CN112147936A - 一种电力作业安全管控装置和行为识别方法 - Google Patents

一种电力作业安全管控装置和行为识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力作业安全管控装置和行为识别方法，装置包括电讯连接的数据采集模块、计算控制模块、无线通讯模块、存储模块、电源管理模块和通信接口，方法基于C3D卷积神经网络。电力作业安全管控装置采用嵌入式设计，可以安放在作业视频采集侧，能够自动对电力现场作业人员的行为进行实时识别，判断操作是否合规及发出安全警告，使得电力作业安全管控不必再依赖人工监督和事后分析，从而保障和提高电力现场作业人员的安全性。

Description

一种电力作业安全管控装置和行为识别方法
技术领域
本发明属于电力作业安全管控领域，具体涉及一种电力作业安全管控装置和行为识别方法。
背景技术
电力是一个国家的能源动脉，其安全稳定运行对国家经济平稳发展和电网的持续稳定供电起着至关重要的作用。电力现场作业人员的安全意识、技能水平差异较大，在作业工作中容易出现各类问题，如未及时发现制止纠正，将会发生严重的事故事件，从而影响后续的生产工作和电网的安全稳定运行。
目前国内外电力现场作业常规的安全管控手段主要采用“两票三制”和“监护人监护制”，同时一些变电站也配备了电力作业监控系统，但这些方式存在以下问题：
(1)“两票三制”虽然在一定程度上对作业人员的操作顺序及行为进行了规范，但无法保障现场作业人员的行为是否真正符合标准；
(2)“监护人监护制”虽然能对现场作业人员的行为进行人工监督，但其判断受监护人主观因素的影响，对于违章行为无法有效及时告警；
(3)电力作业监控系统采集的现场作业视频数据需上传至云端或服务器端进行安全监控和事后分析，无法在作业侧进行实时的行为动作分析和识别。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电力作业安全管控装置和行为识别方法，其能解决上述问题。
本发明的第一方面提供了一种电力作业安全管控装置，所述装置包括：数据采集模块，用于连接摄像头等监控设备对电力现场作业视频进行数据采集和编码处理；计算控制模块，对采集的作业图像、视频等数据进行分析和推理计算，识别现场作业人员的操作，同时控制和协调各模块的运行；无线通讯模块，将作业行为识别的结果上传至云端或服务器；存储模块，用于存放装置的运行系统、行为识别算法及其他支撑软件或算法；电源管理模块，为上述各模块供电；通信接口，为各模块之间及装置与外部环境之间的通讯提供可能。
本发明的第二方面提供了一种基于上述电力作业安全管控装置的行为识别方法，包括以下步骤：
步骤1，通讯模块接受云端或服务器端下发的操作票或工作票信息并发送给计算控制模块，然后计算控制模块将两票信息转换为计算机能识别的一系列动作标签。
步骤2，数据采集模块通过连接电力作业监控系统获取当前待识别的视频数据并进行编码处理，然后根据预设时长剪切视频数据，最后将分段的数据发送至计算控制模块。
步骤3，计算控制模块接受数据采集模块发送的分段视频数据，调取存储模块中的行为识别算法，对每段数据进行行为识别，并将识别结果与动作标签进行匹配，若不符则发出安全警告。
步骤4，计算控制模块识别的动作行为结果经通讯模块上传至云端或服务器端，辅助安全管控人员工作。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：电力作业安全管控装置采用嵌入式设计，可以安放在作业视频采集侧，能够自动对电力现场作业人员的行为进行实时识别，判断操作是否合规及发出安全警告，使得电力作业安全管控不必再依赖人工监督和事后分析，从而保障和提高电力现场作业人员的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于Atlas 200芯片的一种电力作业安全管控装置；
图2为本发明实施例提供的基于Atlas 200芯片的电力作业安全管控装置的一种电源树总体框图；
图3为本发明实施例提供的基于电力作业安全管控装置和C3D卷积神经网络的一种作业行为识别方法的总流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2，一种电力作业安全管控装置，装置包括数据采集模块、计算控制模块、无线通讯模块、存储模块、电源管理模块和通信接口。所述数据采集模块、计算控制模块、无线通讯模块、存储模块、电源管理模块和通信接口电讯连接。
其中，数据采集模块，与外设监控设备电讯连接以对电力现场作业视频进行数据采集和编码处理；所述数据采集模块包括图像数据采集芯片，所述数据采集芯片通过CIS接口和/或USB接口与外部作业监控系统及视频摄像头信号连接进行图像、视频数据采集，同时所述数据采集芯片对采集的视频作业数据编码处理并输出给所述计算控制模块。
具体实施例中，数据采集模块选用HI3559图像数据采集芯片。HI3559支持多路4K视频输入和多路ISP图像处理，并支持H.265编码输出或影视级的RAW数据输出。HI3559通过CSI接口或USB接口连接电力作业监控系统或视频摄像头，对电力现场作业视频进行数据采集和编码处理。
其中，计算控制模块，对采集的数据进行分析和推理计算，识别现场作业人员的操作，同时控制和协调各模块的运行。所述计算控制模块包括主控芯片，其接收来自数据采集模块输送的数据进行分析和推理计算，其包括与存储模块连接用的引出接口、调试开发用的USB接口、以太网接口、无线通讯模块接口、和数据采集模块通讯接口。
具体实施例中，计算控制模块选用Atlas 200芯片。Atlas 200是一款高性能的AI智能计算模块，可以实现图像、视频等多种数据分析与推理计算，它包含了Ascend 310AI芯片、8GB-RAM、64M-SPI-FLASH等器件。Atlas 200的接口采用144pin的自定义连接器，该连接器引出SDIO接口(连接存储模块)、USB3.0接口(用于电力作业安全管控装置的调试和开发)、RGMII以太网接口(连接以太网)、UART接口(连接无线通讯模块)、PCI-E接口(与数据采集模块通讯)等。
其中，无线通讯模块，将作业行为识别的结果上传至云端和/或服务器。所述无线通讯模块包括带分集接收功能的无线通信芯片，所述无线通信模块接收计算控制模块的输出信号并向云端和/或服务器无线传输。
具体实施例中，无线通讯模块选用EC20无线通信芯片。EC20是一款带分集接收功能的无线通信模块，支持LTE-FDD、LTA-TDD、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA、GSM等多种主流频段的网络数据连接及GNSS功能。
其中，存储模块，用于存储运行系统、行为识别算法、和支撑软件；所述存储模块采用但不限于SD卡，其用于存储装置的操作系统、开发平台、行为识别算法及硬件驱动的程序和软件。
具体实施例中，存储模块选用8GB/16GB的SD卡。电力作业安全管控装置的操作系统、Mind Spore开发平台、行为识别算法及硬件驱动等程序和软件均存放在SD卡中；
其中，电源管理模块，为各模块供电；所述电源管理模块包括电源管理芯片，其将电池和外部电源通过适配器向数据采集模块、计算控制模块、无线通讯模块供电。
具体实施例中，电源管理模块，电力作业安全管控装置的外部电源的输入电压采用12V，内部电源采用18Ah/3.7V的锂电池组，输入功率不低于36W，采用适配器供电。电源管理模块内部采用多个DC/DC和LDO芯片组成的电源树为各个元器件供电。其总体框图参考图2，其向数据采集模块供给5V直流电，向计算控制模块和无线通讯模块供给3.8V直流电。
通信接口，为各模块之间及装置与外部环境之间的通讯提供连接口；
参见图3，采用上述电力作业安全管控装置的行为识别方法，方法基于C3D卷积神经网络，包括以下步骤。
步骤1，EC20无线通信模块接受云端或服务器端下发的操作票或工作票信息并发送给Atlas 200计算控制模块，然后Atlas 200提取两票信息中的操作步骤并进行动作分解，最后转换为计算机能识别的一系列排序的动作标签文件；
步骤2，HI3559数据采集模块通过连接电力作业监控系统或现场作业监控摄像头获取当前待识别的作业视频数据并进行编码处理。根据作业人员做出一个动作所需的时间来预设分段时长，然后按照时间顺序并根据预设时长剪切作业视频数据，最后将分段的数据发送至Atlas 200计算控制模块；
步骤3，Atlas 200计算控制模块接受HI3559数据采集模块发送的分段视频数据，调取存储模块中的C3D行为识别算法，对每段作业视频数据分别依次进行行为特征提取和操作识别，并将识别结果与动作标签进行匹配。若识别出漏操作、误操作及不按动作标签顺序操作的行为，则发出安全警告；
步骤4，Atlas 200计算控制模块将识别的动作行为结果经EC20无线通讯模块或以太网上传至云端或服务器端，辅助安全管控人员工作。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电力作业安全管控装置，其特征在于，装置包括：
数据采集模块，与外设监控设备电讯连接以对电力现场作业视频进行数据采集和编码处理；
计算控制模块，对采集的数据进行分析和推理计算，识别现场作业人员的操作，同时控制和协调各模块的运行；
无线通讯模块，将作业行为识别的结果上传至云端和/或服务器；
存储模块，用于存储运行系统、行为识别算法、和支撑软件；
电源管理模块，为各模块供电；
通信接口，为各模块之间及装置与外部环境之间的通讯提供连接口；
所述数据采集模块、计算控制模块、无线通讯模块、存储模块、电源管理模块和通信接口电讯连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述数据采集模块包括图像数据采集芯片，所述数据采集芯片通过CIS接口和/或USB接口与外部作业监控系统及视频摄像头信号连接进行图像、视频数据采集，同时所述数据采集芯片对采集的视频作业数据编码处理并输出给所述计算控制模块；
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述计算控制模块包括主控芯片，其接收来自数据采集模块输送的数据进行分析和推理计算，其包括与存储模块连接用的引出接口、调试开发用的USB接口、以太网接口、无线通讯模块接口、和数据采集模块通讯接口。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述无线通讯模块包括带分集接收功能的无线通信芯片，所述无线通信模块接收计算控制模块的输出信号并向云端和/或服务器无线传输。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述存储模块采用但不限于SD卡，其用于存储装置的操作系统、开发平台、行为识别算法及硬件驱动的程序和软件。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电源管理模块包括电源管理芯片，其将电池和外部电源通过适配器向数据采集模块、计算控制模块、无线通讯模块供电。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述电源管理模块的外部电源输入电压采用12V，作为内部电源的电池采用18Ah/3.7V的锂电池组，向数据采集模块供给5V直流电，向计算控制模块和无线通讯模块供给3.8V直流电。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述电力作业安全管控装置的行为识别方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
步骤1，通讯模块接受云端或服务器端下发的操作票或工作票信息并发送给计算控制模块，然后计算控制模块将两票信息转换为计算机识别的动作标签；
步骤2，数据采集模块通过连接电力作业监控系统获取当前待识别的视频数据并进行编码处理，然后根据预设时长剪切视频数据，最后将分段的数据发送至计算控制模块；
步骤3，计算控制模块接受数据采集模块发送的分段视频数据，调取存储模块中的行为识别算法，对每段数据进行行为识别，并将识别结果与动作标签进行匹配，若不符则发出安全警告；
步骤4，计算控制模块识别的动作行为结果经通讯模块上传至云端或服务器端，辅助安全管控人员工作。
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