視頻監控系統在發電廠安全生產中的智能化應用

霍孟虎

（國家能源集團國能銅陵發電有限公司，安徽銅陵 244000）

0.引言

新經濟系統下，社會生產生活對于電力資源的依賴性不斷加深，發電企業及電力生產技術獲得了快速發展。在發電廠生產中，基于視頻監控系統實現無人值守已經成為一種全新的發展趨勢；現階段，在視頻監控系統下，220 kV及以下電壓等級的發電廠、變電站等基本實現了無人值守作業[1]。新時期，要進一步提升發電廠安全生產中視頻監控系統的應用質量，還應還以注重視頻監控系統智能化應用模型的建設和應用。

1.發電廠智能視頻監控系統原理特征

1.1 智能監控原理

作為一種智能化系統，發電廠智能視頻監控系統不僅具有攝像、傳輸、控制的功能，而且在現實、記錄等層面作用突出[2]。在視頻監控系統中，在前端攝像機的支撐下，目標事務會通過數字圖像信號的形式保存下來，通過同軸視頻電纜作用，這些視頻圖像會向主機傳輸，同時對視頻傳輸信號的分析和分配，這些信號會分別達到不同的像設備和監視器，并通過顯示器進行播放。而在智能視頻監控系統控制中，操作人員可借助控制云臺進行“上下左右”動作，以此來完成攝像鏡頭的調焦變倍處理，有效地滿足了目標物監測需要，確保了監測對象的清晰性[3]。

1.2 智能視頻監控系統特點

現階段，智能視頻監控系統應用類型逐漸多樣，這些設備在監控操作、成像中有較高要求[4]（見表1）。一個完整的智能視頻監控系統不行包含PC客戶端、移動客戶端，而且涉及智能攝像機和服務端數據中心等諸多單元，在這些系統單元協同作業下，可實現危險人員跟蹤及管控，同時能鎖定習慣性違章行為和人員，并實施特定區域闖入、異常工作狀態的提醒和報警處理，有效地保證了發電廠生產作業的安全性。從實際應用過程來看，智能視頻監控系統應用還具有一些特征：其一，功能豐富性。規范使用智能視頻監控系統，能實現設備巡檢、作業安全監控、現場故障及意外告警、環境監測等功能的統一，具有功能豐富的特點。其二，實時性。在智能攝像鏡頭、互聯網絡等技術的作用下，智能視頻監控系統能自動、實時地進行人、物、車的精準捕捉，并主動性地分析、反饋各項監控數據，能為發電廠的安全生產創造良好條件。其三，監控過程信息化。智能視頻監控系統所有的監測任務和功能均是通過整合分析數字圖像信號等信息來實現的，只有在數據庫支撐下進行這些物體特征數據的精確對比，才能有效滿足發電廠安全生產精確監控需要。其四，相比于傳統安全管理模式。發電廠智能視頻監控系統本身還具有高效率、高精度的特點，其有效地滿足了安全生產中目標監測識別預警需要，提升了視頻監控的整體質量，保證了生產過程的安全性[5]。

表1 AK-SL3275智能視頻監測系統性能

2.發電廠監控區域劃分方法

2.1 格柵化思想下的區域劃分

發電廠生產范圍較大，且整個電廠平面圖多為矩形，該矩形平面上包含了多個功能分區。在安全生產中，為實現發電廠各個分區的有效監控，可在格柵化思想的支撐下對發電廠的平面圖進行劃分。在發電廠監控區域劃分中，應充分認識到生產設備對于生產安全具有深刻影響，故而應以重要設備為單位，選擇被監控設備中占地面積最小者作為柵格化最小單元，采用a代表最小單元方格的邊長，做出每一個小方格的對角線，并將其定義為該小網格的中心，以此來實現確定各小方格單元內的監控智能監控攝像頭設置點位，實現發電廠各區域的有效監測。

2.2 監控區域矩陣分析

考慮到監控區域設大小、高度差異，在監控攝像頭布點時，需系統考慮不同設備之間的遮擋問題[6]。通常監控對象周邊的攝像頭越多，則表明監控的死角越少；這樣能有效減少遮擋問題對安全生產監控效果的影響。在監控對象清晰度級別及設備遮擋程度的基礎上，提出監控重要指標，按照遮擋問題越突出，則發電廠生產區域監控清晰度級別要求也高，要求設置監控區域重要度矩陣，結合具體矩陣對發電廠監控區域的重要度程度進行標識。目前，在發電廠監控區域重要度程度設計中，多將其重要度設置為0～6 7個等級，區域監控清晰度與監測目標重要性程度成正比。

3.視頻監控系統下的攝像頭監控范圍的清晰度離散模型

3.1 模型建設

利用視頻監控系統實施發電廠安全生產管理時，監控終點攝像頭一般分為球機和槍機兩種形態，前者的監控范圍可看作一個圓，而后者的監控范圍可看作是一個扇形[7]。在具體模型建設中，一方面，應通過多個正方形單元進行監控范圍的擬合處理，提升擬合精度；另一方面，應對單個攝像頭監控范圍和多個攝像頭監控范圍有效區分。

在距離攝像機安裝處越進，則監控對象的清晰度越高；譬如在球機監測模式下，越靠近攝像機安裝的圓心處，監測對象的清晰度也就越高，清晰度程度通過3來表示，而當目標物超出監控范圍時，其清晰度可表示為0[8]。

當發電廠監測區域采用多個攝像頭進行安全生產監測時，部分區域會同時進入多個攝像頭的監控范圍，此時存在部分監測區域重疊問題。在攝像頭監控范圍的清晰度離散模型下，假定這些區域監控的清晰度存在可線性離散疊加關系，這重疊區域監測清晰度（CVcd）可表示為多個攝像頭對該區域監控清晰度之和。

K表示監控攝像機個數。基于這一特征可知，當發電廠監測區域采用球機時，攝像頭監測兩圓疊區域的清晰度較高，且該區域監測清晰度值為兩攝像頭監控范圍清晰度矩陣之和[9]。

3.2 模型求解

在發電廠生產實踐中，各個區域安全生產的要求不同，這使得在不同區域，要求進行智能視頻監控的重要性程度也有差異，即在不同區域可選擇不同的監控清晰度控制要求。基于此，出于安全生產視頻監控功能需要和智能視頻監控設備布局經濟性考慮，需重視監控攝像頭布點設置的優化。新時期，可將平均監控距離dAVE最小作為目標函數，然后以此來構建智能視頻監控布點優化模型，并在該模型下進行系統算法求解。

4.發電廠安全生產中智能視頻監控系統應用建議

4.1 合理應對現有視頻監控系統應用問題

可將視頻監控系統用于發電廠全身生產管理已經成為成為一種必然趨勢，其是實現發電廠智能生產及可持續發展內在要求。新時期，要進一步提升智能視頻監控系統應用質量，在實際生產及視頻監控系統應用中，還應注重以下要點：其一，在未來智能視頻監控系統中，應解決視頻監控過于依賴人力的問題，對相應的監控系統進行技術和程序優化，確保智能視頻監控系統能完成電力事故的觀察、發現以及定位，為安全生產管理奠定良好基礎；其二，在發電廠安全生產中，針對智能視頻監控系統的應用，還應注重該系統與其他系統的聯動管理，通過各系統之間的聯動構建立體化的網絡監控模型，為發電廠安全生產管理奠定良好基礎；其三，還應消除系統誤報警動作，確保視頻監控和安全生產管理的準確性。

4.2 重視智能視頻監控系統的技術設計與優化

要進一步提升智能視頻監控系統在發電廠安全生產中的應用效果，還應注重其相關技術的合理設計與優化。一方面，在智能視頻監控系統應用中，應注重分級監控與分段監控手段的應用，通過鏡頭與視場大小分類，構建層次清晰的視頻監控系統網絡，系統滿足發電廠安全生產需要（見表2）；另一方面，在智能視頻監控系統應用中，應注重監控手段與業務生產的融合，同時應加大智能視頻監控與其他監控網絡的連接，提升發電廠安全生產實踐中對故障的處理效率和質量。

表2 鏡頭視角

5. 結論

智能視頻監控系統的使用對于發電廠安全生產工作開展具有深刻影響。新時期，人們只有充分認識到智能視頻監控系統的應用原理和特征優勢，結合發電廠安全生產實際合理設計智能視頻可控系統應用模型，并對其應用技術要點進行全面控制，這樣可實現智能視頻監控系統與發電廠安全生產的有效結合，促進發電廠的持續、穩定發展。