基于圖像識別技術(shù)的船閘施工安全管理淺談

汪菲

（長江三峽通航管理局葛洲壩船閘管理處，湖北 宜昌 443000）

1 研究背景

三峽通航作為長江黃金水道建設(shè)和長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的重要一環(huán)，必須不斷適應(yīng)時(shí)代提出的全方位要求和需求，在交通強(qiáng)國戰(zhàn)略和“四個(gè)長江”建設(shè)中努力當(dāng)好先行。黨的十九大報(bào)告在科技方面強(qiáng)調(diào)，“要瞄準(zhǔn)科技前沿，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究……實(shí)現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究……”，當(dāng)前，層出不窮的新技術(shù)為在航運(yùn)領(lǐng)域進(jìn)行科技創(chuàng)新提供了可能，是建設(shè)現(xiàn)代三峽通航、加快推進(jìn)三峽通航“五四三”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要支撐。加強(qiáng)科技攻關(guān)，用科技手段解決三峽通航之所急，是全面建設(shè)現(xiàn)代化三峽通航的有力手段。

通航安全是船閘工作的重中之重，船閘安全工作涵蓋了通航安全管理、設(shè)備安全管理、施工安全管理、治安消防管理等各個(gè)方面。船閘管理處作為船閘安全責(zé)任的主體，管理責(zé)任十分重大，但目前由于各種原因在實(shí)際工作中存在以下問題：

（1）管理區(qū)域點(diǎn)多面廣。船閘兩線三閘的地理位置布局，生產(chǎn)區(qū)域大且分散，整個(gè)現(xiàn)場的安全管理工作基本依靠專職安全員和1 到2 名巡檢人員動態(tài)巡查，特別是對于同期施工項(xiàng)目較多的時(shí)段，較大程度上無法做到各個(gè)施工區(qū)域人員現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)管，對施工違章違規(guī)現(xiàn)象常通常也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)警。

（2）管理邊界情況復(fù)雜。整個(gè)樞紐內(nèi)涉及的單位及人員包括船閘管理部門、電廠下屬各部門、船閘派出所、其他外協(xié)人員和單位等，各個(gè)單位部門工作場所和施工項(xiàng)目交叉重疊，導(dǎo)致進(jìn)入船閘重點(diǎn)部位人員情況較為復(fù)雜，單純依靠人力管理的效果有限，迫切需要提升管理策略，增加技術(shù)手段予以應(yīng)對。

（3）安全監(jiān)管技術(shù)手段不足。安全監(jiān)管手段的不足給船閘整體通航安全保障工作帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，閘區(qū)施工安全管理戰(zhàn)線長、死角多，難以實(shí)現(xiàn)同時(shí)段的全面覆蓋，缺乏靈活高效的移動式單兵手段，對于施工現(xiàn)場人員違規(guī)違章行為缺乏有效的信息化實(shí)時(shí)監(jiān)管和預(yù)警功能。

長江三峽通航管理局“十四五”規(guī)劃圍繞構(gòu)建長江智能航運(yùn)，打造智能三峽通航管理與服務(wù)能力，提出了“綜合利用大數(shù)據(jù)、視頻圖像智能識別等先進(jìn)通信信息技術(shù)構(gòu)建以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素的智能通航管理及通航服務(wù)體系”的建設(shè)目標(biāo)。因此，為全面抓好各項(xiàng)安全管理工作，迫切需要開展基于圖像識別技術(shù)的船閘生產(chǎn)安全管理系統(tǒng)方案的研究，提升保障通航安全、施工安全、安防監(jiān)控和預(yù)警的技術(shù)手段，進(jìn)一步提升船閘安防輔助監(jiān)管和決策功能，確保閘區(qū)通航、治安、消防、施工安全形勢持續(xù)穩(wěn)定，并為后期安全監(jiān)管平臺的建設(shè)提供技術(shù)支撐。

2 船閘施工作業(yè)現(xiàn)狀

通常根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)行為來源，船閘施工作業(yè)大致分為四類：船閘專項(xiàng)工程改造、船閘設(shè)備保養(yǎng)、船閘設(shè)備搶修、其他行為等。同時(shí)，根據(jù)施工作業(yè)區(qū)域，船閘施工作業(yè)大致分為室內(nèi)作業(yè)和室外作業(yè)兩大類。室外作業(yè)主要包括閘面施工作業(yè)、橋機(jī)施工作業(yè)、人字門施工作業(yè)；室內(nèi)施工作業(yè)主要包括機(jī)房施工作業(yè)、變電所施工作業(yè)、辦公樓施工作業(yè)。另外，根據(jù)船閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制等級，船閘施工作業(yè)大致分為動火作業(yè)、高空懸邊作業(yè)和一般施工作業(yè)。

綜上可見，船閘施工安全管理工作大體由施工現(xiàn)場安全管理和人員行為安全管理兩部分組成。在船閘施工作業(yè)過程中，如果施工人員行為不當(dāng)就可能直接造成安全事故，且從某種角度上船閘施工作業(yè)人員的行為也是導(dǎo)致安全隱患的成因，在這一條件下，船閘施工安全管理就必須加強(qiáng)人員行為進(jìn)行日常監(jiān)管，盡可能避免安全事故發(fā)生。

雖然一直以來，船閘管理人員充分壓實(shí)施工單位安全生產(chǎn)主體責(zé)任，明確施工單位必須加強(qiáng)施工人員安全教育力度，提高施工人員施工安全意識，同時(shí)采取定期檢查與不定期檢查相結(jié)合、安全管理員與運(yùn)行巡檢員相配合的方式，認(rèn)真履行閘區(qū)施工安全管理職責(zé)，積極做好船閘閘區(qū)各項(xiàng)施工安全管理，但是每年船閘閘區(qū)施工人員違章違規(guī)行為仍然較為頻繁。

3 船閘施工安全管理特點(diǎn)及難點(diǎn)

船閘施工安全管理意義重大，必須對所有可能存在的施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管制，避免安全事故發(fā)生。但任何形式的風(fēng)險(xiǎn)都是無法被完全消除的，我們只能通過管理手段將各類施工安全風(fēng)險(xiǎn)的爆發(fā)概率、影響力盡可能降至最低。但是，船閘閘區(qū)施工作業(yè)項(xiàng)目總體呈現(xiàn)工程數(shù)量多、施工范圍廣、人員素質(zhì)較低、人員行為復(fù)雜等特點(diǎn)，由于船閘施工安全監(jiān)管力量較為有限，無法做到同時(shí)段對每個(gè)項(xiàng)目施工區(qū)域進(jìn)行全程施工安全監(jiān)管，存在施工安全監(jiān)管盲點(diǎn)區(qū)域和時(shí)段，施工安全管理主要存在以下難點(diǎn)：

3.1 施工現(xiàn)場安全監(jiān)管存在盲點(diǎn)時(shí)段

從以往經(jīng)驗(yàn)來看，施工項(xiàng)目很難做到完全配合船閘施工安全管理人員工作時(shí)間開展，多數(shù)項(xiàng)目因?yàn)楣て诘仍颍诖l安全管理人員和巡檢人員非工作時(shí)間也會開展施工作業(yè)，雖然船閘施工安全管理部門采取定期檢查與不定期檢查相結(jié)合、安全管理員與運(yùn)行巡檢員相配合的方式，較大程度上能對閘區(qū)現(xiàn)場施工作業(yè)進(jìn)行一定時(shí)間內(nèi)的安全巡查，但是很難做到對各個(gè)項(xiàng)目施工現(xiàn)場進(jìn)行全程安全監(jiān)管，施工現(xiàn)場存在少量監(jiān)管盲點(diǎn)時(shí)段。

3.2 多個(gè)施工現(xiàn)場同時(shí)監(jiān)管能力有限

由于船閘兩線三閘的整體區(qū)域涉及太大，生產(chǎn)重點(diǎn)部位較多，部分施工區(qū)域又相距較遠(yuǎn)（最大距離甚至超過3 公里），而船閘主要工作重心是船舶進(jìn)出閘通航安全運(yùn)行保障工作，日常參與施工現(xiàn)場安全巡檢人員的數(shù)量極為有限，當(dāng)船閘閘區(qū)同時(shí)有多個(gè)施工工作面展開的情形下，難以做到同時(shí)對多個(gè)施工工作面進(jìn)行及時(shí)的安全監(jiān)管。

3.3 外來施工人員安全意識水平有限

在船閘長期管理施工安全的過程中，我們可以發(fā)現(xiàn)，外來施工人員安全意識水平不高一直以來都是普遍存在的問題，很難從根本上得到解決，除了施工單位對施工人員安全教育模式長期停留在理論層面外，施工人員的受教育程度和個(gè)人素質(zhì)也是客觀存在的決定性因素，結(jié)合以上兩個(gè)因素，導(dǎo)致施工人員的安全意識難以達(dá)到較高水平，施工人員對于自己行為所產(chǎn)生的后果往往不能做到全面清晰地認(rèn)識。

4 基于圖像識別技術(shù)的船閘施工安全管理

目前圖像識別技術(shù)成熟度較高的應(yīng)用方案，比如目標(biāo)檢測、類型檢測、行為檢測、邊界檢測等方案，結(jié)合船閘處安全管理工作的需求以及圖像監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)平臺等硬件環(huán)境，已經(jīng)初步具備將圖像識別技術(shù)引入船閘施工安全管理工作的條件。這一技術(shù)的成功運(yùn)用，不僅能夠完成船閘全區(qū)域、全時(shí)段、全方位的施工安全監(jiān)測管理，而且能夠完成船閘施工安全管理監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建立，同時(shí)還能讓船閘施工人員安全教育模式得到創(chuàng)新與進(jìn)步。

4.1 實(shí)行施工作業(yè)分級管控

通過圖像識別技術(shù)的成功引入，船閘施工安全管理完全可實(shí)行閘區(qū)施工作業(yè)分級管控策略，例如，可以將閘區(qū)動火作業(yè)、高空懸邊作業(yè)和一般作業(yè)項(xiàng)目分為A 級、B 級、C 級三個(gè)級別。

三個(gè)級別施工作業(yè)項(xiàng)目現(xiàn)場除施工人員勞保著裝、佩戴安全帽以及施工現(xiàn)場設(shè)置隔離帶或隔離欄以外，A級施工作業(yè)項(xiàng)目，現(xiàn)場必須有擺放滅火器；B 級施工作業(yè)項(xiàng)目，現(xiàn)場施工人員必須穿戴安全帶。在不同類別項(xiàng)目開工前，船閘處根據(jù)項(xiàng)目施工存在的高危作業(yè)類別，指定施工單位獲取施工不同顏色安全警示燈（動火作業(yè)為紅色安全警示燈、高空和懸邊作業(yè)為黃色安全警示燈、一般施工作業(yè)為綠色安全警示燈），施工單位將安全警示燈放置在施工現(xiàn)場后，方能進(jìn)行施工作業(yè)。

閘面或室內(nèi)監(jiān)控設(shè)備通過圖像識別技術(shù)，捕捉施工現(xiàn)場安全警示燈顏色判別施工作業(yè)狀態(tài)和施工作業(yè)危險(xiǎn)級別，從而對施工現(xiàn)場必須存在的安全保障措施進(jìn)行監(jiān)控和掃描，如果施工現(xiàn)場達(dá)不到相應(yīng)施工級別安全措施防范要求，監(jiān)控設(shè)備便可向船閘施工安全管理人員第一時(shí)間進(jìn)行預(yù)警及反饋。

4.2 建立施工人員行為記憶系統(tǒng)

針對施工人員反復(fù)出現(xiàn)違章違規(guī)行為這一問題，可以合理運(yùn)用圖像識別的行為檢測和目標(biāo)檢測等技術(shù)，建立施工人員行為記憶系統(tǒng)，在船閘施工安全監(jiān)控設(shè)備中加入人臉識別功能，在施工安全監(jiān)測過程中，當(dāng)監(jiān)控設(shè)備捕捉到現(xiàn)場施工違章違規(guī)行為后，系統(tǒng)自動對違規(guī)違章人臉進(jìn)行記憶，并將該人臉納入監(jiān)管重點(diǎn)范圍，如果在一定時(shí)期內(nèi)該人員再次出現(xiàn)施工違章違規(guī)行為，系統(tǒng)會對船閘施工安全管理人員發(fā)出預(yù)警。

4.3 開發(fā)施工安全事故深度體驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)

船閘施工人員之所以會忽視自身施工安全，反復(fù)出現(xiàn)施工違章違規(guī)行為，主要原因還是施工人員自身安全意識薄弱，當(dāng)下較為常見的施工人員安全教育模式長期停留在理論層面，從而較難根治此類問題。在這一條件下，船閘可以通過運(yùn)用圖像識別技術(shù)模擬施工安全事故真實(shí)體驗(yàn)的安全教育方式，例如可以采用先進(jìn)的“VR”技術(shù)讓施工人員佩戴模擬設(shè)備去體會各類安全事故爆發(fā)后的感受，通過真實(shí)體感讓施工人員充分認(rèn)識到自身的違章違規(guī)施工行為會引發(fā)哪些安全事故，促使施工人員對安全事故有清晰認(rèn)知，從而達(dá)到切實(shí)提升施工人員安全意識的目的。

5 結(jié)束語

總的來說，充分引入并發(fā)揮圖像識別技術(shù)優(yōu)勢，建設(shè)船閘施工安全管理監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是現(xiàn)代化船閘發(fā)展的必然趨勢，相信通過這項(xiàng)技術(shù)在船閘施工安全管理中的成功運(yùn)用，能夠完成船閘全區(qū)域、全時(shí)段、全方位的施工安全監(jiān)測管理，讓船閘通航運(yùn)行安全工作得到更堅(jiān)實(shí)可靠的保障。