燃氣管道工程管理中人工智能的運用研究

江南

摘要：燃氣管道工程與群眾打生活和安全息息相關，為了全面提升燃氣管道管理水平和達到節約資源和環境保護目標，新時期開始對人工智能技術加以應用。本文從燃氣管道智能管理的應用場景入手，討論人工智能在燃氣管道工程管理運用的技術方案，闡述人工智能的運用體現，最后提出城市智能化的特點和發展方向，希望加快推動城市燃氣的數字化和智能化發展進程。

關鍵詞：燃氣管道;管道工程;工程管理;人工智能

燃氣管道工程是城市基礎工程設施建設的重要組成部分，其不僅關系到燃氣設施建設的水平，還關乎城市生產與生活的應用，所以必須要在燃氣管道工程建設中實施有效的管理工作。然而燃氣管道工程紛繁復雜，需要采用人工智能技術，確保燃氣管道工程的質量得到保障。

一、城市燃氣自動化特征分析

城市燃氣管網包括高壓、中壓和低壓三個壓力等級，其中高壓燃氣需要降壓之后才能滿足用戶使用，在燃氣高壓降至低壓期間需要通過相關裝置實現，主要利用燃氣調壓站，其中調壓器是核心設備。燃氣調壓站結合壓力等級和位置分為城市門站，分數站以及高壓、中壓、中低壓調壓站。所以與長輸管網站場不同，主要作用在于過濾、計量和調壓，以此通過壓力監測保證城市燃氣安全。當前城市燃氣自動化積極應用信息化平臺，通過擴容與改造打造智能化安全管理平臺，進行數據的遠程監控、應急調度指揮、安全預警以及安全業務管理，最終滿足燃氣管道的智慧化管理需求。

二、燃氣管道智能管理的應用場景分析

（一）智能化施工管理

在燃氣管道工程施工期間，人工智能應用主要體現在以下方面：其一，可以對施工人員實名登記，借助讀卡設備對施工人員信息加以采集，并錄入數據庫。在現場對人臉圖片采集，然后借助人臉對比算法驗證身份;其二是對施工人員安全培訓，這個過程中可以采取人臉識別方法進行簽到管理;其三是查驗人員上崗，借助掃描特種設備上崗證獲取證件信息;其四現場人員管理，通過人臉識別算法對施工人員和監理人員進行現場管理;其五是施工機械和設備管理，通過掃描特種設備證件獲取其信息，然后與第三方系統在線對比。

（二）智能化施工安全管理

一方面，在下井作業或者動火操作、閥室作業都要在專人指揮與監護下進行，為了進一步提升作業的安全性，可以采取人工智能技術設定帶氣作業區域，之后利用錄像設備采集和提取圖像，再通過人體檢測算法分析現場指揮情況;另一方面，吊車、挖機等大型設備作業期間需要進行安全警戒區的管理工作，能夠分析作業區域是否存在人員進入情況。

（三）智能化施工質量管理

一方面，地下管線作業期間先利用警示帶檢測。在實際施工過程中可以通過目標檢測算法判定敷設警示帶的必要性;另一方面，檢查燃氣管道是否存在焊接數據異常。在系統中錄入焊接數據，然后通過預設的記錄數據發現是否存在日期異常、環境溫度波動、接口之間間隔過短、材料批次錯誤、管道口徑之間不匹配等問題。此外，可以通過計算機視覺算法檢查和分析燃氣管道焊接X光片，比如是否存在焊口號問題、底片編號問題、黑度不足問題。

（四）智能化安全防護

借助目標檢測算法可以分析施工人員在危險作業期間是否佩戴安全繩、安全帽、工作服作業。此外，在施工過程中需要通過人工智能技術的人臉識別目標檢測以及軌跡跟蹤實現。主要包括以下四個部分：其一，數據采集。這個過程需要把攝像頭中拍攝的視頻處理，之后在存儲設備中備份;其二，數據處理。存儲的視頻被數據處理設備讀取后，再次經過視覺算法庫進行預處理，然后在設備中集中存儲;其三，模擬訓練。根據實際應用場景配置集群，進行模型選擇和參數的配置，然后對結果加以評估;其四，模型應用。在服務器運行期間利用模型，然后可以在特殊的算法下發現是否有違規操作情況，隨著燃氣工程進行施工現場的多次調試，提出數據采集、數據傳輸以及模型應用等技術方案。

三、人工智能在燃氣管道工程管理運用的技術方案

（一）技術架構

在業務應用板塊涵蓋施工管理、施工安全、施工質量、文明施工和安全防護等內容，其中智能服務板塊主要進行人臉識別目標檢測，基礎服務板塊滿足視頻預覽回放、事件上報、告警聯動等需要，所需的設備和平臺主要為互聯網協議通信、數字視頻錄像機、網絡視頻錄像機。

（二）數據采集

結合外部條件的差異性進行數據采集、傳輸以及模型應用，最后闡述模型訓練和所用的關鍵技術，之后與人工智能技術結合應用即可滿足場景需要。在實際應用中具有以下特點：一方面通過移動巡查記錄儀滿足錄像、數據上傳等需求，這種儀器具有重量輕、體積小和便于攜帶的優勢，所以主要用于采集現場移動位置視頻;另一方面，通過布控球采集視頻現場定點位置，該設備內置高性能鋰電池組，還帶有4G通訊模塊和GPS模塊，之后安裝于車輛內部。

（三）數據傳輸

在數據傳輸過程中，主要是受到現場無線網絡信號偏弱影響，根據傳輸速度以及可靠性優先選擇有線網絡以及無線局域網，在沒有網絡覆蓋的區域要采用離線方法，在本地完成視頻存儲后利用優盤人工傳輸到分析系統。

（四）模型應用

技術方案的執行與網絡條件、模型復雜程度、實時性要求以及視頻路數有關，將直接決定應用期間是否需要現場邊緣計算、后臺計算或者二者結合具體說來：其一，現場邊緣計算。通過這種方法可以讓后臺的集中運算壓力大大降低，并且可以發揮出輸出結果強和減少傳輸帶寬的作用，最終節約網絡運行成本;其二，后臺集中運算。根究現場邊緣設備以及后臺集中運算，增加視頻路數，進行更為復雜的計算，這一過程需要借助一定的運算能力，并且保證消耗網絡帶寬;其三，現場邊緣計算與后臺集中運算的結合。相較于以上兩種運算方案，該方案能夠顯著降低硬件以及寬帶成本。

四、人工智能的運用體現分析

（一）人臉識別考勤

在燃氣管道工程管理當中，諸多場景對人臉識別技術加以應用，其中包括日常簽到管理、實名登記、持證查驗和安全培訓。比如施工現場的人臉識別測試環節，智能設備對合法人員進行綠色框定位，而陌生人員采用紅色框定位。

（二）施工人員安全帽檢測

在燃氣工程作業期間，如果施工人員未能佩戴安全帽容易出現安全事故。通過人工智能技術可以通過施工現場的歷史錄像分析安全帽佩戴規范情況，如果發現施工人員沒有按照規定佩戴安全帽畫面會通過紅色框顯示。

（三）施工護欄連續性檢測

在燃氣管道施工現場需要按照規定設置防護欄，保證護欄的安裝具有連續性，為此在燃氣管道施工現場需要連續性檢驗測試，如果找出安全護欄設置不連續可通過紅色框定位。

五、燃氣智能化的特點和發展方向

在當前的燃氣管道工程管理中，數據采集與監控控制系統得到了廣泛應用。并且借助燃氣調壓站滿足遠程監控和動態管理需要，可以用于燃氣調壓站數據采集、燃氣調壓站出口壓力調節、燃氣調壓站流量自動調節等需要（如圖一）。由于當前城市燃氣沿線設置了調壓撬設備，所以也需要監控和檢測調壓箱中的調壓撬壓力，并且要對井道密閉空間的可燃氣體濃度進行監測。在今后的燃氣智能化安全發展中，還需要對智能化應用通訊網絡、遠程監控平臺、現場調節監控系統加以利用。

結束語：

綜上所述，在燃氣管道工程中，工程安全質量管理以及施工人員管理是重點，通過人工智能技術可以顯著提升燃氣工程的管理水平，比如提前分析是否存在安全隱患，加強質量監督水平，確保文明施工，并且能夠智能監控燃氣附屬設施，滿足于智能預警和事后的智能核查，最終進一步提升施工效率，保障群眾的生命財產安全。

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