基于可穿戴設備的電力檢修安全輔助系統的研究

李秋實 董肇暉 劉樹勇 李冰玉 楊旭東

摘 要：可穿戴設備是一種可穿戴的計算機系統，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結合后臺輔助系統，為變電檢修人員提供輔助安全保障，及時預警人員危險行為，在發生安全事故時及時提供應急救援。便攜式終端實時監控工作場所的危險情況，并將數據傳輸到輔助系統。輔助系統根據現場監控數據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。

關鍵詞：可穿戴設備;安全輔助;輔助系統

前言

安全是電力企業永恒的主題，雖然近年來我國電力生產安全事故大幅下降，但電力企業安全生產形勢依然嚴峻。 2011年，全國發生發電人身或死亡事故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。借助現代科學技術，要加強現役國防力量安全裝備的研發。便攜技術是一種可用于身體的緊湊型計算機系統，是一種新的人機交互形式。便攜式技術是大型高科技公司正在努力探索的最熱門技術之一。國內一些電氣設備公司開發了偽電子頭盔和偽電子時鐘報警器，但它們在發電廠的應用尚未普及，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備。警報可用于個人安全援助。

1應用場景

1.1 設備巡視

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

1.2 設備檢修

設備維修的目的是及時糾正設備故障，確保設備安全穩定運行，包括事故維修、定期維修、狀態維修等。現場維修人員包括主管和工班成員。工作負責人協助工人階級的成員，并在更復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 可穿戴設備的應用

電工一出現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，拍攝故障設備的照片，為工作人員提供遠程控制，照明。夜間查詢電力設備參數、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安全輔助系統的功能

輔助系統負責接收所有便攜終端下載的數據，實時了解每個員工的工作空間，并將相關信息反饋給員工。輔助系統的功能是：①定位工作人員，例如當工作人員意外切換到實時間隔時，向工作人員發送警報信息;② 數據庫，如設備的參數和操作模式，根據便攜終端的使用情況向它們發送信息;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重復的工作流程;⑨數據統計分析。

3安全輔助系統設計

3.1 技術架構設計

幫助系統采用B/S架構，數據表達和語音通話顯示在瀏覽器端，事件邏輯和數據庫管理在服務器端實現。基礎硬件層包括定位設備（Wi-Fi AP）、網絡設備（路由器、交換機、防火墻）和服務器;支撐層是底層基礎軟件，如數據采集、處理和存儲，包括傳輸控制協議/互聯網協議（TCP/IP）、實時流協議（RTSP）、定位算法、電子地圖、數據庫等;公司團隊為電工安全輔助實現了部分功能，包括誤輸入實時報警、數據驗證、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計等;表示層負責生成和展示監控報警信息，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備的位置信息按比例縮放到實際比例。輔助系統根據從Wi-Fi定位子系統獲取的人員坐標數據，在車站地圖上實時顯示人員的軌跡。工作區和生活區提前在變電站的電子地圖上標明。授權系統通過將協調的人員數據與工作區域和負載區域進行比較來評估它是否超出范圍。如果超過限制，系統立即向工作人員發出警報，系統控制終端也發出聲音警報，提醒現場管理人員違規。當系統向便攜終端發送報警信息或接收到報警信息時，電子卡上相應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，調用已建立的GIS或百度地圖，根據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

用于安裝輔助系統的報警元件列表。同時，系統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據庫中。報警內容包括員工姓名、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。幫助系統還將便攜式終端傳輸到數據庫的其他信息存儲在數據庫中，包括音頻和視頻、照片和紅外熱圖像。在事故調查過程中，可以查詢和回放求助系統中存儲的報警內容、人員路徑、音視頻、照片、紅外熱像等。求助系統還具有統計分析功能，可以統計作業數量，總調查日期、組名、變電站名稱、人員姓名、工作類型、報警類型等條件。

4 結語

本文在電氣工作場所使用便攜式技術，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，電力領域對便攜技術的研究仍處于起步階段，不可避免地面臨設備體積龐大、電池壽命差、靈敏度差、成本高、快速技術等短期內不易解決的問題。智能頭盔、智能手表等便攜設備在電器行業乃至其他行業的應用越來越普及。

參考文獻

[1] 李強. 基于人體運動發電的可穿戴設備供電系統的研究[D]. 山東科技大學， 2018.

[2] 李曉敏， 秦君， 吳慶升，等. 基于可穿戴技術的電網智能可穿戴系統研究[J]. 締客世界， 2019（1）：2.

[3] 郭雨松， 于振， 趙煒妹. 基于可穿戴技術的電力工作安全監護平臺研究[J]. 電力信息與通信技術， 2015， 013（001）：72-77.

[4] 石祥文， 眭華軍， 豐國林，等. 基于可穿戴設備的電廠人員安全管理的研究與應用[J]. 儀器儀表用戶， 2020， 27（2）：5.

[5] 王燦華、岑正軍、陳成、王澤睿、任召廷. 基于智能可穿戴設備的電力施工現場安全管控模型研究[J]. 無線互聯科技， 2020， 17（21）：2.

[6] 鮑興川. 面向電網工作智能可穿戴系統體系架構設計與研究[J]. 自動化儀表， 2017， 38（10）：5.

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）國網冀北電力有限公司檢修分公司2D53453F-AB58-405C-94D1-B69E72447833