基于5G的电力作业现场违章智能识别判定系统设计*

江苏商贸职业学院 施丽红

随着电力应急的迫切需要，电力作业现场作业安全管控已然成为供电部门的共性热点。本文围绕电力应急作业现场违章操作等问题，提出基于5G的电力作业现场违章智能识别判定系统，系统可对现场作业数据实时采集和灵活监督与管理，为供电部门在电力应急过程中出现的作业违规管控提供技术保障，具有非常重要的现实意义。

随着电力市场和电网建设的进一步发展，重大施工事故、公共紧急事件、性质恶劣的违章操作等，都极易引发大规模停电事故甚至电网瘫痪，电力应急尤为重要。目前，电网企业的电力应急安全生产现场往往由于现场工作人员责任心不强、疏忽大意，以致酿成事故，不仅给自己和家庭带来了不幸和灾难，而且也给国家和人民财产带来了巨大损失，给社会带来了不稳定因素。所以设计开发电力作业现场违章智能识别判定系统是必然发展趋势。

本文针对以上问题，基于5G技术进行现场作业的灵活监督与管理，实现现场音视频采集、现场违章作业处理、违章人员单位档案管理等功能。运用移动终端App进行现场作业的灵活监督与管理，实现现场音视频采集、现场违章作业图片抓拍，根据违章条例进行危险定级、建立督查单上传平台。本文提出的系统对于提高我国电力应急过程中出现的作业违规管控具有非常重要的现实意义。

1 关键技术

1.1 5G技术

第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。5G国际技术标准重点满足灵活多样的物联网需要。在OFDMA和MIMO基础技术上，5G为支持三大应用场景，采用了灵活的全新系统设计。在频段方面，与4G支持中低频不同，考虑到中低频资源有限，5G同时支持中低频和高频频段。为了支持高速率传输和更优覆盖，5G采用LDPC、Polar新型信道编码方案、性能更强的大规模天线技术等。为了支持低时延、高可靠，5G采用短帧、快速反馈、多层/多站数据重传等技术。

1.2 智能算法技术

智能计算也称之为“软计算”，是人们受自然（生物界）规律的启迪，根据其原理，模仿求解问题的算法。从自然界得到启迪，模仿其结构进行发明创造。另外还可以利用仿生原理进行设计（包括设计算法），这就是智能计算的思想。本系统主要涉及的智能计算的方法主要包括：

(1)画面无人算法：在一段时间（暂定10分钟）内检测画面是否有人；(2)单人作业算法：检测单人停留＞3分钟；(3)安全帽算法：检测红、黄、蓝、白色安全帽；(4)工作服算法：检测工作服、短裤、短袖；(5)红马甲算法：检测红色马甲和红色背心；(6)梯子算法：检测黄色绝缘梯和银白色非绝缘梯；(7)绝缘手套算法：检测黄色绝缘手套；(8)围栏算法：检测作业区部署的安全围栏；(9)标识牌算法：检测画面占比大于二十分之一的标识牌；(10)红布幔算法：检测室内开关柜、屏柜区域作业挂的红布幔。

2 系统总体设计

本系统总体设计将前端布控球和单兵接入内网通过内外网地址映射，通过5G APN/VPN传输至电力部门网关后传输至平台。每个作业现场配备1台5G布控球，每个作业现场施工负责人持有1部5G移动单兵，每个任务的督查员持有1部5G移动单兵。现场施工负责人的单兵只需要基础的视频监控和语音对讲业务；督查员单兵需要一键督查业务。

平台建设包括作业管控平台、智慧督查模块。其中视频通过单兵、布控球将作业现场的视频上传到监控中心平台，由平台进行作业任务的关联管理、视频智能分析，进行作业现场典型违章的识别、上报，实现智能化的远程安全监督，如图1所示。

图1 平台建设Fig.1 Platform construction

3 系统详细设计

3.1 作业管控平台设计

通过前端智能算法计算结果，建立系统典型违章库、违章大数据库，展示电子地图、历史作业任务、历史督查任务、今日动态（全市、本部、区县）、作业现场监控、作业任务统计、督查任务统计、违章数据统计信息；实现作业单位统计、风险预警、危险源点功能，还可以显示不同时间段违章类型统计分析、数量统计分析、一段时间内工作任务状态分布、当日工作任务状态分布、当前布控球、单兵在线数量，如图2所示。

图2 平台设计Fig.2 Platform design

3.2 智慧督查模块设计

通过前端智能算法计算结果，对现场作业数据与应用的整合，基于安全监督管理流程及“南通供电公司违章示例”，进行现场作业的灵活监督与管理，实现现场音视频采集、现场违章作业处理、违章人员单位档案管理等功能。开发移动终端App，进行现场作业的灵活监督与管理，安监人员根据督查任务进行安全作业督查，实现现场音视频采集、现场违章作业图片抓拍，根据违章条例进行危险定级、建立督查单上传平台，并现场打印违章告知单，如图3所示。

图3 模块设计Fig.3 Module design

3.3 产品基础平台设计

平台负责系统的基础业务，包括摄像机接入、电子地图、设备定位、任务导入导出管理、设备管理、网络传输、视频存储、数据管理、流媒体转发、服务管理、功能应用等。同时还包括前端计算智能算法接入应用，如图4所示。

图4 产品基础平台设计Fig. 4 Product basic platform design

4 系统技术优势与创新

(1)通过前端智能算法计算结果，对现场作业数据与应用的整合，基于安全监督管理流程进行现场作业的灵活监督与管理。(2)采用嵌入式移动终端技术和基于流程的App程序设计，进行现场作业的灵活监督与管理。(3)采用实时深度学习算法进行违规穿戴行为检测，运用人工智能识别分析技术，为作业现场提供实时可视、自动巡视、智能研判、高效管控的作业现场安全监管。

5 结语

本文围绕供电部门对电力应急过程中违规违章操作等问题，提出了基于5G的电力作业现场违章智能识别判定系统，对监控系统中所涉及的5G、智能算法等关键技术、系统总体设计方案等进行介绍，对系统中的各平台平台进行设计并归纳了技术优势和创新之处。本文提出的电力作业现场违章智能识别判定系统对于供电部门对电力应急管控具有较强的指导性意义，也为供电部门作业现场科学安全管理提供了新思路。