基于物聯(lián)網(wǎng)技術的變電站可視化精益作業(yè)監(jiān)控裝置的研制

丁偉，王建山，權利剛

（國網(wǎng)吉林省電力有限公司吉林供電公司，吉林吉林，132000）

1 背景

目前，220 千伏變電站安全通道布置主要采用通道繩、通道釬的方法來布置。以規(guī)范作業(yè)人員的安全行為及行走路線，防止現(xiàn)場人員在現(xiàn)場隨意亂走，甚至誤入帶電間隔。但在作業(yè)過程中，運維人員普遍反應66kV、220kV 變電站設備現(xiàn)場布置、拆除安全通道耗時長，工作勞動強度非常大，人員經(jīng)常疲勞作業(yè)。并且由于室外環(huán)境變化長年風吹雨淋、日曬霜打出現(xiàn)老化斷裂。在大風等惡劣天氣中，通道繩發(fā)生斷裂現(xiàn)象時有發(fā)生。通道繩為尼龍材質，如果被金屬卡扣磨損發(fā)生了斷裂，一旦掙脫通道釬的束縛，通道繩落在設備上，將造成單相接地、相間短路，甚至人員觸電，后果及其嚴重。另一方面，由于作業(yè)現(xiàn)場較大、人員較多，作業(yè)現(xiàn)場缺乏有效的監(jiān)督，作業(yè)人員存在習慣性違章，例如隨意穿越遮攔、未正確穿戴安全防護用品、未按照規(guī)定流程作業(yè)等違章行為，給作業(yè)人員以及電網(wǎng)安全運行穩(wěn)定帶來一定的潛在威脅。

物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡，通過各種有線和無線網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)融合，綜合應用海量的傳感器、智能處理終端、定位系統(tǒng)等，實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡的連接，方便識別、管理和控制[1-2]。將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于變電站現(xiàn)場作業(yè)管理中，可實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)精益化管理，實時監(jiān)督現(xiàn)場作業(yè)情況，減少現(xiàn)場作業(yè)違章行為，提高現(xiàn)場作業(yè)人員的安全性。

2 理論應用及實踐依據(jù)

2.1 人形識別技術

首先提取目標物體的輪廓，將每個提取出來的輪廓縮放為固定大小，采用最小外接矩形結合頭肩分離處理的方法優(yōu)化人形頭肩斷裂的情況;然后，提取該輪廓的HOG 特征;最后，使用SVM 對該輪廓進行分類識別。這樣能有效避免對圖像的盲目搜索，達到快速識別的效果。系統(tǒng)框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2.2 主動紅外對射技術

主動紅外對射入侵探測器由主動紅外發(fā)射機和主動紅外接收機組成，當發(fā)射機與接收機之間的紅外光束被完全遮斷或按給定百分比遮斷時能產(chǎn)生報警狀態(tài)的裝置，叫主動紅外入侵探測器。主動紅外發(fā)射機通常采用紅外發(fā)光二極管作光源，其主要優(yōu)點是體積小、重量輕、壽命長，交直流均可使用，并可用晶體管和集成電路直接驅動。圖2 給出了地址模塊與探測器連接圖。

圖2 地址模塊與探測器連接圖

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)融合了基于傳感器網(wǎng)絡的多元信息采集、基于互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)乃至廣電網(wǎng)的信息傳送，以及基于信息服務網(wǎng)絡的新興業(yè)務與應用，具有廣泛的信息獲取能力、可靠的信息傳送能力和高效的信息應用能力。物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于現(xiàn)有網(wǎng)絡的核心在于其業(yè)務的泛在智能特性：海量感知信息的豐富性和可靠信息傳送的泛在性，將促使物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務呈現(xiàn)一種多元化的趨勢。對海量感知信息進行加工和利用，為社會、行業(yè)以及大眾用戶提供新的業(yè)務模式和業(yè)務體驗，尤其是為其提供情境自適應的泛在服務、業(yè)務運營模式和管理體系將成為物聯(lián)網(wǎng)的主要特征之一。

3 可視化精益作業(yè)監(jiān)控裝置的研制

可視化精益作業(yè)監(jiān)控裝置由現(xiàn)場通道預警電子柵欄、作業(yè)現(xiàn)場全景無線網(wǎng)絡監(jiān)控器、交互式移動作業(yè)顯示裝置、安全預警終端4 部分組成，如圖3 所示。

圖3 現(xiàn)場結構圖

3.1 現(xiàn)場通道預警電子柵欄

現(xiàn)場通道預警電子柵欄由報警控制器，報警喇叭，報警手機，紅外對射電子圍欄，供電電源，可拆卸并具有垂直與水平方向調節(jié)的固定底座和支架，視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成。將電子柵欄通電，螺母來調整預警電子柵欄的水平、豎直位置，當作業(yè)人員走入錯誤間隔時，預警電子柵欄將信號傳至報警器和報警手機，實現(xiàn)了對作業(yè)現(xiàn)場的實時監(jiān)控。報警控制器可由多個管理成員一同管理，接收報警信息，同時應用一臺手機也可以管理不同作業(yè)現(xiàn)場的報警控制器，方便工作人員隨意切換作業(yè)現(xiàn)場。

3.2 作業(yè)現(xiàn)場全景無線網(wǎng)絡監(jiān)控器

全景無線網(wǎng)絡監(jiān)控器內(nèi)置自動巡航模式，以40°/s 的速度360 巡航，發(fā)現(xiàn)人臉、人行會跟蹤拍攝。集成AI 增強人形檢測算法，檢測到可疑動態(tài)時，能自動捕獲其運動軌跡，追蹤拍攝，并實時推送圖像報警信息；在傳統(tǒng)移動檢測基礎上增加人形檢測過濾，大幅度降低其他物體擾動（如小動物走動、光線變化）的影響；同時具有顆850nm 紅外補光燈設計，相比同等功率940nm 紅外補光燈，夜視效果更強，夜間畫面清晰可見。支持SD 卡存儲、螢石云存儲和后端NVR 存儲多種存儲方式，錄像和回放方便快捷，文件存儲更加安全；搭載智能降噪算法，有效減少畫面噪點，成像更加清晰真實；搭載背光補償、DWDR 寬動態(tài)技術，逆光情況也能保留更多細節(jié)；突破旋轉角度限制，水平0 死角，同向360°循環(huán)轉動，垂直旋轉角度可達到105°，上下左右轉。

3.3 交互式移動作業(yè)顯示裝置

移動終端采用安卓6.0 智能操作系統(tǒng)，安全高效且支持系統(tǒng)無線升級，采用2.8 寸觸摸彩屏，放大APP 圖標，操作更加方便快捷；搭載1200 萬高清攝像頭，滿足現(xiàn)場高清拍攝及后臺高清影像要求；2.8 寸觸摸式彩屏+物理按鍵組合操作，可實現(xiàn)一鍵攝像、一鍵拍照、一鍵照明、一鍵對講、一鍵報警，核心功能一鍵啟動；應用先進的圖像智能識別技術，能夠智能識別巡檢過程中的關鍵作業(yè)工序，影音分析更加精準、高效。結合變電站現(xiàn)場作業(yè)流程，訂制作業(yè)工序。讓作業(yè)規(guī)范更加直觀和易懂，輔助作業(yè)人員嚴格按照作業(yè)流程進行操作。

3.4 安全預警終端

通過云平臺接收來自預警電子柵欄、移動作業(yè)顯示裝置、無線網(wǎng)絡監(jiān)控器的現(xiàn)場作業(yè)狀態(tài)，能夠有效記錄作業(yè)軌跡，還原作業(yè)過程。當作業(yè)人員“習慣性違章”跨越安全遮攔時，現(xiàn)場通道預警電子柵欄會發(fā)出警報，提示作業(yè)人員規(guī)范操作，將違章行為上傳到安全預警終端，此時監(jiān)控室工作人員發(fā)現(xiàn)告警信息，及時通知現(xiàn)場工作負責人以及違章人員，糾正違章行為。每位作業(yè)人員均會佩戴交互式移動作業(yè)顯示裝置，該裝置可對作業(yè)人員未正確穿戴安全防護用具或其他的違章行為通應用語音加以提醒，并同時記錄違章行為。

4 小結

該裝置的應用可有效規(guī)范現(xiàn)場作業(yè)人員操作，及時糾正并記錄作業(yè)人員的違章行為，實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)區(qū)域內(nèi)嚴格化、標準化作業(yè)。作業(yè)人員可通過移動終端相互通信，有效解決了因場地面積過大而導致作業(yè)人員溝通不便的問題，提高了工作效率及現(xiàn)場作業(yè)的安全性，實現(xiàn)現(xiàn)場通道智能化布防，為智能變電站、智能電網(wǎng)增添新的安防措施。