智能安全帽在電力應急工作中的應用

國網甘肅省電力公司酒泉供電公司 吳有鵬 王 勇

電力能源高質量供應是社會平穩運作的關鍵要素，因為專業設施使用周期過長、操作不規范等都有幾率會引發電力系統故障問題，因為故障區域的確認性不足亦或是出現多區域故障階段，會引發相關維護工作難度全面提升，特別是不能進行有效的工作交互，也會進一步導致搶修周期提升，更有甚者，由于匱乏系統化的監督管理，也會因為違規操作等出現重大安全事故。對于目前電力行業各類輸電設備檢修、試驗和驗收工作來說，現場工作人員除需攜帶各類安全工器具以外，還需攜帶照相機、攝像機、對講機，該智能安全帽的應用可完全滿足作業現場需求，極大減少公司對照相機、攝像機、對講機的配備數量。通過4G(可拓展5G 網絡)智能安全帽，引導相關工作人員可動態化探究故障所在區域、誘因以及開展進度，第一時間開展維修的專項指導[1]。

1 背景技術及新型智能安全帽工作原理

電力企業員工現場工作離不開安全帽，對安全帽的正確使用和保護已成為每個電力工人習以為常的工作習慣。無論地面工作還是高處作業，安全帽提供了最原始但最有效的人身保護。但現有電力企業員工佩戴安全帽智能單純的起防護作用，對操作現場的反饋、員工操作指示監控等均通過攜帶其余各類設備進行，各類設備均為手持式或者固定式，手持式導致員工操作方便性差，固定式無法清楚捕捉每一個操作步驟。由于應急搶修工作要求高效、高質，在應急檢修現場需應急指揮人員及時掌握現場情況、保持現場通訊，進行有效指揮，并對于現場安全管控、糾正違章、規范員工行為需實時掌握、監督指導。

本實用新型提供了一種智能安全帽，有效的解決了現有安全帽功能單一的問題，通過設置SIM 卡同時附帶攝像、照明等設備，集高清拍照、視頻錄像、語音通話等為一體。

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 網絡)和WiFi 無線通訊模塊、GPS 存儲、報警模塊。可適時記錄現場情況、收集證據、規范施工等。并通過3G/4G(可拓展5G網絡)、WiFi 無線網絡進行實時音視頻信息傳輸，語音對講等功能。具備WiFi 自組網的功能，在無公網信號的區域，可將裝置進行自組網，將裝置作為熱點輸出覆蓋周邊區域，使其組成一個大的網絡，這樣各個裝置之間可進行通信，且裝置自帶存貯功能，可將在無信號區域的視頻回傳至監控平臺[2]。結合后端功能齊全化的監控調控運作平臺，來整體化達成對戶外非固定式個人的動態化調控作用。

圖1 協同后端監控調度指揮平臺

實際的開展步驟主要包括：在其內部的主板當中放置智能卡，以實現在終端方面的自動化撥號功能，并可實現接入附近的通信供應商基站；設施借助專屬通信網絡，依據調配服務器的地址來實現與指揮平臺的有效對接；指導平臺人員借助多樣化終端設備來控制平臺，動態化了解設備所上傳的實時信息，同時借助科學的調配來完成相關的功能應用[3]。

2 新型智能安全帽技術方案

本實用新型產品提供了一種智能安全帽，解決了現有安全帽功能單一的問題。在安全帽體的前端外表面設有安裝盤，安裝盤上縱向安裝有激光燈、攝像頭和照明燈，在安全帽體后端內表面安裝有蓄電池和主板，同時使得蓄電池和主板均與激光燈、攝像頭和照明燈通過導線連通，在安全帽體前邊沿位置安裝有照明激光燈開關、電源鍵、錄像指示鍵、播放器、拾音單元、充電指示燈和開機指示燈。

提高員工在輸電線路檢修工作中的安全技術水平和技能水平，減少員工手部操作設備，保證人身安全，對安全監督機構而言更是代替了安全監管人員的眼睛和嘴巴，可實現遠程安全監控，及時發現作業人員安全隱患，杜絕事故的發生；通過設置SIM 卡同時附帶攝像、照明等設備，實現遠程指導、監視的目的，提高電力設備維修、操作的規范性。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

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后端內表面安裝有蓄電池6和主板7，同時使得蓄電池6和主板7均與激光燈3、攝像頭4和照明燈5通過導線連通，在安全帽體1前邊沿位置安裝有照明激光燈開關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和開機指示燈15，照明激光燈開關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和開機指示燈15均與主板7通過導線連通，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 內存和控制器。所述主板7上設置有USB 口8，所述攝像頭4優選高清廣角攝像頭。

圖2 本實用新型結構示意圖

圖3 前、后端安全帽體安裝結構示意圖

圖4 數據傳送原理圖

圖5 本實用新型安全帽外觀

3 技術效果及優點

集高清拍照、視頻錄像、語音通話等為一體，對員工的操作規范性和技術性難題進行遠程監視指導，并可在員工高空作業時減少手中器材攜帶量，如照相機、對講機等，充分保障人員作業安全，降低人員高空作業安全風險；系統可由線路班組自行維護，可隨現場工作隨時移動，無需大量后臺支持；采用低功耗芯片管理技術，有效的減少裝置的能量損耗，增熱時管理系統，可設置溫度報警值，解決自發熱帶來得的問題，提高整體性能；先進的視頻壓縮編碼技術，提高圖像質量，另外裝置可外擴攝像頭，可同時查看不用方向的視頻，方便運維人員安全作業。

對于目前公司各類檢修、取樣、驗收及事故應急搶修工作來說，現場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、攝像機、對講機，該成果現場應用后可完全滿足作業現場需求，極大減少公司對照相機、攝像機、對講機的配備數量，只需一頂“新型智能安全帽”即可。工作人員配備的照相機3500元+攝像機6800+對講機500元，僅此三項花費10800元；“新型智能安全帽”目前僅為手工制作，包含研發、設計、開模及各類檢測費用，單頂價格為6600元，若申請專利后轉為廠家批量生產，費用將大幅下降。

4 在實踐應用中的創新特性

4.1 頭骨震動式通訊裝置

聲音亦是聲波，是經過空氣來傳導的一種震波，當人在說話時聲音的震動產生強弱疏密的震波，經由口腔散播至空氣來傳送到四面八方，而此震動的音波亦震動到人的頭骨，例如說話時，觸摸頭頂的頭骨會有些震動的感覺。設備中骨骼傳導聲音的麥克風便是基于以上的現象原理來設計。高靈敏度的震動感應麥克風置于頭頂，收集經由骨骼傳導的聲音震動音波，傳送到高科技數字微電腦處理器（CPU），將收集的音頻震動信號（類比信號）轉換成數字信號，數字化的音頻信號經由中央處理器內的頻率篩檢視窗，將人類聲帶所能發出的頻率以外的噪音自動消除，使發話者的音質清晰無失真。

4.2 無線信息圖傳系統

綜合成本低，性能更穩定。組網靈活，可擴展性好，即插即用。管理人員可迅速將新的無線監控點加入到現有網絡中，不需要為新建傳輸鋪設網絡、增加設備，輕而易舉地實現遠程無線監控。無線監控系統是監控和無線傳輸技術的整合，它可將不同地點的現場信息實時通過無線通訊手段傳送到無線監控中心，并自動形成視頻數據庫便于日后的檢索[4]。

4.3 其他

無線短波無網絡對講系統；集高清拍照、視頻錄像、語音通話、線路夜巡時提供光亮照明于一體；可通地面平臺實時接收現場視頻，便于工作現場安全管控，及時發現違章操作并糾正，保護現場人員人身安全；系統可由線路班組自行維護，可隨現場工作隨時移動，無需大量后臺支持，并且可屏蔽帶電作業時電磁現象對通訊裝置的干擾；使用聚合物鋰離子電池，連續拍攝時間大于4小時。

5 在電力應急工作中的應用

為驗證新型智能安全帽在電力應急工作中的實用性，該產品2018年5月至9月在±1100kV 吉泉線路驗收和±800kV 祁韶線檢修中進行實際應用，有效提高員工在輸電線路高空工作中的安全監督和可視化管理。2019年5月在進行敦煌電纜隧道電纜故障應急搶修演練過程中，該安全帽發揮了極大的現場實用性，通過指揮人員對現場情況的了解及每一個點位、工況情況的掌握，及時對現場應急搶修工作進行安排部署，對人員定位、電纜走向等情況做到心中有數，通過實時視頻保障了即時通訊，使工作有點可循、有點可抓、監控到位，從而保障了應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、簡單快捷的電力行業一線員工現場安全監督；有利于杜絕習慣性違章，規范人員行為，保障人身、設備安全；有效減少了工作人員攜帶對講機、照相機等設備登高和操作時的安全風險；將智能安全帽、4G(可拓展5G 網絡)基站、監控中心及多種客戶端融為一體，指揮調度人員可實時了解工作現場情況，及時進行指導搶修、安全監督，從而構建一體化的電力應急聯動系統，會使應急指揮、安全管控的方法和手段更加靈活有效[5]。