器通訊。③業(yè)務(wù)邏輯層：運(yùn)行平臺(tái)采用J2EE應(yīng)用服務(wù)器，業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)J2EE核心設(shè)計(jì)模式開發(fā)邏輯組件，在J2EE應(yīng)用服務(wù)器上以SOA組件的形式進(jìn)行部署及運(yùn)行，提供各種服務(wù)支撐系統(tǒng)功能。采用基于數(shù)據(jù)處理構(gòu)件和JDBC、O-Rmapping. CMP所組成的數(shù)據(jù)持久性框架，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)、存儲(chǔ)。

（三）關(guān)鍵技術(shù)

1.大數(shù)據(jù)技術(shù)

①文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。針對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)計(jì)算等涉及對(duì)大量的數(shù)據(jù)表的復(fù)雜的關(guān)聯(lián)查詢（卡迪爾乘積非常大、涉及的庫(kù)表多）的系統(tǒng)應(yīng)用，這些應(yīng)用嚴(yán)重占用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的1/0及CPU、內(nèi)存資源，我們引入文件系統(tǒng)的概念，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到專有格式的文件中。這樣可大大加快“單表”查詢速度。②實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)方案。針對(duì)客戶節(jié)點(diǎn)需要常態(tài)訪問(wèn)的參數(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，我們引入了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的概念，將這些客戶節(jié)點(diǎn)需要訪問(wèn)的參數(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和需長(zhǎng)期保留的各類服務(wù)實(shí)時(shí)存在應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)存中，把大部分業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)用服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，把對(duì)硬盤等存儲(chǔ)設(shè)備的讀寫操作轉(zhuǎn)為對(duì)內(nèi)存的讀寫操作，減少了對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器的壓力，大大提高了系統(tǒng)整體性能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性。

2.人工智能技術(shù)

①人臉檢測(cè)抓拍。在監(jiān)控畫面中出現(xiàn)人臉時(shí)，可以自動(dòng)檢測(cè)到人臉，然后對(duì)人臉進(jìn)行摳圖處理并以元數(shù)據(jù)的方式上傳。在智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的WEB頁(yè)面中，可以實(shí)時(shí)觀看對(duì)應(yīng)檢測(cè)到的人臉以長(zhǎng)方形框框出。當(dāng)同一個(gè)人臉在畫面中持續(xù)出現(xiàn)時(shí)，攝像機(jī)會(huì)根據(jù)要求扣取一張質(zhì)量最好的小圖以元數(shù)據(jù)的方式上傳，所謂的質(zhì)量最好一般是提供給平臺(tái)端人臉對(duì)比或識(shí)別使用，一般認(rèn)為正面可看到雙瞳、圖像清晰。與系統(tǒng)備案的人員圖像比對(duì)，完成人員的身份、權(quán)限識(shí)別。②車牌識(shí)別。當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)畫面視野時(shí)，車牌識(shí)別算法先對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)并跟蹤，在跟蹤過(guò)程中定位出車牌的位置，具體的車牌定位出來(lái)之后，對(duì)車牌進(jìn)行預(yù)處理，如車牌的去模糊化、車牌的矯正處理等等，最后再進(jìn)行車牌識(shí)別，幾個(gè)步驟相輔相成，每一個(gè)步驟都有會(huì)車牌識(shí)別的召回率及準(zhǔn)確率。③安全帽識(shí)別。當(dāng)監(jiān)控畫面中持續(xù)出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)要求扣取一張質(zhì)量最好的小圖以元數(shù)據(jù)的方式上傳，所謂的質(zhì)量最好一般是提供給平臺(tái)端人臉對(duì)比或識(shí)別使用，一般認(rèn)為正面可看到雙瞳、圖像清晰。

三、結(jié)束語(yǔ)

先進(jìn)的人工智能技術(shù)已深刻改變了人們的工作、生活方式，也為基建項(xiàng)目管理走向科學(xué)智能、集成高效創(chuàng)造了無(wú)限可能。我們期望，通過(guò)智慧工地整體解決方案，讓每一個(gè)施工者安全作業(yè)，讓每一個(gè)管理者高效從容，讓每一個(gè)項(xiàng)目圓滿建成，助力電力基建走向智慧、走向更好的未來(lái)！

參考文獻(xiàn)：

[1]曾凝霜，劉琰，徐波，等基于BIM的智慧工地管理體系框架研究[J].施工技術(shù)，2015，44（10）：96-100

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