需求概述

　　該變電站原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用本地模擬監(jiān)控，前端采用智能球采集視頻，數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)光纖傳輸，后端光端機(jī)連接硬盤錄像機(jī)完成本地監(jiān)控錄像的存儲(chǔ)。需要說(shuō)明的是，原視頻監(jiān)控系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控的部分功能，如自動(dòng)跟蹤、周界入侵報(bào)警等。系統(tǒng)采集的視頻全部匯總到監(jiān)控中心，通過(guò)后端的智能分析軟件完成視頻場(chǎng)景的智能分析和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　但是，隨著變電站業(yè)務(wù)不斷升級(jí)復(fù)雜化，監(jiān)控面積的增加，原來(lái)這種后端軟件實(shí)現(xiàn)智能分析的模式，已無(wú)法滿足當(dāng)前的監(jiān)控需求。這主要由于兩個(gè)原因，其一，智能視頻分析是非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程，需要占用大量的系統(tǒng)計(jì)算資源，因此采用后端軟件進(jìn)行智能分析的模式可以同時(shí)進(jìn)行分析的視頻路數(shù)非常有限，對(duì)于監(jiān)控需求日益擴(kuò)大的變電站來(lái)說(shuō)已無(wú)法滿足。另一個(gè)原因，軟件模式實(shí)現(xiàn)智能分析，前期需要對(duì)某個(gè)監(jiān)控場(chǎng)景進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的建模分析，根據(jù)該特定場(chǎng)景做智能算法。而一旦監(jiān)控場(chǎng)景發(fā)生較大變動(dòng)，其智能分析適應(yīng)環(huán)境的性能有限，就大大降低了監(jiān)控的質(zhì)量。因此，對(duì)于變電站提出的，諸如系統(tǒng)可以主動(dòng)檢測(cè)工作人員是否穿戴安全帽，是否穿戴安全服等監(jiān)控需求，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)是無(wú)法滿足的。

　　該項(xiàng)目中，變電站方面要求智能化改造后的監(jiān)控系統(tǒng)體現(xiàn)出智能電網(wǎng)的先進(jìn)性，要在原有基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)如下功能：

　　· 在特定時(shí)間段，變電站工作區(qū)域無(wú)人值守時(shí)，防止外來(lái)人員進(jìn)入變電站內(nèi)破壞或盜竊站內(nèi)設(shè)施，避免經(jīng)濟(jì)損失;

　　· 工作時(shí)間，為保障變電站內(nèi)工作人員的人身安全，進(jìn)入站內(nèi)人員必須佩戴安全帽(有多款顏色)，穿著安全工作服(紅馬甲);

　　· 需將智能視頻分析產(chǎn)品接入變電站原有電力系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)，在其平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與產(chǎn)品設(shè)置;

　　· 最大程度保留原有監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，保留后端硬盤錄像機(jī)，存儲(chǔ)監(jiān)控錄像。

　　項(xiàng)目的智能化改造目標(biāo)

　　根據(jù)變電站提出的監(jiān)控需求，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)做智能化改造，采取在系統(tǒng)中直接接入智能視頻服務(wù)器的方式。原有系統(tǒng)前端智能球采集的視頻通過(guò)光纖接入智能視頻服務(wù)器，智能視頻服務(wù)器對(duì)視頻場(chǎng)景做實(shí)時(shí)的行為分析，將分析結(jié)果輸出至監(jiān)控中心做統(tǒng)一管理;同時(shí)智能視頻服務(wù)器可以將原視頻做無(wú)損環(huán)出，接入原有監(jiān)控系統(tǒng)的硬盤錄像機(jī)，進(jìn)行監(jiān)控錄像的存儲(chǔ)，便于數(shù)據(jù)的管理和調(diào)度。

　　這種通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的智能監(jiān)控模式，將智能視頻分析模塊集成進(jìn)嵌入式的前端設(shè)備，此方案中即智能視頻服務(wù)器，由前端DSP對(duì)視頻場(chǎng)景處理分析后傳送至后端進(jìn)行監(jiān)控。如此可以降低后端服務(wù)器處理負(fù)載，使服務(wù)器能處理更多路數(shù)的視頻，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大功能。這樣改造的另一大優(yōu)勢(shì)是，通過(guò)系統(tǒng)前端硬件實(shí)現(xiàn)的智能視頻分析，可以根據(jù)客戶的實(shí)際需求進(jìn)行定制，即為某個(gè)行業(yè)或客戶提供個(gè)性化的智能視頻分析功能。這也是該項(xiàng)目改造中的難點(diǎn)，將在下一段作重點(diǎn)分析。

　　項(xiàng)目智能化改造的難點(diǎn)

　　在本項(xiàng)目改造中，變電站方面提出的部分需求，如在無(wú)人管理時(shí)間段內(nèi)，避免外人入侵工作區(qū)竊取變電站設(shè)備或破壞設(shè)備等，都是常見(jiàn)的智能監(jiān)控需求，周界入侵檢測(cè)功能即可滿足。然而，對(duì)于變電站工作人員穿戴安全帽和安全工作服的檢測(cè)則充分體現(xiàn)了其行業(yè)屬性，智能視頻服務(wù)器現(xiàn)有的規(guī)則設(shè)置并不能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，為此，本改造方案中的智能視頻服務(wù)器針對(duì)該項(xiàng)做了定制化設(shè)計(jì)。

[nextpage]

　　該項(xiàng)需求的細(xì)化內(nèi)容如下：

　　· 安全帽檢測(cè)，包括紅色，藍(lán)色和黃色安全帽。對(duì)場(chǎng)地上的施工人員是否佩戴安全帽進(jìn)行分析判斷，可監(jiān)測(cè)的安全帽的顏色包括紅色、藍(lán)色和黃色。對(duì)未佩戴安全帽的移動(dòng)人員進(jìn)行報(bào)警，提醒監(jiān)視人員采用相應(yīng)的措施，并觸發(fā)錄像，供事后事件追溯使用;

　　· 紅馬甲檢測(cè)，在視頻監(jiān)控畫面上預(yù)先設(shè)置工作區(qū)域范圍，在對(duì)施工人員動(dòng)態(tài)跟蹤的基礎(chǔ)上，通過(guò)視頻智能分析算法，判斷施工人員中在施工范圍內(nèi)是否有穿紅馬甲的人員，在無(wú)任何人員穿紅馬甲的情況下進(jìn)行報(bào)警，提醒監(jiān)視人員采用相應(yīng)的措施，并觸發(fā)錄像，供事后事件追溯使用。

　　該方案中使用的智能分析將檢測(cè)對(duì)象所在場(chǎng)景中，對(duì)該對(duì)象背景建立模型，再將對(duì)象從背景模型中剝離，僅對(duì)該對(duì)象行為做基于預(yù)設(shè)規(guī)則的處理分析。那么，在智能分析過(guò)程中，系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)受到場(chǎng)景中客觀因素的影響，產(chǎn)生一定的誤報(bào)和漏報(bào)。筆者將安全帽檢測(cè)和紅馬甲檢測(cè)分開討論。

　　在安全帽檢測(cè)中，預(yù)設(shè)的規(guī)則為根據(jù)基層算法，設(shè)置目標(biāo)框信息，監(jiān)測(cè)目標(biāo)框區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)紅色、藍(lán)色或黃色。如果存在，即認(rèn)為工作人員合理穿戴了安全帽，如果不存在，即認(rèn)為工作人員沒(méi)有穿戴安全帽，系統(tǒng)出發(fā)預(yù)警。這里要說(shuō)明的是，該變電站內(nèi)工作人員所佩戴安全帽只有紅色、藍(lán)色、黃色三種，即系統(tǒng)只認(rèn)為該三色為合理穿戴安全帽的基礎(chǔ)指標(biāo)。在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，該三種顏色均未被捕獲時(shí)才發(fā)生預(yù)警，即只要有一種顏色存在目標(biāo)區(qū)域，系統(tǒng)就不會(huì)預(yù)警。安全帽檢測(cè)中，可能影響系統(tǒng)產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào)的情況有兩類，一類是目標(biāo)對(duì)象為單人的狀態(tài)，一類是目標(biāo)對(duì)象為多人的狀態(tài)。

　　檢測(cè)對(duì)象為單人的時(shí)候，情況比較簡(jiǎn)單，但還是會(huì)存在誤報(bào)和漏報(bào)，發(fā)生概率較低。基本有三種情況：

　　· 目標(biāo)框內(nèi)正好有紅色、藍(lán)色和黃色，其并非是安全帽的顏色，而是場(chǎng)景中背景的雜色。因?yàn)樵摲桨钢械闹悄芊治鰹槟繕?biāo)框檢測(cè)，目標(biāo)框?yàn)榫匦?，在該矩形區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)紅、藍(lán)、黃三色中的一種，系統(tǒng)即不會(huì)預(yù)警。這樣就可能導(dǎo)致工作人員并未穿戴安全帽，而由于其所處場(chǎng)景中正好有這些顏色，產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào);

　　· 工作人員的頭發(fā)如果染成接近于安全帽的顏色，如紅或黃時(shí)，系統(tǒng)對(duì)于目標(biāo)框的檢測(cè)就會(huì)受到影響?？赡艽嬖诠ぷ魅藛T沒(méi)有穿戴安全帽，而由于其發(fā)色接近紅或黃，系統(tǒng)產(chǎn)生漏報(bào)和誤報(bào);

　　· 目標(biāo)框內(nèi)的檢測(cè)對(duì)象正好被其他物件遮蔽遮擋，系統(tǒng)也可能產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào)。

　　檢測(cè)對(duì)象為多人的時(shí)候，情況相對(duì)復(fù)雜，系統(tǒng)產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào)的概率較高。如果目標(biāo)框中同時(shí)存在的多名對(duì)象中，沒(méi)有一名穿戴安全帽，即目標(biāo)框中沒(méi)有出現(xiàn)紅、藍(lán)、黃三色，系統(tǒng)是會(huì)預(yù)警的。產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào)，主要存在于對(duì)象較為聚集，有的穿戴了安全帽，而同時(shí)有的沒(méi)有穿戴的狀態(tài)?；疽泊嬖谌N情況：

　　· 目標(biāo)框內(nèi)多名對(duì)象均站立，但是身高有差別，較高的對(duì)象穿戴了安全帽，而較矮的對(duì)象沒(méi)有穿戴，則系統(tǒng)可能產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào);

　　· 目標(biāo)框內(nèi)的多名對(duì)象有的站立，有的坐或蹲的姿勢(shì)，而站立的對(duì)象穿戴了安全帽，身位比較低的對(duì)象沒(méi)有穿戴，則系統(tǒng)可能產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào);

　　· 目標(biāo)框內(nèi)的多名對(duì)象處于不同的場(chǎng)景深度并發(fā)生重疊，近處的對(duì)象穿戴了安全帽，而較遠(yuǎn)處的對(duì)象沒(méi)有穿戴，則系統(tǒng)可能產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào)。

　　紅馬甲檢測(cè)，是針對(duì)工作人員是否合理穿戴工作服的功能項(xiàng)。根據(jù)智能分析算法，預(yù)設(shè)目標(biāo)框，只要監(jiān)控場(chǎng)景中，該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)紅色，即認(rèn)為該工作人員穿著工作服，目標(biāo)框內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)紅色，即認(rèn)為工作人員沒(méi)有穿著工作服，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警。紅馬甲檢測(cè)會(huì)因?yàn)楣ぷ魅藛T在場(chǎng)景中站立位置的不同產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào)的情況。

　　可能產(chǎn)生誤報(bào)的情況有：[nextpage]

　　· 目標(biāo)框中的工作人員穿著了紅馬甲，但是該對(duì)象被其他人遮蔽遮擋;

　　· 目標(biāo)框中的工作人員穿著了紅馬甲，但是該對(duì)象被場(chǎng)景中的其他物體遮蔽遮擋;

　　· 目標(biāo)框中的對(duì)象穿著了紅馬甲，但是其站立在原地比較長(zhǎng)的時(shí)間，該時(shí)間段超出預(yù)設(shè)規(guī)則的時(shí)限，系統(tǒng)可能會(huì)丟失其目標(biāo)框，產(chǎn)生誤報(bào)。

　　系統(tǒng)產(chǎn)生漏報(bào)的情況相對(duì)比較復(fù)雜，主要出現(xiàn)在目標(biāo)框內(nèi)檢測(cè)對(duì)象較多且較聚集時(shí)：

　　· 當(dāng)多名工作人員聚集在一個(gè)目標(biāo)框區(qū)域內(nèi)，并且多名對(duì)象同時(shí)穿戴了紅色安全帽和紅馬甲，系統(tǒng)可能會(huì)由于位置的偏差，捕獲紅色安全帽信息為紅馬甲信息，從而發(fā)生漏報(bào)。

　　· 當(dāng)目標(biāo)框內(nèi)的多名工作人員處于不同的場(chǎng)景深度并且發(fā)生位置重疊時(shí)，較遠(yuǎn)處對(duì)象穿戴的紅色安全帽可能被誤判斷為近處的對(duì)象穿著紅馬甲的信息，從而發(fā)生漏報(bào)。

　　該變電站智能化改造項(xiàng)目中，針對(duì)安全帽和工作服的檢測(cè)是極具行業(yè)特色的、定制化的需求?，F(xiàn)有的智能視頻服務(wù)器的常見(jiàn)智能分析規(guī)則并不能滿足系統(tǒng)需求，只有合理細(xì)致地分析該變電站需求，結(jié)合電力行業(yè)的特殊性，充分運(yùn)用整合智能分析基層算法，并對(duì)監(jiān)控環(huán)境做深入分析后，開發(fā)出安全帽檢測(cè)和紅馬甲檢測(cè)的新功能，才能達(dá)到該變電站監(jiān)控系統(tǒng)智能化改造的根本目的。

　　結(jié)語(yǔ)

　　改造后的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)較原有系統(tǒng)，在智能分析的功能性和準(zhǔn)確性上有大幅提高，對(duì)其周界入侵等傳統(tǒng)智能監(jiān)控功能筆者不再贅述。隨著智能監(jiān)控在更多行業(yè)的推廣和應(yīng)用，其現(xiàn)有的基本規(guī)則已無(wú)法滿足日益復(fù)雜的行業(yè)化、特殊化需求，各智能監(jiān)控廠商和工程商不能一味抱著諸如目標(biāo)跟蹤、周界入侵等幾個(gè)相對(duì)成熟的規(guī)則，而應(yīng)該根據(jù)行業(yè)屬性，針對(duì)性地開發(fā)新的規(guī)則和功能，以此，才能提升智能監(jiān)控領(lǐng)域的整體水平。