祁宏庚

摘 要 本文根據(jù)自己在油氣管道企業(yè)的工作實踐，分析當(dāng)前油氣管道在打孔盜油、第三方施工、高后果區(qū)管控等方面面臨的形勢，研究AI視頻監(jiān)控在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景，通過利用AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)賦予管道“智慧”，實現(xiàn)實時監(jiān)控管道周邊環(huán)境、適時做出合理預(yù)判、及時采取措施應(yīng)對等功能，有效解決長期困擾油氣管道防控監(jiān)管上的難題，為油氣管道運輸安全和公共安全提供有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞 AI;視頻監(jiān)控;油氣;長輸管道

引言

油氣長輸管道大多分布在荒野地帶，線路分布廣、管道上方“無圍墻”導(dǎo)致管道周邊第三方施工、人為破壞、重車碾壓等諸多影響管道安全的問題，雖然管道企業(yè)投入了大量人力物力，但一直以來油氣管道安全防護形勢依然嚴峻。現(xiàn)在的人防、無人機巡線手段難以解決管道巡護“空窗期”問題，不能做到實時發(fā)現(xiàn)、實時告警、實時響應(yīng)的有效監(jiān)管。AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)為管道賦予“智慧”，實現(xiàn)了實時了解管道重點部位周邊環(huán)境，主要包括管道本體是否安全，是否有異常環(huán)境變化，管道周邊是否有突發(fā)第三方施工，管道周邊高后果區(qū)人群分布情況有無變化，管道易打孔盜油區(qū)域是否有可疑人員、車輛駐留，預(yù)警預(yù)判地質(zhì)形變是否存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險等。

1 油氣長輸管道安全管理面臨的形勢

油氣長輸管道作為國家能源大動脈，具有連續(xù)輸送、易燃易爆、高壓等特點，因線路分布廣闊，管道沿線經(jīng)過區(qū)域有人煙稀少的荒野地帶，有人員密集的城鎮(zhèn)區(qū)域，還有部分與鐵路、公路等公共基礎(chǔ)設(shè)施交叉的地段。各種因素導(dǎo)致在這些重要區(qū)域容易出現(xiàn)突發(fā)第三方施工、重車碾壓以及打孔盜油等事故，給油氣管道安全運行帶來極大的壓力。

1.1 打孔盜油風(fēng)險大，管道安全保衛(wèi)形勢嚴峻

一是打孔盜油更加專業(yè)化，犯罪分子作案目標(biāo)清晰，定位準(zhǔn)確，作案時間短暫，使得企業(yè)和公安機關(guān)難以在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)盜竊行為。二是打孔盜油更加隱蔽，犯罪分子打孔盜油常在夜間作案，作案區(qū)域多選擇野外人煙稀少且有掩體的地段，盜油后常變換地點，不易被發(fā)現(xiàn)。三是逐步成團伙化、職業(yè)化作案。

1.2 城鎮(zhèn)化擴張，高后果區(qū)管理難度加大

隨著我國城鎮(zhèn)化持續(xù)推進和油氣管道的快速建設(shè)，管道經(jīng)過區(qū)域存在交叉并行的公里、鐵路、住宿區(qū)，一旦管線失效將發(fā)生管道泄漏燃燒爆炸等重大事故，造成人員傷亡、財產(chǎn)損失、環(huán)境污染，給企業(yè)的管理帶來了新的壓力和挑戰(zhàn)。

1.3 第三方施工持續(xù)增多，威脅管道安全

一是施工單位未告知管道企業(yè)，私自在管道上方機械施工威脅管道安全。二是施工人員明知管道情況，施工過程中野蠻施工威脅管道安全。三是施工現(xiàn)場監(jiān)管不到位，施工人員未按方案施工破壞管道[1]。

2 AI視頻監(jiān)控概述

2.1 AI技術(shù)概述及發(fā)展趨勢

人工智能（英語：Artificial Intelligence，縮寫為AI）通過普通計算機程序來呈現(xiàn)人類智能。AI的核心問題包括建構(gòu)能夠跟人類相似甚至超卓的推理、知識、規(guī)劃、學(xué)習(xí)、交流、感知、移物、使用工具和操控機械的能力等。隨著時代的發(fā)展，人工智能最近幾年發(fā)展得如火如荼，學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、投資界各方一起發(fā)力，硬件、算法與數(shù)據(jù)共同發(fā)展，不僅僅是大型互聯(lián)網(wǎng)公司，包括大量創(chuàng)業(yè)公司以及傳統(tǒng)行業(yè)的公司都開始涉足人工智能行業(yè)。盡管最近一年在資本市場趨冷的大環(huán)境下，AI 熱度有所下降，但從長遠來看，人工智能在各行各業(yè)獲得越來越廣泛的應(yīng)用一定是社會發(fā)展最大的趨勢之一。

2.2 AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)

近年來，監(jiān)控技術(shù)大量運用于油氣長輸管道的安防監(jiān)管，如第三方施工、風(fēng)險點、高后果區(qū)等重點部位，但隨著攝像頭數(shù)量的增加，海量數(shù)據(jù)處理與信息安全問題成為困擾管道監(jiān)控走向更加光明前景的“絆腳石”。因此，為了破解這些難題，在管道視頻監(jiān)控中融合AI等信息技術(shù)成為主流選擇[2]。

AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，利用邊緣計算、圖像結(jié)構(gòu)化、圖像大數(shù)據(jù)等手段，讓監(jiān)控視頻可以做到隨時調(diào)用、檢索、分析、應(yīng)用。AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)重于提前主動出擊，偵查預(yù)先設(shè)定好的可疑情況，及時處理可能發(fā)生的危險。概括起來，就是用人工智能升級傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，給長輸管道裝上“視神經(jīng)”和“超級大腦”，讓它更加智能化。

3 AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)在油氣長輸管道領(lǐng)域的功能實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

管道AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端子系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)三部分組成。①前端子系統(tǒng)：為視頻采集系統(tǒng)，由實現(xiàn)各種采集功能的攝像機組成。包括可見光、夜視、透霧、熱成像等功能。②傳輸系統(tǒng)：即數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)鏈路，由光纜、桿路、管道、交換機等組成。隨著2020年5G技術(shù)的逐漸普及，可根據(jù)攝像機數(shù)據(jù)傳輸需求，配置5G無線網(wǎng)絡(luò)。③監(jiān)控中心系統(tǒng)平臺：是油氣管道智慧監(jiān)控系統(tǒng)的核心，負責(zé)對回傳視頻進行24小時不間斷的分析、提示、預(yù)警、決策等。主要包含AI監(jiān)測識別系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析平臺。

3.2 運行原理

針對管道周邊環(huán)境情況以及需要發(fā)現(xiàn)的業(yè)務(wù)場景，創(chuàng)新采用AI深度學(xué)習(xí)檢測模型。利用大數(shù)據(jù)流計算分析實時行為，建立大規(guī)模數(shù)據(jù)集，訓(xùn)練針對特別場景的識別模型，并引入模型的自學(xué)習(xí)更新機制，對管道周邊進行安全隱患的定位和及時響應(yīng)能力。

基于管道周邊場景，定制化選用遠距離晝夜監(jiān)控攝像機，全天候、實時、高效地利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)，對管線周邊的第三方施工、重車碾壓、違章占壓、管道打孔、盜油等場景特征（車輛、人員等關(guān)聯(lián)目標(biāo)的行為、開工動土的場景）進行智能監(jiān)測;基于地理信息系統(tǒng)（GIS）和管控業(yè)務(wù)終端，進行報警地點定位和出警任務(wù)派發(fā)。

4 AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)在油氣長輸管道領(lǐng)域的應(yīng)用

4.1 功能實現(xiàn)

AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備監(jiān)控對象辨別能力、異常行為判斷能力、惡劣環(huán)境識別能力等多項技術(shù)可實際運用于油氣長輸管道領(lǐng)域，具體如下：①監(jiān)控對象辨別能力：使用人工智能深度學(xué)習(xí)算法，能夠在攝像頭轉(zhuǎn)動過程中，分辨出人員和各類車輛。對于車輛能夠準(zhǔn)確區(qū)分卡車、鏟車、挖掘機、小車、客車、罐車、皮卡、面包車、自行車、三輪車、摩托車等。②異常行為判斷能力：大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)會實時根據(jù)人工智能圖像識別結(jié)果，分析目標(biāo)圖片中需要檢測的異常目標(biāo)，抓住“時間”因素，對人員和指定目標(biāo)在同一位置產(chǎn)生的異常行為進行告警。③惡劣環(huán)境識別能力：系統(tǒng)具有白天夜晚激光夜視告警、夜晚紅外攝像頭告警功能，尤其是在茂密的樹林中也能很好地識別出目標(biāo)。針對不同的應(yīng)用場景，包括雨天、霧霾天、大風(fēng)天等特殊天氣都可以進行告警，從而實現(xiàn)24小時不間斷地對輸油管線進行全天時、全天候、高效率的保護。

該系統(tǒng)應(yīng)用于油氣長輸管道，可依托地理位置高點掛載攝像頭，監(jiān)控中心系統(tǒng)平臺分段安裝于各輸油站監(jiān)控室，以便當(dāng)班人員第一時間發(fā)現(xiàn)并處理告警信息，有效解決長期困擾油氣管道防控監(jiān)管上的難題，為確保油氣運輸安全和公共安全提供有力的技術(shù)支撐。

4.2 優(yōu)勢體現(xiàn)

AI視頻監(jiān)控應(yīng)用于油氣長輸管道領(lǐng)域，可彰顯下列5大優(yōu)勢：

降低誤報率：AI視頻監(jiān)控能夠輕易辨別不同種類的人和物件，例如在此區(qū)域中設(shè)定偵測「人」，則當(dāng)動物及車輛經(jīng)過，或者樹木產(chǎn)生的陰影，皆不會造成誤報，可減少90%的誤報率。

容易設(shè)置及維護：沒有AI的傳統(tǒng)影像監(jiān)控必須考慮地形、攝影機視角、感應(yīng)器位置等，一旦要在設(shè)定上作任何變動都需要手動重新計算這些因素，并可能會影響其他原有的設(shè)定。相較之下，使用人工智慧偵測功能，可讓系統(tǒng)管理者透過單一控制介面調(diào)整系統(tǒng)設(shè)定及攝影機，亦能隨時在幾分鐘內(nèi)調(diào)整特定區(qū)域內(nèi)欲偵測的目標(biāo)物件。

容易與第三方技術(shù)整合：AI的本質(zhì)就是學(xué)習(xí)，并且能夠自行調(diào)整成適合在各種條件下的運行狀態(tài)，因此人工智慧可以輕易且即時地與第三方技術(shù)進行多層組合。例如，一旦在特定區(qū)域中偵測到目標(biāo)物件，便會發(fā)出警報或連動其他可連鎖的附加裝置等，而這些操作都只需要通過電腦端即可完成。人工智慧影像監(jiān)控系統(tǒng)亦能夠輕易地與現(xiàn)有的錄影裝置及儲存系統(tǒng)進行整合。

提高監(jiān)控效率。由于人的大腦會自然地交替出現(xiàn)注意力集中和注意力分散，注意力疲勞是視頻監(jiān)控操作工作人員面臨的一個主要問題之一。而如果通過由人工智能介入與人類合作完成，則可有效杜絕此類情況的發(fā)生，甚至更加完美。

5 結(jié)束語

從目前的發(fā)展來看，AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有天然在長輸管道安防措施落實方面得以應(yīng)用的優(yōu)勢。從“看得見”到“看得清”再到現(xiàn)在的“看得懂”，AI技術(shù)的發(fā)展越來越趨向于實用主義。加上如今人工智能在算法與芯片領(lǐng)域的成熟及成本的下降，使得智能監(jiān)控的商業(yè)化落地更加快速地普及，同時智能監(jiān)控市場在尋求差異化競爭形成了百花齊放的形勢。

參考文獻

[1] 左驥，王文瀚，周媛.淺談智能視頻監(jiān)控技術(shù)及其在安防領(lǐng)域的應(yīng)用[J].科技視界，2017，15（2）：147-149.

[2] 孫澤民，吳天俊，侯潤峰.淺析新形勢下打孔盜油的特點與對策[J].新西部（理論版），2012，（8）：101-102.