近電作業安全監控預警裝置的研發

陳瑋雨

摘 要：該文以臨近帶電線路采用雙搖臂懸浮抱桿組立高塔為例，研究近電作業安全監控的預警問題。首先，針對近電作業進行需求分析，確定須檢測和預警區域；接著，基于視頻分析技術，進行裝置的系統設計；最后，經現場模擬和完善改進，研發出近電作業安全監控預警裝置。

關鍵詞：近電作業 安全監控預警裝置 研發

中圖分類號：U298 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（b）-0027-02

近年來，因近電作業管控不到位引起的觸電事故頻發。為此，有些人基于電磁感應原理，研制了多種帶電感應報警裝置，但都存在以下不足：其一，由于導線安全距離以外的電場微弱，受環境影響很大，感應不穩定；其二，裝置需穿戴在人員或設備上，感應范圍有限，對工作繩、塔件等無法監控。因此，迫切需要一種監控范圍可調控、感應報警靈敏準確的裝置，及時預警提醒近電作業人員，保障作業安全。

在此背景下，該文以臨近帶電線路采用雙搖臂懸浮抱桿組立高塔為例，研究近電作業安全監控的預警問題。首先，針對近電作業進行需求分析，確定須檢測和預警區域；接著，基于視頻分析技術，進行裝置的系統設計；然后，研制出樣機，并在工程上模擬應用；最后，總結經驗，進一步完善改進，研發出近電作業安全監控預警裝置。該裝置基于視頻分析技術，將智能圖像處理技術與無線通信技術結合應用，具有監控預警功能，可作為近電作業安全監控的輔助措施，更好地保障作業人員的安全。

1 需求分析

依據《電力建設安全工作規程（第2部分：電力線路）》（DL 5009.2-2013）中對安全距離的規定，裝置在距離帶電線路導線安全距離處設置禁行線（區域），在距離帶電線路導線1.5倍安全距離處設置預警線（區域），如圖1所示。同時，結合雙搖臂懸浮抱桿組塔施工的工藝特點和現場工況，開展需求分析，確定須檢測與預警的情況如下。

（1）起吊塔件（主材、塔片、塔段）進入安全預警區域的檢測與報警。

（2）各類施工線繩（拉線、埋根繩、控制繩、起吊繩等）進入安全預警區域的檢測與報警。

（3）現場組塔施工采用的雙搖臂懸浮抱桿進入安全預警區域的檢測與報警。

2 系統設計

基于裝置的需求分析，系統設計主要包括布點設計、硬件設計和軟件設計，將智能圖像處理技術與無線通信技術相結合，實現對近電作業的監控預警功能。同時，系統設計考慮硬件和軟件均可獨立配置，可根據實際需求選配，用于各種近電作業的安全監控。

2.1 布點設計

按照不影響近電作業和安裝便捷的理念，裝置的視頻采集終端的布點設計如圖1所示，安裝方式有高懸掛安裝方式（安裝于抱桿）和可伸降支架方式安裝方式（放置于地面），可根據近電作業現場工況靈活選取。而視頻顯示、視頻控制客戶端設置于現場作業區域外的安全位置即可。

2.2 硬件設計

裝置的硬件設計，選用無線高清攝像頭搭配客戶端的成套設備，主要包括如下。

（1）數字攝像頭。通過網線連接至無線路由。

（2）無線路由。通過2.4G/5G的頻段將視頻流傳回視頻客戶端。無線傳輸方式，可選配置，獨立供電。

（3）供電方式。供電方式有220 V交流供電或者太陽能板+蓄電池供電，可根據不同的需求選配。

（4）視頻顯示、視頻控制客戶端。實現各路視頻的分屏顯示，并實現對攝像頭的調焦和云臺控制。

2.3 軟件設計

裝置的軟件設計，采用智能圖像處理技術，對原配客戶端進行再開發嵌入式圖像子分析模塊，軟件流程如下。

（1）依據配置的識別規則提取圖像幀，實現識別區域設定、跟蹤移動識別功能。

（2）調用圖像分析子模塊分析圖像幀信息，實現識別區域內識別物的區分。

（3）將圖像分析結果通過dll接口方式反饋主程序，實現聲光報警器或閃光燈提示現場安全監管人員，并將報警數據存入數據庫。

3 現場模擬

裝置選取某一500 kV線路工程組塔現場進行模擬應用。視頻采集終端采用可伸降支架放置于地面，對準監控區域，全面覆蓋預警、禁行區域。而視頻顯示、視頻控制客戶端置于作業區域外，放置于指揮棚內，避免氣象影響。安全監控時，客戶端顯示界面可實時顯示監控圖像，監控人員根據《安規》的要求，設置好預警、禁行區域，該區域用紅色格子方框標識。現場模擬中，當起吊塔材的搖臂旋至紅色區域，裝置立即檢測到并蜂鳴報警，顯示界面同時以綠色方框標識出預警、禁行區域的異物，整個響應時間低于1 s，安全監控預警快速可靠，滿足使用要求。另外，將裝置在平地上進行了靈敏度測試，在陰天多色背景影響下，可檢測到150 m處的一根φ14的丙綸繩異動，靈敏度符合要求。

4 結語

從現場模擬情況看出，該裝置各項性能基本滿足近電作業安全監控的要求，后續可根據使用狀況改進完善，主要工作有以下兩點。

（1）裝置靈敏度的設置，需專業人員調試完成，下一步擬依據監控距離和監控物件，在出廠時給定靈敏度設置參照表，現場人員只需按表設置并微調即可完成。

（2）硬件方面，進一步將選擇容量更大的UPS后備電源，并做好防塵防水處理。

參考文獻

[1] DL 5009.2-2013，電力建設安全工作規程（第2部分：電力線路）[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[2] Q/GDW 346-2009，架空輸電線路鋼管塔組立施工工藝導則[S].北京：中國電力出版社，2009.

[3] GB 50395-2007，視頻安防監控系統工程設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2007.

[4] 譚浩強.C程序設計[M].3版.北京：清華大學出版社，2014.