1、 方案背景与目标

随着全球实体经济与数字经济融合发展，社会对安全生产的重视程度不断加强，工业企业数智化升级需求迫切。针对各行业安全生产管控需求及痛点，深圳鲲云信息科技有限公司（以下简称“鲲云科技”）基于自主研发的可重构数据流AI芯片及一系列具备高性价比和易用性的软硬件产品，高性能、低延时、高算力性价比的智慧安监AI视频分析解决方案，可对前端图像数据进行实时识别分析预警，并通过AI推理平台对预警结果进行直观展示。

通过深度学习算法对接入的视频进行数据处理，识别作业区域的人员安全帽、工服，违规区域人员闯入，以及液体泄露、烟雾、火焰等环境风险，实时查看 AI 报警分析结果和视频流数据，实现风险报警处理率80%，违规数量较部署前降低30%，人员管理效率提升70%，企业安全监管效率和应急处理效率提高30%。该方案涵盖安全生产、储存、使用、经营、运输等环节，涉及人员管理、资源管理、场地管理多个场景，支持人员行为、环境风险、生产设备、特殊作业的实时智能监测报警，助力化工、石油、矿山、能源等20+行业实现安全生产管理智能化。

2、 方案详细介绍

图1.基于可重构数据流的AI视频分析解决方案

鲲云科技的智慧安监AI视频分析解决方案，其AI算力层基于鲲云科技数据流AI芯片及其算力产品，硬件自主可控；软件层基于鲲云科技自主研发的深度学习算法，高精度图像算法，准确率达95%以上；平台层采用人工智能图像识别推理平台“星云AI视觉分析平台”，软硬件深度结合。其中，

（1）算力层：基于数据流AI芯片CAISA的算力产品，高算力性价比

工业智能化升级过程中，安全生产是至关重要的一环，其中，视频智能分析的时效性和准确性关乎到生产安全和效率，高性能硬件的支持极为重要。

基于鲲云全球首款数据流AI芯片CAISA，提供不同边缘计算平台，支持横向扩缩容的多类型计算节点，实现多路视频结构化分析，具更高的算力性价比；最低3ms延时，更适合实时应用；提供PCIe 3.0*8 接口，适用于边缘端服务器设备，部署简易，应用设备为服务器、工作小站、工控机，可适配多种计算平台。搭载基于数据流AI芯片的加速卡其利用率可高达95.4%，相比市面常用深度学习加速硬件提供最高10倍以上资源利用率，为企业提供高性能高算力性价比的计算加速方案。

（2）软件层：高精度场景算法，准确识别异常，提升安全管理效率

算力层以搭载数据流AI芯片的AI加速卡、AI智能分析服务器为核心，视频数据通过硬盘录像机进行存储，同时通过本地网络传输到AI分析服务器进行视频解码，搭配人工智能后台的深度学习算法进行人员行为、环境状态、物体设备的实时分析和识别，发现异常则及时预警。

依托安监场景通用算法或基于园区场景数据定制开发的高精度算法，对监控视频图像的智能分析，捕捉特定目标，提取需求属性，识别违规现象，做到事前预警、事中管控、事后取证。

（3）平台层：人工智能图像识别推理平台，实现软硬件深度融合

基于自主研发的数据流AI芯片及其算力产品，鲲云科技提供软硬一体化的解决方案，平台层采用人工智能图像识别推理平台“星云AI视觉分析平台”，可以实现人工智能算法快速落地，由网页端节点和智能计算服务节点构成，部署安全帽识别、反光衣识别、生产设备状态识别等智慧安监算法，支撑采油厂、化工园区、工业园区、建筑工地、水泥厂等园区场景实现安全管理智能化。平台支持多种流媒体服务平台接入，充分兼容已有安防监控系统，可通过DVR、NVR、平台SDK等快速集成，支持多种部署架构，适配多种视频分析场景；并提供多层次开放能力，从业务层的restful API到服务层的算法调用API，助力企业按需定制。

3、 代表性及推广价值

（1）核心竞争力：95.4%高算力利用率的数据流架构CAISA

人工智能领域应用目前处于技术和需求融合的高速发展阶段，不同行业对AI算力的需求正处于高速增长，成本考量和物理学特性等因素将会压制传统AI硬件性能的上升势头。传统的指令集架构是目前国内外研发AI芯片的主流框架，受限于指令间的依赖、指令间协同的时钟不确定性，指令内部的计算单元会出现闲置等挑战，进一步提升芯片峰值算力所带来的收益有限，而在芯片利用效率上仍有非常大的提升空间，存在“冯诺依曼瓶颈”。

聚焦于安全生产的边缘计算中更广泛的AI推断算力需求，鲲云科技提出新的AI计算平台的架构实现方式——自主研发“定制数据流架构”CAISA3.0并发布全球首款可商用数据流AI芯片CAISA，目前已实现量产。相对于传统指令集架构下的AI芯片，CAISA芯片真正实现底层架构创新，不存在指令依赖，依托数据流的流动次序控制计算执行次序，数据计算与数据流动重叠，实现芯片实测算力上的技术突破。

不同于基于冯诺依曼的指令集架构，数据流架构依托数据流的流动次序控制计算执行次序。在这种计算方式下，解决指令集架构的几大核心问题：

①　数据流架构中数据流动次序即计算执行次序，没有指令概念，移除了由于指令带来的控制冗余以及等待指令读取译码带来的计算单元闲置；

②　数据流架构支持时钟级的精确计算，每个数据流动及计算在每个时钟都可精确预计，从而支持将数据流动与计算深度重叠，大幅降低计算单元闲置；

③　数据流架构中一个数据流流水线中可深度整合大量计算单元，从而打破指令集架构中峰值算力提升与芯片利用率的冲突问题：通过不断加深数据流流水线，可以在提升峰值算力同时，不降低流水线中计算单单元闲置时间。

该芯片架构具有的技术理论优势主要有三个方面：

①　高算力性价比：CAISA芯片实测芯片利用率高达95%，较同类产品在芯片利用率上最高提升了10倍以上；

②　高架构通用性：支持各种深度学习算法，包括目标检测、分割、分类等领域应用的主流算法；

③　高软件易用性：提供 RainBuilder 开发工具链，自顶层深度学习开源框架中算法至底层CAISA架构时钟精确映射，端到端自动化工具兼容现有人工智能开发框架、生态及软件。

定制数据流CAISA架构具有高芯片利用率高、低延时、高通用性等优点，且已初步实现了AI计算加速方案产品的量产化。

（2）推广价值

在算力层上，该方案采用开创性的可重构数据流架构AI芯片CAISA，芯片利用率最高可达95.4%，在芯片成本为国际同类产品1/3的情况下，最高可提供4.12倍以上的实测性能，为安全生产数智化落地节省30%以上的AI算力部署成本；在算法层面，该方案打破了数据壁垒，开发了匹配各类应用场景的高精度算法如安全帽识别、烟火识别、打电话识别、原油泄漏、危化车辆识别、灭火器识别等多种异常行为识别，延迟3s以内，单服务器Callback向外推送事件的能力可达每秒1000+事件，准确率达99%以上；基于自研的算力算法，该方案采用人工智能图像识别推理平台“星云AI视觉分析平台” 支持多种流媒体服务平台接入，充分兼容已有安全生产监控系统，降本增效；可通过DVR、NVR、平台SDK等快速集成，支持多种部署架构；并提供多层次开放能力，从业务层的restful API到服务层的算法调用API，按需定制。

基于可重构数据流AI芯片推出的AI视频分析解决方案，解决了传统安监系统视频结构化数据利用率低、监控过于被动、警情处置效率低的痛点，给石油、化工、电力、加油站等存在安全隐患的国民支柱行业的智能化升级和安全生产监控，实现从芯片到操作平台、用户最终界面的一体化标准。

方案能够充分利旧降低成本，兼容已有监控系统，基于原有摄像头进行图像分析，适合批量上线，极大降低部署成本；并提供多层次开放API，方便快速集成，在现有的信息化能力手段上，融合视频AI智能管控，通过实时分析、报表图表、反馈、提供决策依据和管理依据，让系统代替部分人工岗位，使管理效率和应急处理效率更高。

该方案荣获中国电子技术标准化研究院“AI芯”标准典型应用案例、中国石油和化学工业联合会年度智慧化工园区适用技术、山东省新一代信息技术产业链企业新技术新产品等多项行业认可。通过发挥算力与算法的联合优势，提升风险识别准确率、预警响应速度、多事件Callback向外推送事件等多种能力，解决安全生产中的隐患排查不精准、全员参与不充分、整改情况难追溯等痛点难点问题。