人工智能技術在電力基建領域的研究與實踐

馬紅雙，楊加圣，尹雯姣

（江蘇電力信息技術有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

作為一項系統性工程，電力基建覆蓋的作業面較廣，需要完成大量信息數據的處理工作。而傳統的作業模式效率較低，難以滿足當前電力基建在快速發展下的根本需求。人工智能技術的出現為電力產業的高效率作業提供了便利條件。兩者融合發展不僅有利于優化整個電力基建的作業體系，還能夠大幅提升數據獲取、整合、處理以及發布指令等各個環節的完成質量。

1 在電力基建領域應用人工智能技術的概述

1.1 研究背景與意義

隨著國家對電網建設重視度的不斷提高，政府部門與相關單位等都在不同程度上擴大了對電網的投資，為其主配網建設施工項目的大幅擴充奠定了良好基礎。同時為了切實提升工程的完成質量，無論是面對物資設備的引入和現場施工的管理，還是針對施工質量與作業進度的調控以及造價信息的把關等，政府部門和相關單位都提出了更加精準和更高標準的管理與控制要求。面對這樣的發展形式與現實需求，傳統的電力工程監管方式已明顯滯后，存在人工巡視的效率低、對人力資源依賴性高、手工的紙質記錄便捷性不足以及工作效率低下的缺點，難以滿足現代化電力工程的管理需求，也無法貼合其高質量與高水平的建設標準[1]。

1.2 需求分析

電力基建工程在管理方面涵蓋十分復雜與繁重的工作任務。以人員管理為例，各個專業下的施工隊伍數量較多，并且存在較強的流動性。由于缺乏嚴格規范的管理制度，隨意進出施工場地的工人使得建設現場趨于混亂，管理人員也無法及時地驗證每個人的身份信息，難以實時地制止各類人員的違章行為。而運用人工智能技術可以有效解決此類問題。借助于安裝監控系統實現對整個電力基建工程現場全過程和全方位的監控，通過識別人臉提高人員管理效率。利用行為識別還能夠有效地在第一時間監控到個別人員存在的違章行為，避免出現站班和換班無法及時監控的問題，從而大幅提高電力基建作業人員管理的智能化水平。

在現場監測作業中應用人工智能技術可以監測到實時的環境信息，并精準識別進出工程建設場地的車輛，通過智能抄表大幅減輕管理人員的任務量與工作負擔，全方位地管理施工工地的實際狀態，為項目作業提供更為客觀的指導依據，從而確保管理決策制定的科學性、可行性以及準確性。面對電力基建工程中高風險的施工內容時，將以智能技術為核心的傳感設備裝載并合理部署到機械設備上，有助于管理人員與操作人員精準監測并有效把握設備的實時運行情況，確保高支模、深基坑以及機械吊裝等大型施工環境的作業安全。此外，人工智能技術還具備統計分析大數據的功能，可以結合現有的資料信息等對后續趨勢給出科學評估，為施工人員和機械設備使用的安全提供堅實保障，并大幅提升電力基建工程在預防和管控安全隱患方面的落實水平[2]。

1.3 研究內容與目標

將人工智能技術引入到電力基建領域的根本目的是構建智慧工地與智能管控平臺，其中運用到的先進技術包括大數據、云計算、物聯網、智能技術以及BIM等。全范圍和全過程地有力把控人員管理、機械設備管理以及環境監控等工程施工場地內的重點管理內容，意在通過實時監控的作業模式動態采集所需的所有數據信息，進而在充分利用識別內容的基礎上達到科學預警的目的，確保電力基建工程在整個建設施工周期內的安全，保障完成質量，并最大程度上幫助管理人員有效把控整體施工進度，構建具有可測性、可觀性以及可控性的智能化和一體化管理體系。

2 在電力基建領域內應用人工智能技術的系統設計

2.1 應用功能

以人工智能技術為核心的智慧管控平臺主要涵蓋項目總覽（對整個電力基建工程施工流程的梳理）、環境監測、設備監測以及現場監管4個方面。整個以智能技術為背景的項目管理工作主要凸顯出高效性的特點，不僅涉及到對項目概況信息的實時更新與管理、各部分與各專業人員的管理以及各流程下施工安全的管理，還包含監理部分的監督和管控以及工程建設施工文檔的資料管理等。借助于系統化收集與整理的實時動態圖形數據，相關人員需要結合具體要求進行規范化的統計與分析。在對項目各類信息予以準確把握的前提條件下才能結合工程現場的實時施工狀態制定針對性的管理策略，從而達到有效把握整體施工質量的目的，并最大程度上消除現場存在的安全隱患，合理調控整個工程內各個項目的作業安排，確保相應管理體系的有序運轉[3]。

環境監測是電力基建工程項目管理的重要組成部分，能夠根據施工現場內的溫度、濕度以及揚塵PM值等利用智能設備進行實時監測，便于管理人員有效把握工程建設現場的環境信息。此外，利用智能技術還可以檢測場地的風速與噪音值等。這些收集到的數據信息可以為管理人員制定后續決策提供幫助。相關人員以此為基礎還可以結合實踐經驗科學預判未來階段內的環境變化和天氣變化等。當各項數據值達到一定的臨界值后，環境調節設備可以自行啟動，為電力基建工程現場施工人員的人身安全提供保障，并為其維持良好的作業環境。

當前，人工智能技術在電力基建領域內的高級應用也得到了快速發展，主要是為相關的業務系統搭建對接橋梁，進一步提高數據對接與傳輸的速度與效率，進而幫助多方面的管理人員在聯動狀態下共同分析電力工程建設施工的業務數據，實現對KPI的動態化監控與管理，打造輕量化的模式，提高對集成BIM的應用效果。同時，在運用人工智能技術管理并監控工程的施工場景時，還可以應用無人機、3D打印以及智能機器人等技術，或是借助于VR技術站在不同的視角下分析并觀察建設過程[4]。

2.2 系統部署

以分布式多層結構為核心的電力基建工程智慧管控平臺具有高效化和規范化的優點，一方面能夠良好適應復雜的應用環境，另一方面還可以滿足多變性業務規則的各種要求，在多系統渠道中準確地發布信息。是這一管控系統具有移植性強和擴展性高的鮮明特點，內部包含3個層次結構。首先，采集層。數據采集層與其他普通的管理系統有所不同，具有較強的感知功能，主要的內部構成包括算法、主站、傳感器以及攝像頭等。其中智能終端被設置在工地上，承擔的基本功能是采集施工現場內大部分的數據信息，并將其錄制成視頻，通過智能識別特定的信號或現象等，精準執行由主站下發的一系列控制命令。其次，通信層。智能管理系統的通信層屬于一種可靠、安全且高效的通信信道，具有雙向傳輸數據的功能，可以運用公共的通信網絡，也可以依托于電力基建工程的通信專網，在主站、攝像頭以及傳感器等部件的支持下，為上下層的銜接做好實時準備。最后，主站層。智慧管理系統的主站層內包含安全中心與管理中心，涵蓋的管理內容較為廣泛，如平臺的密鑰管理、權威認證以及服務監控與網絡平臺等。相關人員還可以利用主站層查詢工程日志[5]。

2.3 軟件體系架構

電力基建工程智慧管理系統的軟件體系架構方面需要重點突出可靠性與安全性的特點，同時為了滿足實際應用需求，應適當提高可用性、伸縮性以及擴展性等功能。此外在面向全方位的服務過程中，應注重防止形成信息孤島，爭取在最大限度內充分利用系統內有限的信息資源。

3 在電力基建領域內應用人工智能的關鍵技術

3.1 大數據技術

電力基建工程建設規模在逐步擴大的過程中面對的是海量的數據信息。以大數據技術為重要組成部分的智慧管理系統不僅需要涵蓋整個工地內不同日期、月份以及時間下的所有信息數據，還需要承擔一系列的統計與分析任務，以結構化的形式分層處理大量的視頻數據等監測內容。只有在依據具體標準科學計算并加工處理所有的原始數據后，才能確保其能夠符合相關的使用要求。因而在設計系統的組織架構時，應該在充分考慮數據處理效率的基礎上最大化優化系統的運行與應用性能，選擇適宜的數據庫類型，合理設定數據結構，科學把控數據訪問的頻率承能力，還要遵循展現數據與處理業務的流程與邏輯。同時運用大數據技術可以構建專有格式的文件，用來存儲有價值的數據信息，有效避免多余的系統應用等對數據庫的內存資源進行嚴重占用。此外，若是需要應用實時數據或是對部分參數予以常態訪問，均可以借助于實時數據庫服務器，合理規劃各類服務的存儲方法，達到大幅減輕數據服務器運行壓力的效果，有效提升整個系統的使用性能，可用性與穩定性更強。

3.2 數據挖掘技術

數據挖掘技術能夠為電力基建工程智慧管理系統的數據分析提供有力的技術支撐。當前，對商用報表工具的應用與推廣已十分成熟，在分析方式方面也呈現多元化和多維度的趨勢特點，如旋轉法、切片法以及鉆取法等，在預測指標與挖掘深層數據方面也逐漸發展出了多種多樣的挖掘算法。要想提高主題分析的準確性，應緊密結合實際情況，獨立建模。此外前臺應用的實際響應速度是影響模型分析的關鍵要素，因此無論是初始化操作方式，還是開展后續的學習與訓練作業，均需在后臺環境下有序完成。

3.3 人工智能技術

在電力基建工程的現場管理中，人工智能技術主要應用在人臉的檢測與抓拍、車輛車牌的識別以及安全帽的識別上，此外還可以利用電子設備檢測周邊環境。以人臉檢測為例，當人臉出現在監控畫面上時，智能系統能夠對人臉實施自動識別，通過摳圖等處理方式將人臉畫面轉化為元數據，然后完成上傳工作。通過智能網絡攝像機，管理人員便能夠第一時間內在Web頁面上觀看到人臉。車牌識別功能也具有較強的實用性，當畫面視野中出現過往的車輛時，智能檢測系統內的車別識別算法可以自行啟動，檢測并跟蹤車輛的具體動向。在整個跟蹤階段，它能夠精準定位車牌的實時位置，通過去模糊化和矯正處理等一系列的預處理步驟后得到準確的車牌信息。電子周界檢測功能能夠有效拓寬管理人員的管理視角。在智能視頻設備覆蓋的整個區域范圍內，用戶可以對重點的監控區域和顯示形狀等進行個性化的設置。當對象出現在監測視野內并處于重點監控區域時，設備會快速地發出報警信息，這主要是由于在特定情境下目標的像素變化過快，超過了預設范圍。

4 結 論

當人工智能技術逐步滲透并落實到各行各業的發展中時，人們的生活與工作方式發生了顯著改變。將人工智能引入到電力基建工程領域內，可以為現場施工管理工作提供不可多得的高效化、現代化以及智能化的發展契機。