智能安全帽在電力應(yīng)急工作中的應(yīng)用

國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司酒泉供電公司 吳有鵬 王 勇

電力能源高質(zhì)量供應(yīng)是社會(huì)平穩(wěn)運(yùn)作的關(guān)鍵要素，因?yàn)閷I(yè)設(shè)施使用周期過(guò)長(zhǎng)、操作不規(guī)范等都有幾率會(huì)引發(fā)電力系統(tǒng)故障問(wèn)題，因?yàn)楣收蠀^(qū)域的確認(rèn)性不足亦或是出現(xiàn)多區(qū)域故障階段，會(huì)引發(fā)相關(guān)維護(hù)工作難度全面提升，特別是不能進(jìn)行有效的工作交互，也會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致?lián)屝拗芷谔嵘猩跽撸捎趨T乏系統(tǒng)化的監(jiān)督管理，也會(huì)因?yàn)檫`規(guī)操作等出現(xiàn)重大安全事故。對(duì)于目前電力行業(yè)各類輸電設(shè)備檢修、試驗(yàn)和驗(yàn)收工作來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員除需攜帶各類安全工器具以外，還需攜帶照相機(jī)、攝像機(jī)、對(duì)講機(jī)，該智能安全帽的應(yīng)用可完全滿足作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求，極大減少公司對(duì)照相機(jī)、攝像機(jī)、對(duì)講機(jī)的配備數(shù)量。通過(guò)4G(可拓展5G 網(wǎng)絡(luò))智能安全帽，引導(dǎo)相關(guān)工作人員可動(dòng)態(tài)化探究故障所在區(qū)域、誘因以及開(kāi)展進(jìn)度，第一時(shí)間開(kāi)展維修的專項(xiàng)指導(dǎo)[1]。

1 背景技術(shù)及新型智能安全帽工作原理

電力企業(yè)員工現(xiàn)場(chǎng)工作離不開(kāi)安全帽，對(duì)安全帽的正確使用和保護(hù)已成為每個(gè)電力工人習(xí)以為常的工作習(xí)慣。無(wú)論地面工作還是高處作業(yè)，安全帽提供了最原始但最有效的人身保護(hù)。但現(xiàn)有電力企業(yè)員工佩戴安全帽智能單純的起防護(hù)作用，對(duì)操作現(xiàn)場(chǎng)的反饋、員工操作指示監(jiān)控等均通過(guò)攜帶其余各類設(shè)備進(jìn)行，各類設(shè)備均為手持式或者固定式，手持式導(dǎo)致員工操作方便性差，固定式無(wú)法清楚捕捉每一個(gè)操作步驟。由于應(yīng)急搶修工作要求高效、高質(zhì)，在應(yīng)急檢修現(xiàn)場(chǎng)需應(yīng)急指揮人員及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況、保持現(xiàn)場(chǎng)通訊，進(jìn)行有效指揮，并對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安全管控、糾正違章、規(guī)范員工行為需實(shí)時(shí)掌握、監(jiān)督指導(dǎo)。

本實(shí)用新型提供了一種智能安全帽，有效的解決了現(xiàn)有安全帽功能單一的問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置SIM 卡同時(shí)附帶攝像、照明等設(shè)備，集高清拍照、視頻錄像、語(yǔ)音通話等為一體。

本裝置采用高速處理器為主板、集高清視頻、音頻，3G/4G(可拓展5G 網(wǎng)絡(luò))和WiFi 無(wú)線通訊模塊、GPS 存儲(chǔ)、報(bào)警模塊。可適時(shí)記錄現(xiàn)場(chǎng)情況、收集證據(jù)、規(guī)范施工等。并通過(guò)3G/4G(可拓展5G網(wǎng)絡(luò))、WiFi 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)音視頻信息傳輸，語(yǔ)音對(duì)講等功能。具備WiFi 自組網(wǎng)的功能，在無(wú)公網(wǎng)信號(hào)的區(qū)域，可將裝置進(jìn)行自組網(wǎng)，將裝置作為熱點(diǎn)輸出覆蓋周邊區(qū)域，使其組成一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)，這樣各個(gè)裝置之間可進(jìn)行通信，且裝置自帶存貯功能，可將在無(wú)信號(hào)區(qū)域的視頻回傳至監(jiān)控平臺(tái)[2]。結(jié)合后端功能齊全化的監(jiān)控調(diào)控運(yùn)作平臺(tái)，來(lái)整體化達(dá)成對(duì)戶外非固定式個(gè)人的動(dòng)態(tài)化調(diào)控作用。

圖1 協(xié)同后端監(jiān)控調(diào)度指揮平臺(tái)

實(shí)際的開(kāi)展步驟主要包括：在其內(nèi)部的主板當(dāng)中放置智能卡，以實(shí)現(xiàn)在終端方面的自動(dòng)化撥號(hào)功能，并可實(shí)現(xiàn)接入附近的通信供應(yīng)商基站；設(shè)施借助專屬通信網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)調(diào)配服務(wù)器的地址來(lái)實(shí)現(xiàn)與指揮平臺(tái)的有效對(duì)接；指導(dǎo)平臺(tái)人員借助多樣化終端設(shè)備來(lái)控制平臺(tái)，動(dòng)態(tài)化了解設(shè)備所上傳的實(shí)時(shí)信息，同時(shí)借助科學(xué)的調(diào)配來(lái)完成相關(guān)的功能應(yīng)用[3]。

2 新型智能安全帽技術(shù)方案

本實(shí)用新型產(chǎn)品提供了一種智能安全帽，解決了現(xiàn)有安全帽功能單一的問(wèn)題。在安全帽體的前端外表面設(shè)有安裝盤，安裝盤上縱向安裝有激光燈、攝像頭和照明燈，在安全帽體后端內(nèi)表面安裝有蓄電池和主板，同時(shí)使得蓄電池和主板均與激光燈、攝像頭和照明燈通過(guò)導(dǎo)線連通，在安全帽體前邊沿位置安裝有照明激光燈開(kāi)關(guān)、電源鍵、錄像指示鍵、播放器、拾音單元、充電指示燈和開(kāi)機(jī)指示燈。

提高員工在輸電線路檢修工作中的安全技術(shù)水平和技能水平，減少員工手部操作設(shè)備，保證人身安全，對(duì)安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)而言更是代替了安全監(jiān)管人員的眼睛和嘴巴，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程安全監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)作業(yè)人員安全隱患，杜絕事故的發(fā)生；通過(guò)設(shè)置SIM 卡同時(shí)附帶攝像、照明等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指導(dǎo)、監(jiān)視的目的，提高電力設(shè)備維修、操作的規(guī)范性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

新型智能安全帽包括：安全帽體1，其特征在于，在安全帽體1的前端外表面設(shè)有安裝盤2，安裝盤2上縱向安裝有激光燈3、攝像頭4和照明燈5，在安全帽體1后端內(nèi)表面安裝有蓄電池6和主板7，同時(shí)使得蓄電池6和主板7均與激光燈3、攝像頭4和照明燈5通過(guò)導(dǎo)線連通，在安全帽體1前邊沿位置安裝有照明激光燈開(kāi)關(guān)9、電源鍵10、錄像指示鍵11、播放器12、拾音單元13、充電指示燈14和開(kāi)機(jī)指示燈15，照明激光燈開(kāi)關(guān)9、電源鍵10、錄像指示鍵11、播放器12、拾音單元13、充電指示燈14和開(kāi)機(jī)指示燈15均與主板7通過(guò)導(dǎo)線連通，所述主板7附帶有用于安裝SIM 卡的SIM 卡安裝槽、基帶芯片和電源管理芯片、射頻處理器和射頻功放、CPU 內(nèi)存和控制器。所述主板7上設(shè)置有USB 口8，所述攝像頭4優(yōu)選高清廣角攝像頭。

圖2 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 前、后端安全帽體安裝結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 數(shù)據(jù)傳送原理圖

圖5 本實(shí)用新型安全帽外觀

3 技術(shù)效果及優(yōu)點(diǎn)

集高清拍照、視頻錄像、語(yǔ)音通話等為一體，對(duì)員工的操作規(guī)范性和技術(shù)性難題進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視指導(dǎo)，并可在員工高空作業(yè)時(shí)減少手中器材攜帶量，如照相機(jī)、對(duì)講機(jī)等，充分保障人員作業(yè)安全，降低人員高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)可由線路班組自行維護(hù)，可隨現(xiàn)場(chǎng)工作隨時(shí)移動(dòng)，無(wú)需大量后臺(tái)支持；采用低功耗芯片管理技術(shù)，有效的減少裝置的能量損耗，增熱時(shí)管理系統(tǒng)，可設(shè)置溫度報(bào)警值，解決自發(fā)熱帶來(lái)得的問(wèn)題，提高整體性能；先進(jìn)的視頻壓縮編碼技術(shù)，提高圖像質(zhì)量，另外裝置可外擴(kuò)攝像頭，可同時(shí)查看不用方向的視頻，方便運(yùn)維人員安全作業(yè)。

對(duì)于目前公司各類檢修、取樣、驗(yàn)收及事故應(yīng)急搶修工作來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員除需攜帶各類安全工器具以外，還需要攜帶照相機(jī)、攝像機(jī)、對(duì)講機(jī)，該成果現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后可完全滿足作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求，極大減少公司對(duì)照相機(jī)、攝像機(jī)、對(duì)講機(jī)的配備數(shù)量，只需一頂“新型智能安全帽”即可。工作人員配備的照相機(jī)3500元+攝像機(jī)6800+對(duì)講機(jī)500元，僅此三項(xiàng)花費(fèi)10800元；“新型智能安全帽”目前僅為手工制作，包含研發(fā)、設(shè)計(jì)、開(kāi)模及各類檢測(cè)費(fèi)用，單頂價(jià)格為6600元，若申請(qǐng)專利后轉(zhuǎn)為廠家批量生產(chǎn)，費(fèi)用將大幅下降。

4 在實(shí)踐應(yīng)用中的創(chuàng)新特性

4.1 頭骨震動(dòng)式通訊裝置

聲音亦是聲波，是經(jīng)過(guò)空氣來(lái)傳導(dǎo)的一種震波，當(dāng)人在說(shuō)話時(shí)聲音的震動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)弱疏密的震波，經(jīng)由口腔散播至空氣來(lái)傳送到四面八方，而此震動(dòng)的音波亦震動(dòng)到人的頭骨，例如說(shuō)話時(shí)，觸摸頭頂?shù)念^骨會(huì)有些震動(dòng)的感覺(jué)。設(shè)備中骨骼傳導(dǎo)聲音的麥克風(fēng)便是基于以上的現(xiàn)象原理來(lái)設(shè)計(jì)。高靈敏度的震動(dòng)感應(yīng)麥克風(fēng)置于頭頂，收集經(jīng)由骨骼傳導(dǎo)的聲音震動(dòng)音波，傳送到高科技數(shù)字微電腦處理器（CPU），將收集的音頻震動(dòng)信號(hào)（類比信號(hào)）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字化的音頻信號(hào)經(jīng)由中央處理器內(nèi)的頻率篩檢視窗，將人類聲帶所能發(fā)出的頻率以外的噪音自動(dòng)消除，使發(fā)話者的音質(zhì)清晰無(wú)失真。

4.2 無(wú)線信息圖傳系統(tǒng)

綜合成本低，性能更穩(wěn)定。組網(wǎng)靈活，可擴(kuò)展性好，即插即用。管理人員可迅速將新的無(wú)線監(jiān)控點(diǎn)加入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，不需要為新建傳輸鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)、增加設(shè)備，輕而易舉地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控。無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控和無(wú)線傳輸技術(shù)的整合，它可將不同地點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)通過(guò)無(wú)線通訊手段傳送到無(wú)線監(jiān)控中心，并自動(dòng)形成視頻數(shù)據(jù)庫(kù)便于日后的檢索[4]。

4.3 其他

無(wú)線短波無(wú)網(wǎng)絡(luò)對(duì)講系統(tǒng)；集高清拍照、視頻錄像、語(yǔ)音通話、線路夜巡時(shí)提供光亮照明于一體；可通地面平臺(tái)實(shí)時(shí)接收現(xiàn)場(chǎng)視頻，便于工作現(xiàn)場(chǎng)安全管控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違章操作并糾正，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員人身安全；系統(tǒng)可由線路班組自行維護(hù)，可隨現(xiàn)場(chǎng)工作隨時(shí)移動(dòng)，無(wú)需大量后臺(tái)支持，并且可屏蔽帶電作業(yè)時(shí)電磁現(xiàn)象對(duì)通訊裝置的干擾；使用聚合物鋰離子電池，連續(xù)拍攝時(shí)間大于4小時(shí)。

5 在電力應(yīng)急工作中的應(yīng)用

為驗(yàn)證新型智能安全帽在電力應(yīng)急工作中的實(shí)用性，該產(chǎn)品2018年5月至9月在±1100kV 吉泉線路驗(yàn)收和±800kV 祁韶線檢修中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，有效提高員工在輸電線路高空工作中的安全監(jiān)督和可視化管理。2019年5月在進(jìn)行敦煌電纜隧道電纜故障應(yīng)急搶修演練過(guò)程中，該安全帽發(fā)揮了極大的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性，通過(guò)指揮人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的了解及每一個(gè)點(diǎn)位、工況情況的掌握，及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急搶修工作進(jìn)行安排部署，對(duì)人員定位、電纜走向等情況做到心中有數(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)視頻保障了即時(shí)通訊，使工作有點(diǎn)可循、有點(diǎn)可抓、監(jiān)控到位，從而保障了應(yīng)急搶修演練的順利完成。

主要用途如下：新型智能安全帽可形成安全、完善、簡(jiǎn)單快捷的電力行業(yè)一線員工現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)督；有利于杜絕習(xí)慣性違章，規(guī)范人員行為，保障人身、設(shè)備安全；有效減少了工作人員攜帶對(duì)講機(jī)、照相機(jī)等設(shè)備登高和操作時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)；將智能安全帽、4G(可拓展5G 網(wǎng)絡(luò))基站、監(jiān)控中心及多種客戶端融為一體，指揮調(diào)度人員可實(shí)時(shí)了解工作現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)搶修、安全監(jiān)督，從而構(gòu)建一體化的電力應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，會(huì)使應(yīng)急指揮、安全管控的方法和手段更加靈活有效[5]。