近電作業(yè)安全監(jiān)控預(yù)警裝置的研發(fā)

陳瑋雨

摘 要：該文以臨近帶電線路采用雙搖臂懸浮抱桿組立高塔為例，研究近電作業(yè)安全監(jiān)控的預(yù)警問題。首先，針對近電作業(yè)進(jìn)行需求分析，確定須檢測和預(yù)警區(qū)域；接著，基于視頻分析技術(shù)，進(jìn)行裝置的系統(tǒng)設(shè)計；最后，經(jīng)現(xiàn)場模擬和完善改進(jìn)，研發(fā)出近電作業(yè)安全監(jiān)控預(yù)警裝置。

關(guān)鍵詞：近電作業(yè) 安全監(jiān)控預(yù)警裝置 研發(fā)

中圖分類號：U298 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（b）-0027-02

近年來，因近電作業(yè)管控不到位引起的觸電事故頻發(fā)。為此，有些人基于電磁感應(yīng)原理，研制了多種帶電感應(yīng)報警裝置，但都存在以下不足：其一，由于導(dǎo)線安全距離以外的電場微弱，受環(huán)境影響很大，感應(yīng)不穩(wěn)定；其二，裝置需穿戴在人員或設(shè)備上，感應(yīng)范圍有限，對工作繩、塔件等無法監(jiān)控。因此，迫切需要一種監(jiān)控范圍可調(diào)控、感應(yīng)報警靈敏準(zhǔn)確的裝置，及時預(yù)警提醒近電作業(yè)人員，保障作業(yè)安全。

在此背景下，該文以臨近帶電線路采用雙搖臂懸浮抱桿組立高塔為例，研究近電作業(yè)安全監(jiān)控的預(yù)警問題。首先，針對近電作業(yè)進(jìn)行需求分析，確定須檢測和預(yù)警區(qū)域；接著，基于視頻分析技術(shù)，進(jìn)行裝置的系統(tǒng)設(shè)計；然后，研制出樣機(jī)，并在工程上模擬應(yīng)用；最后，總結(jié)經(jīng)驗，進(jìn)一步完善改進(jìn)，研發(fā)出近電作業(yè)安全監(jiān)控預(yù)警裝置。該裝置基于視頻分析技術(shù)，將智能圖像處理技術(shù)與無線通信技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，具有監(jiān)控預(yù)警功能，可作為近電作業(yè)安全監(jiān)控的輔助措施，更好地保障作業(yè)人員的安全。

1 需求分析

依據(jù)《電力建設(shè)安全工作規(guī)程（第2部分：電力線路）》（DL 5009.2-2013）中對安全距離的規(guī)定，裝置在距離帶電線路導(dǎo)線安全距離處設(shè)置禁行線（區(qū)域），在距離帶電線路導(dǎo)線1.5倍安全距離處設(shè)置預(yù)警線（區(qū)域），如圖1所示。同時，結(jié)合雙搖臂懸浮抱桿組塔施工的工藝特點和現(xiàn)場工況，開展需求分析，確定須檢測與預(yù)警的情況如下。

（1）起吊塔件（主材、塔片、塔段）進(jìn)入安全預(yù)警區(qū)域的檢測與報警。

（2）各類施工線繩（拉線、埋根繩、控制繩、起吊繩等）進(jìn)入安全預(yù)警區(qū)域的檢測與報警。

（3）現(xiàn)場組塔施工采用的雙搖臂懸浮抱桿進(jìn)入安全預(yù)警區(qū)域的檢測與報警。

2 系統(tǒng)設(shè)計

基于裝置的需求分析，系統(tǒng)設(shè)計主要包括布點設(shè)計、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，將智能圖像處理技術(shù)與無線通信技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對近電作業(yè)的監(jiān)控預(yù)警功能。同時，系統(tǒng)設(shè)計考慮硬件和軟件均可獨立配置，可根據(jù)實際需求選配，用于各種近電作業(yè)的安全監(jiān)控。

2.1 布點設(shè)計

按照不影響近電作業(yè)和安裝便捷的理念，裝置的視頻采集終端的布點設(shè)計如圖1所示，安裝方式有高懸掛安裝方式（安裝于抱桿）和可伸降支架方式安裝方式（放置于地面），可根據(jù)近電作業(yè)現(xiàn)場工況靈活選取。而視頻顯示、視頻控制客戶端設(shè)置于現(xiàn)場作業(yè)區(qū)域外的安全位置即可。

2.2 硬件設(shè)計

裝置的硬件設(shè)計，選用無線高清攝像頭搭配客戶端的成套設(shè)備，主要包括如下。

（1）數(shù)字?jǐn)z像頭。通過網(wǎng)線連接至無線路由。

（2）無線路由。通過2.4G/5G的頻段將視頻流傳回視頻客戶端。無線傳輸方式，可選配置，獨立供電。

（3）供電方式。供電方式有220 V交流供電或者太陽能板+蓄電池供電，可根據(jù)不同的需求選配。

（4）視頻顯示、視頻控制客戶端。實現(xiàn)各路視頻的分屏顯示，并實現(xiàn)對攝像頭的調(diào)焦和云臺控制。

2.3 軟件設(shè)計

裝置的軟件設(shè)計，采用智能圖像處理技術(shù)，對原配客戶端進(jìn)行再開發(fā)嵌入式圖像子分析模塊，軟件流程如下。

（1）依據(jù)配置的識別規(guī)則提取圖像幀，實現(xiàn)識別區(qū)域設(shè)定、跟蹤移動識別功能。

（2）調(diào)用圖像分析子模塊分析圖像幀信息，實現(xiàn)識別區(qū)域內(nèi)識別物的區(qū)分。

（3）將圖像分析結(jié)果通過dll接口方式反饋主程序，實現(xiàn)聲光報警器或閃光燈提示現(xiàn)場安全監(jiān)管人員，并將報警數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。

3 現(xiàn)場模擬

裝置選取某一500 kV線路工程組塔現(xiàn)場進(jìn)行模擬應(yīng)用。視頻采集終端采用可伸降支架放置于地面，對準(zhǔn)監(jiān)控區(qū)域，全面覆蓋預(yù)警、禁行區(qū)域。而視頻顯示、視頻控制客戶端置于作業(yè)區(qū)域外，放置于指揮棚內(nèi)，避免氣象影響。安全監(jiān)控時，客戶端顯示界面可實時顯示監(jiān)控圖像，監(jiān)控人員根據(jù)《安規(guī)》的要求，設(shè)置好預(yù)警、禁行區(qū)域，該區(qū)域用紅色格子方框標(biāo)識。現(xiàn)場模擬中，當(dāng)起吊塔材的搖臂旋至紅色區(qū)域，裝置立即檢測到并蜂鳴報警，顯示界面同時以綠色方框標(biāo)識出預(yù)警、禁行區(qū)域的異物，整個響應(yīng)時間低于1 s，安全監(jiān)控預(yù)警快速可靠，滿足使用要求。另外，將裝置在平地上進(jìn)行了靈敏度測試，在陰天多色背景影響下，可檢測到150 m處的一根φ14的丙綸繩異動，靈敏度符合要求。

4 結(jié)語

從現(xiàn)場模擬情況看出，該裝置各項性能基本滿足近電作業(yè)安全監(jiān)控的要求，后續(xù)可根據(jù)使用狀況改進(jìn)完善，主要工作有以下兩點。

（1）裝置靈敏度的設(shè)置，需專業(yè)人員調(diào)試完成，下一步擬依據(jù)監(jiān)控距離和監(jiān)控物件，在出廠時給定靈敏度設(shè)置參照表，現(xiàn)場人員只需按表設(shè)置并微調(diào)即可完成。

（2）硬件方面，進(jìn)一步將選擇容量更大的UPS后備電源，并做好防塵防水處理。

參考文獻(xiàn)

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