智慧視域下的電力工程安全管理效能優(yōu)化探究

四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司 吳凌峰 侯磊｜文、圖

伴隨著“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)、物聯(lián)、智能驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)變，設(shè)備設(shè)施物聯(lián)、動(dòng)態(tài)實(shí)景遠(yuǎn)控、綜合情景分析、仿真模擬推演、系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全科學(xué)決策等智慧安全模式被大量應(yīng)用到安全工程領(lǐng)域，持續(xù)改變著安全人的職業(yè)習(xí)慣及慣有的安全管控模式。本文基于筆者公司本部、工程項(xiàng)目管理、HSE 管理實(shí)踐和應(yīng)用思考，對(duì)智慧視域下的電力工程安全管理效能優(yōu)化進(jìn)行探究。

智慧安全在電力工程中的應(yīng)用綜述

在電力工程中可基于數(shù)據(jù)中心、智能聯(lián)接等基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，攝像頭、門禁、閘機(jī)、 巡檢機(jī)器人等終 端 設(shè) 備 設(shè) 置，DCS、SCADA、DEH 等智能控制，進(jìn)行電力工程數(shù)字平臺(tái)建設(shè)及智慧安全應(yīng)用。

如工程智慧建設(shè)，可有效提高項(xiàng)目管理、工地安全管控效能；依托智慧運(yùn)行，能進(jìn)行智能監(jiān)盤、安全運(yùn)行優(yōu)化；打造智慧廠區(qū)，可基于智慧物聯(lián)、移動(dòng)辦公、便捷通行，維持安全有序的作業(yè)環(huán)境；智慧檢修，可開展預(yù)防性維護(hù)、智慧巡檢；智慧作業(yè)，減少人為失誤風(fēng)險(xiǎn)，確保設(shè)備環(huán)境安全、人員作業(yè)安全；智慧經(jīng)營(yíng)，通過成本管理、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)等降本增效，確保安全資源配置充分，提升整個(gè)系統(tǒng)安全性。

還可以從減少人員誤操作和系統(tǒng)本質(zhì)安全的角度，專項(xiàng)優(yōu)化：一是設(shè)備健康：進(jìn)行故障預(yù)警、故障診斷、健康評(píng)估、性能優(yōu)化；二是智能生產(chǎn)：進(jìn)行智能排程、運(yùn)行管理、兩票/缺陷管理、物資/備件管理；三是智能安全：從抓關(guān)鍵角度進(jìn)行班組安全、特殊作業(yè)安全、設(shè)備安全、消防安全、環(huán)境安全、應(yīng)急能力建設(shè)管理；四是業(yè)務(wù)智能：開展智能巡檢、指標(biāo)中心、三維風(fēng)場(chǎng)、智能工單等建設(shè)。

智慧安全在電力工程中的應(yīng)用場(chǎng)景

智能化平臺(tái)提升水電站安全運(yùn)維水平

傳統(tǒng)水電站閘門、天車等操控現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境艱苦，安全隱患較大，且遠(yuǎn)控方案主要基于光纖進(jìn)行傳輸，光纖施工難度，故障監(jiān)測(cè)及維修復(fù)雜。如利用5G 技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，可對(duì)閘門、天車及相關(guān)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行360°實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)根據(jù)監(jiān)控回傳的情況，實(shí)時(shí)進(jìn)行位移控制。基于5G 技術(shù)的上行大帶寬，保障多路高清視頻低延時(shí)傳輸，通過智能遠(yuǎn)程操控，不僅可提升設(shè)備操作效率，還可減少人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，提升作業(yè)安全。

通過感知設(shè)備和智能化平臺(tái)的建設(shè)，也可以對(duì)水電站大壩水庫(kù)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，監(jiān)控人為的危險(xiǎn)行為，分析研判壩體風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景，做出汛情智能安全預(yù)警，通過對(duì)水庫(kù)智能安全監(jiān)管，敏捷化、扁平化日常巡檢工作，節(jié)約人力資源消耗，有效提升了水庫(kù)安全運(yùn)行能力。

數(shù)字化供電所

傳統(tǒng)供電所存在查看線損不全、配網(wǎng)數(shù)據(jù)不可視、電網(wǎng)熱力不清楚、故障位置不清楚、變壓器不可單個(gè)設(shè)置等諸多制約，并衍生很多潛在安全隱患。通過引入智能數(shù)字化供電所，可獲取一定時(shí)間的準(zhǔn)實(shí)時(shí)線損，實(shí)現(xiàn)供電所、變壓器和用戶3 層數(shù)據(jù)可視，并展示實(shí)時(shí)熱力圖，所有故障都標(biāo)注在地圖上。

人工智能還能提升配電房運(yùn)維效率：入侵檢測(cè)、門禁監(jiān)控、開關(guān)狀態(tài)識(shí)別、儀表讀數(shù)、安全帽識(shí)別、工作區(qū)監(jiān)測(cè)；設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、統(tǒng)一運(yùn)維管理、錄像管理、智能巡檢、智能安防、算法模型訓(xùn)練、視頻及物聯(lián)平臺(tái)、配電智能分析網(wǎng)關(guān)（球機(jī)、槍機(jī)、機(jī)器人、局放、門禁、空調(diào)、SF6、溫度、水浸）；一臺(tái)設(shè)備集成AI 分析、視頻接入存儲(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)、通信等多個(gè)功能，降低復(fù)雜度及投資成本?？勺兌ㄆ谘矙z為狀態(tài)巡檢，主動(dòng)搶修，避免故障跳閘。通過視頻、語音系統(tǒng)進(jìn)行后臺(tái)遠(yuǎn)程操作及監(jiān)護(hù)，代替現(xiàn)場(chǎng)人工操作和監(jiān)護(hù)，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工時(shí)和人身風(fēng)險(xiǎn)。

無線局域網(wǎng)可承載機(jī)器人巡檢、無人機(jī)巡檢、視頻監(jiān)控、移動(dòng)作業(yè)、移動(dòng)辦公、新型物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)。制定整體安全方案，實(shí)現(xiàn)終端可信；零信任接入；認(rèn)證加密（符合電網(wǎng)要求的加密，WAPI、縱密等）；網(wǎng)安聯(lián)動(dòng)，態(tài)勢(shì)感知。站內(nèi)巡檢更加系統(tǒng)、安全：高效率紅外測(cè)溫，紅外熱成像；通過特高頻+超聲波技術(shù)進(jìn)行局部放電檢測(cè)；巡檢機(jī)器人（支持大范圍區(qū)域路徑規(guī)劃、精準(zhǔn)對(duì)焦）、變電站固定監(jiān)拍巡檢、基于聲波定位的安全作業(yè)管理、AR 巡檢（視覺定位，3D 地圖）、授時(shí)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)、數(shù)字供服、數(shù)字班組，實(shí)現(xiàn)作業(yè)數(shù)字化、流程化。輸電線路智能安全巡檢

高壓輸電線路長(zhǎng)，地域分布廣；無電、無網(wǎng)（4G 覆蓋高度不夠），線路巡檢及運(yùn)維檢修工作率低；線路運(yùn)行安全意義重大，外力破壞故障居高不下；到塔距離遠(yuǎn)（約6 小時(shí)/塔），爬塔難度高（約0.5 小時(shí)/塔，爬塔人員要有資質(zhì)），作風(fēng)險(xiǎn)大，業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性差。

輸電可視化智能巡檢可有效代替人工巡檢，提高巡檢密度和效率。比如電網(wǎng)巡檢員，在新疆等很多偏遠(yuǎn)地區(qū)，夏季高溫，冬季暴雪，電力巡檢員被稱為“鐵腳板”，其工作強(qiáng)度大，不僅每天巡檢線路短（兩三公里），現(xiàn)場(chǎng)踏勘作業(yè)后還要花兩三個(gè)小時(shí)整理照片。但通過無人機(jī)+人工智能巡檢作業(yè)模式，電力巡檢工作可大為優(yōu)化，每臺(tái)無人機(jī)每天可以巡檢40 ～50 基塔和幾十公里線路，使巡檢人員工作量大大減少，大幅提升了電力巡檢工作效率，并提高了工人巡檢登高、帶電等特殊作業(yè)的安全性。

熱電廠遠(yuǎn)程調(diào)試

數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理

傳統(tǒng)模式中的安全薄弱環(huán)節(jié)剖析：一是事前：隊(duì)伍對(duì)經(jīng)驗(yàn)依賴高、成長(zhǎng)慢；人員流動(dòng)快，變更頻繁，培訓(xùn)難，實(shí)名制管理難；圖紙量多，易出錯(cuò)；電力工程交叉作業(yè)、特種作業(yè)多，HSE 風(fēng)險(xiǎn)高;隊(duì)伍、站點(diǎn)、任務(wù)不可視；計(jì)劃和進(jìn)度確認(rèn)難，進(jìn)度反饋不實(shí)時(shí)，計(jì)劃偏差大。二是事中：安全不可控、質(zhì)量不可視、物料管理亂，存在“人盯人”“勾勾表”“擺拍”“蜻蜓點(diǎn)水”等安全形式主義。三是事后：駐波、光功率、鴛鴦線等各類缺陷和質(zhì)量問題，反復(fù)進(jìn)場(chǎng)整改;運(yùn)營(yíng)商、監(jiān)理、運(yùn)維、廠家多方現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收成本高，速度慢；手工報(bào)告，人工審核負(fù)擔(dān)重；周邊環(huán)境危險(xiǎn)因素多，增加了安全接觸風(fēng)險(xiǎn)。

基于智慧安全模式和工具，可對(duì)多源、異構(gòu)、動(dòng)態(tài)、定性的安全數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)籌，進(jìn)行專業(yè)化、平臺(tái)化的數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理。數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全改善分析如下：一是事前：隊(duì)伍/站點(diǎn)/進(jìn)度狀態(tài)實(shí)時(shí)可視，單兵數(shù)字化裝備，降低技能要求，快速上崗；功能腰帶、智能手機(jī)、智能頭盔等EHS 裝備；吊裝卷?yè)P(yáng)機(jī)、專用接頭鉗、專用線纜包等專用裝備。二是事中：規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、AI 檢查條目、實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（執(zhí)法儀、攝像頭）；云分析（數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展現(xiàn)）；設(shè)備接入、設(shè)備管理高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)自動(dòng)識(shí)別（作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)場(chǎng)提醒、視頻連線、后臺(tái)預(yù)警）。三是事后：現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集-多方聯(lián)合遠(yuǎn)程視頻驗(yàn)收（質(zhì)量條目AI 訓(xùn)練/現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)審核；自動(dòng)化驗(yàn)收?qǐng)?bào)告；驗(yàn)收?qǐng)?bào)告自動(dòng)化/AI 報(bào)告審核）-自動(dòng)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告 ＆ AI 報(bào)告審核。

智能質(zhì)檢減少設(shè)備缺陷

傳統(tǒng)質(zhì)檢模式下，生產(chǎn)車間中的質(zhì)檢工人需長(zhǎng)時(shí)間拿著強(qiáng)光手電去尋找那些細(xì)如發(fā)絲的差異與缺陷，這種長(zhǎng)期固定姿勢(shì)的高注意力，極不利于工人的職業(yè)健康。但通過人工智能質(zhì)檢平臺(tái)，利用工業(yè)相機(jī)對(duì)每一個(gè)零件進(jìn)行無死角的拍照，每張照片可被拆分成上百?gòu)堈掌M(jìn)行360°分析，大幅減輕了質(zhì)檢人員的壓力，他們只需坐在流水線旁，把智能質(zhì)檢設(shè)備認(rèn)定為異常的產(chǎn)品進(jìn)行人工復(fù)檢即可。智能質(zhì)檢模式不僅提升了工作效率，節(jié)約了工序，更進(jìn)一步減少了設(shè)備缺陷概率，提升了產(chǎn)品本質(zhì)安全性。

在燃煤電廠中的應(yīng)用

我國(guó)以煤為主的資源稟賦，決定了煤電在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)仍將發(fā)揮保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)的“頂梁柱”和“壓艙石”作用。但燃煤電廠具有大量的易燃易爆物質(zhì)，如煤（粉）、輕柴油、液氨、氫氣等；有較多的高溫高壓設(shè)備，如鍋爐設(shè)備、高溫高壓管道等；并且具有較多的高壓電氣設(shè)備。煤電復(fù)雜的工藝系統(tǒng)和種類繁多的危險(xiǎn)物品決定了其可能發(fā)生的各類安全風(fēng)險(xiǎn)：煤粉火災(zāi)爆炸、輸運(yùn)煤皮帶著火；燃油儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸；鍋爐爐膛爆炸、鍋爐尾部再次燃燒、鍋爐承壓部件失效、爐膛汽水管道滲漏；汽輪機(jī)超速、軸系斷裂和大軸彎曲；氨儲(chǔ)罐及輸送管道泄漏和火災(zāi)爆炸；制氫及儲(chǔ)氫設(shè)備泄漏和火災(zāi)爆炸；以及常見的化學(xué)灼傷、中毒、高處墜落、機(jī)械傷害等。

燃煤發(fā)電廠發(fā)生生產(chǎn)安全事故不僅會(huì)造成設(shè)備損壞、設(shè)備停轉(zhuǎn)、財(cái)產(chǎn)損失，更嚴(yán)重的可能造成人員傷亡，影響電網(wǎng)正常供電及區(qū)域電網(wǎng)的穩(wěn)定的社會(huì)事件。因此，燃煤發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。燃煤發(fā)電廠是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況是各工藝系統(tǒng)綜合作用的結(jié)果。任何一個(gè)子系統(tǒng)或單元發(fā)生生產(chǎn)安全事故，都有可能產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，引起事故傳播，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。燃煤發(fā)電廠安全風(fēng)險(xiǎn)的控制是一個(gè)系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的過程。因此，傳統(tǒng)的對(duì)于燃煤發(fā)電廠孤立的、靜態(tài)的安全管理已不能完全適應(yīng)現(xiàn)代燃煤發(fā)電廠安全運(yùn)行的要求。所以，針對(duì)燃煤發(fā)電廠安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，開展電廠智慧安全管控，對(duì)提高燃煤發(fā)電廠安全風(fēng)險(xiǎn)管理能力，提高電廠安全風(fēng)險(xiǎn)水平非常重要。

可利用5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、工程數(shù)字化等技術(shù)開發(fā)燃煤發(fā)電廠安全風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)，以綜合、動(dòng)態(tài)、便捷為原則，以功能為導(dǎo)向，以安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化為主線，集危險(xiǎn)有害因素信息管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、隱患排查及治理、特種作業(yè)管理、班組管理、教育培訓(xùn)、設(shè)備設(shè)施、應(yīng)急救援等功能于一體，為燃煤發(fā)電廠管理人員構(gòu)建HSE 智能管理平臺(tái)。在工程項(xiàng)目管理中的安全智慧應(yīng)用

在項(xiàng)目管理中，可從智能模塊的角度對(duì)工程項(xiàng)目智慧安全管控進(jìn)行優(yōu)化，一是公司相關(guān)HSE 實(shí)踐、研究成果以表單、作業(yè)表格、流程、模板等形式嵌入到HSE 信息化模塊中，使研究成果運(yùn)用到日常安全工作中，通過共享進(jìn)一步實(shí)證和提煉有效的安全模式。二是將HSE法律法規(guī)、規(guī)章制度要求以流程、表單、預(yù)警等方式要求體現(xiàn)出來，加載到HSE 信息化模塊中，逐步實(shí)現(xiàn)安全規(guī)章制度信息化及智能對(duì)標(biāo)、提取。三是結(jié)合安規(guī)要求和山區(qū)輸變電工程特點(diǎn)，在資料收集和歸納整理的基礎(chǔ)上，全方位、全過程識(shí)別輸變電項(xiàng)目建設(shè)過程中存在的事故隱患風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和常見問題，建立公司輸變電工程安全事故隱患庫(kù)，并在HSE 智能信息系統(tǒng)中以視頻、動(dòng)畫、圖片、示意圖等可視化方式展示出來，并“人機(jī)交互”“經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐佐證”，以便安全管理人員交流學(xué)習(xí)、瀏覽查詢和對(duì)照檢查，從而提高學(xué)習(xí)和現(xiàn)場(chǎng)檢查質(zhì)量和效率。四是通過HSE 智能信息系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。在具備條件的項(xiàng)目上，按照綠色施工、智慧工地等要求作業(yè)，通過互聯(lián)網(wǎng)，將工地視頻監(jiān)控、噪聲監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)、污水監(jiān)控等數(shù)據(jù)傳入HSE 信息化模塊，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。五是搭建安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警地理信息平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)中心提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析和利用，提供開放的數(shù)據(jù)接口，形成不同行業(yè)、不同業(yè)務(wù)需求的系統(tǒng)解決方案。六是基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、BIM 技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)等，建立項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及安全智能決策模型，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)例應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力工程全生命周期進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管控，指導(dǎo)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段，并對(duì)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與提前預(yù)警。七是利用空天地一體化監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)專項(xiàng)施工方案實(shí)施情況、特種設(shè)備、滑坡、沉降、形變等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析預(yù)報(bào)。八是將HSE 信息化模塊嵌入PRP（工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)），形成一個(gè)完整的PRP 系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與人資、財(cái)務(wù)、考評(píng)管理等系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換功能，減少管理人員基礎(chǔ)數(shù)據(jù)重復(fù)錄入問題，并建立企業(yè)級(jí)工程數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一對(duì)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行有限管理和利用，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)資源的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)利用率，避免數(shù)據(jù)信息孤島。

結(jié)語

智慧安全是推動(dòng)安全管理效能優(yōu)化和決策創(chuàng)新的有利模式，推動(dòng)安全智慧化管理的進(jìn)程已開始。安全工作是系統(tǒng)性工作，希望通過電力工程智慧安全應(yīng)用場(chǎng)景和模式分析，銜接傳統(tǒng)和現(xiàn)代安全管理經(jīng)驗(yàn)、方法的基礎(chǔ)上，探索勾勒智慧安全系統(tǒng)應(yīng)用“全景圖”，為電力工程智慧安全平臺(tái)差異化場(chǎng)景借鑒應(yīng)用及同類模式迭代優(yōu)化提供參考。安