全局优化思维下无线智能视频监控项目的实施与运行

2021-01-02宋家友

科技创新与应用 2021年24期

宋家友

（广东大鹏液化天然气有限公司，广东深圳 518048）

2017年，国家安全监管总局等八部门在《关于加强油气输送管道途径人员密集场所高后果区安全管理工作的通知》（安监总管三[2017]138号）中明确要求油气长输管道企业采取提高日常巡护频次、加密设置地面警示标识、安装全天候视频监控等人防、物防、技防措施，及时阻止危及人员密集型高后果区管段安全的违法施工作业行为。为此，本文介绍了广东珠三角某天然气长输管道公司（下称“案例公司”），为积极响应国家及属地政府关于在管道后果区安装视频监控的要求，结合自身近6年来应用无线视频监控的经验总结和效能分析，探索无线视频监控智能化的必要性；通过文献研究和市场产品功能成熟度调研，探索将最新智能视频监控技术应用于管道安防以解决管道保护不能主动预警难题的可行性以及最大限度地利用原有20余套固定杆式无线视频监控设备并进行智能升级改造和系统对接的便捷性；基于建设工程项目管理规范，探索管道安防工程项目管理全局性统筹、全过程协调、全寿命周期维护的可优化性，以期在约束期限内建成一套智能预警和联动效能高、系统安全性和可扩展性好、设备可操作性和可维护性强的长输管道安防系统，并通过后续精细化的运行管理来促使项目设计功能得到充分发挥、项目资产得到有效保护。

1 无线视频监控智能化的必要性和可行性

1.1 无线视频监控智能化的必要性

无论是2014年开始自行组装和应用的便携式无线视频监控，还是2017年以后分批建成的20余套固定杆式无线视频设备，案例公司分区设置的安防监控人员都是在应用终端通过设备前端摄像头自带的监控平台，人工浏览并切换监控视频画面来逐一辨识管道保护廊带内是否存在影响管道运行安全的第三方施工活动。尽管该监控平台具备电子围栏、移动侦测等功能，但无法精准预警管道安全保护所关注的第三方施工机械和人员等主要风险因素。为了降低无线视频监控通信流量费和太阳能板供电设备的功耗，监控人员不得不采用间歇性（如每30分钟或1小时）查看视频流的方式，来兼顾管道安防工作的实效性和监控设备运行的可持续性。随着同一管理区域监控点位的增多，监控人员只能在应用终端进行分屏设置并点击画面才能查看现场详情，日复一日的重复性工作，极易增加监控人员的疲劳感，监控质量难以长久保持。稍有疏忽或不及时关闭系统，监控设备还容易因通信流量费和用电量超限而导致停机，在这种情况下，管道安防无线视频智能化就显得尤为迫切和必要。

1.2 无线视频监控智能化的可行性

1.2.1 监控系统智能化整体解决方案构想

基于在役无线视频监控系统应用经验总结和效能分析，2020年1-3月份，案例公司开展了大量的文献研究和实地调研，提出了围绕边缘计算AI前端智能识别技术为核心来组建无线智能监控系统的构想。因为相对于集中式云计算，边缘计算技术具有以下优势：（1）边缘计算可以实时或更快地进行数据处理和分析，缩短延迟时间；（2）在成本上可以大大减轻经费预算；（3）减少网络流量；（4）提高应用程序效率；（5）可以持续学习，带来个性化互动体验；（6）安全和隐私得到了有效保护[1]。

无需专用服务器的前端智能视频图像分析技术的应用，让无线智能视频监控系统的构建逻辑变得清晰具体。由前端监控系统、云端服务器和客户端三大部分构成的智能视频监控系统，将融合现代电子技术、现代通信技术、物联传感技术、大数据技术、AI人工智能技术、现代控制技术与现代计算机视觉技术，可将管道保护廊带建设成一个具备“端、边、云”AI全场景智能化的实时监控区域。若监控区域内出现人员、机械设备等目标物或可燃气体含量探测超标时，前端感知装置将瞬时捕获、触发声光报警并及时将威胁信息推送至云端服务系统，云端系统通过Internet网络将数据推送至客户端，同时通过微信等方式告知相关人员，实现智能预警[2]。

1.2.2 智能视频监控关键技术的优选

在确定以边缘计算为核心的智能视频图像分析技术作为前端摄像机的关键技术后，案例公司对所属近10年的管道保护数据进行结构性分析，确定本项目拟将智能视频监控的定制目标物设定为人形、挖掘机、地勘钻机、定向钻机和重型车辆五类。同时，结合无线智能视频监控产品市场成熟度调研情况，案例公司还优选了确保设备和系统可靠运行的低功耗控制技术、故障自诊断技术、智能电源管理技术和多接口拓展技术。

2 云端部署及远程应用服务定制

2.1 云端部署

智能监控平台系统将部署在中国电信天翼云上，监控平台系统含管理软件系统、数据库系统、流媒体服务器、接入服务器等子模块应用程序，各类应用程序均独立设计，简单易维护。若前端监控系统识别算法需更新，只需调用接入服务器远程升级装置，进行指定设备升级或批量升级。升级成功后，前端监控装置向监控平台系统上报更新状态及工作状态；如果升级失败，前端监控装置将回滚至先前稳定系统，并上报更新失败原因。

2.2 远程应用服务定制

在客户端，监控系统支持PC端接入、移动终端接入和微信端接入。系统采用B/S模式，任何联网PC用户仅需打开浏览器，正确输入服务器地址、账号、密码，通过安全认证后即可访问云端服务器。对于移动终端用户，考虑到应用场景的特殊性，系统配套移动终端应用程序，用户可通过应用程序查看各监控设备工作状态、实时监控视频和入侵报警信息，并能驱动语音系统一键远程喊话。

为了实现预警信息智能推送、智能联动，即无需监控人员盯防每个监控点，拟建系统将集成微信推送平台。该平台与腾讯微信公众号直接对接，当系统收到入侵报警信息后，立即自动将信息通过微信公众号发送至预先设定的客户端，关注者只需在客户端一键关注公众号即可接收到监控点的报警信息。

2.3 原有视频监控设备改造的可行性

基于前述无线视频监控智能化的可行性分析并经实地踏勘和技术参数比对，原有20余套监控设备可以通过增加前端AI识别主控模块、泄漏气体监测装置并更换配电箱的方式，实现设备改造和智能化升级，这就为原有资产的有效利用开辟了一条优化通道。

3 无线智能视频监控项目的实施

本项目基于前期无线视频监控应用经验总结、管道保护数据分析和智能视频监控前沿技术应用可行性研究，拟在案例公司400多公里管道高后果区人员密集场所附近，新建40套并改造近3年不同批次建成的20余套无线视频监控设备，借助中国电信天翼云平台、物联网和移动终端，实现无线视频监控设备前端智能识别人形、挖掘机、地勘钻机、定向钻机和重型车辆后，立即分类语音告警、云端存储视频截图、移动终端响铃推送告警信息的管道智能安防之目的。

3.1 项目管理策划

本项目作为案例公司“安全生产专项整治三年行动计划”的重点项目，由管道巡护团队兼职承担并组织实施。项目组在无具体的管道安防工程标准规范可遵循的条件下，参照《建设工程项目管理规范》（GB/T50326-2017）、《安全防范工程技术标准》（GB50348-2018）等，确定了项目管理目标，遵循项目动态管理原理，明确项目管理范围、实施方法、进度计划、所需资源、各参与方职责并测算项目成本，以保证项目的顺利实施。

在新冠肺炎疫情复工复产阶段的2020年3月下旬，案例公司合同采办部通过招投标方式启动了该项目，项目组制定了项目实施关键节点控制计划，预计9月30日前开始项目调试，11月30日前完成项目竣工验收。

3.2 项目现场实施

虽然本项目的内容结构和工艺流程相对简单，但60余套设备的安装、改造位置分布在全线400余公里管道路由上不同的地点，设备落地存在较大的不确定性，同时，现场施工工期与广东6-9月份高温雨季相重叠，加之部分设备的安装运行有时间上的严苛要求，倒逼项目施工管理必须未雨绸缪。因此，在2020年5月底的项目开工会议上，项目组商讨确定了项目目标、负责人及职责、解决瓶颈办法、质量及安全关注要点，以清单的方式厘清施工管控的关键事项并将其纳入会议纪要，这就为施工管理的规范化和精细化打下了良好基础。

3.2.1 预估风险、留有余地，严格项目施工进度管理

本项目围绕“高起点、严要求、对标设计、充分准备、透明化施工、及时总结完善，力求交出安全优质样板工程”这一目标，优先解决影响项目进度全局的设备选型与采办问题（60天的供货期），在现场充分踏勘的前提下同步推进项目实施方案（含墩基础和防雷接地）的完善工作。项目组建立了微信群、日报、周报、节点控制及协调会议等沟通协调机制，及时协商解决制约项目进度的各类问题。按照项目总体进度计划，项目组倒排各工序的工期，预估进场路线不熟悉、异常天气影响和施工用地外协不确定性可能导致的误工、滞工风险，分别采取微信定位分享、异常天气应对、受阻时高效协调或临时就近转移、条件允许时适度赶工等措施，保证了各节点进度控制目标的提前实现。

3.2.2 参照标准、持续优化，满足质量安全管控要求

项目施工，质量是安全的基础，安全是质量的保障。项目组成员参照《中华人民共和国石油天然气管道保护法》《建筑地基基础设计规范》《安全防范工程技术标准》《视频安防监控系统工程设计规范》《民用闭路监视电视系统工程技术规范》等，对以下事项进行了优化改进及创新性实践：（1）将设备墩基础设置在管道中心线单侧5米范围内且与管壁外缘保持至少2米以上的间距，既利于施工用地外部协调，又利于在役管道的安全保护；（2）优化墩基础设计规格，将钢筋混凝土体积从初设的1.5米见方缩小至1米见方，顶面标高从高出自然地面10厘米降低至地面以下20厘米且地脚螺栓包封面略高于自然地面，利于环境保护并和谐周边环境；（3）基础坑开挖出的土方用彩条布隔离堆放或装入编织袋中并及时处理，以减少对环境的污染；（4）通过加深接地极或在有条件的区域扩大接地网，认真整改12处防雷接地装置至接地电阻值均在10欧姆以下，工作中不留质量缺陷；（5）认真研究各元件接线柱与立杆端口的匹配性并将所有接头改造成快速接线端子，方便系统集成；（6）按照“实施方案-风险分析-安全交底-作业许可-班前会”五环一体的模式，落实施工安全风险管控措施；（7）将设备集成及安装流程制作成视频，供不同班组统一标准动作；（8）优化设备安装工序，采用专用立杆器，减少高处作业及吊装作业风险，提高施工效率和作业的本质安全。

3.2.3 发掘潜能、量身定制，为项目运行赋能增值

2020年9月20日，随着最后一套改造的无线视频监控设备调试成功，标志着本项目现场施工提前完成。在随后的系统调试和试运行阶段，项目组邀请管道安保各区中队长以上的应用人员全程参与，摒弃安防工程“重建设、轻运行”的惯性思维和做法，提高基层安防人员应用的积极性。在10月15日前的调试阶段，部分设备发生前端识别不灵敏、报警语音不清晰以及移动终端无告警推送信息等问题，项目组技术人员齐心协力，加班加点开展技术攻关，多次优化或升级系统功能设置，提高了系统的可靠性；10月30日前的试运行阶段，现场应用人员发现部分设备前端识别过于灵敏，前端告警语音的频繁播放和移动终端的频繁推送告警信息，又让应用人员不堪其扰，由此推动了系统控制功能的开发与完善。截至本项目竣工验收的11月25日，项目合同范围内所定制和延伸的预定功能全部实现，解决了管道安全保护不能主动预警的难题，提高了管道高后果区安全风险防范的可靠性。

3.3 项目管理经验与教训

在兼顾新冠肺炎疫情防控不足8个月的时间内，本项目按照设计和实施方案完成了管道高后果区60余处监控设备的新建和改造，实现了该系统与数字化管道维护系统（DPMS）的对接。本项目实施过程中，进度安排科学合理、费用造价受控、安全及质量绩效上乘、系统预定功能全面实现，前述成绩的取得归功于以下因素：（1）先前无线视频监控设备的应用实践和经验总结，给系统智能升级的可行性研究提供了基础数据、优化需求和风险管控策略，项目管理策划方向正确、项目范围界定准确，避免了后续工程变更和承包商索赔。（2）项目组的职责明确、赋能合理、执行有力，项目的实施得到了案例公司高管层的大力支持及相关部门的密切配合。（3）项目组能够以施工进度为主线，围绕项目目标，统筹兼顾技术与设计、质量、成本、安全、资源、信息、沟通以及风险管理，形成了团队管理合力，保证了项目按计划高效有序开展。

当然，本项目仍存在设计与技术管理有待深化、文件与档案管理有待规范等问题，以期在后续同类项目中能引以为戒并得到切实改进。

4 无线智能视频监控项目的运行

4.1 项目资产管理和运行管理并重

散布在管道路由上的无线智能视频监控设备，因无物理周界等实体防护措施，其资产管理和运行管理很容易被忽视。为预防这一情形发生并加强资产管理，充分发挥项目预定功能，项目组在调试阶段，便制定了“网格化”管理策略：（1）各区管线安保主管是项目资产管理和运行管理的第一责任人，统领所属安保大队部以中队为单元，层层落实管理责任，实施精细化管理；（2）在项目整体验收后，第一时间联合财务控制部门进行了项目资产转固，优化资产管理系统中“存放地点”和“责任人”的设置，让“验收人”与“责任人”与其所属区域一一对应，方便后续年度资产盘点工作。

4.2 建章立制，规范项目运行管理

为加强项目运行管理，促进技防与人防的深度融合，保证无线视频监控设备和系统的正常运行并发挥其应有功效，项目组编制了《无线视频监控平台使用手册》和《管道安防无线视频监控管理办法》，前述制度程序：（1）明确了案例公司相关部门在无线视频监控管理中的工作职责，使得该系统与其他信息系统、案例公司外部管道同行及属地政府管道保护主管部门相关系统的对接有了制度保障；（2）清晰了系统应用操作、功能设置、预警信息管理、设备维护维修和资产处置预评估等工作流程，项目运行管理更趋规范。

5 全局优化下的项目实施效果

5.1 优选了无线视频监控的关键智能计算技术，降低了工程项目建设成本

在大量文献研究和市场产品调研的基础上，选取了以边缘计算技术为核心的视频监控设备来集成无线智能视频监控系统，边缘计算技术所具有的低时延、高带宽、高可靠、海量连接、异构汇聚和本地安全隐私保护等优势，为系统软件开发、硬件设备选型和网络平台搭建提供了前瞻性思路，让项目工作范围和技术要求等招标文件的编制质量有了可靠保证[3]。

正是因为有了相对完善的招标文件和充分的现场踏勘与沟通，5家意向承包商中的2家在最后阶段决定放弃竞标机会，另外3家如期参与投标，而最终中标承包商的报价比其他两家低出金额的比例超过25%。

5.2 创新了项目全局优化的管理模式，实现了业主和承包方的双赢

（1）项目设计的优化，提高了工程建设质量。项目招标文件要求投标商应具备安防工程设计、施工和维护资质。然而，管道安防无线智能视频监控项目是一个新的领域，所以中标单位所提交的项目实施方案，在立杆基础制作和设备防雷接地的标准上存在差异，也不足为怪。为此，项目组要求承包商在规定时间内请专业设计院出具了墩基础施工图。后续在设计阶段进行了两次关于墩基础规格和防雷接地的优化，并在施工阶段进行了一次有关墩基础顶面标高的优化，保证并提高了立杆墩基础制作、防雷接地安装和设备整体观感质量，监控设备与周边环境的和谐性也大大增强。

（2）项目施工用地外协的优化，节省了成本并保证了工期。拟建在人员密集型管道高后果区的40处视频监控，立杆基础大多数落在市政道路旁或园林绿化带内，寸土寸金的广东珠三角使得项目用地外协工作异常困难。因此，招标文件明确约定项目施工用地外部协调工作由业主负责。在项目实施过程中，业主项目组优化了选址方案和外协策略，解决了项目施工用地的外协难题，本项目所产生的外协费用降本比例超过200%，受阻点的疏通过程并没有影响施工进度安排。

（3）项目施工工序和工法的优化，提高了施工工效。在项目管理过程关键节点的控制下，业主项目组严格审核承包商所提交的项目实施方案，优化了以下工序及工法：a.将前端智能监控设备采办作为关键路径，以其到货日期为节点倒排40处立杆墩基础制作、防雷接地安装和其他设备的采办工期；b.将先安装立杆、后安装设备元件的工序优化为地面组装须高处作业的设备元件再整体安装的流程；c.在发现通过三角架吊装立杆器来安装设备的工效极低时，群策群力在网上寻找并租赁到一台便携式电动立杆器，将设备立杆安装的工效提高了300%。

（4）项目运行管理方法的优化，保护了项目资产并发挥了项目效能。a.让应用人员参与项目的调试，及早熟悉系统功能的设置并为系统的完善提供合理化建议；b.网格化的项目资产和设备维护管理，延长了设备使用寿命并较好地保护了公司的资产；c.应用手册和管理办法的及时编制，规范了项目的运行管理，促进了项目预定功能的发挥。