馬紅雙，楊加圣，尹雯姣

（江蘇電力信息技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

作為一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，電力基建覆蓋的作業(yè)面較廣，需要完成大量信息數(shù)據(jù)的處理工作。而傳統(tǒng)的作業(yè)模式效率較低，難以滿(mǎn)足當(dāng)前電力基建在快速發(fā)展下的根本需求。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)為電力產(chǎn)業(yè)的高效率作業(yè)提供了便利條件。兩者融合發(fā)展不僅有利于優(yōu)化整個(gè)電力基建的作業(yè)體系，還能夠大幅提升數(shù)據(jù)獲取、整合、處理以及發(fā)布指令等各個(gè)環(huán)節(jié)的完成質(zhì)量。

1 在電力基建領(lǐng)域應(yīng)用人工智能技術(shù)的概述

1.1 研究背景與意義

隨著國(guó)家對(duì)電網(wǎng)建設(shè)重視度的不斷提高，政府部門(mén)與相關(guān)單位等都在不同程度上擴(kuò)大了對(duì)電網(wǎng)的投資，為其主配網(wǎng)建設(shè)施工項(xiàng)目的大幅擴(kuò)充奠定了良好基礎(chǔ)。同時(shí)為了切實(shí)提升工程的完成質(zhì)量，無(wú)論是面對(duì)物資設(shè)備的引入和現(xiàn)場(chǎng)施工的管理，還是針對(duì)施工質(zhì)量與作業(yè)進(jìn)度的調(diào)控以及造價(jià)信息的把關(guān)等，政府部門(mén)和相關(guān)單位都提出了更加精準(zhǔn)和更高標(biāo)準(zhǔn)的管理與控制要求。面對(duì)這樣的發(fā)展形式與現(xiàn)實(shí)需求，傳統(tǒng)的電力工程監(jiān)管方式已明顯滯后，存在人工巡視的效率低、對(duì)人力資源依賴(lài)性高、手工的紙質(zhì)記錄便捷性不足以及工作效率低下的缺點(diǎn)，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代化電力工程的管理需求，也無(wú)法貼合其高質(zhì)量與高水平的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1.2 需求分析

電力基建工程在管理方面涵蓋十分復(fù)雜與繁重的工作任務(wù)。以人員管理為例，各個(gè)專(zhuān)業(yè)下的施工隊(duì)伍數(shù)量較多，并且存在較強(qiáng)的流動(dòng)性。由于缺乏嚴(yán)格規(guī)范的管理制度，隨意進(jìn)出施工場(chǎng)地的工人使得建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)趨于混亂，管理人員也無(wú)法及時(shí)地驗(yàn)證每個(gè)人的身份信息，難以實(shí)時(shí)地制止各類(lèi)人員的違章行為。而運(yùn)用人工智能技術(shù)可以有效解決此類(lèi)問(wèn)題。借助于安裝監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力基建工程現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程和全方位的監(jiān)控，通過(guò)識(shí)別人臉提高人員管理效率。利用行為識(shí)別還能夠有效地在第一時(shí)間監(jiān)控到個(gè)別人員存在的違章行為，避免出現(xiàn)站班和換班無(wú)法及時(shí)監(jiān)控的問(wèn)題，從而大幅提高電力基建作業(yè)人員管理的智能化水平。

在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)作業(yè)中應(yīng)用人工智能技術(shù)可以監(jiān)測(cè)到實(shí)時(shí)的環(huán)境信息，并精準(zhǔn)識(shí)別進(jìn)出工程建設(shè)場(chǎng)地的車(chē)輛，通過(guò)智能抄表大幅減輕管理人員的任務(wù)量與工作負(fù)擔(dān)，全方位地管理施工工地的實(shí)際狀態(tài)，為項(xiàng)目作業(yè)提供更為客觀(guān)的指導(dǎo)依據(jù)，從而確保管理決策制定的科學(xué)性、可行性以及準(zhǔn)確性。面對(duì)電力基建工程中高風(fēng)險(xiǎn)的施工內(nèi)容時(shí)，將以智能技術(shù)為核心的傳感設(shè)備裝載并合理部署到機(jī)械設(shè)備上，有助于管理人員與操作人員精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)并有效把握設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，確保高支模、深基坑以及機(jī)械吊裝等大型施工環(huán)境的作業(yè)安全。此外，人工智能技術(shù)還具備統(tǒng)計(jì)分析大數(shù)據(jù)的功能，可以結(jié)合現(xiàn)有的資料信息等對(duì)后續(xù)趨勢(shì)給出科學(xué)評(píng)估，為施工人員和機(jī)械設(shè)備使用的安全提供堅(jiān)實(shí)保障，并大幅提升電力基建工程在預(yù)防和管控安全隱患方面的落實(shí)水平[2]。

1.3 研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)

將人工智能技術(shù)引入到電力基建領(lǐng)域的根本目的是構(gòu)建智慧工地與智能管控平臺(tái)，其中運(yùn)用到的先進(jìn)技術(shù)包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能技術(shù)以及BIM等。全范圍和全過(guò)程地有力把控人員管理、機(jī)械設(shè)備管理以及環(huán)境監(jiān)控等工程施工場(chǎng)地內(nèi)的重點(diǎn)管理內(nèi)容，意在通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控的作業(yè)模式動(dòng)態(tài)采集所需的所有數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而在充分利用識(shí)別內(nèi)容的基礎(chǔ)上達(dá)到科學(xué)預(yù)警的目的，確保電力基建工程在整個(gè)建設(shè)施工周期內(nèi)的安全，保障完成質(zhì)量，并最大程度上幫助管理人員有效把控整體施工進(jìn)度，構(gòu)建具有可測(cè)性、可觀(guān)性以及可控性的智能化和一體化管理體系。

2 在電力基建領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用人工智能技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 應(yīng)用功能

以人工智能技術(shù)為核心的智慧管控平臺(tái)主要涵蓋項(xiàng)目總覽（對(duì)整個(gè)電力基建工程施工流程的梳理）、環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備監(jiān)測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管4個(gè)方面。整個(gè)以智能技術(shù)為背景的項(xiàng)目管理工作主要凸顯出高效性的特點(diǎn)，不僅涉及到對(duì)項(xiàng)目概況信息的實(shí)時(shí)更新與管理、各部分與各專(zhuān)業(yè)人員的管理以及各流程下施工安全的管理，還包含監(jiān)理部分的監(jiān)督和管控以及工程建設(shè)施工文檔的資料管理等。借助于系統(tǒng)化收集與整理的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖形數(shù)據(jù)，相關(guān)人員需要結(jié)合具體要求進(jìn)行規(guī)范化的統(tǒng)計(jì)與分析。在對(duì)項(xiàng)目各類(lèi)信息予以準(zhǔn)確把握的前提條件下才能結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)施工狀態(tài)制定針對(duì)性的管理策略，從而達(dá)到有效把握整體施工質(zhì)量的目的，并最大程度上消除現(xiàn)場(chǎng)存在的安全隱患，合理調(diào)控整個(gè)工程內(nèi)各個(gè)項(xiàng)目的作業(yè)安排，確保相應(yīng)管理體系的有序運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

環(huán)境監(jiān)測(cè)是電力基建工程項(xiàng)目管理的重要組成部分，能夠根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的溫度、濕度以及揚(yáng)塵PM值等利用智能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，便于管理人員有效把握工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境信息。此外，利用智能技術(shù)還可以檢測(cè)場(chǎng)地的風(fēng)速與噪音值等。這些收集到的數(shù)據(jù)信息可以為管理人員制定后續(xù)決策提供幫助。相關(guān)人員以此為基礎(chǔ)還可以結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)科學(xué)預(yù)判未來(lái)階段內(nèi)的環(huán)境變化和天氣變化等。當(dāng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)值達(dá)到一定的臨界值后，環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備可以自行啟動(dòng)，為電力基建工程現(xiàn)場(chǎng)施工人員的人身安全提供保障，并為其維持良好的作業(yè)環(huán)境。

當(dāng)前，人工智能技術(shù)在電力基建領(lǐng)域內(nèi)的高級(jí)應(yīng)用也得到了快速發(fā)展，主要是為相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)搭建對(duì)接橋梁，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)對(duì)接與傳輸?shù)乃俣扰c效率，進(jìn)而幫助多方面的管理人員在聯(lián)動(dòng)狀態(tài)下共同分析電力工程建設(shè)施工的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)KPI的動(dòng)態(tài)化監(jiān)控與管理，打造輕量化的模式，提高對(duì)集成BIM的應(yīng)用效果。同時(shí)，在運(yùn)用人工智能技術(shù)管理并監(jiān)控工程的施工場(chǎng)景時(shí)，還可以應(yīng)用無(wú)人機(jī)、3D打印以及智能機(jī)器人等技術(shù)，或是借助于VR技術(shù)站在不同的視角下分析并觀(guān)察建設(shè)過(guò)程[4]。

2.2 系統(tǒng)部署

以分布式多層結(jié)構(gòu)為核心的電力基建工程智慧管控平臺(tái)具有高效化和規(guī)范化的優(yōu)點(diǎn)，一方面能夠良好適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，另一方面還可以滿(mǎn)足多變性業(yè)務(wù)規(guī)則的各種要求，在多系統(tǒng)渠道中準(zhǔn)確地發(fā)布信息。是這一管控系統(tǒng)具有移植性強(qiáng)和擴(kuò)展性高的鮮明特點(diǎn)，內(nèi)部包含3個(gè)層次結(jié)構(gòu)。首先，采集層。數(shù)據(jù)采集層與其他普通的管理系統(tǒng)有所不同，具有較強(qiáng)的感知功能，主要的內(nèi)部構(gòu)成包括算法、主站、傳感器以及攝像頭等。其中智能終端被設(shè)置在工地上，承擔(dān)的基本功能是采集施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)大部分的數(shù)據(jù)信息，并將其錄制成視頻，通過(guò)智能識(shí)別特定的信號(hào)或現(xiàn)象等，精準(zhǔn)執(zhí)行由主站下發(fā)的一系列控制命令。其次，通信層。智能管理系統(tǒng)的通信層屬于一種可靠、安全且高效的通信信道，具有雙向傳輸數(shù)據(jù)的功能，可以運(yùn)用公共的通信網(wǎng)絡(luò)，也可以依托于電力基建工程的通信專(zhuān)網(wǎng)，在主站、攝像頭以及傳感器等部件的支持下，為上下層的銜接做好實(shí)時(shí)準(zhǔn)備。最后，主站層。智慧管理系統(tǒng)的主站層內(nèi)包含安全中心與管理中心，涵蓋的管理內(nèi)容較為廣泛，如平臺(tái)的密鑰管理、權(quán)威認(rèn)證以及服務(wù)監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等。相關(guān)人員還可以利用主站層查詢(xún)工程日志[5]。

2.3 軟件體系架構(gòu)

電力基建工程智慧管理系統(tǒng)的軟件體系架構(gòu)方面需要重點(diǎn)突出可靠性與安全性的特點(diǎn)，同時(shí)為了滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求，應(yīng)適當(dāng)提高可用性、伸縮性以及擴(kuò)展性等功能。此外在面向全方位的服務(wù)過(guò)程中，應(yīng)注重防止形成信息孤島，爭(zhēng)取在最大限度內(nèi)充分利用系統(tǒng)內(nèi)有限的信息資源。

3 在電力基建領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用人工智能的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

電力基建工程建設(shè)規(guī)模在逐步擴(kuò)大的過(guò)程中面對(duì)的是海量的數(shù)據(jù)信息。以大數(shù)據(jù)技術(shù)為重要組成部分的智慧管理系統(tǒng)不僅需要涵蓋整個(gè)工地內(nèi)不同日期、月份以及時(shí)間下的所有信息數(shù)據(jù)，還需要承擔(dān)一系列的統(tǒng)計(jì)與分析任務(wù)，以結(jié)構(gòu)化的形式分層處理大量的視頻數(shù)據(jù)等監(jiān)測(cè)內(nèi)容。只有在依據(jù)具體標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)計(jì)算并加工處理所有的原始數(shù)據(jù)后，才能確保其能夠符合相關(guān)的使用要求。因而在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組織架構(gòu)時(shí)，應(yīng)該在充分考慮數(shù)據(jù)處理效率的基礎(chǔ)上最大化優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行與應(yīng)用性能，選擇適宜的數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型，合理設(shè)定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，科學(xué)把控?cái)?shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)的頻率承能力，還要遵循展現(xiàn)數(shù)據(jù)與處理業(yè)務(wù)的流程與邏輯。同時(shí)運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以構(gòu)建專(zhuān)有格式的文件，用來(lái)存儲(chǔ)有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，有效避免多余的系統(tǒng)應(yīng)用等對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)存資源進(jìn)行嚴(yán)重占用。此外，若是需要應(yīng)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或是對(duì)部分參數(shù)予以常態(tài)訪(fǎng)問(wèn)，均可以借助于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，合理規(guī)劃各類(lèi)服務(wù)的存儲(chǔ)方法，達(dá)到大幅減輕數(shù)據(jù)服務(wù)器運(yùn)行壓力的效果，有效提升整個(gè)系統(tǒng)的使用性能，可用性與穩(wěn)定性更強(qiáng)。

3.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠?yàn)殡娏üこ讨腔酃芾硐到y(tǒng)的數(shù)據(jù)分析提供有力的技術(shù)支撐。當(dāng)前，對(duì)商用報(bào)表工具的應(yīng)用與推廣已十分成熟，在分析方式方面也呈現(xiàn)多元化和多維度的趨勢(shì)特點(diǎn)，如旋轉(zhuǎn)法、切片法以及鉆取法等，在預(yù)測(cè)指標(biāo)與挖掘深層數(shù)據(jù)方面也逐漸發(fā)展出了多種多樣的挖掘算法。要想提高主題分析的準(zhǔn)確性，應(yīng)緊密結(jié)合實(shí)際情況，獨(dú)立建模。此外前臺(tái)應(yīng)用的實(shí)際響應(yīng)速度是影響模型分析的關(guān)鍵要素，因此無(wú)論是初始化操作方式，還是開(kāi)展后續(xù)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練作業(yè)，均需在后臺(tái)環(huán)境下有序完成。

3.3 人工智能技術(shù)

在電力基建工程的現(xiàn)場(chǎng)管理中，人工智能技術(shù)主要應(yīng)用在人臉的檢測(cè)與抓拍、車(chē)輛車(chē)牌的識(shí)別以及安全帽的識(shí)別上，此外還可以利用電子設(shè)備檢測(cè)周邊環(huán)境。以人臉檢測(cè)為例，當(dāng)人臉出現(xiàn)在監(jiān)控畫(huà)面上時(shí)，智能系統(tǒng)能夠?qū)θ四槍?shí)施自動(dòng)識(shí)別，通過(guò)摳圖等處理方式將人臉畫(huà)面轉(zhuǎn)化為元數(shù)據(jù)，然后完成上傳工作。通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，管理人員便能夠第一時(shí)間內(nèi)在Web頁(yè)面上觀(guān)看到人臉。車(chē)牌識(shí)別功能也具有較強(qiáng)的實(shí)用性，當(dāng)畫(huà)面視野中出現(xiàn)過(guò)往的車(chē)輛時(shí)，智能檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的車(chē)別識(shí)別算法可以自行啟動(dòng)，檢測(cè)并跟蹤車(chē)輛的具體動(dòng)向。在整個(gè)跟蹤階段，它能夠精準(zhǔn)定位車(chē)牌的實(shí)時(shí)位置，通過(guò)去模糊化和矯正處理等一系列的預(yù)處理步驟后得到準(zhǔn)確的車(chē)牌信息。電子周界檢測(cè)功能能夠有效拓寬管理人員的管理視角。在智能視頻設(shè)備覆蓋的整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)，用戶(hù)可以對(duì)重點(diǎn)的監(jiān)控區(qū)域和顯示形狀等進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)置。當(dāng)對(duì)象出現(xiàn)在監(jiān)測(cè)視野內(nèi)并處于重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域時(shí)，設(shè)備會(huì)快速地發(fā)出報(bào)警信息，這主要是由于在特定情境下目標(biāo)的像素變化過(guò)快，超過(guò)了預(yù)設(shè)范圍。

4 結(jié) 論

當(dāng)人工智能技術(shù)逐步滲透并落實(shí)到各行各業(yè)的發(fā)展中時(shí)，人們的生活與工作方式發(fā)生了顯著改變。將人工智能引入到電力基建工程領(lǐng)域內(nèi)，可以為現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作提供不可多得的高效化、現(xiàn)代化以及智能化的發(fā)展契機(jī)。