基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的人員物資溯源管理研究

敖勇 宋海濤

摘 ? 要：以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力基建行業(yè)內(nèi)應(yīng)用為大背景，針對(duì)目前基建現(xiàn)場(chǎng)存在的乙供物資信息不全面、進(jìn)場(chǎng)人員信息不全面、二維碼管理不統(tǒng)一3類(lèi)主要問(wèn)題，應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)有段，建立對(duì)線路工程和變電工程現(xiàn)場(chǎng)全景式無(wú)死角立體化的全方位管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工人員的各類(lèi)信息管理、入場(chǎng)物資全生命周期管理的電子化。進(jìn)而達(dá)到對(duì)人員物資管理的實(shí)時(shí)監(jiān)管和可靠記錄，形成電子檔案，達(dá)到事后可追溯性。

關(guān)鍵詞：人臉識(shí)別技術(shù) ?泛在物聯(lián)網(wǎng) ?溯源管理 ?基建現(xiàn)場(chǎng) ?智能識(shí)別

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（b）-0158-03

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，國(guó)家對(duì)工程安全質(zhì)量管控逐步形成高壓態(tài)勢(shì)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部年初發(fā)布《工程質(zhì)量安全監(jiān)管司2019年工作要點(diǎn)》，要求開(kāi)展建筑施工安全專項(xiàng)治理。國(guó)家電網(wǎng)有限公司2019年工作會(huì)議中明確提出，強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理，強(qiáng)化各類(lèi)生產(chǎn)作業(yè)管控和基建施工管理，嚴(yán)格執(zhí)行安規(guī)和“十不干”，重點(diǎn)抓好標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和反違章，全力防范人身傷亡事故。

在傳統(tǒng)電力基建現(xiàn)場(chǎng)，分包單位的施工作業(yè)人員通過(guò)胸卡進(jìn)行身份識(shí)別，存在人盯人的低效監(jiān)管模式。特別是分包人員的人員基本信息、電力培訓(xùn)數(shù)據(jù)、安規(guī)考試數(shù)據(jù)、違章作業(yè)數(shù)據(jù)因?yàn)槿藛T身份識(shí)別問(wèn)題得不到貫通。同樣，物資管理方面，尤其是分包隊(duì)伍負(fù)責(zé)采購(gòu)的乙供物資的管理，一直存在管理上的空白，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)物資信息留底可追溯，為安全生產(chǎn)留下隱患。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的施工隊(duì)伍人員和乙供物資的精準(zhǔn)管理，實(shí)現(xiàn)可視化創(chuàng)新管理模式，智能管理人員違章行為，達(dá)到全景式電子管控和電子檔案記錄，全面提升施工現(xiàn)場(chǎng)管理的全息感知和泛在連接能力，保障施工工程的安全和質(zhì)量。

1 ?應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)介

本文應(yīng)用的人員物資溯源管理平臺(tái)，綜合應(yīng)用了邊緣處理智能攝像頭、智能安全帽、智能通道等感知設(shè)備，將人員管理、工程方案優(yōu)化、物資管理、現(xiàn)場(chǎng)違章管理等功能集成于平臺(tái)的物聯(lián)監(jiān)測(cè)端、業(yè)務(wù)管理端、總控端，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安全質(zhì)量監(jiān)管。其中涉及應(yīng)用的技術(shù)，做如下簡(jiǎn)介。

1.1 邊緣計(jì)算

本文中，利用邊緣計(jì)算，前端智能攝像機(jī)可有效識(shí)別并處理常見(jiàn)違章，實(shí)現(xiàn)智能化為現(xiàn)場(chǎng)管控。視頻監(jiān)控的廣泛，可有效對(duì)實(shí)現(xiàn)多個(gè)時(shí)空的實(shí)時(shí)同步連接，是集中化現(xiàn)場(chǎng)管理的有效有段，也是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的“眼睛”。然而傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像頭內(nèi)置計(jì)算能力較低，同時(shí)其智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能處理能力也不盡如人意。為此，以5G發(fā)展為契機(jī)，結(jié)合云計(jì)算和互聯(lián)技術(shù)，將邊緣計(jì)算模型和視頻監(jiān)控分析技術(shù)結(jié)合，可通過(guò)視頻監(jiān)控前端處理能力有效解決數(shù)據(jù)傳輸帶來(lái)的問(wèn)題，提升管理時(shí)效性和準(zhǔn)確度，提升管理智能化和管理效率。通過(guò)對(duì)圖像視頻的預(yù)處理，可過(guò)濾冗余信息，將前端多個(gè)終端視頻流傳輸?shù)礁浇幚砥髦校眠吘売?jì)算機(jī)制，有效處理分析結(jié)果。邊緣處理中心將處理結(jié)果和關(guān)鍵信息進(jìn)行云上傳。這種處理方式，一方面提高了數(shù)據(jù)利用率，另一方面也有效提升了數(shù)據(jù)傳輸效率。

1.2 人臉識(shí)別技術(shù)

利用人臉識(shí)別技術(shù)，在施工現(xiàn)場(chǎng)入口處設(shè)置智能通道，通過(guò)視頻設(shè)備采集的人臉圖像對(duì)比本地人臉信息數(shù)據(jù)庫(kù)，加上人員實(shí)名制信息卡和生物活體檢測(cè)技術(shù)，多維度保障進(jìn)場(chǎng)人員信息可靠真實(shí)，從根源上杜絕了不合格人員的入場(chǎng)。同樣，在廠區(qū)內(nèi)活動(dòng)人員，通過(guò)智能攝像頭的采集端以及智能布控球、固定球機(jī)等智能攝像采集終端，可對(duì)識(shí)別出的違章人員自動(dòng)進(jìn)行人臉信息比對(duì)確認(rèn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)違章行為與人員綁定處罰等剛性處理功能，防止了現(xiàn)場(chǎng)人員瞞報(bào)等問(wèn)題的出現(xiàn)。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Back Propagation）是由Rumelhart與McCelland科學(xué)家實(shí)驗(yàn)組在1986年提出的誤差反相傳播算法訓(xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，其核心內(nèi)容是將機(jī)器學(xué)習(xí)過(guò)程劃分為兩個(gè)部分，即正向傳播過(guò)程和誤差反向傳播過(guò)程。在正向傳播過(guò)程中，輸入樣本經(jīng)過(guò)輸入層輸入后經(jīng)過(guò)處理在輸出層輸入，當(dāng)輸出結(jié)果與期望結(jié)果存在較大的差別時(shí)可轉(zhuǎn)入誤差反向傳播將輸入誤差通過(guò)隱含層向輸入層反向船體，由各層的所有單元分?jǐn)傉`差，獲得各單元的誤差信號(hào)，將信號(hào)作為各單元的修正權(quán)值進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，直至輸出誤差降低到與預(yù)期接近為止停止訓(xùn)練。將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與人臉識(shí)別方面，以兩個(gè)人臉的識(shí)別為例進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)輸入人臉圖像A，網(wǎng)絡(luò)預(yù)設(shè)各單元連接權(quán)值為隨機(jī)小浮點(diǎn)數(shù)，經(jīng)過(guò)隱含層到達(dá)輸出層的結(jié)果為1則說(shuō)明識(shí)別準(zhǔn)確，會(huì)反向增加每個(gè)權(quán)值的數(shù)值。輸出若為0則識(shí)別錯(cuò)誤，會(huì)反向減少每個(gè)權(quán)值的數(shù)值。經(jīng)過(guò)多次的識(shí)別后權(quán)值基本收斂穩(wěn)定，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將按照收斂的權(quán)值記憶人臉A，當(dāng)再次輸入人臉A時(shí)會(huì)準(zhǔn)確識(shí)別出該人臉。

2 ?系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上圍繞著對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的人員和物資進(jìn)行有效管理，根據(jù)泛在物聯(lián)網(wǎng)要求，拓展系統(tǒng)泛在連接能力，其功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

（1）智能視頻查看。

本模塊含有現(xiàn)場(chǎng)部署的所有視頻采集端的圖像查看功能，可看回放和違章抓拍照片。首先在人員進(jìn)場(chǎng)處，可查看進(jìn)場(chǎng)人臉識(shí)別情況：首先分包人員進(jìn)行登記時(shí)通過(guò)對(duì)人臉樣本的提取將分包人員人臉圖像保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并指向分包人員的基本信息。當(dāng)分包人員進(jìn)場(chǎng)時(shí)，設(shè)置在智能閘機(jī)上的人臉識(shí)別設(shè)備將對(duì)比采集的圖像，與系統(tǒng)提取分包人員人臉圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)搜索匹配，判斷分包人員的身份，同時(shí)匹配人員詳細(xì)數(shù)據(jù)。在廠區(qū)的智能攝像頭，包含移動(dòng)式和固定式，以及智能安全帽上的攝像頭，通過(guò)手機(jī)APP和電腦端可進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)取查看。同時(shí)，具有存儲(chǔ)功能的攝像頭，可通過(guò)視頻回放查看功能以及違章抓拍查看功能，查看具體抓拍的照片，達(dá)到人員違章管理的二次校正。

（2）個(gè)人征信管理。

分包人員檔案管理模塊對(duì)分包人員的檔案進(jìn)行管理記錄分包人員的基本信息、人臉樣本信息、分包人員訪問(wèn)信息。建立CUserView類(lèi)，記錄分包人員基本信息包含分包人員的人員基本信息、電力培訓(xùn)信息、安規(guī)考試信息、違章作業(yè)信息等字段;人臉樣本信息存儲(chǔ)分包人員一組人臉圖像，并且通過(guò)分包人員編號(hào)與人臉樣本信息進(jìn)行綁定，保證人臉樣本與分包人員之間通信唯一性;分包人員訪問(wèn)信息記錄分包人員每次使用系統(tǒng)進(jìn)行身份識(shí)別的信息記錄，為管理員進(jìn)行系統(tǒng)安全管理提供依據(jù)。同時(shí)，分包人員的違章行為和該工程下的積分將自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)達(dá)到境界情況時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)警告和推送消息，負(fù)責(zé)人可及時(shí)掌握情況。

（3）違章統(tǒng)計(jì)。

系統(tǒng)違章統(tǒng)計(jì)模塊，通過(guò)對(duì)違章問(wèn)題的自動(dòng)識(shí)別，結(jié)合人臉信息便是違章人員身份。根據(jù)違章類(lèi)型和職業(yè)征信積分制度，系統(tǒng)將自動(dòng)開(kāi)出違章罰單，并同步推送給相關(guān)人員。同時(shí)，系統(tǒng)后臺(tái)將記錄分析各個(gè)人員、各個(gè)部門(mén)、個(gè)工程階段的違章情況，針對(duì)違章分布情況等信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析挖掘，給出重點(diǎn)管控點(diǎn)等管理建議。同時(shí)，對(duì)于“停工紅線違章”問(wèn)題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)審批功能，違章發(fā)生將實(shí)時(shí)停工處理。當(dāng)違章整改情況上傳至審批人，并且同時(shí)審批人審批通過(guò)后，系統(tǒng)才默認(rèn)允許重新開(kāi)工。

（4）方案定制。

本文涉及系統(tǒng)結(jié)合三維BIM模型，利用BIM模型5D模塊，綜合分析物資、人員、碰撞檢測(cè)、工序優(yōu)化、進(jìn)度管理等因素，給出當(dāng)前最優(yōu)施工方案。當(dāng)實(shí)際施工情況發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)會(huì)重新進(jìn)行評(píng)估分析，給出結(jié)合實(shí)際情況下的新方案。

（5）天眼查。

本平臺(tái)設(shè)計(jì)的天眼查功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸變電現(xiàn)場(chǎng)的特種作業(yè)人員的資質(zhì)證件的智能自動(dòng)識(shí)別校驗(yàn)功能，同時(shí)可以對(duì)物資信息進(jìn)行識(shí)別查看。物資從原材采購(gòu)、運(yùn)輸、生產(chǎn)、入場(chǎng)校驗(yàn)、分批、使用等全生命周期各個(gè)階段，都會(huì)通過(guò)二維碼等實(shí)物ID方式記錄下來(lái)。APP通過(guò)掃描可查看相應(yīng)審批資料和環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)人，監(jiān)督物資使用合乎國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，溯源管理方式可有效記錄物資使用在工程上的情況，一旦發(fā)生工程質(zhì)量問(wèn)題，事后追責(zé)問(wèn)題有據(jù)可依。

（6）語(yǔ)音定位。

語(yǔ)音定位模塊配置在智能安全帽中，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)配備人員的實(shí)時(shí)語(yǔ)音對(duì)講。通過(guò)定位模塊，實(shí)現(xiàn)人員軌跡查看，遇險(xiǎn)人員緊急呼救和位置確定?？赏卣闺娮訃鷻冢O(shè)定危險(xiǎn)區(qū)域，當(dāng)定位人員定位進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警告，提示人員遠(yuǎn)離。

3 ?風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策分析及效益分析

3.1 安全、風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)策

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，在應(yīng)用過(guò)程中可能存在諸多風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)制定合理有效管控措施，保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和魯棒性，如下所述。

首先，數(shù)據(jù)安全上。物資管理和分包隊(duì)伍系統(tǒng)內(nèi)含有大量工程信息和人員物資涉密信息，數(shù)據(jù)一旦泄露，將對(duì)相關(guān)方產(chǎn)生不利影響。因此，系統(tǒng)將采用國(guó)密算法進(jìn)行加密，對(duì)可能發(fā)生的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)做好應(yīng)急處理、容災(zāi)備份、物理隔離等，設(shè)置授權(quán)訪問(wèn)機(jī)制，防止惡意攻擊。

其次，設(shè)備安全。在該項(xiàng)目中涉及的硬件設(shè)備，將嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審查，保障項(xiàng)目涉及的硬件設(shè)備的質(zhì)量安全。同時(shí)政策，考慮到國(guó)網(wǎng)統(tǒng)推物資管理系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)）等功能替代問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，將系統(tǒng)對(duì)接融合考慮進(jìn)來(lái)，開(kāi)放接口，為與第三方數(shù)據(jù)互通共享提供可能性，將政策上的變化對(duì)本平臺(tái)帶來(lái)的不利影響降至最低。

最后，技術(shù)開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。本平臺(tái)設(shè)計(jì)上將考慮利用軟件企業(yè)成熟技術(shù)，涉及到多方聯(lián)合開(kāi)發(fā)等問(wèn)題。為防止開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，本平臺(tái)研發(fā)過(guò)程中，將在啟動(dòng)前簽訂多方保密協(xié)議、項(xiàng)目進(jìn)展協(xié)議等，對(duì)專利和論文等及時(shí)申報(bào)，保障技術(shù)開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)可控。

3.2 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

本文設(shè)計(jì)平臺(tái)為監(jiān)管人員提供遠(yuǎn)程管理渠道，應(yīng)用本平臺(tái)可有效使得管理人員“年到現(xiàn)場(chǎng)天數(shù)”、公派用車(chē)的“油耗數(shù)”減少80%，應(yīng)用至某地區(qū)電力公司在建的400多項(xiàng)基建工程，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)每年節(jié)約成本可達(dá)2300余萬(wàn)元，若推廣至國(guó)網(wǎng)27個(gè)省公司，預(yù)計(jì)可為國(guó)網(wǎng)公司每年節(jié)約成本約6.5億元。

安全效益顯著。項(xiàng)目解決了施工現(xiàn)場(chǎng)安全質(zhì)量監(jiān)管問(wèn)題，保障工程順利開(kāi)展的同時(shí)大大提高了施工現(xiàn)場(chǎng)安全水平，消除施工現(xiàn)場(chǎng)安全隱患，避免由于安全問(wèn)題造成人身和經(jīng)濟(jì)損失，從而保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，助力社會(huì)平穩(wěn)健康發(fā)展。

引領(lǐng)行業(yè)升級(jí)。本平臺(tái)應(yīng)用中引入BIM模型指導(dǎo)施工，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)信息感知，開(kāi)啟數(shù)字化建造新模式，同時(shí)運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析，深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，為專業(yè)管理、行業(yè)管理相關(guān)趨勢(shì)、風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)字化分析提供決策支撐，促進(jìn)行業(yè)升級(jí)、價(jià)值提升。

4 ?結(jié)語(yǔ)

本文在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的大背景下，提出設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用在電力基礎(chǔ)建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)的綜合管理平臺(tái)。利用平臺(tái)有效地對(duì)輸變電工程中線路工程和變電工程中涉及的人員和物資進(jìn)行有效管理，在提升管理效率的同時(shí)，拓展嘗試了新的業(yè)務(wù)管理方式方法。通過(guò)效益分析和試點(diǎn)工程驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)的平臺(tái)有較好的應(yīng)用效果和前景。

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