圖像識別技術在企業設備管理中的探索與應用

余承浩 高立強 時小麟 程悠

摘要：圖像識別技術是人工智能重要領域之一。近年來，圖像識別技術被廣泛運用于人臉識別、地圖導航、環境監測、生理病變研究等多個領域中。基于圖像識別技術，將能源生產過程中大量復雜繁瑣的物理數據采集轉化為更為便捷、易懂的圖像數據，逐步服務于企業生產管理，從而影響生產能源的調度與決策。本文通過實例介紹了圖像識別技術在企業安全生產、設備管理等方面的應用。

關鍵詞：圖像識別;數據采集;企業管理;安全生產;設備管理

1項目背景

自黃山精品線建立以來，動力車間肩負著整個企業生產調度的能源保障工作，而車間能源設備及相關配套壓力容器狀態的點檢，一直是車間安全和生產管理的重要點工作之一。長期以來，車間點檢工作都依托于人力，存在著勞動強度大、消息傳遞時效性差，安全隱患易疏漏，復雜地區難以到達等多方面的問題。在傳統的點檢工作中，點檢員僅對現場設備狀態和參數指標的正常與否進行確認，而對采集的設備數據只是和標準文件參數作簡單的比對，造成了數據缺乏有效利用，數據價值挖掘不足，對管理的支撐力度不夠等問題。因此，引入先進的圖像識別技術，建立一個集遠程可視化點檢與數據分析應用的監測管理平臺既是解決企業生產設備點檢復雜、人力浪費等問題的內在要求，也是實現企業設備管理模式邁向數字化、智能化的必由之路。

2項目目標

基于此背景下，該項目以鍋爐系統作為試點，以其生產流程中涉及的重要水位安全管理作為研究內容，擬通過圖像識別技術，將原先人機分離的水位分析模式自動化，將經驗操作與工單集控并趨的管理模式智能化，全面提高設備狀態監控的準確性，預警信息傳遞的高效性，鍋爐生產的安全性，助力企業高質量發展和建設智能工廠目標的落地。

3技術與設計

基于圖像識別技術的可視化點檢與數據分析應用平臺，采用先進的“Sobel邊緣檢測+閾值化處理+Hough變換”作為技術支撐。

以高清攝像頭作為采集端口，利用Hough變換轉為直線的原理對傳統簡易水尺和表盤式壓力計實現遠程圖像信息的采集和轉化，通過預設的閾值化處理和Sobel卷積模板實現模糊糾偏和優化顯示，完成目前企業生產設備所涉及的所有計量表類型的圖像識別和信息轉化（圖1）。

4項目實施思路

依據可視化點檢與數據分析應用平臺，從“管理要求、狀態監控、信息共享、設備安全”四個方面出發，充分利用圖像識別技術，實現信息采集、傳遞到分析應用的高效性和智能性，保障點檢作業時的準確性、安全性。

4.1明晰管理要求，劃分區域安全職責

為保證安置的監控設備和采集區域符合企業現場、安全管理規定，根據企業文件要求，將監控覆蓋區域的人和設備進行明確的責任劃分，在指定設備巡檢點及現場數據儀表采集處進行線上線下同步的記錄和備注，并梳理設備安全風險點及重要危險源區域，將安全職責劃分至班組、個人。

4.2監控區域狀態，構建設備能級網格

根據監控區域劃分，對已劃分的安全區域，按照《工藝過程參數內控標準化》進行能級判定并分類，繪制能源設備及相關重要等級的分布圖。再依照區域內設備的生產流程安置監控設備，監控相關的計量設備，提高計量數據的覆蓋度、實時性和準確性。

4.3實現信息共享，搭建雙線應用平臺

為了提高點檢信息傳遞的及時性和高效性，采用基于圖像識別搭建的可視化點檢與數據分析應用平臺，將監控設備采集的數據信息，實時轉化為更直觀的數字信息，并在后臺完成對信息預處理，歷史數據的比對和偏差自動糾偏功能。平臺開發支持電腦端和手機端的在線應用，用戶可直接遠程訪問，查詢相應的平臺功能。

4.4強化三大保障，研發智能管理系統

一是強化數據保障。以數據的監控目標為導向，選取影響生產用能部分關鍵指標，引入閾值和標準差、極差的界定，優化參數標準和采集數據的動態分析過程，增強數據對生產過程管控的支撐。

二是強化設備保障。引入集控工單系統控制，將生產調度工單與設備啟動聯動控制，對啟動設備的關鍵參數進行全天候跟蹤監控、采集、分析，實時展現設備運行狀態。

三是強化能源保障。構建設備關鍵數據中心，及時更新數據庫，針對異常數據，匹配同期歷史數據反饋給平臺，為車間能源分時段的精準控制提供數據支持。

5項目成果

為更好應用可視化點檢與數據分析應用平臺，基于圖像識別、大數據等技術，以“安全化、高效化、智能化”為切入點，將繁瑣數據監控、采集和分析過程重新定義，通過信息化傳遞手段，搭建起操作人員與設備的“溝通”橋梁，把生產數據收集，工單集成聯動、能源精準供應的三者交互模式帶入到智能點檢過程中，使得采集后的數據展現和分析更“可視化、立體化”。基于智造賦能驅動，建立的預警機制和過程管控模型，為企業卷煙生產實現準時化的柔性供能，分時段、全天候的高品質能源保障夯實基礎。

下面以鍋爐試點為例，概述可視化點檢與數據分析應用平臺對企業設備管理的提升：

5.1設備點檢模式的自動化

以設備能級網格為框架，設備定點圖像識別為途徑，搭建設備點檢自動化模塊，負責監控鍋爐設備自進水到蒸汽產出的生產全流程，同時打破傳統數據管理模式，實現設備數據庫源的自采集、自分析，完成平臺數據的自動維護和更新。同時建立數據偏差和過程管控流程，降低采集數據偏差，提高數據錄入精準度（圖2）

5.2人工作業管理的安全化

讓監控設備替代繁瑣人工操作，避免員工重復性的工作強度。消除高空、高壓、高溫的作業風險，實現安全化、人性化的設備和人員管理。

5.3設備數據分析的高效化

將平臺對鍋爐儀表及狀態實時采集、轉化錄入的數據，同步與PLC傳感數據進行實時在線比較和自動分析，并生成歷史曲線完成對采集數據的偏差預警，并自動提示超限、低限報警。平臺還兼容企業在建的集控工單系統，實現設備管理與生產工單的聯動，通過構建自適應分析模塊，實現蒸汽用能的末端需求預測。

5.4設備風險防控的智能化

構建設備管理分級模式，可視化點檢與數據分析應用平臺將加強鍋爐設備故障風險區的監視，將重點區域、危險區域以“紅橙黃綠”4級劃分，同時增加對非生產時段的鍋爐安全風險監視預警，實現24小時設備狀態數據的采集和無效數據的過濾，并納入設備全生命周期管理，為月度、年度的鍋爐設備維保和定期校驗工作提供數據支撐，設備狀態信息的有效采集也使得設備風險故障率明顯下降，保障了設備運行的安全，擴寬設備管理的廣度和密度。

5.5設備管理模式的透明化

構建設備點檢“任務工單制”，將鍋爐設備全流程的點檢以任務工單派送形式，分批分時段的下派到相應設備管理班組（圖3）。通過應用平臺推送，點檢人員完成工單的同時，需要進行輔助核對任務，確保信息準確性和及時性，而管理人員可通過平臺查詢歷史任務和點檢詳情并確認信息，形成設備點檢全閉環管理。

5.6數據查詢應用的便捷化

增加便捷式的移動端APP讓平臺應用更加廣泛，完成個人信息錄入，即可根據員工級別和崗位，匹配PC端的相應操作。在APP端搭建設備異常數據快速反饋通道、數據源追溯驗證管理平臺，讓各個管理功能互聯互通，數據傳輸更便捷，數據管理更高效。同時平臺支持Word、Excel、Pdf等各種常用辦公格式的輸入輸出（圖片默認格式JPG、PNG），提高數據傳輸的兼容性（圖4）。

6結束語

“中國制造2025”是實現制造強國的戰略目標，近年來“智能制造”加快了傳統制造業邁向人機一體化的轉型升級。企業緊跟國家戰略，瞄準行業目標，樹立打造精智典范工廠和建設標桿智能工廠戰略目標。5G的普及，圖像識別、大數據、云計算等技術的全面成熟，不斷將自動化的設備，智能化的生產模式和設備精益管理思路引入到實際生產當中，通過智能化手段對生產數據的采集、分析和應用，逐步代替傳統人工點檢操作的同時，拓寬數據收集面，深入挖掘潛在數據的價值，并運用可視化的形式展現能源數據，提高數據采集準確性和高效性來應對生產用能的動態需求變化，達到精準供能、柔性供能的目的，助力企業高質量發展。

參考文獻

[1]胡舜耕，魏進武 基于視覺信息識別的遠程設備控制管理模塊系統[發明專利]郝昱宇，杜戍涓，西安科技大學，2015.05

[2]李論數字識別在雙色水位計智能遙視中的研究與應用《知網》，2014（03）：279-282

[3]姚璐大數據時代下企業管理及應用《科技創業月刊》，2014（1）：82-83

作者簡介： 余承浩（1993-），男，漢族，籍貫：安徽省合肥市，助理工程師，學士學位，主要研究方向為設備與計量管理、網絡與信息安全。

高立強（1983-），男，漢族，籍貫：安徽省合肥市，碩士研究生，主要研究方向數據存儲與數據挖掘 。

時小麟（1980-），女，漢族，籍貫：安徽省合肥市，工程師，學士學位，主要研究方向為計算機科學與技術、計算機網絡。

程悠（1997-），男，漢族籍貫：安徽省合肥市，，學士學位，主要研究方向為機械工程、軟件工程 。