基于圖像識別技術(shù)的船閘施工安全管理淺談

汪菲

（長江三峽通航管理局葛洲壩船閘管理處，湖北 宜昌 443000）

1 研究背景

三峽通航作為長江黃金水道建設(shè)和長江經(jīng)濟帶發(fā)展的重要一環(huán)，必須不斷適應(yīng)時代提出的全方位要求和需求，在交通強國戰(zhàn)略和“四個長江”建設(shè)中努力當好先行。黨的十九大報告在科技方面強調(diào)，“要瞄準科技前沿，強化基礎(chǔ)研究……實現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、加強應(yīng)用基礎(chǔ)研究……”，當前，層出不窮的新技術(shù)為在航運領(lǐng)域進行科技創(chuàng)新提供了可能，是建設(shè)現(xiàn)代三峽通航、加快推進三峽通航“五四三”戰(zhàn)略目標的重要支撐。加強科技攻關(guān)，用科技手段解決三峽通航之所急，是全面建設(shè)現(xiàn)代化三峽通航的有力手段。

通航安全是船閘工作的重中之重，船閘安全工作涵蓋了通航安全管理、設(shè)備安全管理、施工安全管理、治安消防管理等各個方面。船閘管理處作為船閘安全責任的主體，管理責任十分重大，但目前由于各種原因在實際工作中存在以下問題：

（1）管理區(qū)域點多面廣。船閘兩線三閘的地理位置布局，生產(chǎn)區(qū)域大且分散，整個現(xiàn)場的安全管理工作基本依靠專職安全員和1 到2 名巡檢人員動態(tài)巡查，特別是對于同期施工項目較多的時段，較大程度上無法做到各個施工區(qū)域人員現(xiàn)場實時監(jiān)管，對施工違章違規(guī)現(xiàn)象常通常也難以及時發(fā)現(xiàn)和預警。

（2）管理邊界情況復雜。整個樞紐內(nèi)涉及的單位及人員包括船閘管理部門、電廠下屬各部門、船閘派出所、其他外協(xié)人員和單位等，各個單位部門工作場所和施工項目交叉重疊，導致進入船閘重點部位人員情況較為復雜，單純依靠人力管理的效果有限，迫切需要提升管理策略，增加技術(shù)手段予以應(yīng)對。

（3）安全監(jiān)管技術(shù)手段不足。安全監(jiān)管手段的不足給船閘整體通航安全保障工作帶來了一定的風險和隱患，閘區(qū)施工安全管理戰(zhàn)線長、死角多，難以實現(xiàn)同時段的全面覆蓋，缺乏靈活高效的移動式單兵手段，對于施工現(xiàn)場人員違規(guī)違章行為缺乏有效的信息化實時監(jiān)管和預警功能。

長江三峽通航管理局“十四五”規(guī)劃圍繞構(gòu)建長江智能航運，打造智能三峽通航管理與服務(wù)能力，提出了“綜合利用大數(shù)據(jù)、視頻圖像智能識別等先進通信信息技術(shù)構(gòu)建以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素的智能通航管理及通航服務(wù)體系”的建設(shè)目標。因此，為全面抓好各項安全管理工作，迫切需要開展基于圖像識別技術(shù)的船閘生產(chǎn)安全管理系統(tǒng)方案的研究，提升保障通航安全、施工安全、安防監(jiān)控和預警的技術(shù)手段，進一步提升船閘安防輔助監(jiān)管和決策功能，確保閘區(qū)通航、治安、消防、施工安全形勢持續(xù)穩(wěn)定，并為后期安全監(jiān)管平臺的建設(shè)提供技術(shù)支撐。

2 船閘施工作業(yè)現(xiàn)狀

通常根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)行為來源，船閘施工作業(yè)大致分為四類：船閘專項工程改造、船閘設(shè)備保養(yǎng)、船閘設(shè)備搶修、其他行為等。同時，根據(jù)施工作業(yè)區(qū)域，船閘施工作業(yè)大致分為室內(nèi)作業(yè)和室外作業(yè)兩大類。室外作業(yè)主要包括閘面施工作業(yè)、橋機施工作業(yè)、人字門施工作業(yè)；室內(nèi)施工作業(yè)主要包括機房施工作業(yè)、變電所施工作業(yè)、辦公樓施工作業(yè)。另外，根據(jù)船閘施工安全風險控制等級，船閘施工作業(yè)大致分為動火作業(yè)、高空懸邊作業(yè)和一般施工作業(yè)。

綜上可見，船閘施工安全管理工作大體由施工現(xiàn)場安全管理和人員行為安全管理兩部分組成。在船閘施工作業(yè)過程中，如果施工人員行為不當就可能直接造成安全事故，且從某種角度上船閘施工作業(yè)人員的行為也是導致安全隱患的成因，在這一條件下，船閘施工安全管理就必須加強人員行為進行日常監(jiān)管，盡可能避免安全事故發(fā)生。

雖然一直以來，船閘管理人員充分壓實施工單位安全生產(chǎn)主體責任，明確施工單位必須加強施工人員安全教育力度，提高施工人員施工安全意識，同時采取定期檢查與不定期檢查相結(jié)合、安全管理員與運行巡檢員相配合的方式，認真履行閘區(qū)施工安全管理職責，積極做好船閘閘區(qū)各項施工安全管理，但是每年船閘閘區(qū)施工人員違章違規(guī)行為仍然較為頻繁。

3 船閘施工安全管理特點及難點

船閘施工安全管理意義重大，必須對所有可能存在的施工安全風險進行管制，避免安全事故發(fā)生。但任何形式的風險都是無法被完全消除的，我們只能通過管理手段將各類施工安全風險的爆發(fā)概率、影響力盡可能降至最低。但是，船閘閘區(qū)施工作業(yè)項目總體呈現(xiàn)工程數(shù)量多、施工范圍廣、人員素質(zhì)較低、人員行為復雜等特點，由于船閘施工安全監(jiān)管力量較為有限，無法做到同時段對每個項目施工區(qū)域進行全程施工安全監(jiān)管，存在施工安全監(jiān)管盲點區(qū)域和時段，施工安全管理主要存在以下難點：

3.1 施工現(xiàn)場安全監(jiān)管存在盲點時段

從以往經(jīng)驗來看，施工項目很難做到完全配合船閘施工安全管理人員工作時間開展，多數(shù)項目因為工期等原因，在船閘安全管理人員和巡檢人員非工作時間也會開展施工作業(yè)，雖然船閘施工安全管理部門采取定期檢查與不定期檢查相結(jié)合、安全管理員與運行巡檢員相配合的方式，較大程度上能對閘區(qū)現(xiàn)場施工作業(yè)進行一定時間內(nèi)的安全巡查，但是很難做到對各個項目施工現(xiàn)場進行全程安全監(jiān)管，施工現(xiàn)場存在少量監(jiān)管盲點時段。

3.2 多個施工現(xiàn)場同時監(jiān)管能力有限

由于船閘兩線三閘的整體區(qū)域涉及太大，生產(chǎn)重點部位較多，部分施工區(qū)域又相距較遠（最大距離甚至超過3 公里），而船閘主要工作重心是船舶進出閘通航安全運行保障工作，日常參與施工現(xiàn)場安全巡檢人員的數(shù)量極為有限，當船閘閘區(qū)同時有多個施工工作面展開的情形下，難以做到同時對多個施工工作面進行及時的安全監(jiān)管。

3.3 外來施工人員安全意識水平有限

在船閘長期管理施工安全的過程中，我們可以發(fā)現(xiàn)，外來施工人員安全意識水平不高一直以來都是普遍存在的問題，很難從根本上得到解決，除了施工單位對施工人員安全教育模式長期停留在理論層面外，施工人員的受教育程度和個人素質(zhì)也是客觀存在的決定性因素，結(jié)合以上兩個因素，導致施工人員的安全意識難以達到較高水平，施工人員對于自己行為所產(chǎn)生的后果往往不能做到全面清晰地認識。

4 基于圖像識別技術(shù)的船閘施工安全管理

目前圖像識別技術(shù)成熟度較高的應(yīng)用方案，比如目標檢測、類型檢測、行為檢測、邊界檢測等方案，結(jié)合船閘處安全管理工作的需求以及圖像監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)平臺等硬件環(huán)境，已經(jīng)初步具備將圖像識別技術(shù)引入船閘施工安全管理工作的條件。這一技術(shù)的成功運用，不僅能夠完成船閘全區(qū)域、全時段、全方位的施工安全監(jiān)測管理，而且能夠完成船閘施工安全管理監(jiān)測預警系統(tǒng)的設(shè)計和建立，同時還能讓船閘施工人員安全教育模式得到創(chuàng)新與進步。

4.1 實行施工作業(yè)分級管控

通過圖像識別技術(shù)的成功引入，船閘施工安全管理完全可實行閘區(qū)施工作業(yè)分級管控策略，例如，可以將閘區(qū)動火作業(yè)、高空懸邊作業(yè)和一般作業(yè)項目分為A 級、B 級、C 級三個級別。

三個級別施工作業(yè)項目現(xiàn)場除施工人員勞保著裝、佩戴安全帽以及施工現(xiàn)場設(shè)置隔離帶或隔離欄以外，A級施工作業(yè)項目，現(xiàn)場必須有擺放滅火器；B 級施工作業(yè)項目，現(xiàn)場施工人員必須穿戴安全帶。在不同類別項目開工前，船閘處根據(jù)項目施工存在的高危作業(yè)類別，指定施工單位獲取施工不同顏色安全警示燈（動火作業(yè)為紅色安全警示燈、高空和懸邊作業(yè)為黃色安全警示燈、一般施工作業(yè)為綠色安全警示燈），施工單位將安全警示燈放置在施工現(xiàn)場后，方能進行施工作業(yè)。

閘面或室內(nèi)監(jiān)控設(shè)備通過圖像識別技術(shù)，捕捉施工現(xiàn)場安全警示燈顏色判別施工作業(yè)狀態(tài)和施工作業(yè)危險級別，從而對施工現(xiàn)場必須存在的安全保障措施進行監(jiān)控和掃描，如果施工現(xiàn)場達不到相應(yīng)施工級別安全措施防范要求，監(jiān)控設(shè)備便可向船閘施工安全管理人員第一時間進行預警及反饋。

4.2 建立施工人員行為記憶系統(tǒng)

針對施工人員反復出現(xiàn)違章違規(guī)行為這一問題，可以合理運用圖像識別的行為檢測和目標檢測等技術(shù)，建立施工人員行為記憶系統(tǒng)，在船閘施工安全監(jiān)控設(shè)備中加入人臉識別功能，在施工安全監(jiān)測過程中，當監(jiān)控設(shè)備捕捉到現(xiàn)場施工違章違規(guī)行為后，系統(tǒng)自動對違規(guī)違章人臉進行記憶，并將該人臉納入監(jiān)管重點范圍，如果在一定時期內(nèi)該人員再次出現(xiàn)施工違章違規(guī)行為，系統(tǒng)會對船閘施工安全管理人員發(fā)出預警。

4.3 開發(fā)施工安全事故深度體驗模擬系統(tǒng)

船閘施工人員之所以會忽視自身施工安全，反復出現(xiàn)施工違章違規(guī)行為，主要原因還是施工人員自身安全意識薄弱，當下較為常見的施工人員安全教育模式長期停留在理論層面，從而較難根治此類問題。在這一條件下，船閘可以通過運用圖像識別技術(shù)模擬施工安全事故真實體驗的安全教育方式，例如可以采用先進的“VR”技術(shù)讓施工人員佩戴模擬設(shè)備去體會各類安全事故爆發(fā)后的感受，通過真實體感讓施工人員充分認識到自身的違章違規(guī)施工行為會引發(fā)哪些安全事故，促使施工人員對安全事故有清晰認知，從而達到切實提升施工人員安全意識的目的。

5 結(jié)束語

總的來說，充分引入并發(fā)揮圖像識別技術(shù)優(yōu)勢，建設(shè)船閘施工安全管理監(jiān)測預警系統(tǒng)是現(xiàn)代化船閘發(fā)展的必然趨勢，相信通過這項技術(shù)在船閘施工安全管理中的成功運用，能夠完成船閘全區(qū)域、全時段、全方位的施工安全監(jiān)測管理，讓船閘通航運行安全工作得到更堅實可靠的保障。