[發明專利]一種面向車間作業安全的智能監控系統

在審

• 申請號: 202011361477.4
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112766034A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 鮑勁松;許開州;王佳鋮;鄭小虎;王燕華
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明公開了一種面向車間作業安全的智能監控系統，其特征在于包括基于輕量化openpose的人體關鍵點檢測模塊、基于YOLOv3的安全帽檢測模塊、基于交并比的人與安全帽匹配模塊以及基于關節與區域位置匹配的危險區域檢測模塊四部分。該系統包含的模塊功能豐富，各模塊由輕量化模型搭建，可滿足可間的通用監控需求，為車間安全生產提供了保障。

技術領域

本發明涉及一種面向車間作業安全的智能監控系統，屬于機器學習、深度學習、圖像處理、系統集成領域。

背景技術

隨著制造業的自動化發展推進以及智能化轉型升級，越來越多的自動化設備和工業智能機器人參與到車間生產作業當中，并逐漸取代了部分車間工人的工作，在現代化生產中扮演著愈發重要的角色。盡管車間工人的數量在事實上相對有所減少，但這并不意味著機器人在短期內可以大幅甚至完全取代人類在車間作業中的作用。

現階段，大多數類型的自動化機器人只能按照預先編排的指令執行工作，如碼垛機器人、焊接機器人等等。這些機器人從事的工作一般有著大規模、單調性、機械性、重復性的需求或特點，即可以作為高強度作業或者高危惡劣環境作業的人員替代品；也有部分智能化機器人通過集成多源傳感器和內嵌智能算法等技術獲得了一定的“感知”和“判斷”能力，如用于自動化柔性生產裝配線中的智能分揀機器人、協同裝配機器人等等，但其操作的智能化和柔性化程度仍然與人類有著較大差距，在一些工藝流程較復雜、精細化程度要求偏高等制造場合中，依然無法完成高質量的工作。

汽車產品的生產裝配車間是目前工業領域中自動化程度最高的制造車間之一，自動化流水線這一經典的生產模式便來源于汽車制造業，配件的標準化和模塊化、裝配工藝的先進化等條件都大大推進了其自動化水平。然而即便如此，其中仍舊有超過20％的裝配工作必須由人工完成，短期內機器人仍無法達到人工作業的質量水平，而這些只能由人工完成的作業(如裝配模塊的調試等)，往往又是生產過程中的核心工藝環節。又比如在火工產品的生產車間中，由于大多數工藝作業需要直接與火藥等材料接觸，所以機器人作業需要的復雜電力設備是重大安全隱患，導致火工品產業至今仍是以人工作業為主。所以，即便如今工業智能化水平已經發展到相當的高度，但人類仍是目前最高等級的智能單元體，在現階段的大部分車間生產作業中依然占據著主導地位，尤其在一些工藝流程離散、工序流程復雜，精細化程度高，自動化成本高，或是工藝要求高的產品生產線或裝配線中，人工作業更是無法被替代。

機器人在進行其能力范圍內的工作時，即使是連續高強度的作業情況，也可以定質量的生產輸出。而與之相比較，人類工人則有著無法規避的生理缺陷，導致在長時間工作后易出現注意力渙散、身心疲勞、情緒波動等狀況，使得工人作業行為變得多樣和不可控。雖然工人都會被要求嚴格遵循既定的生產行為規范，但仍舊可能由于上述的主觀或客觀因素，導致工人在實際操作過程中，無法按照標準進行操作，進而可能引起作業行為的不規范問題。而工人在生產作業中的行為規范與否，重要性不言而喻：一方面，不規范的操作行為在很大程度上可能會導致產品的質量下降，甚至是不合格；另一方面，在一些高危作業車間，比如上文提到的火工品生產車間中，工人動作行為的不規范也是潛在的安全隱患，可能會導致燃爆等高危事故的發生。

總結來看：一方面，在多數產業的核心生產工藝或工序環節中，人工作業的作用不可替代；另一方面，人類的固有缺點可能會導致作業過程中出現肢體行為或者行為流程上的不規范，進而引起質量或安全問題。鑒于此可得出結論：對生產車間中工人作業行為的規范性進行研究十分必要，而這也是生產管理科學的重要研究方向之一。安全帽作為有效的頭部防護工具在生產車間得到了廣泛的應用，因此，本發明將針對安全帽的佩戴與否、工作人員有沒有進入危險區域兩種行為進行監控以提高作業安全保障。為了實現此目的，將首先采用open pose進行人體骨架檢測，然后利用YOLOv3算法檢測安全帽位置，并于人體位置進行匹配以判斷工人佩戴與否；最后將判斷工人有沒有進入危險區域。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有的車間作業安全監控系統針對的是單一行為，而本文考慮了兩種作業規范場景。