可视化电力工地管理关键技术的探讨与实践

郭文凤

摘要：近年来，随着电网系统发展，电力工程的施工数量也随之增多，电力施工工地是安全事故多发地，配电网的安全性和可靠性与电力工程施工的管控水平高低有着直接的关系，运用新的信息技术实现全面管控现场施工，尽力降低各种风险因子成为行业共识。针对当前工程行业监管现状，各行业施工单位积极探索施工项目智可视化电力工地管理关键技术的探讨与实践能管控系统。随着将远程视频监控技术应用在电力建设项目的日常生产管理、工程质量管理等工作中，远程视频管控已成为项目高效施工管理的有效手段，可以有效保证电力工程建设质量。

关键词：可视化；工地管理；电力工程；技术要点

中图分类号：TM736

文献标识码：A

引言

将可视化技术应用于大量非固定且环境复杂的电力建设或改造等施工现场，监控人员无需全天候全跟踪管控，既可以由系统自动记录安全风险并报告，也可以由监控人员直接在监控中心实时观看或回放视频，观看多个监控点的现场视频，对违规或不合理的操作录像或者抓图、存储记录等，获取施工安全风险事件。工地管理包含一些专业的工程监理需求，如施工地理位置是否正确、沟槽尺寸是否符合图纸要求、施工场地物理围栏摆放是否符合规范等；从监测视频中自动甄别这些信息需要借助精确电子围栏技术、施工视觉测量技术，精确电子围栏技术可准确定位并划定各类规模的施工场地，防止错误施工场地事件的发生；施工视觉测量技术可通过监测视频图像获取场地设备安全距离、地埋电缆沟槽尺寸等信息，以核验开挖的沟槽尺寸及设备安全距离是否符合要求；另外，从视频中自动监测并判断施工场地摆放的物理围栏是否规范也还未有深入研究，而工地管理系统中，很需要这些关键技术的突破。

1工地管理功能的专业需求

视觉测量技术：施工现场往往需要挖掘沟槽，挖掘尺寸是否满足要求需要用测量工具，过去往往都是现场测量，如何利用可视化系统实现视觉测量是关键技术之一，利用视频信息计算深度信息，以检验施工是否合格，能够减少监理人员去现场实测的工作量。

物理围栏摆放合规识别技术：施工现场物理围栏的摆放需要按照工程管理要求进行设置，也就是摆放围栏的缺口数量不能多于1个，以防止闲杂人员进入施工场地，造成施工安全问题。检验物理围栏的摆放是否合规，利用可视化系统自动发现问题，能提高工作效率。

精确电子围栏技术：可以采用单点定位参考点终端，实现对坐标的精确定位。但一般的单点定位参考点终端测量时间长，成本高，不适合施工现场的简陋条件，因此，需要研究能满足米级精度要求的精确电子围栏技术。而现有GPS功能能够提供的定位精度一般误差为几十米，但电力施工现场经常划定在几平方米到几十平方米范围内，因此，直接利用GPS进行精确定位往往达不到要求。为了能够及时定位到施工地点的精确位置，在引入电子地图模块时，需要采用单点定位参考点技术，以提高定位精度。

以上三个专业功能需求，都需要研究专门的技术来实现管理的要求。当施工人员超出施工范围时，自动发出警报，完成自动化监测功能。

2工地管理关键技术

2.1精确电子围栏技术

在电力施工现场，有时施工的范围很小，从几平方米到几十平方米，并且，都是处于室外的场景。在施工可视化管控系统中，头盔摄像头携带GPS定位功能，其精度一般在几十米以上，远远大于施工现场的范围。要区分米级的定位精度，直接采用GPS功能不能满足精确定位的要求。高精度的定位方法有超宽带（USB）定位技术和微波定位技术，可以实现精确定位。但这些方法都需要专门有源设备发射信号，对于固定场景来说，可安装好设备后可以长期使用，效果好。如变电站内或者室内等场景进行定位需求。而对于经常改变场地的室外场景，这些定位方法都不适用。对此，探索了基于智能手机进行单点精确定位技术的室外电子围栏技术。如目前，智能手机已经能够支持获取卫星导航定位系统（GNSS）基础数据的接口，利用这些数据，可以进一步提高定位精度。单点静态定位可达到厘米级精度，但需要很长时间进行测量，以获得高精度数据。本项目中，定位精度仅要求为米级，因此，单点定位终端以智能手机来实现，技术开发比较容易、成本低、效果好。静态定位测量时间在10分钟内，将智能手机单点定位终端放置于施工现场附近，待获得可用数据后，将测量信息发送给摄像头盔，使可视化系统获得精确的定位信息。

进行精确位置测量还需要载波相位的测量值，头盔摄像机模块可测定不足一整周的那部分载波相位值，在解算卫星至接收机的距离之前，必须要先解算出整周数。载波相位法仅对信号的相位之差进行量测，其数值区间小，因此定位精度高。从智能手机接收的原始数据中，可以获得公式变量数据，发送给移动的施工人员头盔设备，作为修正数据，再利用精密单点定位函数模型计算出精确的位置坐标，以确保参数求解的准确性，提高定位精度。该技术提供了2米的定位精度，满足现场施工电子围栏的要求。

2.2施工视觉测量技术

施工现场往往需要挖掘沟槽，这些沟槽的挖掘尺寸是否满足要求，一般需要监理人员现场测量。若利用可视化系统实现对沟槽尺寸的测量，可节省监理人员奔波于路途的时间。由于头盔摄像机是单镜头，不能利用双目测距法测量尺寸，而单目测量距离往往不能满足测量精度的要求，主要是单目测量法缺乏基准线（双目间距），从而使得测量结果误差很大。近年来深度学习神经网络技术的兴起，使得单目测距方面取得了一定的进展。采用迁移学习的单目深度估计网络，就是采用了经典的编码器—解码器结构，将卷积神经网络在迁移学习下作为该网络的编码器，再通过深度估计任务的目标函数进行学习，以提取大量的关于深度估计的密集特征。网络的解码器主要为多尺度的上采样结构，用于获取高分辨率的深度图，最后输出深度图信息。基于局部平面指导层的单目深度估计网络使用经典的编码-解码器结构，并将编码器和一部分解码器中的结构作为特征提取器。

2.3施工作业人员管理全景可视

以“线下巡查查管理、线上对标看履职”为主要手段。一是明晰施工巡查目标，洞察各项目安全生产状态；二是明晰施工巡查内容，全面覆盖安全管理要点；三是丰富巡查方式，多维透视摸清安全家底。以“线下督查查执行、线上公示无违章”为主要手段，持续改善作业执行人员的安全心智，提升作业现场管控力。一是施工作业分类监管，各有侧重互为补充；二是把控关键环节，掌控安全状态。

2.4施工作业流程管理全景可视

由公司安全管理委员会负责对现场风险控制措施进行审核把关并明确现场到岗到位管理人员；安全监察部对各项施工计划风险等级、到位人员资格进行审核把关并明确安全督查人员，经分管领导签发后发布《作业安全风险预警管控单》并线上存档留痕。结合开展“聚一线、盯现场、防事故”安全专项提升活动，做到一线人员“三达标”、作业现场“四到位”，充分发挥中大型施工现场移动监控终端功能。现场工作结束后由项目负责人召开班后会，对当日施工现场安全管控情况、工作质量等进行总结点评，对存在的问题制定整改措施。

结束语

利用智能手机实现单点精确定位参考点，成本低，其精度能够满足米级的精度要求。对单目测量技术进行的探索，该技术节省了监理人员去现场实测的工序，如果距离被测目标较近，其精度能达到要求。而对于施工现场物理围栏的摆放是否符合要求的识别，其效果与图片的拍摄角度关系很大，特别是围栏被遮挡时，识别效果一般。因此，利用可视化系统自动发现问题，辅助施工监理人员检查，能有效提高工作效率。

参考文献

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