王 棟

〔中國(guó)石化廣西石油分公司 廣西南寧 530000〕

1 項(xiàng)目背景

石油庫(kù)和加油站施工作業(yè)環(huán)節(jié)管理一直是安全管理的薄弱環(huán)節(jié),具有管理難度大、潛在風(fēng)險(xiǎn)多等特點(diǎn)，參與施工作業(yè)環(huán)節(jié)管理的員工經(jīng)驗(yàn)不足、能力欠缺、標(biāo)準(zhǔn)生疏等是導(dǎo)致事故發(fā)生的重要原因。目前解決上述問(wèn)題的手段主要是對(duì)管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，而傳統(tǒng)的培訓(xùn)存在一定的局限性，例如：培訓(xùn)效果是否良好主要取決于教師的水平，培訓(xùn)過(guò)程依賴(lài)實(shí)體化模型等。

在此背景下，集“仿真學(xué)習(xí)、作業(yè)過(guò)程輔助和智能預(yù)警”為一體的施工作業(yè)流程輔助系統(tǒng)可以更好地解決此問(wèn)題，可以使涉及施工安全的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及安全部分得到更精細(xì)化的管理，是有效提高企業(yè)施工作業(yè)監(jiān)管人員安全意識(shí)、安全習(xí)慣與安全技能的有效途徑，也是有效減少違章作業(yè)，降低事故發(fā)生率的重要手段。

2 系統(tǒng)主要構(gòu)成

“四化一體”交互式施工作業(yè)流程輔助系統(tǒng)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真、建筑信息模型、智能識(shí)別等技術(shù)，建立以直接作業(yè)管理為主體，設(shè)置“多樣化”培訓(xùn)場(chǎng)景、“智能化”作業(yè)審批、“直觀(guān)化”風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和“可視化”風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警功能的一體式施工作業(yè)流程輔助系統(tǒng)[1]，從施工作業(yè)前期、中期和后期全過(guò)程跟蹤輔助，確保作業(yè)過(guò)程安全，具體建設(shè)內(nèi)容如下。

(1)通過(guò)VR虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真、BIM建筑信息模型技術(shù)，掌握施工作業(yè)環(huán)節(jié)安全管理技能。讓員工以更加自然的方式，身臨其境地體驗(yàn)并參與到施工過(guò)程安全管理，并通過(guò)虛擬填寫(xiě)、指揮、體驗(yàn)等動(dòng)作方式，掌握直接作業(yè)環(huán)節(jié)安全管理的要點(diǎn)，提高安全監(jiān)管技能。

(2)通過(guò)AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與虛擬信息融合，輔助進(jìn)行作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別管理。將真實(shí)的施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、信息與虛擬信息“無(wú)縫”集成，將施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境映射到虛擬環(huán)境中，進(jìn)行智能識(shí)別存在的風(fēng)險(xiǎn)，協(xié)助員工進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和作業(yè)審批。

(3)通過(guò)AI人工智能技術(shù)，進(jìn)行施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)全流程錄影中實(shí)現(xiàn)可視化違章識(shí)別和預(yù)警。主要利用施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與AI技術(shù)相結(jié)合，對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在的各種安全風(fēng)險(xiǎn)(人員、材料、機(jī)械等)和違章作業(yè)進(jìn)行智能檢測(cè)并識(shí)別預(yù)警，消除施工現(xiàn)場(chǎng)安全隱患。

3 系統(tǒng)具體應(yīng)用

3.1 利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)環(huán)節(jié)安全管理可視化模擬

構(gòu)建“多樣化”培訓(xùn)作業(yè)場(chǎng)景，即建立多樣化虛擬施工作業(yè)場(chǎng)景。目前石化銷(xiāo)售企業(yè)施工作業(yè)環(huán)節(jié)主要集中在施工工地以及石油庫(kù)、加油加氣站檢維修現(xiàn)場(chǎng)，具有作業(yè)面廣、作業(yè)交叉多、安全管理難度大的特點(diǎn)。為此，將作業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行分類(lèi)，構(gòu)建“三項(xiàng)四科”作業(yè)場(chǎng)景，以石油庫(kù)、加油站和施工工地作業(yè)為基礎(chǔ)背景，結(jié)合建筑信息模型BIM建立四科具體作業(yè)場(chǎng)景[2]：一是建立石油庫(kù)罐區(qū)改造施工、工藝管線(xiàn)施工、設(shè)備檢維修施工等作業(yè)場(chǎng)景；二是建立加油站罐區(qū)改造施工、電氣線(xiàn)路、罩棚更換以及加油站管線(xiàn)、設(shè)備檢維修施工等作業(yè)場(chǎng)景；三是建立新建項(xiàng)目完整的施工工地場(chǎng)景；四是建立辦公樓等基礎(chǔ)建筑施工場(chǎng)景，將直接作業(yè)內(nèi)容直接嵌入到各個(gè)場(chǎng)景中，增設(shè)管理人員、施工人員等角色，從而實(shí)現(xiàn)直接作業(yè)場(chǎng)景虛擬化、直觀(guān)化、多樣化，可針對(duì)不同板塊業(yè)務(wù)管理人員進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)。

3.2 通過(guò)AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與虛擬信息融合，輔助進(jìn)行作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別管理

(1)構(gòu)建“智能化”作業(yè)審批流程。目前施工作業(yè)審批主要是以作業(yè)票為載體，作業(yè)票填寫(xiě)時(shí)具有填寫(xiě)項(xiàng)目多、填寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別意識(shí)強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，利用AR技術(shù)將作業(yè)票虛擬化與現(xiàn)實(shí)的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)相疊加，將作業(yè)審批環(huán)節(jié)進(jìn)行直觀(guān)化設(shè)計(jì)，將審批內(nèi)容以立體式對(duì)話(huà)框的形式結(jié)合七大作業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行呈現(xiàn)，系統(tǒng)以“語(yǔ)音”加“動(dòng)態(tài)字幕”的形式進(jìn)行輔助式審批，提示和指導(dǎo)審批人員需要審批的內(nèi)容、審批要求、填寫(xiě)注意事項(xiàng)等，審批人員在語(yǔ)音、文字的輔助下，進(jìn)行規(guī)范的作業(yè)審批。

(2)建立“直觀(guān)化”風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別機(jī)制。目前施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別主要是通過(guò)員工主觀(guān)識(shí)別，但由于員工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技能存在差異，往往會(huì)忽略一些風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致作業(yè)過(guò)程中存在一定的安全隱患。因此，利用AR技術(shù)將直接作業(yè)內(nèi)容以立體式對(duì)話(huà)框的形式結(jié)合七大作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容建設(shè)直觀(guān)化風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別場(chǎng)景，將作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的“人員、設(shè)備和環(huán)境”三個(gè)要素進(jìn)行模擬仿真處理[3]，將真實(shí)的作業(yè)環(huán)境和虛擬提示信息、語(yǔ)音信息之間進(jìn)行重疊，在同一個(gè)畫(huà)面以及空間中同時(shí)存在，管理者通過(guò)佩戴AR眼鏡，視野中不僅能夠有效體現(xiàn)出真實(shí)的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情景，也能看到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的“風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的位置、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)類(lèi)別及需要采取的防控措施”等文字、語(yǔ)音提示信息，可以更加準(zhǔn)確、有效地進(jìn)行作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)管控。

3.3 通過(guò)AI人工智能技術(shù)，進(jìn)行作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)全流程錄影，實(shí)現(xiàn)可視化違章識(shí)別和預(yù)警

建立“全程化”智能識(shí)別預(yù)警。目前，施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配備了視頻監(jiān)控設(shè)備，但主要是靠員工在后臺(tái)進(jìn)行人工監(jiān)管，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)違章作業(yè)只能進(jìn)行事后處罰，還未做到提前預(yù)警。因此，利用人臉識(shí)別、動(dòng)作行為識(shí)別等AR技術(shù)與視頻監(jiān)控設(shè)備相結(jié)合，通過(guò)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各種潛在安全風(fēng)險(xiǎn)全方位全時(shí)段識(shí)別，同時(shí)將報(bào)警信息接入綜合監(jiān)控平臺(tái)，將“事后處罰”變?yōu)椤笆虑邦A(yù)警”，達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)違章作業(yè)行為智能化識(shí)別鎖定、儲(chǔ)存及報(bào)警功能，從而提高安全管控效率，確保作業(yè)安全。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

目前，該系統(tǒng)已經(jīng)完成階段性研發(fā)，并在部分石油庫(kù)和加油站施工現(xiàn)場(chǎng)試用。從施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控違章對(duì)比、作業(yè)票檢查對(duì)比和現(xiàn)場(chǎng)檢查對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)使用后，施工安全培訓(xùn)變得更有效，作業(yè)管控變得更形象，施工管理變得更規(guī)范，施工作業(yè)違章率明顯下降。

例如：某加油站油罐內(nèi)襯施工項(xiàng)目，利用該系統(tǒng)進(jìn)行了全周期、全過(guò)程的施工安全管理，并重點(diǎn)對(duì)以下4個(gè)重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了輔助管理。

(1)承包商入場(chǎng)培訓(xùn)。主要通過(guò)VR裝置，模擬真實(shí)的加油站內(nèi)襯施工作業(yè)環(huán)境，施工人員佩戴VR眼鏡，置身于真實(shí)的作業(yè)環(huán)境對(duì)臨時(shí)用電作業(yè)步驟操作、防爆設(shè)備選用、受限空間應(yīng)急與急救技能進(jìn)行直觀(guān)化的學(xué)習(xí)?！岸鄻踊盫R培訓(xùn)與傳統(tǒng)式培訓(xùn)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 “雙樣化”VR培訓(xùn)與傳統(tǒng)式入場(chǎng)培訓(xùn)對(duì)比

(2)作業(yè)票智能輔助審批。通過(guò)電子化作業(yè)票進(jìn)行作業(yè)票輔助簽發(fā)。主要通過(guò)平板電腦將需要審批的作業(yè)票內(nèi)容以對(duì)話(huà)框的形式呈現(xiàn)在簽發(fā)人面前。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)“語(yǔ)音”加“動(dòng)態(tài)字幕”的形式，提示簽發(fā)人作業(yè)票簽發(fā)的注意事項(xiàng)、規(guī)定動(dòng)作及重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)等，從而確保作業(yè)票規(guī)范的審批和簽發(fā)。作業(yè)票智能輔助審批與傳統(tǒng)作業(yè)票審批對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 作業(yè)票智能輔助審批與傳統(tǒng)作業(yè)票審批對(duì)比

(3)直觀(guān)的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和預(yù)警。主要通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控設(shè)備和語(yǔ)音設(shè)備，通過(guò)人臉識(shí)別、動(dòng)作行為識(shí)別等AR技術(shù)，對(duì)施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各種潛在安全風(fēng)險(xiǎn)全方位全時(shí)段識(shí)別，例如高處作業(yè)不系安全帶、不佩戴安全帽、鉤機(jī)作業(yè)半徑內(nèi)站人等風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)識(shí)別后同步進(jìn)行作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音提醒，及時(shí)制止違章作業(yè)。智能識(shí)別預(yù)警與傳統(tǒng)式人員監(jiān)管對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 智能識(shí)別預(yù)警與傳統(tǒng)式人員監(jiān)管對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)利用該系統(tǒng)，石油庫(kù)和加油站施工作業(yè)環(huán)節(jié)作業(yè)審批合格率可提高至90 %以上，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別到位率提高至90 %以上，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)違章率降低至10 %以下，為提升石油庫(kù)和加油站施工作業(yè)環(huán)節(jié)安全管理水平，保障安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供了保障。