變電運維現(xiàn)場作業(yè)安全防護及監(jiān)控技術研究與應用

陳敏 沈潔 張鷹

摘 要：變電運維現(xiàn)場安全防護與監(jiān)控平臺是近電報警裝置和精確定位系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和控制平臺。運行于變電站內(nèi)，與近電報警裝置和精確定位系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)交互，共同組成有機整體，通過監(jiān)控平臺的解析，處理，過濾從而達到智能化、自動化的監(jiān)控，實現(xiàn)了人員定位，數(shù)據(jù)傳輸，人員監(jiān)控的功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示和統(tǒng)一智能管控的功能，為實時了解現(xiàn)場工作人員的狀態(tài)提供管控手段。因此，本文對變電運維現(xiàn)場作業(yè)安全防護及監(jiān)控技術研究與應用進行分析。

關鍵詞：變電運維；現(xiàn)場作業(yè)；安全防護；監(jiān)控技術；應用

變電運維在整個電力系統(tǒng)、電網(wǎng)中的重要性是不言而喻的。其作用主要體現(xiàn)在運維管理變電站以及倒閘操作、處理事故等等。是確保整個電網(wǎng)得以安全運行，并形成強大的經(jīng)濟效益的前提條件?？傊碗娏ιa(chǎn)的發(fā)展來看，非常有必要提升管控變電站運維作業(yè)現(xiàn)場安全的能力。

1變電運維現(xiàn)場作業(yè)安全防護及監(jiān)控技術研究的意義

監(jiān)控平臺通過消息中間件服務保證消息數(shù)據(jù)及時、可靠、有序的傳輸、通過數(shù)據(jù)解析算法將數(shù)據(jù)進行格式化，通過偏移過濾算法過濾掉定位不精確的數(shù)據(jù)，通過報警算法保證了對超出一定范圍和一定時間的人員進行報警，并屏蔽了報警時間的誤差?？蓪ν馓峁?shù)據(jù)接口，可對管控目標進行身份識別，設置工作區(qū)安全區(qū)域并對工作區(qū)域進行分析判定，通過實時定位跟蹤實現(xiàn)人員監(jiān)護管理程序，對超出安全工作區(qū)域的作業(yè)行為進行報警提示，同時對工作人員靠近帶電體的距離超出安全規(guī)范的行為進行報警提示。

2變電運維現(xiàn)場作業(yè)安全防護及監(jiān)控技術研究與應用

2.1系統(tǒng)整體架構設計

監(jiān)控管理平臺整體系統(tǒng)架構分為應用系統(tǒng)、核心、系統(tǒng)和傳感網(wǎng)絡三部分，應用系統(tǒng)和核心系統(tǒng)統(tǒng)稱為系統(tǒng)軟件。

2.1.1應用系統(tǒng)

應用系統(tǒng)分為兩大部分；平臺業(yè)務和平臺管理。平臺業(yè)務通過地理信息系統(tǒng)，在監(jiān)控子系統(tǒng)的現(xiàn)場平面圖中顯示各種區(qū)域，設備，人員位置。應用系統(tǒng)從消息中間件服務器獲取數(shù)據(jù)，通過業(yè)務邏輯判斷，在監(jiān)控子系統(tǒng)平面圖上提示報誓信息，顯示觸警作業(yè)人員的實時位置和狀態(tài)，幫助用戶對現(xiàn)場情況進行更方便的判斷和控制。監(jiān)控平臺使用人員還可以通過應用系統(tǒng)對服務器、現(xiàn)場的各種設備進行維護和配置。

2.1.2核心系統(tǒng)

核心系統(tǒng)負責管理前端傳感網(wǎng)絡的通訊和計算，以及融合，并且把設備信息和算法的結果封裝成統(tǒng)一的格式發(fā)送給應用服務。核心系統(tǒng)是分層結構，分為以下幾個層次：

核心服務。提供服務給應用系統(tǒng)和配置工具，實現(xiàn)對于傳感網(wǎng)絡的管理和控制。核心服務提供的服務可以封裝成SDK發(fā)布給第三方，用以開發(fā)不同的應用系統(tǒng)。當有報警或設備異常發(fā)生，核心服務會發(fā)送通知消息給應用系統(tǒng)。

計算中心。從前端通訊模塊接收前端設備的狀態(tài)和報警信號，對送些信號進行分析和處理，并且把處理后的結果存儲進核心層持久化服務，然后通知核心服務。

前端通訊。負責封裝、隔離傳感網(wǎng)絡。接收前端設備的數(shù)據(jù)，轉化成統(tǒng)一的格式發(fā)送給融合算法，并且給核心服務提供統(tǒng)一的傳感網(wǎng)控制接口。前端通訊層還負責處理算法無關的數(shù)據(jù)包，并且把前端設備的狀態(tài)更新到核心層持久化服務。

持久化服務。為核心層提供持久化服務，負責核心系統(tǒng)中需耍持久化的概念的存儲和獲取。所有持久化數(shù)據(jù)在寫入的同時也在分布式緩存中保留一份，讀化時首先讀化分布式緩存中的數(shù)據(jù)，如果分布式緩存中不存在，冉從持久化數(shù)據(jù)庫中加載。數(shù)據(jù)實體封裝系統(tǒng)中用到的所有持久化數(shù)據(jù)類。由于持久化服務會被多個線程調(diào)用，因此實現(xiàn)時必須考慮線程同步，做到線程安全性。

公共庫。封裝核心系統(tǒng)要用到的一些公共模塊。例如：核心線程模塊封裝操作系統(tǒng)的線程管理和同步功能；UDP通訊和TCP通訊模塊封裝網(wǎng)絡通訊功能；核心配置封裝核心系統(tǒng)的配置文件的讀寫；核心時間管理統(tǒng)一封裝巧間同步功能：核心日志管理封裝日志功能；核心異常模塊定義核心系統(tǒng)需要用到的異常類。

2.1.3傳感網(wǎng)絡

傳感網(wǎng)絡服務程序?qū)η岸藗鞲杏布蛿?shù)據(jù)傳輸進行數(shù)據(jù)集成處理。實現(xiàn)對于傳感數(shù)據(jù)進行組合、分析、篩選、計算、記錄、分發(fā)等工作。

2.2系統(tǒng)功能設計

2.2.1區(qū)域顯示

監(jiān)控管理平臺通過地理信息系統(tǒng)來顯示不同的區(qū)域。平臺監(jiān)控管理人員可以在平臺上清晰的看見作業(yè)區(qū)域的平面圖，平臺會在平面圖上準確的標識出不同的區(qū)域，包括禁入?yún)^(qū)域，可作業(yè)區(qū)域等，不同的區(qū)域?qū)⒂貌煌念伾@示。

2.2.2作業(yè)人員監(jiān)控

監(jiān)控管理平臺可以在地理信息系統(tǒng)上實時顯示作業(yè)人員的方位信息，以及運動軌跡。使平臺監(jiān)控人員可以在監(jiān)控室中了解作業(yè)人員的作業(yè)情況，以及他們所處的物理位置。方便監(jiān)控人員管理作業(yè)人員，以及對現(xiàn)場工作環(huán)境的安全情況作出準確的評估和判斷。

監(jiān)控管理平臺將記錄所有作業(yè)人員的作業(yè)地點，行動軌跡等詳細信息，并存儲在數(shù)據(jù)庫中。監(jiān)控管理人員可以通過監(jiān)控管理平臺進行歷史數(shù)據(jù)的查閱，送些數(shù)據(jù)是以后的問題追溯和數(shù)據(jù)統(tǒng)計的有效支撐。

2.2.3危險報警

報譬事件包括定位報警和近電報警。作業(yè)環(huán)境中，會有若干禁入?yún)^(qū)域。作業(yè)人員不得靠近或進入該禁入?yún)^(qū)域。定位報警指作人員超出安全工作區(qū)域的作業(yè)行為，近電報警指工作人員靠近帶電體的距離超出安全規(guī)范的行為。定位報警同時提示時間、操作人員、坐標等信息，近電報警同時提示時間、操作人員、操作位置、危險距離、危險方向。

監(jiān)控平臺實時記錄作業(yè)人員的位置信息和運行軌跡，并對位置信息和系統(tǒng)預設的禁入?yún)^(qū)域進行快速準確的計算。保證作業(yè)人員在靠近或進入禁入?yún)^(qū)域前提前通知報警。報警提醒將通過安全帽來提醒作業(yè)人員。監(jiān)控管理平臺的現(xiàn)場監(jiān)控人員也可以在監(jiān)控室中看見該報警信息的詳細信息如作業(yè)人員姓名，位置等。

2.3定位服務程序開發(fā)

定位服務程序?qū)崿F(xiàn)超聲數(shù)據(jù)處理，目標坐標計算等功能。監(jiān)控平臺其余功能模塊主要實現(xiàn)目標在室內(nèi)GIS系統(tǒng)展示，目標地理位置安全監(jiān)控等功能。其中涉及到監(jiān)控平臺其余功能模塊與定位服務程序之間數(shù)據(jù)通訊，在基于RabbitMQ消息中間件之上，定義了通訊數(shù)據(jù)結構及字段含義，數(shù)據(jù)收發(fā)、轉存、丟包回傳都由消息中間件完成。

2.4設計開發(fā)消息中間件

要求監(jiān)控平臺、定位系統(tǒng)要具有精確性、實時性等特點。系統(tǒng)是否可實現(xiàn)相關功能，與數(shù)據(jù)通信服務質(zhì)量有著直接的關系。通信中間件技術契合了系統(tǒng)對互操作性、實時性等相關要求，具促進信息共享、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葟姶蟮墓δ茏饔?。中間件屬于軟件層的一部分，其主要界于底層通信協(xié)議、分布式應用程序間。針對各分布式軟件模塊，構建相應的互操作機制，同時支持開發(fā)分布式應用程序，取締存在異構性、復雜性的分布式環(huán)境。中間件服務所形成的協(xié)議、程序接口具有標準性。結合各硬件平臺、操作系統(tǒng)可知，機制有利于規(guī)范協(xié)議、符合接口的相關設計要求。不僅極大的簡化了開發(fā)程序，同時其應用程序還兼具較強的可用性、可擴展性以及健壯性。

結束語：

在變電運維班管理變電站持續(xù)增加的今天，對班組管理的工作量也提出更大的要求。然而，現(xiàn)有的安全防護、監(jiān)控技術尚無法應對、管理現(xiàn)場復雜的施工情況。為了提升投產(chǎn)后的電站的安全性、經(jīng)濟性，減少發(fā)生事故的機率。

參考文獻：

[1]變電運維現(xiàn)場安全防護監(jiān)控平臺的設計[D].吳耀.杭州電子科技大學2015

[2]電力作業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控技術與實現(xiàn)[D].張鑫.華北電力大學2015

[3]變電檢修現(xiàn)場作業(yè)的安全管理[J].曹小虎，曹小龍，孫輝，王明哲，孫曉韜.安全.2015（06）