基于BIM和無線定位技術(shù)在變電站作業(yè)安全管理中的應(yīng)用

摘 要：智能電網(wǎng)建設(shè)對變電站的安全運(yùn)行提出了更高的要求，但目前的變電站運(yùn)行仍存在一定的人為因素隱患?；诮ㄖ畔⒛Ｐ?，采用無線定位技術(shù)的變電站作業(yè)安全管理系統(tǒng)能夠以技術(shù)手段避免人為因素的影響。簡述了變電站作業(yè)安全管理系統(tǒng)的工作流程以及應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：BIM；變電站；作業(yè)安全；管理；無線定位技術(shù)

我國的智能電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入全面建設(shè)階段并取得顯著成果，變電站作為電網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行的高危工作區(qū)域，其作業(yè)安全管理尤其重要。為了提高變電站的安全管理水平，管理部門除制訂了一系列規(guī)程、制度外，還為變電站配置了綜合自動化系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、五防系統(tǒng)、電氣設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)等等，以上技術(shù)設(shè)施大大提高了變電站的自動化水平，為變電站的作業(yè)安全管理提供了一定的技術(shù)支撐[1]。但是，上述系統(tǒng)的配置主要根據(jù)電氣量和化學(xué)量的變化和異常來判斷電網(wǎng)的狀態(tài)，既不能對變電站全覆蓋，也不能實(shí)時(shí)定位及時(shí)預(yù)警和報(bào)警，往往只能在事故進(jìn)行中或者發(fā)生后為事故原因分析提供數(shù)據(jù)記錄分析的手段，無法對危險(xiǎn)因素進(jìn)行事先防范與預(yù)警，變電站現(xiàn)場的人身與設(shè)備安全因人員違章、現(xiàn)場作業(yè)混亂、現(xiàn)場管理不到位、不按規(guī)程巡視等人為因素的影響一直無法得到技術(shù)上的保障，致使某些基于人為因素的安全隱患無法避免[2]。

1、系統(tǒng)需求分析

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，變電站現(xiàn)場的安全事故中大約有三分之一是因?yàn)橹蛋嗳藛T或作業(yè)人員未認(rèn)真執(zhí)行設(shè)備巡視規(guī)程、未認(rèn)真執(zhí)行安全操作與管理規(guī)程、超區(qū)域作業(yè)、現(xiàn)場監(jiān)護(hù)查勘不到位等人為因素所造成的[3]。

基于人為因素的變電站安全隱患主要表現(xiàn)在：①變電站現(xiàn)場巡視不到位。②對進(jìn)入工作區(qū)域的人員監(jiān)護(hù)監(jiān)控不力。③誤入危險(xiǎn)區(qū)域。

新型變電站作業(yè)安全管理系統(tǒng)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)精確定位，將定位信息在變電站平面圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，不同的工作組通過不同顏色的點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)示，便于區(qū)分觀察。工作人員的工作路線都將記錄在數(shù)據(jù)庫中，并且實(shí)現(xiàn)路線動態(tài)回放，便于日后查詢工作人員的工作情況。系統(tǒng)后臺監(jiān)控軟件界面精美、專業(yè)，操作方便、快捷。變電站地理信息系統(tǒng)建模形象、逼真、直觀，界面美觀，方面使用。后臺系統(tǒng)實(shí)時(shí)展示移動目標(biāo)當(dāng)前位置，并在變電站地理位置圖上標(biāo)示，跟蹤目標(biāo)移動軌跡。該系統(tǒng)由四部分組成：①基于寬帶無線射頻定位技術(shù)CSS 的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。②基于波形探測感應(yīng)技術(shù)的檢測報(bào)警設(shè)備。③與傳感網(wǎng)絡(luò)、檢測設(shè)備協(xié)同互動的高分辨率、可動態(tài)調(diào)節(jié)跟蹤的視頻設(shè)備。④后臺計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2、系統(tǒng)的工作模式

系統(tǒng)具有現(xiàn)場需要的多種工作模式，如巡視模式、參觀模式、檢修模式、操作模式和探測模式等，不同模式下的監(jiān)控側(cè)重點(diǎn)有所不同。

巡視模式：主要對工作人員是否按規(guī)定時(shí)間、規(guī)定路線、規(guī)定位置巡視進(jìn)行監(jiān)控。

參觀模式：主要對外來參觀考察人員的行進(jìn)路線、參觀時(shí)間、參觀區(qū)域、停留時(shí)間等進(jìn)行監(jiān)控，防止進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域或出現(xiàn)意外。

檢修模式：按檢修內(nèi)容設(shè)定檢修人數(shù)、檢修工作區(qū)域、危險(xiǎn)區(qū)域、檢修工作時(shí)間等，防止非檢修人員混入、誤入非工作區(qū)域、超出工作時(shí)間等。

操作模式：按操作內(nèi)容設(shè)定操作人數(shù)、操作工作區(qū)域、危險(xiǎn)區(qū)域、操作工作時(shí)間等，防止監(jiān)護(hù)人員不到位、誤入非操作區(qū)域、超出操作時(shí)間等。

探測模式：對進(jìn)入變電站區(qū)域內(nèi)的其他動態(tài)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，包括車輛、施工機(jī)械與設(shè)備等。由于車輛體積大、行進(jìn)速度快，對其監(jiān)控的實(shí)時(shí)性要求更高。同時(shí)，車輛進(jìn)入變電站后，也需要隨時(shí)監(jiān)控車輛的當(dāng)前位置，確保其行駛、停放在安全區(qū)域。

同時(shí)，也可以根據(jù)新的運(yùn)行管理模式需求，擴(kuò)充新的工作模式。

3、系統(tǒng)初始化設(shè)置

系統(tǒng)平臺構(gòu)建完成后，需要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置，定義相關(guān)規(guī)則及屬性。根據(jù)功能需求分析及該預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)，結(jié)合施工現(xiàn)場安全管理的實(shí)際需要，進(jìn)行如下初始化工作，并將相關(guān)設(shè)置輸入預(yù)警系統(tǒng)。

（1）危險(xiǎn)區(qū)域定義。

根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，將施工現(xiàn)場劃分為Ⅰ～Ⅳ共4個(gè)危險(xiǎn)等級。

（2）BIM模型建立。

本系統(tǒng)在實(shí)施前必須根據(jù)傳統(tǒng)的二維圖紙建立BIM模型，以此實(shí)現(xiàn)將二維視圖向三維視圖的轉(zhuǎn)化。BIM模型也是本系統(tǒng)可視化的載體，現(xiàn)場的所有實(shí)時(shí)信息以及預(yù)警信息均將在BIM模型中體現(xiàn)[4]。

（3）主要工作流程：

首先在后臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)上對需要對變電站工作人員和進(jìn)入變電站的其他工作人員進(jìn)行身份注冊，驗(yàn)證信息后設(shè)定他要領(lǐng)取的移動終端的編號，并根據(jù)工作人員需要執(zhí)行的操作設(shè)定對應(yīng)的工作路線、工作時(shí)間、工作區(qū)域、危險(xiǎn)區(qū)域等；工作人員進(jìn)入施工現(xiàn)場后通過寬頻無線定位網(wǎng)絡(luò)，將定位數(shù)據(jù)傳遞給前置機(jī)，前置機(jī)按照定位算法通過計(jì)算確定工作人員的當(dāng)前位置，一方面根據(jù)已設(shè)定的危險(xiǎn)間隔判斷當(dāng)前位置是否合法，不合法則向工作人員發(fā)送相應(yīng)的報(bào)警信息；另一方面將工作人員的當(dāng)前位置信息發(fā)送給后臺監(jiān)控系統(tǒng)，在變電站平面圖上將工作人員的位置坐標(biāo)顯示出來，便于后臺監(jiān)控人員的觀察。同時(shí)，變電站內(nèi)工作人員的行進(jìn)路線等信息將保存在數(shù)據(jù)庫中，日后可以通過動態(tài)方式重新查看其工作路線，實(shí)現(xiàn)了對施工現(xiàn)場工作人員的有效監(jiān)督[5]。

4 結(jié)論

電網(wǎng)在發(fā)展，需求在提高，技術(shù)在前進(jìn)。將無線定位技術(shù)應(yīng)用于變電站的作業(yè)安全管理，用技術(shù)手段替代人工管理，對于變電站的安全運(yùn)行具有開創(chuàng)性的意義。應(yīng)用實(shí)踐證明，基于無線定位技術(shù)的變電站作業(yè)安全管理系統(tǒng)能夠消除人為因素造成的安全隱患，為變電站安全提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。相信隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的加速，無線定位技術(shù)將在變電站作業(yè)安全管理中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 栗云江.變電站綜合自動化技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2009.

[2] 陳獻(xiàn)偉.變電站危險(xiǎn)點(diǎn)分析[M].北京：中國電力出版社， 2009.

[3] 羅治強(qiáng)，董昱，胡超凡. 2008 年國家電網(wǎng)安全運(yùn)行情況分析[J].中國電力， 2009.

[4] 張涇杰，韓豫，馬國鑫，韓詩純.基于BIM和RFID的建筑工人高處墜落事故智能預(yù)警系統(tǒng)研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2015.29（6）：17-21.

[5] 谷月雁，司剛，劉清瑞.無線定位技術(shù)在變電站作業(yè)安全管理中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù).2012（12）：78-81.

作者簡介：左睿（1983-），男，湖南省人，碩士研究生畢業(yè)，工程師，從事電力自動化運(yùn)行的專業(yè)研究與工廠供配電設(shè)計(jì)工作。