智能视频识别技术在建造场地人员管理中的应用

刘加伟，宋亚楠，葛楚琳，李晶纯，曹晓宇，史其麒，于琦，胡晓磊 (海洋石油工程(青岛)有限公司，山东 青岛 266520)

0 引言

如何处理企业发展战略和加强风险控制之间的矛盾，成为关乎海洋石油工程行业未来发展的重大课题。海洋石油工程企业运营层面具有高技术含量、高投入、高风险的特征，在工程项目执行层面具备技术密集、学科密集以及人员密集的特点，因而如何利用新兴的数字化、智能化技术对传统的生产经营模式进行变革成为海洋工程企业的数字化转型关键。

在工程项目成本中原材料成本、劳动力成本占有很大的比重，如何“用好人”“管好人”成为项目管理降低成本支出、提高利润空间的一个关键变量。工程建造场地的人员管理主要包括作业管理和安全管理两个方面。关于人员的作业管理，涉及到工种、人数、人工时、作业量的预估、管理和后评价；而关于人员的安全管理，涉及到人员的站位、行为、状态等。传统的人员管理方法需要通过各个项目组、各个作业部门以及场地管理部门以实地、以管理人员、以视频监控为主要手段的多层管理，存在着成本高、不及时、不全面、数据评价困难等难点。

针对这一问题，文章提出了一种基于人工智能(简称AI)视频识别算法，采用视频输入[1]和深度感知相结合的方法实现6D (3D位置+3D方向)人员、轨迹及状态的检测和评估方法和方案，形成人员身份识别、所在公司识别、人员工作行为、人员安全状态识别、人员行动轨迹、班内工时、加班工时、怠工工时大数据[2]，为项目管理工作效率分析提供工作量、工时数据决策依据，实现精益管理模式下人员安全、提质增效的管理目标。

1 痛点分析与技术方案

关于海洋工程建造场地的人员管理的作业管理和安全管理，主要存在以下需求痛点：(1)人员行为、轨迹无法完全掌握；(2)以“安全人员”管理“作业人员”成本高，现场安全管理人员占比有限；(3)现场安全管理人员精力有限，无法全方位检查、监管，容易管理不及时、不到位，难以事前、预警；(4)业务系统分散、数据不全面；现场安全管理过程规范化、标准化程度差；(5)视频监控利用率低，事后回放管理不能解决预防问题；(6)信息孤岛普遍，数据难以实时获取、整合、共享、分析，单纯的数据化，而不是数字化、智能化，数据质量不高，数据价值发挥不足。

此外，国际业主、国际总承包商往往对利用数字化、智能化手段来进行人员状态、轨迹、安全行为识别的软硬件系统非常看重。此项系统功能的具备和实施关系到海洋石油工程公司的国际承包和总承包管理能力和水平，直接影响国际投标竞争力。

因而，需要借助公共安全行业催生的AI视频识别算法，包括身份识别、行为识别等，实现技术迁移和跨界创新，实现海洋工程建造场地的人员管理的数字化与智能化。

文章提出的主要技术方案为：以新互联网催生的人工智能技术为抓手，以数字化手段打通信息壁垒，基于建造场地已有的管理模式、业务流程，以及已经建立、建成的视频、音频、传感器等前端设备，对人员的作业管理和安全管理进行精准“赋能”，变“人盯人”为“AI管人”，改“巡”为“控”，优化业务流程，提升精准管控能力。方案核心在于“大数据向小数据发展”，通过计算机视觉和声纹识别等技术，实现对海量视频、音频、传感数据等非结构化信息的结构化处理与挖掘[1]，从建造场地宏观运行态势聚焦到场地中的每个工作个体的小数据，进而实现对单一个体精准刻画，实时测定人员、位置、行为、状态，为人员精准管理提供有效支持。文章依托如下路线实现：(1)从项目管理视角向工厂管理视角转型，向精益管理要效益，从项目管理“分包”模式向“工厂化模式”转变，抓住工厂化劳务人员人工时、工效分析的“痛点”；(2)利用公共安全行业催生的AI视频识别算法(计算机视觉)，包括身份识别、行为识别、安全管理等，实现技术迁移和跨界创新；(3)结合建造基地厂区、场地区域特点、工作特点，分析AI视频识别的应用场景；(4)制定业务实现方案，评估方案的实施要点、应用难点及海洋工程和造船行业可复用性。

2 实施可行性

方案利用公共安全行业新兴的智能视频识别算法，向海洋工程建造场地人员管理进行迁移创新，充分利用成熟行业成果，提高应用适用性，实施难度低，可行性高。主要可行性条件包括：(1)视频识别服务器硬件、网络硬件、感知硬件等在公共安全行业已经广泛应用，特别是智能视频识别算法近年来经历了广泛的机器学习和模式训练，技术难度和采购成本低；(2)智能视频识别处理中能够兼容建造场地和工程项目场地已经具备打卡机、闸机、监控、摄像头等设备；借助视频识别算法的行为分析，形成行为轨迹，相较传统模式能够减少设备数量，提高覆盖率；(3)人员管理和安全管理是工厂、场地和项目的普遍需求，智能视频识别在人员轨迹、安全管理具备高度的契合性。

3 系统整合与一体化管控

采用分散建设、集中管理的思路，将建造场地已经建成的多个子系统(包括门禁、车辆、人工时、视频等)进行融合，形成一套基于人员特征识别技术数据并融汇共享的综合性管理平台，实现各子系统之间的数据共享，让各单独的子系统组合成为一个有机的整体，整个系统真正实现“一体化、智能化”管理，为大数据应用提供底层基础。

系统架构层次包括：(1)基础层：主要为硬件设备，包括数据采集和计算单元；(2)平台层：包括云计算、中间件、人工智能引擎；(3)算法层：包括人脸识别、行为识别、语音识别、安全边界识别、入侵目标识别等识别算法；(4)服务器：包括智能化服务和应用服务；(5)应用层：包括人员管理、车辆管理、生产环境管理、厂区管理等。

人员轨迹全程一体管控范围包括：(1)人员面部及外貌特征识别；(2)安全帽、工服、劳动防护监测；(3)危险、重点区域电子围栏；(4)人员行为、在岗、轨迹识别。(5)人员所在单位、工种、工时识别与统计；(6)厂区文明施工管理。

其中人员面部及外貌特征识别与人员入场、出场时的打卡行为、门卫监控进行结合；电子围栏对危险区域(如吊装区域)、重点区域(如仓库)的全天监控、对非工作时间的区域进行电子围栏区域智能监测；人员行为识别则能够对人员的作业行为、安全行为进行视频识别，从而对怠工、睡岗、不安全行为进行实时监测。人员外貌识别和轨迹识别则能够对劳务人员、操作人员进行实时检测，防止虚报人数、人工时，从而提升作业效率、降低人力成本。文明施工管理则是对人员作业、人员安全提出了进一步的管理要求，对厂区文明施工进行实时的监测和预警。

4 智能分析系统与管理赋能

实现监控系统、门禁系统等子系统的整合后，采用视频输入和深度感知相结合的方法实现人员行为、轨迹及监测和姿态估计，一方面对人员安全状态、作业行为进行安全分析、预警和管理，安全生产风险预警、分级管控，与作业票联动，实现作业实时跟踪，优化作业管理，达到安全事故可控；另一方面结合打卡记录和监控视频资料，实时分析场内人员动态，形成人员、工时大数据，进而借助可视化大屏等手段，形成场地人员管理的“指挥部”和“作战室”，进而从以下方面对管理赋能：(1)人员、工时、工效精准管控：利用人员轨迹分析实现定人、定点、定时，从而为周、月、季度、年度作业人员数量、人工时、工时工效分析提供大数据，利用严格管控来降低工程劳务和人工成本，实现工程项目管理的降本增效；(2)人员安全管理的远程化、实时化：实现安全管理的多场景覆盖，提升安全管理水平，更加直观地发现现场可能存在异常的区域、人员，能够最大限度地减少人员不安全行为、不安全状态，将安全管理人员的时间和精力解放出来，从而可以更多地关注现场安全动态、进行隐患排查，降低安全责任事故发生概率，保障工程项目安全、稳定执行，项目安全工时稳定增长；(3)管理制度提升：通过更加系统、科学、具有深度的人员、安全数据分析，为精益管理、HSE制度制定、管理策略调整提供依据，使项目管理更加科学化、系统化。可视化系统能够图形化统计各类业务，助力安全管理人员更好地把控现场安全，同时支持一键导出满足政府及上级单位所需的各类系统、报告。

5 主要创新点

模式创新：改变传统的人员管理方式，从巡查、打卡转变为利用厂区监控设备、采集设备进行AI智能化人员识别、轨迹分析、安全行为分析。

跨界创新：利用公共安全行业催生的AI视频识别算法，向海洋工程建造基地人员管理进行迁移创新，充分利用行业成果，提高应用适用性，降低实施难度。

数据创新：从监控、视频资料的非结构数据，利用AI分析算法，形成人员ID、时序、行为、轨迹等结构化数据，打通数据链路，成为有挖掘价值的大数据，进而对工厂化人员的工时、工效进行分析，对“高效”“低效”人员进行识别和标记，对现场施工人员的安全行为和状态进行全方位实时监测，从而采取针对性的管理措施，实现工厂化管理转型。

6 应用场景和适用范围

方案主要应用场景包括作业人员进出场管理、人员场内作业行为识别与监测、人员作业安全行为识别与监测、危险区域监控等，适用于海洋工程建造行业、船舶建造行业、工程建造领域、海上油气作业平台、油气井场站等企事业单位。

7 实施效果与价值

针对海洋工程建造场地人员管理的痛点，基于AI视频识别算法，能够实现：(1)采用视频输入和深度感知相结合的方法实现人员行为、轨迹及监测和姿态估计；(2)面对人员安全状态、作业行为进行安全分析、预警和管理，看得见、调得动、实时监测、预案查询、减轻工作量，及时快速处置；(3)结合打卡记录和监控视频资料，实时分析人员动向，形成人员身份识别、所在公司识别、人员工作行为、人员行动轨迹、班内工时、加班工时、怠工工时大数据；(4)为人员安全管理实现实时监控、监测、预警。且能够与其他系统联动，可应用声光报警、广播通知、周界安防、应急广播；(5)为工厂管理模式的工作效率分析提供工作量、人员工时数据决策依据；(6)安全生产风险预警、分级管控，与作业票联动，实现作业实时跟踪，优化作业管理，达到安全事故可控；(7)数据电子化、过程可追溯、自动统计，可节省人力，节约成本。

实施价值包括：(1)对人员、工时、工效进行精准管控，定人、定点、定时，从而为周、月、季度、年度作业人员数量、人工时、工时工效分析提供大数据，降低工程劳务和人工成本，实现工程项目管理的降本增效；(2)实现人员安全管理的远程化、实时化，实现安全管理的多场景覆盖，提升安全管理水平，更加直观地发现现场可能存在异常的区域、人员，能够最大限度地减少人员不安全行为、不安全状态，将安全管理人员的时间和精力解放出来，从而可以更多地关注现场安全动态、进行隐患排查，去关注真正需要关注的问题，从侧面降低安全事故的发生，降低安全责任事故发生概率，保障工程项目安全、稳定执行，项目安全工时稳定增长，提高国际工程项目安全管理水平和知名度；(3)通过更加系统、科学、具有深度的人员、安全数据分析，为工厂化管理、HSE制度制定、管理策略调整提供依据，使项目管理更加科学化、系统化。

8 结语

文章介绍的智能视频识别人员状态、轨迹分析系统建立后，能够将原有的“班组管理”“人管人”提升为“个体管理”“智能管理”，进一步明确工程项目的人员安全管理、人员工时管理，为工程项目精益管理提供人员维度的“大数据集合”，进而提高项目执行效率、提高工作绩效，从而降低工程项目的人工成本、提高项目利润空间，以数字化转型为基石提高海洋工程公司国际承包、总承包管理能力和水平。