電廠檢修現(xiàn)場智能化管控研究

明華

重慶市科源能源技術(shù)發(fā)展有限公司 重慶 400041

引言

電廠檢修是一項工期長、任務緊、人員雜、涉及面廣、不安全因素難預控的工作，如何確保安全、優(yōu)質(zhì)、高效完成檢修任務是電廠安全生產(chǎn)工作中的重點任務之一。伴隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，采用智能化技術(shù)，人防、物防、技防相結(jié)合，實現(xiàn)嚴格的現(xiàn)場安全管控，利于電力企業(yè)的進步和發(fā)展，更能夠推動電力自動化安全技術(shù)的提升，進而帶動我國社會經(jīng)濟的進步。

1 電廠檢修現(xiàn)場智能化管控的必要性

近年來，我國發(fā)生了一系列重大安全事故，造成了嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。由于電力系統(tǒng)對國民經(jīng)濟發(fā)展的重要性以及電力系統(tǒng)規(guī)模和復雜性的不斷增加，因此需要非常重視電廠生產(chǎn)設備的安全運行。電力企業(yè)加強檢修現(xiàn)場智能化管控，提升現(xiàn)場安全作業(yè)管控能力，有利于全面提升企業(yè)安全檢修運行水平。

電力企業(yè)檢修現(xiàn)場傳統(tǒng)的安全管控通過制度約束進行，自動化技術(shù)進行輔助。主要通過事先制定各類條例規(guī)定，通過安規(guī)培訓等方式規(guī)范工作人員行為等，然而人員存在疏忽等問題導致可靠性差[2]。同時目前自動化技術(shù)更多的是發(fā)揮輔助監(jiān)管的作用，沒有有效預警和聯(lián)動，導致人員在生產(chǎn)過程中違規(guī)違章行為沒有得到及時制止與糾正，這也是各種不安全事件發(fā)生后風險擴大的重要原因。隨著電力企業(yè)規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的安全管控措施已經(jīng)很難滿足電廠檢修現(xiàn)場安全管理的發(fā)展需求。

雖然電廠建立了較為完善的安全管控規(guī)章制度，采用了“五防”、“兩票”等安全管控制度[3]，但這些制度仍不能完全解決電廠的安全管控問題，人為因素引起的事故時有發(fā)生。因此，為滿足電廠檢修現(xiàn)場的安全管控建設需求，構(gòu)建全面的、系統(tǒng)的、高效的智能化安全管控系統(tǒng)勢在必行[4-6]。

2 電廠檢修現(xiàn)場智能化管控研究內(nèi)容

2.1 總體架構(gòu)

針對檢修現(xiàn)場人員復雜、工期長、作業(yè)面廣，安全監(jiān)控手段單一等不利因素，提出了檢修現(xiàn)場智能化管控的研究。為了實現(xiàn)檢修工作安全管控，我們提出在現(xiàn)有安全管控手段的基礎(chǔ)上，融入電廠已有工業(yè)電視、門禁、應急廣播等系統(tǒng)，其他移動監(jiān)控設備作為補充，綜合平臺數(shù)據(jù)、“兩票”系統(tǒng)數(shù)據(jù)融入交互；通過核心算法計算，規(guī)則分析判斷，系統(tǒng)實時提醒、預警、處理，確保作業(yè)現(xiàn)場安全風險可控；結(jié)合大數(shù)據(jù)分析挖掘應用，為檢修現(xiàn)場安全管理提供決策依據(jù)和改進方法。

圖1 電廠檢修現(xiàn)場智能化管控平臺系統(tǒng)圖

2.2 設計原則

電廠檢修現(xiàn)場智能化系統(tǒng)按照以下原則進行設計。

2.2.1 可維護性和擴展性原則。為了確保系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)具有較強的可維護性和擴展性。當機構(gòu)調(diào)整、人事變動時，能方便地進行系統(tǒng)流程和功能的調(diào)整，以適應系統(tǒng)需求的變化；系統(tǒng)能夠方便地進行管理與維護，軟硬件升級不影響正常運作，系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)庫可方便地擴展。

2.2.2 可復用性。系統(tǒng)可靈活配置不同的前端硬件和平臺功能模塊，在不同時期不同區(qū)域的多個檢修現(xiàn)場重復使用。

2.2.3 實用性。系統(tǒng)的開發(fā)充分考慮到業(yè)務的實際需求，貼近用戶的需求與習慣做法，做到功能強大、界面友好和美觀、操作簡單、使用方便。充分實現(xiàn)信息資源的共享，實現(xiàn)真正的圖文一體化和多系統(tǒng)無障礙集成。

2.2.4 先進性和成熟性原則。系統(tǒng)采用先進成熟的架構(gòu)和語言開發(fā)，以功能強大、穩(wěn)定的mysql數(shù)據(jù)庫和Windows Server2012系統(tǒng)作為服務器。滿足當前需求的基礎(chǔ)上，增加系統(tǒng)的分析、查詢功能。

2.2.5 標準化和開放性原則。系統(tǒng)的建設嚴格按照國家、地方和行業(yè)的有關(guān)標準與規(guī)范。系統(tǒng)的分析、設計、實現(xiàn)和測試嚴格按照軟件工程標準和規(guī)范，并采用開放技術(shù)和國際主流產(chǎn)品，以確保系統(tǒng)符合國際上各種開放標準。

2.2.6 安全性和保密性原則。保證網(wǎng)絡環(huán)境安全，防止病毒入侵、非法訪問、惡意更改毀壞，采取完備的數(shù)據(jù)保護和備份機制。為了防止非授權(quán)用戶的非法入侵和授權(quán)用戶的越權(quán)使用，系統(tǒng)進行各種級別的權(quán)限控制，并自動記錄用戶訪問的情況和操作過程，以備日后查詢。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 人臉識別進出管理提高準入管理水平。人臉識別技術(shù)是基于人的臉部特征，對輸入的人臉圖像或者視頻流。

在檢修現(xiàn)場設置人行通道，利用人臉識別技術(shù)與門禁管理相結(jié)合，以人臉識別方式實現(xiàn)對人員進出的管控。

2.3.2 智能視頻分析識別技術(shù)加強作業(yè)人員行為監(jiān)控、預警與處置，有效降低安全監(jiān)管工作強度。智能視頻分析技術(shù)是計算機視覺技術(shù)在安防領(lǐng)域應用的一個分支，是一種基于目標行為的智能監(jiān)控技術(shù)。它能夠在圖像或圖像序列與事件描述之間建立映射關(guān)系，從而使計算機從紛繁的視頻圖像中分辯、識別出關(guān)鍵目標的行為，其實質(zhì)是自動分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息。

目前智能分析識別技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了安全帽佩戴檢測、越界檢測、煙火檢測、透霧識別、遮擋檢測、安全操作行為檢測、設備狀態(tài)監(jiān)測等設備異常現(xiàn)象報警應用。

2.3.3 基于超寬帶定位技術(shù)的智能安全帽實現(xiàn)人員精確定位。超寬帶（UWB）是最新、最準確、最有前途的技術(shù)之一。UWB無線電是一種能夠在個人區(qū)域網(wǎng)絡空間上提供高速數(shù)據(jù)速率通信的頻譜訪問方法。這種高帶寬為通信提供了高的數(shù)據(jù)吞吐量。低頻率的UWB脈沖使信號有效地通過障礙物，如墻壁和物體。

在電廠復雜環(huán)境下，利用UWB技術(shù)實現(xiàn)人員的精確定位管理，基于超寬帶定位技術(shù)的智能安全帽對人員信息、時間、精確位置進行實時監(jiān)控，結(jié)合系統(tǒng)設置的報警規(guī)則，自動計算分析，及時提醒工作人員安全風險，避免事故發(fā)生。

2.3.4 大數(shù)據(jù)挖掘分析為安全生產(chǎn)管理提供決策依據(jù)和改進方法。將大數(shù)據(jù)技術(shù)運用到檢修及安全生產(chǎn)中，通過對海量安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行挖掘分析，探尋和查找事故發(fā)生的季節(jié)性、周期性、關(guān)聯(lián)性等規(guī)律、特征，從而找出事故根源，有針對性地制定預防方案，提升源頭治理能力，降低安全生產(chǎn)事故的發(fā)生率。

大數(shù)據(jù)的應用改變了傳統(tǒng)運動式、粗放式的安全監(jiān)管手段和方法，為事故防范與預警預測提供了新的方法，為安全生產(chǎn)管理提供決策依據(jù)和改進方法。

2.4 實現(xiàn)功能

2.4.1 檢修現(xiàn)場安全管理。為檢修安全和質(zhì)量管理（監(jiān)理）人員提供基于移動端和Web端的管理功能，管理（監(jiān)理）人員可通過智能手機或管理工作站進行日常巡視記錄、處理管理日、周、月報、違章通報等管理操作。

2.4.2 檢修標準化作業(yè)管理。對檢修作業(yè)指導書進行電子化，工作人員完成一項檢修環(huán)節(jié)后在移動終端上進行確認，方可進入下一項工作環(huán)節(jié)，確保檢修工作按作業(yè)指導書要求的步驟依次完成，實現(xiàn)檢修作業(yè)標準化。

2.4.3 現(xiàn)場人員進出管理。對整個檢修工作區(qū)域進行物理封閉隔離，并在進出通道安裝人行通道閘機，通過人臉識別方式對人員進出進行控制，只允許被授權(quán)人員通過。對非授權(quán)人員，通道閘機不允許放行，及時提醒管理人員進行處置。

2.4.4 檢修作業(yè)區(qū)域管理。工作人員進行檢修作業(yè)時，通過佩戴智能安全帽實現(xiàn)人員位置實時監(jiān)控。智能安全帽將人員信息、工作時間、位置信息上傳至管理平臺，通過與兩票信息比對分析，發(fā)現(xiàn)提前進入檢修區(qū)、在檢修區(qū)滯留、跨區(qū)域作業(yè)等違規(guī)行為，將及時聯(lián)動現(xiàn)場聲光報警，提醒管理人員進行處理。

2.4.5 檢修現(xiàn)場全程視頻監(jiān)控。根據(jù)檢修現(xiàn)場實際需求，配置不同類型監(jiān)控攝像機，對現(xiàn)場情況進行視頻監(jiān)控，現(xiàn)場管理人員可通過大屏幕調(diào)閱圖像視頻資料實時了解檢修現(xiàn)場情況，其他管理人員可通過遠程終端或手機APP進行訪問查閱了解檢修情況。

2.4.6 遠程作業(yè)指導及應急指揮。檢修過程出現(xiàn)技術(shù)難題時，檢修人員通過單兵和監(jiān)控設備上傳現(xiàn)場實時音視頻信息，技術(shù)專家遠程進行技術(shù)指導。檢修過程發(fā)生突發(fā)事件時，管理人員根據(jù)現(xiàn)場實時圖像和人員等相關(guān)信息采取合理的應急措施，為應急指揮提供輔助手段。

2.4.7 信息發(fā)布管理。在現(xiàn)場顯示屏上展示檢修現(xiàn)場作業(yè)的相關(guān)重要信息，如當前在檢修區(qū)域內(nèi)的總?cè)藬?shù)、在檢修區(qū)內(nèi)安全重點監(jiān)控區(qū)域的人數(shù)、重要通知、信息通報等。同時還可將圖紙、作業(yè)指導書等相關(guān)技術(shù)資料在大屏上展示，方便檢修人員現(xiàn)場交流，提高檢修作業(yè)效率，根據(jù)需要切換現(xiàn)場實時視頻監(jiān)控圖像。

3 電廠檢修現(xiàn)場智能化管控系統(tǒng)實踐成效

目前成果已經(jīng)在重慶武隆銀盤水電，重慶彭水水電等多個電廠得到應用。

3.1 應用案例1銀盤水電站檢修現(xiàn)場安全管控

圖2 銀盤水電站檢修現(xiàn)場安全管控案例圖

3.2 應用案例2 彭水水電站檢修現(xiàn)場安全管控

圖3 彭水水電站檢修現(xiàn)場安全管控案例圖

3.3 成果應用效果

成果的應用極大地改善了檢修現(xiàn)場安全工作環(huán)境，為現(xiàn)場安全管控提供了有效的技術(shù)支撐和新的管理手段，實現(xiàn)了作業(yè)過程標準化、數(shù)據(jù)化；安全管控實時化、智能化；輔助決策科學化。系統(tǒng)的應用極大地改善了檢修現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，降低了作業(yè)風險，具有較好的經(jīng)濟效益、安全效益和推廣價值。

4 結(jié)束語

電力產(chǎn)業(yè)是我國基礎(chǔ)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，也為人們提供更為穩(wěn)定的生活與工作能源。因此需要對電廠檢修進行實時安全監(jiān)測，同時這也是確保站內(nèi)全部設施以及人員安全的重中之重。結(jié)合全文，在電廠檢修現(xiàn)場智能化管控項目中，現(xiàn)場安全管理逐步朝著智能化方向發(fā)展，融入電廠已有工業(yè)電視、門禁、應急廣播等設備設施，綜合應用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)挖掘分析等技術(shù)手段，多種技術(shù)融合提高安全監(jiān)管可靠性。通過實際應用可看出最終降低了作業(yè)風險，具有較好的經(jīng)濟效益、安全效益和推廣價值。