浅析核电站监控系统应用图像识别技术

曹永

浙江省嘉兴市海盐县中核核电运行管理有限公司保卫处 314300

摘要：随着生产生活对电力的不断需求，核电站的数量也在不断的增加，同时核安全受人为威胁或安全事故的威胁也在不断增加，带来的后果也是难以接受的。安防监控系统作为核电站一个重要组成部分，自电站投产即在运行，本文通过对核电站安防监控系统现状的分析，提出应用图像识别技术，在核电站的日常生产中发现存在的人员不安全行为和设备不安全状态，并发出报警提示，避免安全事故的发生，从而避免更严重的核安全事故。

1引言

随着社会经济的不断发展，人类生产生活的电力的需求也越来越大，化石能源对环境的破坏及不可再生等特点，促使人类在不断的寻找和发展新型能源来生产电力，核能发电在新能源一直有重要位置，核电发电量从1986年不断增加，目前排在煤电与气电之后，与水电相当。我国经历了四十多年的改革开放，工业化、城镇化尚未完成，已有6亿人受到雾霾的影响，出现了严峻的生态环境问题。全球既有的能源地缘版图及高企油气价格，使我国已不再有利用全球廉价油气资源的可能，只有更多依靠国内经济、清洁、高效的能源，核电必然成为我国战略必争的支柱能源之一，我国的核电站数量也在不断增加。

“9·11”恐怖袭击事件后，核恐怖主义威胁已成为国际安全中一项最严峻的挑战，加强保护核设施以及核材料对于防范核恐怖至关重要。习近平主席在第三届核安全峰会上所强调：“如果不能有效保障核能安全，不能妥善应对核材料和核设施的潜在安全风险，就会给这一美好前景（和平利用核能事业）蒙上阴影，甚至带来灾难。要使核能事业发展的希望之火永不熄灭，就必须牢牢坚持安全第一原则。”

2011年3月11日日本福岛核电站发生严重核泄漏事故，成为切尔诺贝利事故和三里岛事故之后最严重的核事故，也使人们清晰的认识到核恐怖主义对核电站安全运行存在威胁外，核电站内部人员、设备的安全性对核电站的安全也同样重要，及时发现人员的不安全行为和设备的不安全状态能够避免事故的发生或减轻事故带来的后果。

核电站安防监控系统是核设施保护系统的一个重要组成部分，设备不仅分布在核电站周界区域，而且核电站内部部分人员活动区域也有分布，其数量多、分布广，能够实时传递各区域的实景图像，为监控人员提供直观的判断依据，确保核材料和核设施的安全。虽然安防监控系统为核电站的安全提供了保障，但其只能为监控人员被动的提供图像，对于人的不安全行为和设备的不安全状态不能提出预警，危险判断只能依靠监控人员的责任心和经验，无形之中增加了危险性。因此，如果图像识别技术能够在核电站安防监控系统中应用，能够及时发现、预告危险，对核电站的安全将是一个巨大的改进。

2安防监控系统应用图像识别技术现状

核电站安防监控系统主要还是传统的模拟监控系统，并且监控点位尚未实现全面覆盖，且功能有限。具体现状如下：

1）当前多数核电站还没有实现高风险作业现场的远程监督，尚未实施基于智能分析技术的安全可视化管理。尚不能在人员不安全行为上做到远程报警提醒，以及高风险作业现场远程实时监测。

2）安防监控系统功能较为单一，没有应用图像识别技术，也没有与其他系统互联互通，无法实现信息采集后的多元化共享。

3）在进行高风险工作时，没有使用工作记录仪的制度。同时，在大修期间人员密度相对较大的作业场所，如汽轮机厂房汽机平台上方，尚未安装视频监控，无法实现监管人员可在公司视频监督系统对现场人员行为进行实时监督。

3）核电站摄像机点位有限，以模拟为主，不利于远程工业安全监督，尚未实现现场人员未佩戴安全帽、安全带和工作服等违反工业安全行为的自动识别，不能及时提醒系统管理人员进行处置。

4）多数核电站尚未实现安全可视化，不能随时检查和监控现场的高风险作业情祝，以及现场设备设施状况。尚未实现高风险作业现场远程实时监测。

5）在大修期间人员密度较大场所，尚未安装监控设施，不能完全掌握检修现场情况。

6）安防监控系统尚未实施应用图像识别技术，无法实现与工业安全系统的互联互通以及信息采集后的多元化共享。

3安防监控系统应用图像识别技术目标

通过应用图像识别技术实施智能视频分析技术，可以对现场施工人员的不安全行为和设备的不安全状态进行自动分析，做到可视化远程监控和报警提醒，从而实现高风险作业现场远程实时智能监管、多系统互联互通以及信息采集后多元化共享，避免未经授权人员进入管控区域和安全生产事故产生，从而避免更为严重的核安全事故的发生。

针对核电站重点布防的监控内容，采用视频智能分析预警系统，对监控画面中重要内容进行智能化分析，包括施工人员人脸对比审核、安全围栏检测、安全帽检测、工作服检测、安全带检测、绝缘手套检测、验电接地检测、防踩踏检测、防火灾检测、防泄露检测和防触电检测等，发现违规现象时，系统将自动产生报警并联动监控屏幕和现场广播，后期联动短信或微信通知，提醒安监人员及时处置，确保安全生产。

3.1施工人员人脸对比审核

电站要求每一位现场施工人员必须经过相关安全部门的资格审查和安全培训，才能持证上岗。在后台管理系统中，预先采集每位合格施工人员的人脸图像（或读取身份证中人脸图像），录入到智能视频分析系统中，建立合格施工人员人脸图像库，以便在现场施工时进行比对，避免冒名顶替、不具备施工作业资格的人员或别有用心混入施工现场，接触重要设备，给安全生产和核设施安全造成隐患。在施工开始前，要求施工单位全体人员集中签到，通过人脸抓拍摄像头拍摄人脸图像，采集每位施工人员的人脸图像，通过监控网络传到后台分析系统，由后台人脸识别算法进行自动比对，发现不符合人员及时报警，提醒安监人员处置。

3.2安全围栏检测

电站检修时要求每个工地施工前，先用安全围栏将施工区域围合起来，然后才能开始施工，避免无关人员误入施工区域，造成安全隐患。现场施工负责人通过监控系统机摄像头，拍摄施工现场围栏摆放的图片，传回到后台智能视频分析系统进行分析，如检测不到安全围栏已摆放，系统将产生告警并联动监控屏幕，提醒安监人员及时处置。

.3安全帽检测

电站要求每位进入施工现场的人员必须正确配戴安全帽。智能视频分析系统利用现场监控摄像头获取的现场画面进行实时检测分析，如有未佩戴安全帽的现象，系统将产生告警并联动监控屏幕，提醒监控人员及时处置，同时留存相关图片作为安全考核依据。

3.4工作服检测

电站要求每位进入施工现场的人员必须正确穿着工作服。智能视频分析系统利用现场监控摄像头获取的现场画面进行检测分析，如有未穿着工作服的现象发生，系统将产生告警并联动监控屏幕，提醒监控人员及时处置，同时留存相关图片作为安全考核依据。

3.5安全带检测

电站要求每位进入施工现场的人员必须正确佩戴安全带，避免高空坠落对现场人员构成伤害，禁止低挂高用。由施工现场监控系统摄像头拍摄施工人员的攀高图片，传回后台智能视频分析系统，后台通过算法分析现场施工人员安全带使用情况，如有不按规定正确使用安全带的现象（低挂高用），系统将产生告警并联动监控屏幕，提醒监控人员及时处置，同时留存相关图片作为安全考核依据。

3.6防踩踏检测

电站各类机组和装置中有些特定区域是严禁踩踏的。在日常维护和检修过程中，由于各工种交叉作业，现场情况十分复杂。如何使特定区域得到有效保护，确保安全生产，必须引起高度重视。通过技术手段来实现特定区域的防护是行之有效的方法之一。在需要保护的特定区域部署智能视频分析系统，当有人误入该区域时，系统自动产生报警，联动监控大屏通知监控人员及时处置，同时联动现场高音喇叭及时制止现场工人的危险行为，并留存相关图片作为安全考核依据。

3.7防火灾检测

当电站重点监控区域发生火灾及产生烟雾或明火时，系统将优先给出语音报警提示并及时联动视频画面至监控大屏。项目所有监控点位视频均可进行烟雾火灾报警监测。

3.8防泄露检测

为了防止电站的管道泻漏，部署智能视频分析系统。当管道发生泄漏向外喷出时，系统可自动检测出并联动监控大屏给出报警提示，提醒管理人员尽快处置，确保安全生产。

3.9防触电检测

对于电站内的高压区域，除了正常的围栏防护之外，再增加智能入侵检测系统。当有人翻越围栏进入该禁区时，系统自动产生报警，联动监控大屏，通知管理人员及时处置，同时联动现场高音喇叭及时制止现场工人的危险行为，并留存相关图片作为安全考核依据。

通过图像识别技术可大幅度提高核电站高风险作业的监控效率，将监控人员从眼睛紧盯监控大屏的繁重劳动中解放出来，当有异常情况发生时，系统主动报警并联动监控画面，同时对违章现场拍照存储。同时，可以预留功能接口，对后续其他的人员不安全行为和设备不安全状态的判断进行添加，不断完善系统功能。

4效益分析

安防监控系统应用图像识别技术监管平台建设，可以提高企业现代化管理手段。通过基于人工智能（AI）视频分析技术，能够建立起一整套电站高风险作业监管制度，最大程度管控风险，有效预防各类安全事故的发生。确保安全就是核电站最大的效益，电站一旦出现安全事故，会给企业带来不可估量的经济损失，因安全事故引发核安全事故更是人类核能利用史上的灾难。

5、结论

未来随着数字监控和图像识别技术的发展，各种生产、生活特定场景的视频分析功能必然越来智能、高效，核电站应用图像识别技术来识别各种危险行为和安全隐患也必然会成为一种趋势。

[1]康晓文 核电前景：安全性与经济性之平衡，2013（12），中国投资

[2] HAD501/02，核设施实物保护（试行）

[3]张 会 保障中国核能发展: 进一步加强和完善核安保 2014（9），中国核电

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