基于可穿戴設(shè)備的電力檢修安全輔助系統(tǒng)的研究

李秋實 董肇暉 劉樹勇 李冰玉 楊旭東

摘 要：可穿戴設(shè)備是一種可穿戴的計算機系統(tǒng)，是一種新的人機交互形式。本文采用便攜式安全帽和電子手表技術(shù)結(jié)合后臺輔助系統(tǒng)，為變電檢修人員提供輔助安全保障，及時預(yù)警人員危險行為，在發(fā)生安全事故時及時提供應(yīng)急救援。便攜式終端實時監(jiān)控工作場所的危險情況，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷o助系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)實時了解每位員工的工作空間，并將必要的信息反饋給員工。

關(guān)鍵詞：可穿戴設(shè)備;安全輔助;輔助系統(tǒng)

前言

安全是電力企業(yè)永恒的主題，雖然近年來我國電力生產(chǎn)安全事故大幅下降，但電力企業(yè)安全生產(chǎn)形勢依然嚴峻。 2011年，全國發(fā)生發(fā)電人身或死亡事故30起，其中死亡38人，比去年同期增加5起，死亡5人。人身事故的發(fā)生主要是由于部分一線工作人員安全意識低、安全技能差、違規(guī)行為普遍所致。目前，電力公司配備了絕緣、個人防護用品、攀爬等多種安全工具，但大多不具備主動安全報警功能。借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，要加強現(xiàn)役國防力量安全裝備的研發(fā)。便攜技術(shù)是一種可用于身體的緊湊型計算機系統(tǒng)，是一種新的人機交互形式。便攜式技術(shù)是大型高科技公司正在努力探索的最熱門技術(shù)之一。國內(nèi)一些電氣設(shè)備公司開發(fā)了偽電子頭盔和偽電子時鐘報警器，但它們在發(fā)電廠的應(yīng)用尚未普及，具有遇險報警、語音呼叫、攝像頭、事故報警等功能的便攜式設(shè)備。警報可用于個人安全援助。

1應(yīng)用場景

1.1 設(shè)備巡視

借助變電站維護人員對設(shè)備的檢查，及時了解設(shè)備運行情況，第一時間發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障。設(shè)備檢查包括定期檢查、專項檢查、夜燈檢查、巡視檢查等。

1.2 設(shè)備檢修

設(shè)備維修的目的是及時糾正設(shè)備故障，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運行，包括事故維修、定期維修、狀態(tài)維修等?，F(xiàn)場維修人員包括主管和工班成員。工作負責人協(xié)助工人階級的成員，并在更復(fù)雜的維修工作場所增加一名單獨的助理。

1.3 線路工作

工作人員爬上電線塔，進行車牌安裝工作，拉緊電線，更換絕緣，清除異物，施工等工作，并進行安全帶和扣具使用等安全措施。并且在塔下有專門的人員。

1.4 可穿戴設(shè)備的應(yīng)用

電工一出現(xiàn)健康異常就用便攜電器說話，擅自越過安全柵欄，誤帶電，低于帶電電器安全距離，附近帶電單元溫度過高，六氟化硫（SF6 ） 泄漏。報警，及時制止違法行為，預(yù)防安全事故;它還可以記錄工作過程的音頻和視頻，拍攝故障設(shè)備的照片，為工作人員提供遠程控制，照明。夜間查詢電力設(shè)備參數(shù)、運行方式等信息;當員工因意外事故（例如觸電或跌倒）而墜毀時，會盡快向遠程助手發(fā)送警報消息。遠程助理收到報警信息后，可以從電子地圖上查看工作人員的位置信息，加快處理速度，及時處理。

2安全輔助系統(tǒng)的功能

輔助系統(tǒng)負責接收所有便攜終端下載的數(shù)據(jù)，實時了解每個員工的工作空間，并將相關(guān)信息反饋給員工。輔助系統(tǒng)的功能是：①定位工作人員，例如當工作人員意外切換到實時間隔時，向工作人員發(fā)送警報信息;② 數(shù)據(jù)庫，如設(shè)備的參數(shù)和操作模式，根據(jù)便攜終端的使用情況向它們發(fā)送信息;③ 與手機通話 進行語音通話;④ 接收和顯示便攜終端錄制的音視頻;⑤ 接收和查看便攜式終端拍攝的照片;⑥ 接收并顯示便攜終端發(fā)送的紅外熱像;終端。⑦接收來自便攜終端的近電流報警、SF6泄漏報警、跌倒報警、緊急報警信號;⑧重復(fù)的工作流程;⑨數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

3安全輔助系統(tǒng)設(shè)計

3.1 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

幫助系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，數(shù)據(jù)表達和語音通話顯示在瀏覽器端，事件邏輯和數(shù)據(jù)庫管理在服務(wù)器端實現(xiàn)?；A(chǔ)硬件層包括定位設(shè)備（Wi-Fi AP）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機、防火墻）和服務(wù)器;支撐層是底層基礎(chǔ)軟件，如數(shù)據(jù)采集、處理和存儲，包括傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（TCP/IP）、實時流協(xié)議（RTSP）、定位算法、電子地圖、數(shù)據(jù)庫等;公司團隊為電工安全輔助實現(xiàn)了部分功能，包括誤輸入實時報警、數(shù)據(jù)驗證、與員工語音通話、工作場所實時音視頻顯示、工作場所照片顯示、紅外工作場所熱成像過程統(tǒng)計等;表示層負責生成和展示監(jiān)控報警信息，包括PC輔助終端、語音終端、智能頭盔、智能手表等。

3.2 人員定位

變電站的電子地圖是二維地圖的形式，將變電站的位置和設(shè)備的位置信息按比例縮放到實際比例。輔助系統(tǒng)根據(jù)從Wi-Fi定位子系統(tǒng)獲取的人員坐標數(shù)據(jù)，在車站地圖上實時顯示人員的軌跡。工作區(qū)和生活區(qū)提前在變電站的電子地圖上標明。授權(quán)系統(tǒng)通過將協(xié)調(diào)的人員數(shù)據(jù)與工作區(qū)域和負載區(qū)域進行比較來評估它是否超出范圍。如果超過限制，系統(tǒng)立即向工作人員發(fā)出警報，系統(tǒng)控制終端也發(fā)出聲音警報，提醒現(xiàn)場管理人員違規(guī)。當系統(tǒng)向便攜終端發(fā)送報警信息或接收到報警信息時，電子卡上相應(yīng)的人員標識以紅色顯示，并顯示報警信息。在變電站外工作時，調(diào)用已建立的GIS或百度地圖，根據(jù)GPS坐標信息在地圖上定位工作人員。

3.3 報警信息記錄與查詢

用于安裝輔助系統(tǒng)的報警元件列表。同時，系統(tǒng)在電子卡上顯示報警信息和報警要素列表，并將報警信息存儲在數(shù)據(jù)庫中。報警內(nèi)容包括員工姓名、報警類型、報警時間和報警位置。報警類型包括跨境報警、物理偏差報警、近電報警、SF6 泄漏報警、跌倒報警和緊急報警。幫助系統(tǒng)還將便攜式終端傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫的其他信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，包括音頻和視頻、照片和紅外熱圖像。在事故調(diào)查過程中，可以查詢和回放求助系統(tǒng)中存儲的報警內(nèi)容、人員路徑、音視頻、照片、紅外熱像等。求助系統(tǒng)還具有統(tǒng)計分析功能，可以統(tǒng)計作業(yè)數(shù)量，總調(diào)查日期、組名、變電站名稱、人員姓名、工作類型、報警類型等條件。

4 結(jié)語

本文在電氣工作場所使用便攜式技術(shù)，可以幫助解決員工的人身安全問題并提高員工工作效率。目前，電力領(lǐng)域?qū)Ρ銛y技術(shù)的研究仍處于起步階段，不可避免地面臨設(shè)備體積龐大、電池壽命差、靈敏度差、成本高、快速技術(shù)等短期內(nèi)不易解決的問題。智能頭盔、智能手表等便攜設(shè)備在電器行業(yè)乃至其他行業(yè)的應(yīng)用越來越普及。

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作者簡介：李秋實（研究生，高工）、董肇暉（本科，高工）、劉樹勇（本科，高工）、李冰玉（研究生，助理工程師）、楊旭東（研究生，高工）國網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司2D53453F-AB58-405C-94D1-B69E72447833