有限空间作业涉及矿山、化工、建筑、电力、造纸、造船、食品加工、餐饮、市政工程、城市燃气、污水处理、特种设备等多个行业领域，是企业易忽视的高风险作业，加之作业环境千差万别、作业人员素质参差不齐，极易发生有限空间作业生产安全事故。北京市科学技术研究院信息与人工智能技术研究所（以下简称“人工智能所”）考月英博士团队面向有限空间作业事故多发、易发的现状及预警需求，依托院创新工程课题研发有限空间作业不安全行为的智能视觉感知技术，针对有限空间场景中目标表观多样、人与物关系复杂并易遮挡、时间逻辑需求、背景多样、光照变化等痛难点问题开展相关研究，形成数据集与数据知识产权、智能视觉识别算法与边缘计算装置、移动端应用系统等系列成果。
图1.《有限空间作业不安全行为图像数据集》数据知识产权证书
针对目前有限空间作业场景视觉数据集缺失的问题，人工智能所联合北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所建立了国内首个有限空间作业不安全行为图像大规模专用数据集，通过采集多场地、多角度、多距离、光照各异的1000余条视频，抽取了13万多帧图像进行了目标框、帧属性、人体属性等标注。标注目标实例框达到了220多万个。该数据集已获得北京市知识产权保护中心颁发的数据知识产权证书。
图2.有限空间作业不安全行为视觉识别边缘计算及预警平台
为了在现场实现有限空间作业不安全行为的视觉识别及预警，人工智能所设计了一个针对各种外部场景的智能视觉识别及预警平台，包括一套便携式边缘计算装置和有限空间智能预警小程序。边缘计算装置中部署了已训练好的有限空间作业不安全行为识别模型，根据作业监管需要现场可随时布设摄像头，实时采集现场视频流数据并输入该边缘计算装置，即可得到识别结果，并根据结果判断是否需要触发预警，行为识别结果及实时预警信息可通过微信小程序上报给有关部门。通过这一平台可对有限空间作业的六种不安全行为（如识别特定的防护设备是否穿戴在作业人员身上，作业前是否进行了气体检测等事前操作行为等）进行智能识别、视觉分析与研判预警，有助于减少安全事故的发生。目前该边缘计算装置总重量为0.89千克，体积为成人手掌大小，部署了精度和速度可选的行为识别模型，任务平均精度大于90%，识别速度为每帧不高于0.5秒。模型精度和速度还在进一步优化中。该视觉智能识别方法体系和便携式计算装置还可以迁移到其它视觉任务应用中，实现对作业场所人员行为的智能化安全监管。目前相关成果已申请国家发明专利1项。
人工智能所致力于复杂场景的多维智能感知与多模态信息处理、自主智能决策与智能体协同关键技术研究，并在北科院创新工程、国家自然科学基金等项目支持下逐步产生了系列成果。未来将努力推动落实“人工智能+”战略，在垂类大模型及具身智能领域成为具有国内影响力的研究团队。
（信息与人工智能技术研究所 文/图）
北京市科学技术研究院是北京市人民政府直属的综合性科研机构，坚持“创新立院、人才强院、服务兴院、开放办院”发展战略，秉承“科技让生活更美好”的价值追求，巩固提升智慧城市、生命健康、生态环境、分析测试四个优势领域，持续强化科技智库、科学普及两个特色领域，前瞻布局新材料与先进制造、信息与人工智能、生物技术与健康、新能源与低碳技术四个研发方向，成为城市治理体系和治理能力现代化的重要科技力量，高精尖产业技术研发和成果转化的重要支撑力量，国际和区域科技协同创新的重要推动力量，落实科技体制改革和先行先试政策的重要实施力量，全面融入北京国际科技创新中心建设、服务新时代首都发展。
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