一种电缆附件施工管控系统及方法与流程

1.本发明涉及一种电缆附件施工管控系统，属于智能管控技术领域。


背景技术：

2.随着城市化进程的加快，电缆化率逐年升高，高压电缆线路逐步成为城市电力能源传输的主要载体。所有电缆设备施工安装需在现场进行，附件安装过程几乎全人工完成，施工流程及工艺要求较为严苛。但是电缆附件施工现场并没有管控设备，即无法第一时间发现电缆现场施工异常，从而会导致附件施工的不良引发电缆整体故障，因此为了提升电缆运行可靠性，急需与电缆附件施工配套的管控系统。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种电缆附件施工管控系统，解决了背景技术中披露的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
5.一种电缆附件施工管控系统，包括边缘计算模块以及与边缘计算模块通信的手持终端、第一采集设备和第二采集设备；
6.第一采集设备：为施工人员施工时佩戴的具备视频采集、图像抓拍、语音对讲功能的设备；从施工人员角度采集施工操作视频，对预设的施工关键节点进行抓拍，接收手持终端发送的补充抓拍命令进行补充节点抓拍，将采集的视频、抓拍的图片发送给边缘计算模块；
7.第二采集设备：设置在电缆附件施工现场；采集电缆附件施工视频，将电缆附件施工视频发送给边缘计算模块；
8.边缘计算模块：将第一采集设备和第二采集设备采集的视频发送给手持终端；根据施工操作视频和预设的施工操作流程，进行施工操作诊断，根据抓拍的图片和对应节点的预设施工质量标准，进行对应节点施工质量诊断，根据电缆附件施工视频和预设的施工安全标准，进行施工安全隐患诊断，将诊断结果发送给手持终端；
9.手持终端：显示采集的视频和诊断结果；在诊断异常的情况下，向第一采集设备发出语音提示。
10.第一采集设备为内置摄像设备的安全帽，其中，摄像设备具备图像抓拍功能和语音对讲功能；第二采集设备为布控球。
11.还包括若干环境数据采集设备，用以将施工现场的环境数据发送给边缘计算模块；边缘计算模块根据环境数据和预设的施工环境要求，进行诊断施工环境诊断，并将施工环境诊断结果发送给手持终端。
12.施工关键节点包括验收节点和测量节点，测量节点抓拍的图像为采用测量设备获知测量节点的测量结果时的图片；边缘计算模块根据测量结果和对应测量节点的施工质量标准，进行测量节点施工质量诊断。
13.在施工之前，边缘计算模块根据电缆附件施工视频，对施工人员身份进行识别，将
施工人员身份和第一采集设备绑定；在施工过程中，边缘计算模块将施工人员身份和对应的采集视频、抓拍图像、诊断结果关联。
14.在施工过程中，边缘计算模块还根据施工人员身份和关联的施工操作视频，进行施工资质诊断，并将诊断结果发送给手持终端显示。
15.边缘计算模块根据电缆附件施工视频，对施工人员身份进行识别，过程包括：
16.从电缆附件施工视频中，采集施工人员的人脸图像或人体图像；
17.将人脸图像或人体图像输入预先训练的身份识别网络，进行施工人员身份识别。
18.身份识别网络包括依次连接的特征提取模块、若干多通道注意力基本模块和全连接模块；
19.初步特征提取模块用以提取输入图像的特征；
20.多通道注意力基本模块的处理流程包括：
21.将输入特征划分成预设数量的初始特征分量；
22.对初始特征分量进行元素级相加，获得第一融合特征；
23.将第一融合特征依次通过全局平均池化层、卷积层和激活层，并将通过后的第一融合特征划分成预设数量的第一融合特征分量；
24.对第一融合特征分量和初步特征分量进行两两元素级乘积，获得预设数量的第二融合特征；
25.将所有第二融合特征相加，得到输出特征。
26.训练身份识别网络时的损失函数为：
[0027][0028]
其中，loss为损失函数，n为训练样本的数量，m为训练样本中人的数量；y
ic
为指示变量，若类别c和样本i的类别相同，则y
ic
＝1，否则为0，p
ic
为样本属于类别c的预测概率。
[0029]
一种电缆附件施工管控方法，采用上述的电缆附件施工管控系统进行电缆附件施工管控。
[0030]
本发明所达到的有益效果：1、本发明采集施工操作视频、对关键节点和补充节点抓拍进行抓拍、采集电缆附件施工视频，通过采集的视频和抓拍的图片，实时进行施工操作诊断、节点施工质量诊断和施工安全隐患诊断，从而可第一时间获知施工异常，实现了电缆附件施工管控，便于从缺陷源头进行质量把控；2、本发明采用身份识别网络进行身份识别，该网络由一种多通道注意力基本模块构成，通过将特征在通道维度划分成多组分量，使得网络能够提取到图像信息丰富区域的特征，保持图像的结构一致性和细节，提高图像的特征表达能力，从而增加来身份识别的准确率。
附图说明
[0031]
图1为电缆附件施工管控系统的结构图(虚线表示可以存在、也可以不存在)；
[0032]
图2为身份识别网络结构图；
[0033]
图3为多通道注意力基本模块的处理流程图。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0035]
如图1所示，一种电缆附件施工管控系统，包括边缘计算模块以及与边缘计算模块通信的手持终端、第一采集设备、第二采集设备和若干环境数据采集设备。
[0036]
第一采集设备为施工人员施工时佩戴的具备视频采集、图像抓拍、语音对讲功能的设备；从施工人员角度采集施工操作视频，对预设的施工关键节点进行抓拍，接收手持终端发送的补充抓拍命令进行补充节点抓拍，将采集的视频、抓拍的图片发送给边缘计算模块。
[0037]
上述施工关键节点主要包括验收节点和测量节点，验收节点即验收时需要检查的节点，具体是根据图片诊断方法，判断节点是否存在缺陷，如封铅节点的底铅表面及形状及光滑度是否满足要求等，测量节点即要保证某一尺寸符合规范的节点，在抓拍测量节点时需要采用测量设备进行辅助，即测量节点抓拍的图像为采用测量设备获知测量节点的测量结果时的图片。
[0038]
测量设备可以是机械测量设备，在抓拍时，将测量结果一起抓拍，然后通过图片处理技术，获得测量结果，将测量结果与对应的抓拍图像关联，边缘计算模块根据测量结果和对应测量节点的施工质量标准，进行测量节点施工质量诊断，具体是根据尺寸信息比对施工质量标准，进行测量节点施工质量诊断。当然为了方便，测量设备一般采用电子测量设备，如电子游标卡尺、电子测距尺，这些电子设备都支持无线蓝牙通讯，可实现无障碍10米传输，并带数字显示，这些电子设备直接与边缘计算模块通信，直接将测量结果发送给边缘计算模块，边缘计算模块将测量结果与对应的抓拍图像关联，进行对应节点施工质量诊断。
[0039]
补充节点需要根据实际施工情况而定，是人为临时决定要抓拍的节点。
[0040]
上述第一采集设备具体可采用内置摄像设备的安全帽，摄像设备采用可见光摄像头，分辨率为1920*1080/1280*720/640*480，具有抓拍、录像、语音对讲功能，摄像设备支持移动/电信/联通4g、5g通讯，存储容量为16g/32g，电池容量4000mah，单次充电使用6h，重量约为590g(比普通安全帽仅重130g)，采用北斗/gps定位。
[0041]
第二采集设备设置在电缆附件施工现场；采集电缆附件施工视频，将电缆附件施工视频发送给边缘计算模块。
[0042]
第二采集设备可采用布控球，采用400万像素高清摄像头，具备20米红外夜视和超大视角，可355度水平旋转和90度垂直旋转，通过覆盖50米的wifi连接边缘计算模块，ip66防水防尘，ik10防爆，单次充满支持12h使用。
[0043]
环境数据采集设备为传感器，如温度传感器、湿度传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、甲烷传感器、二氧化碳传感器等，用以将施工现场的环境数据发送给边缘计算模块。
[0044]
边缘计算模块为系统的核心，是系统的服务器，手持终端为系统的交互设备，如平板电脑，内部安装有匹配的软件系统。
[0045]
在施工之前，所有设备上电后，施工人员正对布控球1～2秒，边缘计算模块根据这1～2秒的视频，对施工人员身份进行识别，将施工人员身份和第一采集设备绑定。
[0046]
身份识别的过程可以为：从电缆附件施工视频中，采集施工人员的人脸图像或人
体图像；将人脸图像或人体图像输入预先训练的身份识别网络，进行施工人员身份识别。
[0047]
身份识别过程中即可采用人脸图像进行身份识别，也可采用人体图像进行身份识别，这里可设置识别优先级，由于人脸图像识别更加准确和成熟，因此上述优先采用人脸图像进行识别，若无法采集到人脸图像或者识别不成功，则继续采用人体图像进行识别。
[0048]
如图2所示，训练好的身份识别网络包括依次连接的特征提取模块、若干多通道注意力基本模块和全连接模块。初步特征提取模块为3*3卷积模块，用以提取输入图像的特征。
[0049]
如图3所示，多通道注意力基本模块的处理流程包括：
[0050]
1)将输入特征划分成预设数量的初始特征分量；
[0051]
即分块操作，将输入特征f划分成m个初步特征分量f1、f2、
…
、fm；
[0052]
2)对初始特征分量进行元素级相加获得第一融合特征f
fusion
＝sum(f1、f2、
…
、fm)；
[0053]
3)将第一融合特征依次通过全局平均池化层、卷积层和激活层，并将通过后的第一融合特征划分成预设数量的第一融合特征分量；即m个第一融合特征分量l1、l2、
…
、lm；
[0054]
4)对第一融合特征分量和初步特征分量进行两两元素级乘积，获得预设数量的第二融合特征；
[0055]
即获得m个的第二融合特征，如li与fi元素级乘积，获得第二融合特征si；
[0056]
5)将所有第二融合特征相加，得到输出特征。
[0057]
上述网络在训练时，采用的损失函数为：
[0058][0059]
其中，loss为损失函数，n为训练样本的数量，m为训练样本中人的数量；y
ic
为指示变量，若类别c和样本i的类别相同，则y
ic
＝1，否则为0，p
ic
为样本属于类别c的预测概率。
[0060]
身份识别网络由一种多通道注意力基本模块构成，通过将特征在通道维度划分成多组分量，使得网络能够提取到图像信息丰富区域的特征，保持图像的结构一致性和细节，提高图像的特征表达能力，从而增加来身份识别的准确率。
[0061]
边缘计算模块内置合格施工人员数据库，存储施工人员信息和资质。在施工过程中，边缘计算模块接收采集的视频、抓拍的图片、以及环境数据，并将视频、图片和数据发送到手持终端显示，其中，边缘计算模块会将采集的视频、抓拍的图片关联对应的施工人员身份，边缘计算模块会根据施工人员身份和关联的施工操作视频，进行施工资质诊断，即判断该施工人员是否有资质进行相关施工。
[0062]
如果施工人员无资质，边缘计算模块自身会发出提示告警，并且向手持终端发出提示告警；若有资质，边缘计算模块会根据施工操作视频和预设的施工操作流程，进行施工操作诊断，如外护套处理、附件安装、金具安装、带材绕包等步骤缺陷识别；根据抓拍的图片和对应节点的预设施工标准，进行对应节点施工质量诊断，如铝护套搪底铅校核(判断是否有搪底铅工序，通过图像识别方法，记录并检测底铅表面形状及光滑度，通过安全帽上的红外镜头，记录底铅处理过程温度)、主绝缘处理校核(记录并识别主绝缘直径数值，主绝缘是否有气隙或杂质，半导电过渡区是否平滑)、封铅处理校核(记录封铅形状，识别封铅直径，封铅是否有缝隙，是否有孔洞)；根据电缆附件施工视频和预设的施工安全标准，进行施工
安全隐患诊断，如诊断是否穿工作服、登高是否佩戴安全绳，根据环境数据和预设的施工环境要求，进行施工环境诊断，如诊断湿度过大、是否存在有毒气体等，湿度过大会影响附件施工质量，存在有毒气体会影响施工人员安全。
[0063]
上述所有诊断结果也均为与施工人员身份进行关联，所有诊断结果会发送到手持终端显示，若诊断有异常，边缘计算模块自身会发出提示告警，还会向手持终端发出提示告警，手持终端侧的工作人员，会向第一采集设备发出语音提示；如诊断出施工人员未穿工作服，手持终端侧的工作人员会提示施工人员穿工作服，如诊断出某一施工操作有误，手持终端侧的工作人员会提示施工人员操作有误。
[0064]
边缘计算模块主要包括控制主板和告警电路，具备gps定位功能、4g/5g通讯功能，ip67防水防尘，总重量约990g，单次充电可使用48h左右，边缘计算模块还会对接收到的视频、图片、数据以及诊断结果等进行存储，便于后续追溯。
[0065]
当然也可以通过4g/5g将边缘计算模块与管控后台进行连接，接收到的视频、图片、数据以及诊断结果可以直接存储至管控后台。
[0066]
在现实中，利用上述系统完成26个电缆工程附件施工质量现场、50组电缆附件制作过程中施工质量验收检测辅助服务，发现附件施工不合格8处，主要为主绝缘加热时长与工艺要求不符仅加热2小时左右就进行后续施工工作，同时已完成现场警告及整改工作，有效提升附件施工质量水平，保障线路可靠运行。
[0067]
上述系统采集施工操作视频、对关键节点和补充节点抓拍进行抓拍、采集电缆附件施工视频，通过采集的视频和抓拍的图片，实时进行施工操作诊断、节点施工质量诊断和施工安全隐患诊断，从而可第一时间获知施工缺陷，实现了电缆附件施工管控，便于从缺陷源头进行质量把控。
[0068]
上述系统通过图片识别等技术手段实现高压电缆附件施工质量全面管控，可有效辅助完善施工人员准入体系、施工人员评价体系建设，将传统上带电检测、停电消缺等施工缺陷的处理方式前移为电缆附件施工现场检测、现场审核、现场消缺模式，从缺陷源头进行质量把控，做到“治病治根”。针对每个工程均保存施工过程原始资料(视频、抓拍图片)，形成一一对应的“出生证明”，可真实还原每个附件的初始运行状态，做到“追根溯源”。系统后台数据库可开展高级应用，可实现对施工厂家的服务评价、施工人员的技能评价，附件厂家的质量评估，同时也可为电缆运行状态评估寿命预测提供有效数据。
[0069]
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种电缆附件施工管控方法，采用上电缆附件施工管控系统进行电缆附件施工管控。
[0070]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种电缆附件施工管控系统，其特征在于，包括边缘计算模块以及与边缘计算模块通信的手持终端、第一采集设备和第二采集设备；第一采集设备：为施工人员施工时佩戴的具备视频采集、图像抓拍、语音对讲功能的设备；从施工人员角度采集施工操作视频，对预设的施工关键节点进行抓拍，接收手持终端发送的补充抓拍命令进行补充节点抓拍，将采集的视频、抓拍的图片发送给边缘计算模块；第二采集设备：设置在电缆附件施工现场；采集电缆附件施工视频，将电缆附件施工视频发送给边缘计算模块；边缘计算模块：将第一采集设备和第二采集设备采集的视频发送给手持终端；根据施工操作视频和预设的施工操作流程，进行施工操作诊断，根据抓拍的图片和对应节点的预设施工质量标准，进行对应节点施工质量诊断，根据电缆附件施工视频和预设的施工安全标准，进行施工安全隐患诊断，将诊断结果发送给手持终端；手持终端：显示采集的视频和诊断结果；在诊断异常的情况下，向第一采集设备发出语音提示。2.根据权利要求1所述的电缆附件施工管控系统，其特征在于，第一采集设备为内置摄像设备的安全帽，其中，摄像设备具备图像抓拍功能和语音对讲功能；第二采集设备为布控球。3.根据权利要求1所述的电缆附件施工管控系统，其特征在于，还包括若干环境数据采集设备，用以将施工现场的环境数据发送给边缘计算模块；边缘计算模块根据环境数据和预设的施工环境要求，进行诊断施工环境诊断，并将施工环境诊断结果发送给手持终端。4.根据权利要求1所述的电缆附件施工管控系统，其特征在于，施工关键节点包括验收节点和测量节点，测量节点抓拍的图像为采用测量设备获知测量节点的测量结果时的图片；边缘计算模块根据测量结果和对应测量节点的施工质量标准，进行测量节点施工质量诊断。5.根据权利要求1所述的电缆附件施工管控系统，其特征在于，在施工之前，边缘计算模块根据电缆附件施工视频，对施工人员身份进行识别，将施工人员身份和第一采集设备绑定；在施工过程中，边缘计算模块将施工人员身份和对应的采集视频、抓拍图像、诊断结果关联。6.根据权利要求5所述的电缆附件施工管控系统，其特征在于，在施工过程中，边缘计算模块还根据施工人员身份和关联的施工操作视频，进行施工资质诊断，并将诊断结果发送给手持终端显示。7.根据权利要求5所述的电缆附件施工管控系统，其特征在于，边缘计算模块根据电缆附件施工视频，对施工人员身份进行识别，过程包括：从电缆附件施工视频中，采集施工人员的人脸图像或人体图像；将人脸图像或人体图像输入预先训练的身份识别网络，进行施工人员身份识别。8.根据权利要求7所述的电缆附件施工管控系统，其特征在于，身份识别网络包括依次连接的特征提取模块、若干多通道注意力基本模块和全连接模块；初步特征提取模块用以提取输入图像的特征；多通道注意力基本模块的处理流程包括：将输入特征划分成预设数量的初始特征分量；
对初始特征分量进行元素级相加，获得第一融合特征；将第一融合特征依次通过全局平均池化层、卷积层和激活层，并将通过后的第一融合特征划分成预设数量的第一融合特征分量；对第一融合特征分量和初步特征分量进行两两元素级乘积，获得预设数量的第二融合特征；将所有第二融合特征相加，得到输出特征。9.根据权利要求8所述的电缆附件施工管控系统，其特征在于，训练身份识别网络时的损失函数为：其中，loss为损失函数，n为训练样本的数量，m为训练样本中人的数量；y
ic
为指示变量，若类别c和样本i的类别相同，则y
ic
＝1，否则为0，p
ic
为样本属于类别c的预测概率。10.一种电缆附件施工管控方法，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的电缆附件施工管控系统进行电缆附件施工管控。

技术总结
本发明公开了一种电缆附件施工管控系统及方法，本发明采集施工操作视频、对关键节点和补充节点抓拍进行抓拍、采集电缆附件施工视频，通过采集的视频和抓拍的图片，实时进行施工操作诊断、节点施工质量诊断和施工安全隐患诊断，从而可第一时间获知施工异常，实现了电缆附件施工管控，便于从缺陷源头进行质量把控。控。控。


技术研发人员：谭笑 陈杰 李鸿泽 高超 柏仓 吴奇伟 李陈莹 曹京荥 张伟
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司 江苏省电力试验研究院有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/16