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一、項(xiàng)目背景

在工業(yè)生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的物理隔離和LOTO程序可能由于人的因素導(dǎo)致出現(xiàn)LOTO失效人員意外陷入危險(xiǎn)區(qū)域。為了解決這一問(wèn)題使安全不依賴(lài)于人員的自覺(jué)性，寧波緯誠(chéng)研發(fā)了具備AI防陷入技術(shù)功能的機(jī)械安全智能防護(hù)系統(tǒng)，并成功在西安楊森制藥有限公司得到應(yīng)用。

二、目標(biāo)與原則

實(shí)現(xiàn)對(duì)圍欄區(qū)域內(nèi)人員的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，有效預(yù)防人員陷入危險(xiǎn)，降低安全事故發(fā)生率，確保工業(yè)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。遵循安全性、可靠性、先進(jìn)性和易用性原則，確保系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別和預(yù)防危險(xiǎn)情況，在各種復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，采用先進(jìn)的AI技術(shù)和算法，同時(shí)操作簡(jiǎn)便，便于企業(yè)員工使用和維護(hù)。

三、案例實(shí)施與應(yīng)用情況

1、應(yīng)用規(guī)劃階段

公司組建了專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，深入西安楊森的工廠進(jìn)行實(shí)地勘察，精準(zhǔn)識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，確定應(yīng)用AI人員防陷入系統(tǒng)及AI人員存在檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品方案；詳細(xì)記錄光線、障礙物等環(huán)境因素，確定AI人員存在檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用攝像頭3個(gè)，保證封閉區(qū)域內(nèi)無(wú)死角覆蓋。最關(guān)鍵的是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際維修操作流程，結(jié)合已有的安全開(kāi)關(guān)、安全系統(tǒng)及LOTO管理流程，在不干擾現(xiàn)有Trapped key聯(lián)鎖的前提下部署AI人員防陷入系統(tǒng)，通過(guò)AI視覺(jué)識(shí)別技術(shù)判斷區(qū)域內(nèi)人員存在，防止人員陷入，實(shí)現(xiàn)管控區(qū)域內(nèi)有人則安全門(mén)無(wú)法上鎖的功能，同時(shí)增強(qiáng)現(xiàn)有LOTO流程管理。與企業(yè)充分交流，了解生產(chǎn)操作流程和人員行為特點(diǎn)，根據(jù)需求定制智能?chē)鷻谙到y(tǒng)方案，反復(fù)確認(rèn)方案流程圖，確保系統(tǒng)高效運(yùn)行。

流程圖如下所示：

①AI人員防陷入系統(tǒng)

②AI人員存在檢測(cè)系統(tǒng)

2、實(shí)施及交付過(guò)程

按照規(guī)劃方案，精準(zhǔn)安裝設(shè)備，確保無(wú)監(jiān)測(cè)盲區(qū)，成功部署AI算法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，通過(guò)通訊協(xié)議高效傳輸數(shù)據(jù)，并采用邊緣計(jì)算設(shè)備本地部署的方式確保數(shù)據(jù)安全，一旦檢測(cè)到異常行為，立即觸發(fā)明顯的報(bào)警信號(hào)。

實(shí)施過(guò)程中遇到因現(xiàn)場(chǎng)安全門(mén)內(nèi)側(cè)地勢(shì)為臺(tái)階向下的地勢(shì)落差大導(dǎo)致計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率降低的情況，針對(duì)這個(gè)情況，緯誠(chéng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，對(duì)海量圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性深度訓(xùn)練，優(yōu)化算法邏輯，最終準(zhǔn)確率達(dá)到客戶原定要求，項(xiàng)目成功交付。

3、創(chuàng)新性

①準(zhǔn)確識(shí)別人員并行、尾隨、光線昏暗等特殊情況，確保識(shí)別準(zhǔn)確率可達(dá)99%以上。

②安全門(mén)通道便捷部署，支持多通道組網(wǎng)判斷。

③無(wú)感統(tǒng)計(jì)，無(wú)需增加管理控制流程，降低企業(yè)管理成本。

④支持通過(guò)Modbus通訊協(xié)議交互數(shù)據(jù)

4、重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題解決

（1）重點(diǎn)問(wèn)題

復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性：?jiǎn)稳祟l繁進(jìn)出、多人并行或尾隨進(jìn)出、地勢(shì)落差大、光線昏暗等極端工況下

多源數(shù)據(jù)融合處理：融合攝像頭、傳感器等多源數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)人員定位與行為判斷難度大。

系統(tǒng)實(shí)時(shí)性與可靠性：安全防護(hù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性要求高。

（2）解決思路

環(huán)境適應(yīng)性優(yōu)化，為設(shè)備定制防護(hù)外殼，采用抗干擾技術(shù)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，研發(fā)圖像增強(qiáng)和預(yù)處理算法，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。

多源數(shù)據(jù)融合算法創(chuàng)新：設(shè)計(jì)高效數(shù)據(jù)融合算法，綜合分析多源數(shù)據(jù)特征，建立精準(zhǔn)人員行為模型，實(shí)現(xiàn)可靠定位與判斷。

高性能硬件與冗余設(shè)計(jì)保障實(shí)時(shí)性和可靠性：選用高性能處理器、大容量?jī)?nèi)存和高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，構(gòu)建冗余架構(gòu)，優(yōu)化軟件算法，提高系統(tǒng)處理效率和響應(yīng)速度。

四、應(yīng)用價(jià)值與效益

①需求來(lái)源及趨勢(shì)：

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景中，大型自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備操作的封閉區(qū)域存在潛在人身傷害危險(xiǎn)，因此，安全管理常常采用掛牌上鎖的方法防止人員滯留在危險(xiǎn)區(qū)域。

掛牌上鎖通常配合安全聯(lián)鎖系統(tǒng)使用，當(dāng)安全門(mén)從外部打開(kāi)時(shí)，安全開(kāi)關(guān)會(huì)被斷開(kāi)，安全控制系統(tǒng)控制內(nèi)部設(shè)備立即斷電停機(jī)。掛牌上鎖就是當(dāng)每個(gè)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域作業(yè)時(shí)，都必須將帶有明確的個(gè)人信息掛牌及安全掛鎖掛在安全開(kāi)關(guān)上，并隨身攜帶鑰匙，以避免他人從外部關(guān)閉安全門(mén)，達(dá)到安全開(kāi)關(guān)無(wú)法鎖定，設(shè)備無(wú)法再次啟動(dòng)的目的。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中，掛牌上鎖這種依賴(lài)個(gè)體操作的方法，必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人員嚴(yán)格執(zhí)行既定的操作流程，不僅無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)且難以監(jiān)管。一旦發(fā)生人為失誤或操作不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致人員陷入危險(xiǎn)區(qū)域而產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。例如，當(dāng)多人進(jìn)入時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)人員尾隨進(jìn)入，未嚴(yán)格執(zhí)行掛牌上鎖的情況；當(dāng)掛牌人員離開(kāi)時(shí)，他們?nèi)∠赂髯缘膾戽i，安全門(mén)上鎖，尾隨進(jìn)入的人員則會(huì)陷入其中。一旦設(shè)備啟動(dòng)，被困人員就會(huì)面臨機(jī)械傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

越來(lái)越多的大型設(shè)備生產(chǎn)事故的發(fā)生源于此種風(fēng)險(xiǎn)，也為更多的企業(yè)敲響了警鐘，開(kāi)始探索能夠通過(guò)AI手段降低人為風(fēng)險(xiǎn)的可能性。

楊森找到緯誠(chéng)合作，為其構(gòu)建基于AI機(jī)器識(shí)別智能安全防護(hù)系統(tǒng)的案例對(duì)眾多大型設(shè)備生產(chǎn)區(qū)智能化安全改造具有典型參考意義。

②提高企業(yè)安全管理水平：

本案例通過(guò)結(jié)合機(jī)器視覺(jué)和人工智能算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)安全門(mén)通道人數(shù)的精確檢測(cè)，計(jì)算受控區(qū)域內(nèi)的存留人數(shù)，并輸出信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而大大降低LOTO失效等危險(xiǎn)區(qū)域人員陷入風(fēng)險(xiǎn)的可能。

本案例有效預(yù)防人員陷入危險(xiǎn)區(qū)域，減少安全事故發(fā)生率。為企業(yè)員工提供了可靠的安全保障，降低了企業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，已入圍強(qiáng)生集團(tuán)全球EHS創(chuàng)新決賽。

③技術(shù)創(chuàng)新性：

本案例采用邊緣計(jì)算的模式，本地化無(wú)網(wǎng)絡(luò)部署，有效滿足了客戶生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)高保密性的需求。

AI視覺(jué)目前的最大難點(diǎn)為識(shí)別準(zhǔn)確率，本案例所能達(dá)到的高準(zhǔn)確率，在工業(yè)場(chǎng)景可接受的可靠性范圍內(nèi)，具有極大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 

安裝前：

安裝后：