基于AI技術(shù)的熱網(wǎng)智能化巡檢系統(tǒng)建設(shè)研究

浦紹旭　劉汝忠　劉宇　黃二妮　陳永清

摘要：目前，發(fā)電企業(yè)外供熱網(wǎng)巡檢工作主要采用人力、視頻監(jiān)控等方式，巡檢手段缺乏且效率較低，未能有效解放人力資原。本文敘述一種全新的巡檢方式，達(dá)到解放人力資源、提高巡視效率的目的。利用視頻監(jiān)控進(jìn)行日常巡檢，大都采用高性能的前端采集設(shè)備，系統(tǒng)架構(gòu)比較成熟。但缺少端、邊、網(wǎng)整體電力物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)處理能力。故本文就一種新型的基于AI技術(shù)的熱網(wǎng)智能巡檢系統(tǒng)進(jìn)行研究與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：供熱管網(wǎng);智能巡檢;視頻監(jiān)控;AI人工智能;AI+IoT技術(shù)

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1.行業(yè)現(xiàn)狀

我國(guó)地域遼闊，地形復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境多樣，通過(guò)巡檢及時(shí)掌握管供熱管網(wǎng)運(yùn)行狀況及周邊環(huán)境變化，發(fā)現(xiàn)管道缺陷和安全隱患，是保證供熱管網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。然而當(dāng)前供熱管道巡檢現(xiàn)狀卻多以人工運(yùn)檢為主，這給當(dāng)前供熱管道的巡檢帶來(lái)了諸多安全隱患與困難。

●缺少技術(shù)手段，費(fèi)力耗時(shí)

多人按固定線路進(jìn)行巡點(diǎn)檢，缺少有效的技術(shù)手段支撐，巡視人員開展檢查工作比較困難，消耗大量人力物力和財(cái)力，執(zhí)行效果不明顯。

●存在巡視盲區(qū)

人工巡視的方法既增加了巡視人員的檢查難度，同時(shí)由于管網(wǎng)線路長(zhǎng)、分布廣泛不能覆蓋到整個(gè)設(shè)備，存在一定巡視盲區(qū)。

●不具有實(shí)時(shí)性

發(fā)現(xiàn)的隱患點(diǎn)（如管網(wǎng)保溫層脫落、疏水器故障）不能及時(shí)上報(bào)，隱患地點(diǎn)及情況描述不清，造成無(wú)法針對(duì)情況對(duì)供熱管網(wǎng)和設(shè)施進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，從而存在大量安全隱患，易延誤缺陷或故障的最佳處理時(shí)機(jī)，造成事故損失擴(kuò)大。

●設(shè)備管理策略達(dá)不到持續(xù)優(yōu)化

設(shè)備管理策略還停留在傳統(tǒng)的計(jì)劃維修、事后維修模式，達(dá)不到持續(xù)優(yōu)化維護(hù)策略、優(yōu)化檢修的目的。導(dǎo)致設(shè)備利用率較低，可靠性、經(jīng)濟(jì)性得不到充分保證，運(yùn)維費(fèi)用持續(xù)居高不下。

1.2.建設(shè)目標(biāo)及部署

基于AI技術(shù)的熱網(wǎng)智能化巡檢系統(tǒng)，針對(duì)供熱管網(wǎng)進(jìn)行全線現(xiàn)場(chǎng)勘察、設(shè)計(jì)開發(fā)的一套智能巡檢管理系統(tǒng)，并與前期已建成的智能監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)測(cè)預(yù)警模塊進(jìn)行集成聯(lián)動(dòng)。

整體系統(tǒng)以“AI智能視頻分析+環(huán)境傳感器”作為數(shù)據(jù)采集載體，融合人工智能，物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)供熱管道場(chǎng)景下的高頻次、常態(tài)化和無(wú)人值守的巡檢工作，足不出戶，統(tǒng)攬全局。

通過(guò)采集傳輸現(xiàn)場(chǎng)50臺(tái)視頻監(jiān)控設(shè)備、7臺(tái)溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備和4臺(tái)噪音監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議傳輸至系統(tǒng)平臺(tái)。

2系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

2.1.大屏首頁(yè)

實(shí)現(xiàn)智能熱網(wǎng)巡檢系統(tǒng)對(duì)發(fā)電企業(yè)供熱管網(wǎng)的巡檢任務(wù)、傳感數(shù)據(jù)、視頻分析數(shù)據(jù)、異常告警及消除率“巡檢一張圖”的全面感知。

2.2.實(shí)時(shí)監(jiān)視

2.2.1結(jié)構(gòu)化視圖

視頻查看：通過(guò)全廠視頻展示攝像機(jī)及傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)控情況。顯示傳感器數(shù)據(jù)值。

傳感器數(shù)據(jù)：當(dāng)前傳感器類型包含有溫度、噪音、位移，每種類型的傳感器都可以設(shè)置報(bào)警值。

2.2.2地圖導(dǎo)航

管道模擬：以電子地圖的形式展示視頻攝像機(jī)的分布情況，點(diǎn)擊每一個(gè)攝像機(jī)可以查看現(xiàn)場(chǎng)視頻，將所有攝像機(jī)在地圖上顯示，并用連線將攝像機(jī)連接起來(lái)，模擬管道效果。

視頻查看：點(diǎn)擊地圖中的攝像機(jī)名稱，頁(yè)面右側(cè)跳出視頻窗口，可將現(xiàn)場(chǎng)視頻畫面分窗口顯示，可細(xì)分為4窗口、8窗口、12窗口、25窗口等。

傳感器數(shù)據(jù)查看：點(diǎn)擊地圖中的傳感器數(shù)據(jù)，頁(yè)面跳出該測(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)曲線。

2.3.巡檢計(jì)劃

可實(shí)現(xiàn)定人、定周期、定區(qū)域自動(dòng)生成巡檢任務(wù)，巡檢人員在線領(lǐng)取巡檢任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)可關(guān)聯(lián)該任務(wù)所涉及位置相關(guān)的高清攝像機(jī)及無(wú)線傳感器等設(shè)備，供巡檢查看，并對(duì)該任務(wù)下相關(guān)的巡檢項(xiàng)一一與視頻畫面對(duì)比檢查，傳感器測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)在巡檢項(xiàng)內(nèi)顯示，在線巡檢后打卡提交巡檢記錄。

2.4.巡檢執(zhí)行

巡檢人員在線領(lǐng)取巡檢任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)可關(guān)聯(lián)該任務(wù)所涉及位置相關(guān)的高清攝像機(jī)及無(wú)線傳感器等設(shè)備，供巡檢查看，并對(duì)該任務(wù)下相關(guān)的巡檢項(xiàng)與視頻畫面對(duì)比檢查，傳感器測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)在巡檢項(xiàng)內(nèi)顯示，在線巡檢后打卡提交巡檢記錄。

2.5.巡檢統(tǒng)計(jì)

可以對(duì)在線巡檢任務(wù)執(zhí)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，包含巡檢用時(shí)、巡檢計(jì)劃?rùn)z查項(xiàng)、實(shí)際檢查項(xiàng)、漏檢項(xiàng)、異常數(shù)據(jù)等內(nèi)容，讓管理者全方面了解巡檢人員在線巡檢質(zhì)量，并督促提高。

2.6.填報(bào)缺陷

在線發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷時(shí)，可立即在系統(tǒng)上進(jìn)行缺陷登記。按事先配置好的缺陷流程進(jìn)行審批、判斷和確認(rèn)。

2.7.區(qū)域報(bào)警

視頻虛擬電子圍欄是利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的智能視頻分析原理，在攝像機(jī)監(jiān)視的場(chǎng)景范圍內(nèi)，根據(jù)監(jiān)控需要和目的設(shè)置警戒區(qū)域。當(dāng)報(bào)警警戒區(qū)域內(nèi)有人入侵、離開時(shí)，在線巡檢系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警并記錄現(xiàn)場(chǎng)的視頻畫面，并實(shí)現(xiàn)后臺(tái)報(bào)警。

2.8.安全帽佩戴識(shí)別

通過(guò)基于視頻流的智能圖像識(shí)別系統(tǒng)，利用深度學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)識(shí)別人員與安全帽等特征對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督提供有力保障，當(dāng)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有佩戴安全帽人員進(jìn)入?yún)^(qū)域后，進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。

2.9.火災(zāi)煙霧監(jiān)測(cè)

基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別方法，通過(guò)對(duì)采集到的視頻圖像進(jìn)行處理，分析火焰和煙霧的色度、紋理、運(yùn)動(dòng)以及頻譜等特性，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地判斷出監(jiān)控視場(chǎng)內(nèi)的煙霧和火焰特征，給出火災(zāi)預(yù)警，傳輸最直觀的視頻圖像，在早期就鎖定火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。

2.10.廣播對(duì)講

在攝像機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面，通過(guò)點(diǎn)擊右下角功能按鍵-麥克風(fēng)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)的對(duì)講，提高溝通效率及預(yù)防違規(guī)事件發(fā)生。內(nèi)置揚(yáng)聲器5W左右，聲音在100db以上。

2.11.告警統(tǒng)計(jì)

異常數(shù)據(jù)管理：對(duì)巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的巡檢項(xiàng)異常情況進(jìn)行記錄，方便統(tǒng)計(jì)管理。

報(bào)警記錄查詢：可全面展示報(bào)警信息，將所有區(qū)域內(nèi)違規(guī)數(shù)據(jù)化管理，實(shí)現(xiàn)安全管理數(shù)據(jù)化。

當(dāng)有新的報(bào)警時(shí)，后臺(tái)可自動(dòng)抓拍，錄像，方便事件源追溯。

3應(yīng)用成果

基于AI技術(shù)的熱網(wǎng)智能化巡檢系統(tǒng)可為供熱管網(wǎng)打造高頻次、常態(tài)化、無(wú)人值守化自主巡檢模式，有效協(xié)同供熱管網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，減輕人員投入壓力，實(shí)現(xiàn)降本增效。

通過(guò)智能視頻分析、傳感數(shù)據(jù)采集等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢工作的全過(guò)程、立體化管控。

基于AI技術(shù)的熱網(wǎng)智能化巡檢系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)巡檢工作進(jìn)行全程監(jiān)控與數(shù)字化管理，完善了傳統(tǒng)人工巡檢方式所帶來(lái)的弊端。

結(jié)語(yǔ)

部署并應(yīng)用基于AI技術(shù)的熱網(wǎng)智能化巡檢系統(tǒng)，不僅大大降低了人工巡檢所帶來(lái)的安全隱患和難度，而且顯著提升了供熱管線的巡檢效率和精細(xì)度。

在國(guó)家對(duì)能源需求越來(lái)越大的今天，在數(shù)字化、智能化變革的浪潮中，發(fā)電供熱企業(yè)將充分運(yùn)用AI視頻智能分析、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，不斷創(chuàng)新，為發(fā)電企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化的轉(zhuǎn)型升級(jí)助力。