數(shù)字化管控技術(shù)在電力工程建設(shè)安全管理中的應(yīng)用

中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院有限公司 胡全 李會超

電力建設(shè)工程具有外部環(huán)境復(fù)雜、地理范圍分布廣、人工直接作業(yè)環(huán)節(jié)多、安全風(fēng)險大等特點，安全管理工作面臨諸多挑戰(zhàn)。本文通過將數(shù)字化管控技術(shù)引入安全管理工作，提升安全管理效率和水平，為電力建設(shè)工程安全管理工作提供了新思路和手段。

引言

電力是當前人類社會主要的能源類型。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力建設(shè)也進入發(fā)展快車道。組織好電力建設(shè)，關(guān)系國家能源戰(zhàn)略，更關(guān)系到國家經(jīng)濟社會發(fā)展。電力建設(shè)安全管理涉及電力建設(shè)中人、物、環(huán)境的狀態(tài)管理和控制，是貫穿建設(shè)全過程的動態(tài)管理。

電力建設(shè)工程特點

電力建設(shè)工程涵蓋電力生產(chǎn)、傳輸、分配的整個過程，相對其他建設(shè)項目，電力建設(shè)主要特點如下：

1.人力參與密集

由于電力建設(shè)的外部環(huán)境復(fù)雜，野外作業(yè)多，受交通、地形等因素影響，大型機械難以展開，需要人力操作小型機械或工具，完成各類安裝，電力建設(shè)人力參與密集度高。

2.電網(wǎng)施工地理范圍分布廣，環(huán)境復(fù)雜

從高山大嶺到城市中心，從青藏高原到東部沿海，各類自然和社會環(huán)境下，電力建設(shè)均需開展。在不同的環(huán)境條件下，電力建設(shè)面臨著千差萬別的安全風(fēng)險。

3.安全風(fēng)險源多

電力建設(shè)安全風(fēng)險源多。地處交通不便區(qū)域，有交通風(fēng)險；野外作業(yè)，有發(fā)生毒蛇、蚊蟲咬傷等風(fēng)險；高空作業(yè)，有墜落等風(fēng)險；在跨越其他電力設(shè)施和改擴建中，有觸電風(fēng)險。

安全管理要點

電力建設(shè)面臨諸多風(fēng)險，需要進行系統(tǒng)性安全管理。為了有效對工程項目中人、物、環(huán)境因素進行安全控制，保護勞動者的切身利益，避免事故的發(fā)生，必須建立完善的安全生產(chǎn)管理體系及安全施工責(zé)任制度。

安全管理策劃

電力項目啟動前期，開展安全管理策劃，主要包含以下幾個方面：

1.建立完整的組織機構(gòu)、明確崗位職責(zé)和確立流程化管理模型，提前策劃風(fēng)險識別與預(yù)警機制。

2.建立安全層級管理。

電力建設(shè)工程從組織結(jié)構(gòu)上屬于系統(tǒng)類。在安全管理中，通過層級管理，實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險迅速，快速響應(yīng)安全需求，系統(tǒng)響應(yīng)資源全面。

3.安全培訓(xùn)。

電力工程安全培訓(xùn)，要求建設(shè)單位對作業(yè)人員安全生產(chǎn)知識和操作規(guī)范進行培訓(xùn)，包括對安全生產(chǎn)管理人員、特種作業(yè)人員以及其他從業(yè)人員的培訓(xùn)教育。

標準化作業(yè)方案

標準化作業(yè)就是將電力建設(shè)中各個環(huán)境的標準操作步驟和要求以統(tǒng)一的格式描述出來，用來指導(dǎo)和規(guī)范作業(yè)，以此達到穩(wěn)定施工、安全施工的目的，并提升電網(wǎng)工程的施工質(zhì)量，促進電力企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

應(yīng)急響應(yīng)

電力建設(shè)單位應(yīng)建立健全應(yīng)急管理機構(gòu)與管理制度，組織進行危害識別、風(fēng)險評估；提前與相關(guān)部門建立應(yīng)急響應(yīng)機制，確保應(yīng)急管理的組織、職責(zé)、內(nèi)容、方式符合總體要求；制定應(yīng)急培訓(xùn)及演練管理等規(guī)定；落實應(yīng)急人力、資金、物資、通信、后勤、交通、辦公及技術(shù)保障措施。突發(fā)事件發(fā)生時，相關(guān)單位應(yīng)根據(jù)突發(fā)事件的級別，啟動相應(yīng)的分級應(yīng)急系統(tǒng)。

數(shù)字化管控

數(shù)字化是進行電力建設(shè)安全管理的有效手段。以實現(xiàn)電力建設(shè)安全生產(chǎn)全要素數(shù)字化管理為目標，圍繞風(fēng)險分級管控和隱患排查治理體系、過程安全管理、安全生產(chǎn)標準化等內(nèi)容，建立數(shù)字化安全管理平臺，實現(xiàn)安全管理內(nèi)容數(shù)字化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化、響應(yīng)標準化和快速化。

平臺基本構(gòu)架

數(shù)字安全管理平臺架構(gòu)分為感知層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和用戶層（見圖1）。

1.用戶層具有業(yè)務(wù)管理、視頻圖像、數(shù)據(jù)分析等功能，為管理人員獲取信息和科學(xué)決策提供支持。以GIS 為基礎(chǔ)，采用三維可視化系統(tǒng)，提供人員、施工、事件等的空間位置關(guān)系和直觀統(tǒng)計分析，為安全生產(chǎn)管理提供便利。

圖1 數(shù)字化安全管理平臺架構(gòu)

2.服務(wù)層是采用SOA設(shè)計理念，將用戶層的功能進行二次抽象，形成高可靠性、高維護性中間件。GIS 是空間分析的基礎(chǔ)性服務(wù)，可采用行業(yè)內(nèi)成熟的Supermap、Skyline 等商業(yè)化平臺；Web服務(wù)是進行業(yè)務(wù)整合的有效手段，實現(xiàn)業(yè)務(wù)實體的結(jié)構(gòu)與關(guān)聯(lián)表達，并為規(guī)則的擴展提供便利性；數(shù)據(jù)分析基于數(shù)據(jù)庫的基本操作，將業(yè)務(wù)查詢、分析包裝為服務(wù)，降低對應(yīng)用人員知識背景的要求；AI 輔助是將智能分詞，專家邏輯推斷，圖像識別等模塊引入系統(tǒng)，為快速定位查詢，智能報警等提供支撐。

3.數(shù)據(jù)層是整個項目的資源中心。數(shù)據(jù)中心采用虛擬化技術(shù)，對不同平臺接入的數(shù)據(jù)進行資源池管理，并動態(tài)分配硬件資源，形成數(shù)據(jù)存儲、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)共享交換等應(yīng)用支撐。

4.感知層是支撐和實現(xiàn)各終端數(shù)據(jù)接入的基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，實時性要求高的終端還應(yīng)配置邊緣計算模塊，實現(xiàn)影像圖像采集，電子信息記錄，區(qū)域管控等功能。

技術(shù)難點及解決方案

數(shù)字化安全管理平臺的開發(fā)是一個綜合系統(tǒng)工程，需要電力安全生產(chǎn)人員和軟件廠商緊密配合，底層技術(shù)涉及GIS、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等諸多領(lǐng)域，開發(fā)難度大、研發(fā)周期長。本文在總結(jié)前期開發(fā)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，針對研發(fā)過程中的難點，給出解決方案。

1.多源數(shù)據(jù)融合。數(shù)字化安全管理平臺的數(shù)據(jù)源包括基礎(chǔ)的航空影像、高程、矢量等地理信息數(shù)據(jù)，工程設(shè)計、施工組織等本體數(shù)據(jù)，現(xiàn)場人員主動報備數(shù)據(jù)，現(xiàn)場設(shè)備采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)種類多，格式和規(guī)模差異很大。解決數(shù)據(jù)融合問題，一是采用分布和集中存儲相結(jié)合的數(shù)據(jù)底層架構(gòu)，將功能數(shù)據(jù)按照不同類型采用不同存儲方案，集中數(shù)據(jù)節(jié)點僅進行數(shù)據(jù)二次抽取加工，保證了數(shù)據(jù)的完整性和應(yīng)用的便捷性；二是建立數(shù)據(jù)中臺，統(tǒng)一負責(zé)數(shù)據(jù)間的交互處理，標準化定義數(shù)據(jù)接口，由各接入數(shù)據(jù)源負責(zé)接入；三是應(yīng)用行業(yè)成熟的數(shù)據(jù)模型，例如GIS 系統(tǒng)的LOD 數(shù)據(jù)模型，工程數(shù)據(jù)中的骨架組織模型，避免另起爐灶，增加開發(fā)工作量和系統(tǒng)復(fù)雜性。

2.平臺應(yīng)用貫通。數(shù)字化安全管控需要滲透到電力建設(shè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)的采集、分析等功能模塊應(yīng)在電腦端、移動端、網(wǎng)頁端均能應(yīng)用。針對此需求，應(yīng)在平臺統(tǒng)一規(guī)劃的基礎(chǔ)上，對功能進行計算量、數(shù)據(jù)量、應(yīng)用頻率等綜合分析，對電腦端進行深度部署，對移動端重點部署數(shù)據(jù)采集及輸入，對網(wǎng)頁端側(cè)重數(shù)據(jù)展示，對專業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺應(yīng)關(guān)注特定應(yīng)用，通過多端融合，實現(xiàn)數(shù)字化管理的全面覆蓋。

3.實時數(shù)據(jù)采集及處理。在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集通過運用遠程視頻監(jiān)控、手持智能終端巡查、物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測等手段實現(xiàn)，采集數(shù)據(jù)量大，視頻數(shù)據(jù)日增長量都在GB 級別，告警部分實時要求性高，響應(yīng)速率一般要求秒級，避免安全風(fēng)險擴大化。通過建立標準的數(shù)據(jù)采集方案和高性能、高可靠性的傳輸系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)從生產(chǎn)業(yè)務(wù)端傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可以增量同步也可全量同步，將部分數(shù)據(jù)壓縮、影像切分等功能部署在采集端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效高質(zhì)采集。

4.三維仿真。三維仿真實訓(xùn)是依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，對涉及高危或極端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作、高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等領(lǐng)域，在虛擬仿真的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)安全隱患，培訓(xùn)標準作業(yè)方法。三維仿真應(yīng)采用商業(yè)化虛擬引擎實現(xiàn)，同時還要制定三維場景數(shù)據(jù)建模規(guī)范流程，控制模型數(shù)據(jù)、紋理貼圖等平衡，結(jié)合大場景動態(tài)加載技術(shù)，最終實現(xiàn)大規(guī)模場景數(shù)據(jù)的流暢顯示與優(yōu)化。

結(jié)論

電力建設(shè)工程項目安全風(fēng)險點多，管理工作任務(wù)重，為避免事故的發(fā)生，必須建立完善的安全生產(chǎn)管理體系及安全施工責(zé)任制度。

數(shù)字化是進行電力建設(shè)安全管理的有效手段。通過建立數(shù)字化安全管理平臺，從而實現(xiàn)安全管理內(nèi)容數(shù)字化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化和處置路由化，全面提升電力建設(shè)工程安全管理水平。