推进以视频为核心的多维感知技术在能源行业中的深度应用

　　能源行业是个典型的流程工业生产性行业，从一次能源，比如煤炭的开采、洗选到煤化工的深度应用;从石油天然气的勘探、开发到管输、炼化，及成品油销售和化工原材料的加工等。在传统的能源行业中，通过原材料成本的控制、设备设施装置的投资以及工艺流程的优化来获得盈利和回报，并有效地支撑起基础社会经济的活动和开展。随着人工智能技术的发展和逐渐成熟应用，感知技术正逐步成熟并走向国产化，越来越多地助力能源的清洁利用和高效开发。

　　一、煤炭行业的视频感知技术应用

　　在今天的煤炭行业，井下生产作业智能化水平已经发展到了一定程度，视频监控系统作为煤矿人的另一双眼睛，在煤矿企业得到了广泛应用。随着视频监控设备性能大幅提升和视频AI技术的突破，无论是井工矿、露天矿还是选煤厂，都从安全生产到生产提效等方面对视频监控系统提出了更高、更有价值的要求。视频监控系统已成为联接煤矿物理世界和数字世界，实现煤矿安全生产、提质增效、信息化和智能化必不可少的手段。比如在井下钻场，为提升矿井瓦斯、水害综合治理水平，保证采掘工作面钻孔施工到位，对钻孔全过程进行视频监控。

　　1.钻场视频监控系统实行24小时值班制度。值班人员负责打钻视频监控的使用，重点监控钻孔深度、钻孔进尺验收、打钻施工活动全过程，发现异常情况及时记录和上报。

　　2.通风科(室)的人员必须每天回放查看当天瓦斯治理监钻视频信息，发现问题及时处理，做好记录。负责防治水的科(室)必须每天回放查看当天防治水监钻视频信息，发现问题及时处理，并做好记录。

　　3.重点监控探放水钻孔和特殊区域水害防治钻孔。

　　4.按照"一钻一摄像仪，一孔一视频"的原则，建立钻孔视频对照台帐，值班人员每班对井下所有钻孔视频进行审查，对钻孔进尺和现场记录进行对照并做好台帐。比如在井下的掘进工作面，掘进工作面是为回采工作面开辟一条巷道，进行探煤、掘煤、探水、探气及顶帮支护。掘进工作面主要设备为掘锚机、综掘机、连采梭车。涉及的作业流程复杂、环境恶劣，作业过程安全风险高。

　　(1)对整条综采工作面和采煤机运行过程进行视频监控，对监控采煤机的多个摄像机进行视频拼接，形成全景的视频监控图像，能完整的监控采煤机、刮板输送机和液压支架的工作过程。

　　(2)通过视频监控识别"三机"运行区域的人员闯入，防止安全事故发生。

　　(3)对采煤机的刀头、摇臂、滚筒进行热成像测温，设备发生温度超限时发出告警，及时发现设备故障并进行检修。

　　综采工作面是煤炭的第一生产现场，作业空间狭小、环境差，是煤矿安全工作中的重点区域，也是决定煤矿生产效率的核心区域。主要设备为采煤机、刮板输送机及液压支架，即"三机"设备。

　　二、煤化工行业的企业信息化建设

　　如果将煤炭用于化工，在今天的煤化工行业上，企业发展的问题越发突出。从供应链管理、资产管理、生产管控等生产基层管理，到近来提出的安全环保、能源管控，都对企业管理者的管理方式提出了新的挑战。而采用信息化手段解决企业日常管理困扰，是企业未来发展的必然道路。企业信息化建设涉及方方面面，设备全生命周期巡检是其中的重要组成部分。

　　现代信息化企业设备巡检管理的目的，就是为了及时发现设备隐患，制定合理的故障处理措施，延长设备部件的使用时间，降低维护和检修费用，保障设备运行的安全性、经济性、可靠稳定，实现设备资产全生命周期管理。从设备最前期采购直到设备报废，实现设备使用闭环管理，而其中使用、运行、维护、检修又涉及到与人员巡检相配合。

　　1.针对人员巡检，巡检人员制定巡检计划，通过设备现场单兵巡检系统记录结果，实时反馈问题。在巡检过程中，保证巡检人员安全，与远程智能视频巡检结合，对人员执行效率、巡检结果质量、隐患处置过程等实现闭环管理。

　　2.人员巡检与AI智能技术相结合。在人工巡检的同时，AI智能分析也能对巡检的高效性提供帮助，包括远程视频智能分析读表，温度监测、漏液漏气监测等。通过远程视频及前端传感设备，保证巡检人员在高危区域安全的同时，可以提高巡检结果准确性。

　　三、电力行业的视频多维感知技术应用

　　1.风力发电领域的视频感知多维应用

　　新能源在未来的能源结构中会发挥越来越重要的作用。在风力发电领域，风电运维又苦又累，随着风机数量越来越多，工龄越来越长，难免会因为照顾不周而出现设备故障。通过视频及多维感知物联网设备及远程智能运维系统，可以从图像中识别设备状态，读取表计读数，检测齿轮箱、偏航箱是否漏油，视觉技术可以告诉你轮毂螺栓是否松动，坐在运维中心就可全知晓。

　　(1)机仓内全向拾音采集刹车异响、传动轴异响、轮毂异响等，还可以对声音突变进行预警，把音频数据保存起来，给运维人提供多重数据分析基础。

　　(2)监测信息数据的传递与交互，智能运维与SCADA、主控系统之间设计信息交互安全机制，让主控系统获悉来自运维系统的故障预警与处理建议，计划性停机与检修。

　　(3)用传感器测量一下，就知道机仓内设备是否感冒(温湿度监测)，是否发抖(振动监测)，是否还能站的稳(摆动监测)，还能接收气象数据了解环境信息。

　　2.智慧变电站的视频感知多维应用

　　在保障老百姓生活的最关键领域--电力的稳定供应上，中国在过去的十年，持续保持了较好的表现。我们最深刻的感受是在二十年前，经常会停电，夏天高峰期断电，但是在今天基本已经没有再出现这种情况，这和国家在电网建设上高标准和严要求分不开。从发电厂发出的电，需要通过升压、输电、变电、配电，来进行终端的电力供应，在这些关键领域和场景中，视频监控及物联网传感技术在当中发挥了非常大的作用。比如，智慧变电站试点建设，按照"安全、可靠、实用、高效"的原则，全面融合"泛在电力物联网"建设理念，具有状态全面感知、信息互联共享、人机友好交互的特征。

　　智慧变电站有别于传统变电站和智能变电站，设备更安全、管理更精益、运检更高效。在站内主辅系统建设上：规范设备监控标准，安防、消防等辅助设备信息就地数字化，主辅设备信息标准化上传，远方实现主辅设备全面监控;实施数据边缘处理以及主辅设备异常信息智能联动;表计全部数字化上传，实现表计免抄录;强化信息化技术支撑，建成主辅设备监控系统，实现倒闸操作一键顺控、设备状态一键查询、设备巡检一键执行、现场作业一次录入，运检质效大幅提升。

　　智慧变电站麻雀虽小五脏俱全，采用了高清视频和智能机器人联合巡检的模式。作为国家电网视频监控主流供应商，海康威视为智慧变电站量身定制了高清视频"慧眼"系统。该系统能够实现"倒闸操作一键顺控、站内设备自动巡检、人员行为智能管控、主辅设备智能联动、设备异常主动预警"等智能应用。

　　"慧眼"系统通过图像及视频分析算法，对设备状态、站内环境、人员行为开展智能识别。系统依托智能巡检预案，断路器分合状态、隔离开关分合状态、SF6读数、避雷器读数、主变油温油位读数等巡检结果将汇入地市的变电站大数据信息平台。同时，和智能机器人互补，实现巡检点的动静结合、高低覆盖，真正实现变电站无人值守智能巡检。

　　除了智能巡检，"慧眼"系统还支持小动物入侵、吸烟、未戴安全帽、渗漏油、陌生人、区域入侵、渗漏水等环境/人员异常分析。当进入智慧变电站大门的第一步，站内"慧眼"就已经全效运转，通过人脸识别系统，确认人员身份，发现未经许可的人员及时告警。当检测到未戴安全帽、误入危险区域的行为，系统也能及时告警，守护现场人员的人身安全。

　　3.电力设施的视频感知多维应用

　　电力设施是重要的公共基础设施，目前我国已经基本实现电力"村村通"。但在供电可靠性和电能质量方面，农村电网运行环境复杂、用电不规范、安全隐患多、运检人员不足、现场点多面广等，这些问题一直困扰着电网运维。建设现代化美丽乡村，配网智能辅助监控系统的持续完善，可有效改善农村电网运维的困扰。系统采用物联传感、人工智能新技术，快速准确了解电力系统运行情况，实时掌握设备工况和故障隐患，帮助运维人员消除缺陷。

　　开关站和配电室是配电网的核心，可靠供电首先要保障这里的重要设备运行正常。多功能泛在物联网关，广泛应用于变/配电、开关站等场合，实现视频监控、存储、回放，支持监控摄像机、轨道机、热成像摄像机及温湿度、空调、UPS等各类设备接入管理，并可将数据传送到监控中心，实现对开关站配电室的远程视频监控、环境监测和就地管理。一机实现"四遥"应用，成本低、效果优。电力设备"体温异常"是个大事情，针对柜体内部的线排、接头、电容圈等易发热的电气部件，采用红外热成像卡片式摄像机进行温度监测，发现设备温度异常并主动报警，及时发现故障隐患。柱上变压器等室外设备运行在敞开式环境，容易因人为因素导致安全隐患，全彩球机实现24小时视频监控、闯入报警、自动跟踪等，守护电力设备安全。

　　中国是能源结构相对不平衡的一个国家，从工业生产流程的优化到工艺水平的提升，要走的路还很长。2020年9月，国务院国资委印发《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》，通知明确国有企业数字化转型的基础、方向、重点和举措，开启了能源企业数字化转型的新篇章，积极引导国有企业在数字经济时代准确识变、科学应变、主动求变，加快改造提升传统动能、培育发展新动能。在这个过程中，以视频为核心的多维感知手段和方式，能够有效的帮助企业进行场景的数字化和信息结构化，为企业数字化转型提供强有力的能力底座。