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，達到解放人力資源、提高巡視效率的目的。利用視頻監(jiān)控進行日常巡檢，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

1.1.行業(yè)現(xiàn)狀

我國地域遼闊，地形復雜，地質(zhì)環(huán)境多樣，通過巡檢及時掌握管供熱管網(wǎng)運行狀況及周邊環(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)安全運行的基礎(chǔ)。然而當前供熱管道巡檢現(xiàn)狀卻多以人工運檢為主，這給當前供熱管道的巡檢帶來了諸多安全隱患與困難。

●缺少技術(shù)手段，費力耗時

多人按固定線路進行巡點檢，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，同時由于管網(wǎng)線路長、分布廣泛不能覆蓋到整個設(shè)備，存在一定巡視盲區(qū)。

●不具有實時性

發(fā)現(xiàn)的隱患點（如管網(wǎng)保溫層脫落、疏水器故障）不能及時上報，隱患地點及情況描述不清，造成無法針對情況對供熱管網(wǎng)和設(shè)施進行維護保養(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機，造成事故損失擴大。

●設(shè)備管理策略達不到持續(xù)優(yōu)化

設(shè)備管理策略還停留在傳統(tǒng)的計劃維修、事后維修模式，達不到持續(xù)優(yōu)化維護策略、優(yōu)化檢修的目的。導致設(shè)備利用率較低，可靠性、經(jīng)濟性得不到充分保證，運維費用持續(xù)居高不下。

1.2.建設(shè)目標及部署

基于AI技術(shù)的熱網(wǎng)智能化巡檢系統(tǒng)，針對供熱管網(wǎng)進行全線現(xiàn)場勘察、設(shè)計開發(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)預測預警模塊進行集成聯(lián)動。

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)等先進技術(shù)，實現(xiàn)供熱管道場景下的高頻次、常態(tài)化和無人值守的巡檢工作，足不出戶，統(tǒng)攬全局。

通過采集傳輸現(xiàn)場50臺視頻監(jiān)控設(shè)備、7臺溫度監(jiān)測設(shè)備和4臺噪音監(jiān)測設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議傳輸至系統(tǒng)平臺。

2系統(tǒng)功能簡介

2.1.大屏首頁

實現(xiàn)智能熱網(wǎng)巡檢系統(tǒng)對發(fā)電企業(yè)供熱管網(wǎng)的巡檢任務、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.實時監(jiān)視

2.2.1結(jié)構(gòu)化視圖

視頻查看：通過全廠視頻展示攝像機及傳感器的實時監(jiān)控情況。顯示傳感器數(shù)據(jù)值。

傳感器數(shù)據(jù)：當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)置報警值。

2.2.2地圖導航

管道模擬：以電子地圖的形式展示視頻攝像機的分布情況，點擊每一個攝像機可以查看現(xiàn)場視頻，將所有攝像機在地圖上顯示，并用連線將攝像機連接起來，模擬管道效果。

視頻查看：點擊地圖中的攝像機名稱，頁面右側(cè)跳出視頻窗口，可將現(xiàn)場視頻畫面分窗口顯示，可細分為4窗口、8窗口、12窗口、25窗口等。

傳感器數(shù)據(jù)查看：點擊地圖中的傳感器數(shù)據(jù)，頁面跳出該測點的歷史數(shù)據(jù)曲線。

2.3.巡檢計劃

可實現(xiàn)定人、定周期、定區(qū)域自動生成巡檢任務，巡檢人員在線領(lǐng)取巡檢任務時，系統(tǒng)可關(guān)聯(lián)該任務所涉及位置相關(guān)的高清攝像機及無線傳感器等設(shè)備，供巡檢查看，并對該任務下相關(guān)的巡檢項一一與視頻畫面對比檢查，傳感器測點數(shù)據(jù)在巡檢項內(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)取巡檢任務時，系統(tǒng)可關(guān)聯(lián)該任務所涉及位置相關(guān)的高清攝像機及無線傳感器等設(shè)備，供巡檢查看，并對該任務下相關(guān)的巡檢項與視頻畫面對比檢查，傳感器測點數(shù)據(jù)在巡檢項內(nèi)顯示，在線巡檢后打卡提交巡檢記錄。

2.5.巡檢統(tǒng)計

可以對在線巡檢任務執(zhí)行情況進行統(tǒng)計，包含巡檢用時、巡檢計劃檢查項、實際檢查項、漏檢項、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.填報缺陷

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

2.7.區(qū)域報警

視頻虛擬電子圍欄是利用運動目標的智能視頻分析原理，在攝像機監(jiān)視的場景范圍內(nèi)，根據(jù)監(jiān)控需要和目的設(shè)置警戒區(qū)域。當報警警戒區(qū)域內(nèi)有人入侵、離開時，在線巡檢系統(tǒng)將自動報警并記錄現(xiàn)場的視頻畫面，并實現(xiàn)后臺報警。

2.8.安全帽佩戴識別

通過基于視頻流的智能圖像識別系統(tǒng)，利用深度學習與大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過自動識別人員與安全帽等特征對現(xiàn)場監(jiān)督提供有力保障，當發(fā)現(xiàn)沒有佩戴安全帽人員進入?yún)^(qū)域后，進行實時報警。

2.9.火災煙霧監(jiān)測

基于先進的計算機視覺和模式識別方法，通過對采集到的視頻圖像進行處理，分析火焰和煙霧的色度、紋理、運動以及頻譜等特性，能夠及時準確地判斷出監(jiān)控視場內(nèi)的煙霧和火焰特征，給出火災預警，傳輸最直觀的視頻圖像，在早期就鎖定火災現(xiàn)場。

2.10.廣播對講

在攝像機實時監(jiān)視畫面，通過點擊右下角功能按鍵-麥克風，可實現(xiàn)監(jiān)控中心與現(xiàn)場的對講，提高溝通效率及預防違規(guī)事件發(fā)生。內(nèi)置揚聲器5W左右，聲音在100db以上。

2.11.告警統(tǒng)計

異常數(shù)據(jù)管理：對巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的巡檢項異常情況進行記錄，方便統(tǒng)計管理。

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

當有新的報警時，后臺可自動抓拍，錄像，方便事件源追溯。

3應用成果

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，實現(xiàn)降本增效。

通過智能視頻分析、傳感數(shù)據(jù)采集等技術(shù)，實現(xiàn)對巡檢工作的全過程、立體化管控。

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

結(jié)語

部署并應用基于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度。

在國家對能源需求越來越大的今天，在數(shù)字化、智能化變革的浪潮中，發(fā)電供熱企業(yè)將充分運用AI視頻智能分析、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，不斷創(chuàng)新，為發(fā)電企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、智能化的轉(zhuǎn)型升級助力。