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)信號通過光纖傳輸，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。需要說明的是，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，如自動跟蹤、周界入侵報警等。系統(tǒng)采集的視頻全部匯總到監(jiān)控中心，通過后端的智能分析軟件完成視頻場景的智能分析和實(shí)時監(jiān)控。

　　但是，隨著變電站業(yè)務(wù)不斷升級復(fù)雜化，監(jiān)控面積的增加，原來這種后端軟件實(shí)現(xiàn)智能分析的模式，已無法滿足當(dāng)前的監(jiān)控需求。這主要由于兩個原因，其一，智能視頻分析是非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)計算過程，需要占用大量的系統(tǒng)計算資源，因此采用后端軟件進(jìn)行智能分析的模式可以同時進(jìn)行分析的視頻路數(shù)非常有限，對于監(jiān)控需求日益擴(kuò)大的變電站來說已無法滿足。另一個原因，軟件模式實(shí)現(xiàn)智能分析，前期需要對某個監(jiān)控場景進(jìn)行較長時間的建模分析，根據(jù)該特定場景做智能算法。而一旦監(jiān)控場景發(fā)生較大變動，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，對于變電站提出的，諸如系統(tǒng)可以主動檢測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：

　　· 在特定時間段，變電站工作區(qū)域無人值守時，防止外來人員進(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，在其平臺上實(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光纖接入智能視頻服務(wù)器，智能視頻服務(wù)器對視頻場景做實(shí)時的行為分析，將分析結(jié)果輸出至監(jiān)控中心做統(tǒng)一管理;同時智能視頻服務(wù)器可以將原視頻做無損環(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，便于數(shù)據(jù)的管理和調(diào)度。

　　這種通過硬件實(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對視頻場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)勢是，通過系統(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，即為某個行業(yè)或客戶提供個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，如在無人管理時間段內(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，都是常見的智能監(jiān)控需求，周界入侵檢測功能即可滿足。然而，對于變電站工作人員穿戴安全帽和安全工作服的檢測則充分體現(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)這個功能，為此，本改造方案中的智能視頻服務(wù)器針對該項(xiàng)做了定制化設(shè)計。

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　　該項(xiàng)需求的細(xì)化內(nèi)容如下：

　　· 安全帽檢測，包括紅色，藍(lán)色和黃色安全帽。對場地上的施工人員是否佩戴安全帽進(jìn)行分析判斷，可監(jiān)測的安全帽的顏色包括紅色、藍(lán)色和黃色。對未佩戴安全帽的移動人員進(jìn)行報警，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，在視頻監(jiān)控畫面上預(yù)先設(shè)置工作區(qū)域范圍，在對施工人員動態(tài)跟蹤的基礎(chǔ)上，通過視頻智能分析算法，判斷施工人員中在施工范圍內(nèi)是否有穿紅馬甲的人員，在無任何人員穿紅馬甲的情況下進(jìn)行報警，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對象所在場景中，對該對象背景建立模型，再將對象從背景模型中剝離，僅對該對象行為做基于預(yù)設(shè)規(guī)則的處理分析。那么，在智能分析過程中，系統(tǒng)勢必會受到場景中客觀因素的影響，產(chǎn)生一定的誤報和漏報。筆者將安全帽檢測和紅馬甲檢測分開討論。

　　在安全帽檢測中，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)為工作人員沒有穿戴安全帽，系統(tǒng)出發(fā)預(yù)警。這里要說明的是，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)就不會預(yù)警。安全帽檢測中，可能影響系統(tǒng)產(chǎn)生誤報和漏報的情況有兩類，一類是目標(biāo)對象為單人的狀態(tài)，一類是目標(biāo)對象為多人的狀態(tài)。

　　檢測對象為單人的時候，情況比較簡單，但還是會存在誤報和漏報，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，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，而由于其所處場景中正好有這些顏色，產(chǎn)生誤報和漏報;

　　· 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，系統(tǒng)對于目標(biāo)框的檢測就會受到影響?？赡艽嬖诠ぷ魅藛T沒有穿戴安全帽，而由于其發(fā)色接近紅或黃，系統(tǒng)產(chǎn)生漏報和誤報;

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

　　檢測對象為多人的時候，情況相對復(fù)雜，系統(tǒng)產(chǎn)生誤報和漏報的概率較高。如果目標(biāo)框中同時存在的多名對象中，沒有一名穿戴安全帽，即目標(biāo)框中沒有出現(xiàn)紅、藍(lán)、黃三色，系統(tǒng)是會預(yù)警的。產(chǎn)生誤報和漏報，主要存在于對象較為聚集，有的穿戴了安全帽，而同時有的沒有穿戴的狀態(tài)。基本也存在三種情況：

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

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

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

　　紅馬甲檢測，是針對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)沒有出現(xiàn)紅色，即認(rèn)為工作人員沒有穿著工作服，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警。紅馬甲檢測會因?yàn)楣ぷ魅藛T在場景中站立位置的不同產(chǎn)生誤報和漏報的情況。

　　可能產(chǎn)生誤報的情況有：[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，但是該對象被場景中的其他物體遮蔽遮擋;

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

　　系統(tǒng)產(chǎn)生漏報的情況相對比較復(fù)雜，主要出現(xiàn)在目標(biāo)框內(nèi)檢測對象較多且較聚集時：

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

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

　　該變電站智能化改造項(xiàng)目中，針對安全帽和工作服的檢測是極具行業(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，并對監(jiān)控環(huán)境做深入分析后，開發(fā)出安全帽檢測和紅馬甲檢測的新功能，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

　　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、周界入侵等幾個相對成熟的規(guī)則，而應(yīng)該根據(jù)行業(yè)屬性，針對性地開發(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。