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基于无线传输的可视化电力工程管控系统的设计

发表时间：2021/5/18 来源：《基层建设》2020年第35期作者：张正春

[导读] 摘要：对于电力工程而言，其只有确保自身的建设质量，才能满足社会发展以及人们日常生产生活需求。

        易惠电（东莞）能源技术有限公司广东东莞 523000
        摘要：对于电力工程而言，其只有确保自身的建设质量，才能满足社会发展以及人们日常生产生活需求。基于此，各电力企业在进行电力工程建设时，就要对其施工现场管理工作进行全面的强化，并积极引入以无线传输为基础的可视化电力工程管控系统，这样才能及时挖掘出施工现场中存在的各类作业风险问题，从而在保质保量的基础上最大化提升电力工程的施工安全。本文也会对基于无线传输的可视化电力工程管控系统构造设计及识别算法应用进行着重分析，以便为有关人士参考。
        关键词：无线传输；电力工程管控系统；设计分析；识别算法
        现如今，在电力工程建设中，一些施工企业常常因为对施工现场管理不到位，而导致电力施工中存在的安全隐患无法被及时挖掘出来，这样不仅影响了电力工程的施工进度和施工质量，而且也会给人们的用电安全构成较大威胁。因此，要想避免这种情况的发生，就要加大电力企业对电力施工现场的管理力度，使其能够积极运用基于无线网络传输的电力工程建设视频监控系统来实现对施工现场的全天候全跟踪管控目标，从而通过系统自动记录的安全风险报告以及监控视频等为依据，制定出最佳的安全隐患排除方案和预防措施，这样才能提高电力工程的施工效率和施工安全，满足当前社会的高用电需求。
        1.系统总体架构设计及软件功能分析
        1.1架构设计

        图一（系统组成结构）
        由图一可以得知，以无线传输为基础的可视化电力工程管控系统，主要包括三大关键组成部分，即数据采集前端、无线传输通道和后台监控中心。其中，视频采集前端包括视频采集模块和特制的安全帽两个组成部分，其中，前者属于该系统的核心部分，其内含全高清摄像系统级芯片、CMOS摄像头模块、数据存储模块、WiFi/4G 传输模块、视频解码模块以及卫星定位模块等多个组成元件。而可视化安全帽则在无线传输通道的辅助下，能够实现对可视化视频信息的有效传输，即便电力施工现场没有无线专网的情况下，该系统也能通过公众电信网或无线物联网通道将相关数据信息直接上传到云端，再由云端传回到监控中心服务器平台中，从而真正实现对可视化视频信号的传输与控制。目前，随着5G通信技术和万物互联技术的快速发展，可视化电力工程管控系统硬件设计也得到了相应的改善，其通过在视频采集模块中添加 5G模块，最大化提升了带宽应用性能，从而更好的保证视频信号传输质量。相对而言，监控中心则是由平台服务器和分析服务器及显示器三个部分所组成，其不仅可以丰富系统功能，如：控制管理、视频显示、录像回放、图像识别处理等功能，。而且还能对视频采集前端采集到的所有视频信息进行统一的调度与管理。同时，通过监控中心安装的大屏幕电视墙，还能帮助电力施工现场管理工作人员实现对整个施工全过程的实时跟踪与监督。另外，还可以将各监测点视频进行永久性存储和远程回放。并自动识别出不符合施工要求的现场视频，进而向监理人员发送施工安全风险提示信号或生成报告，从而真正推动电力工程减少达到数字化、信息化的管控目的[1]。
        1.2系统软件功能
        以无线传输为基础的可视化电力工程管控系统后台软件功能主要体现在以下几个方面：第一，用户管理功能。即通过对不同角色和等级用户权限的合理分配，来进一步规范系统操作行为，这样既可以帮助系统管理人员更好的对下层用户进行管理，又能最大化提高系统数据的安全性和可靠性；第二，视频管理功能。即帮助工程管理人员更好的查看施工现场中任一可视化安全帽所拍摄的监控视频，进而更好的掌握电力施工现场的情况；第三，工地管理功能。即电子围栏设计、摄像头管理、定位数据管理等功能，这其中，电子围栏设计功能是指利用动态电子地图来设置电子围栏，随后还要通过卫星定位技术来对某一施工场地位置进行清晰的标注，以便相关管理人员能够根据所标注的区域确定出监控范围，从而更好的掌握各电力施工现场的分布情况；第四，识别管理功能。即将电子围栏设计和识别算法作为关键技术，来实现对整个施工现场的全方位监控；第五，警报管理功能。即针对电力施工现场管控过程中，所出现的问题进行分类管理，并生成完整的事件预警报告，以便帮助相关管理人员制定出针对性的管控措施，从而及时、准确的深入挖掘出现场施工中存在的各类安全隐患因素。
        2.系统识别算法的应用要点分析
        2.1工地围栏摆放识别算法的应用
        按照相应的安全管理规程，工地围栏应连通摆放只留有 1 名工作人员进出的出口，如图二所示，不符合该要求的围栏摆放都属于非标准摆放。基于该标准，在运用系统识别算法来识别工地摆放安全施工要素时，就要在图像中找到工地摆放的各连通区域，即具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成的图像区域和像素集合，同时，为了便于区分，还要对各连通区域进行相应的标识（label）。另外，在采用连通区域算法来进行围栏连通识别时，应经历两次扫描过程：首先，要在初次扫描中对同一个连通区域，具有不同值的label 进行合并，并确定出两者之间的关系；其次，要在二次扫描中，将具有相等关系的 equal_labels 所标记的像素归纳到统一的连通区域中，并赋予一个相同的 label，这样扫描完成后，图像中具有相同 label 值的像素就会自动组成同一个连通区域，而其它不同 label 值的像素也会自动显示出来，这样管理人员就可一目了然，准确无误的检测出围栏摆放是否符合相关标准。

        图二（工地围栏摆放标准）
        2.2安全帽佩戴识别算法的应用
        安全帽是保障电力工程施工人员生命安全的最基本防护装备，但是在实际施工时，却经常有部分施工人员由于自身缺乏安全意识，而出现不佩戴安全帽的行为，这样就会增加现场安全施工事故的发生概率。因此，针对此种情况，工程管理工作人员就要积极运用可视化视频监控系统中 YOLO-v3 深度学习识别算法来对现场施工人员安全帽的佩戴情况进行全面系统的监督与管控。因为该识别算法可以从多个角度对复杂施工环境下的不同颜色的安全帽进行检测，并生成高清晰的图像视频等。为了确保其检测精度，工作人员应提前对算法模型进行人员头部和安全帽匹配训练，这样当算法检测到人头部时，就会自动从训练集中找出相应的头部目标进行匹配，一旦发现某一训练集不匹配，就可直接视为未戴安全帽人员[2]。
        2.3视觉测量算法的应用
        该算法是可视化电力管控系统的核心技术之一，其可以准确测算出电力施工现场中沟槽施工的深度和宽度等，尤其可以精准的判断地埋电缆沟槽的挖掘尺寸，看其是否与图纸设计要求相吻合。在实际测量过程中，该算法会根据可视化安全帽所采集的单镜头视频信息，运用单目视觉测量技术来对管控目标中的沟槽宽度或高度等进行测量。在这一环节中，应先将单目图像中的深度信息提取出来，然后再确定出视觉画面中某一个标准参照物的真实距离，如：工地围栏尺寸、施工划线标准等参照物，这样才能准确的对管控目标进行视觉检测和定标测量。
        结束语：
        综上所述，在当前电力工程施工中，为了确保现场施工安全，相关管理人员必须积极运用以无线传输为依托的可视化安全管控系统来对现场各施工环节的数据信息等进行全面采集，然后再运用系统中的识别算法功能对工地围栏摆放、人员佩戴安全帽情况以及电缆沟槽开挖深度和宽度等内容进行全面的监督和管控，这样才能更好的避免各类安全隐患的发生，提高工程安全管理水平，进而为其顺利开展打下坚实的基础。
        参考文献：
        [1]姚珂. 电力运营管理系统可视化研究[J]. 建筑工程技术与设计，2019，（12）：26-27.
        [2]苏巧平，刘原，涂德凤. 基于LabVIEW的无线电力管理系统设计与实现[J]. 制造业自动化，2019，（02）：39-41.