水電站單兵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)研究與應(yīng)用

［關(guān)鍵詞］水電站；單兵作業(yè)；生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管控；智能化

在水電站運(yùn)營(yíng)管理中，巡檢工作一直是確保設(shè)備安全、預(yù)防事故的重要環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)的人工巡檢方式存在著諸多不足，如人為因素多、管理成本高、無(wú)法監(jiān)督巡檢人員工作狀態(tài)等缺陷。隨著電廠規(guī)模的擴(kuò)大和設(shè)備數(shù)量的增加，傳統(tǒng)巡檢方式的局限性日益凸顯，迫切需要一種更高效、智能化的巡檢系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。引入單兵系統(tǒng)及先進(jìn)技術(shù)是解決當(dāng)前問題的有效途徑。結(jié)合云計(jì)算、5G、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，可以構(gòu)建一體化云網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，為單兵系統(tǒng)建設(shè)提供強(qiáng)有力的保障，從“云、網(wǎng)、端”三位一體安全融合的架構(gòu)演進(jìn)，推進(jìn)電站數(shù)字化、智能化發(fā)展。文章主要通過探討水電站單兵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，以提高電站安全系數(shù)，提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率和準(zhǔn)確度，降低失誤率，從而為水電站運(yùn)營(yíng)管理帶來(lái)新的突破和提升。

1 技術(shù)路線與關(guān)鍵技術(shù)

1.1 UWB定位技術(shù)在水電站安全監(jiān)管中的應(yīng)用

UWB（超寬帶）定位技術(shù)作為一種全新的定位技術(shù)，在水電站安全監(jiān)管中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。該技術(shù)利用超寬帶脈沖信號(hào)進(jìn)行通信和定位，具有極高的定位精度和抗干擾能力，適用于室內(nèi)、復(fù)雜環(huán)境下的定位場(chǎng)景。UWB定位技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水電站人員、設(shè)備等關(guān)鍵目標(biāo)的精準(zhǔn)定位。通過布署錨節(jié)點(diǎn)和標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)，結(jié)合三角定位或“指紋”定位方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電站內(nèi)各個(gè)區(qū)域的實(shí)時(shí)定位，包括主副廠房、發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層等重要區(qū)域，保證作業(yè)人員的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，UWB定位技術(shù)還能夠結(jié)合安全風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域的快速識(shí)別和監(jiān)管。通過設(shè)定電子圍欄和安全警戒區(qū)域，當(dāng)人員接近或進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)發(fā)出本地和遠(yuǎn)程預(yù)警提示，有效預(yù)防事故發(fā)生，保障人員安全。

另外，UWB定位技術(shù)還可用于巡檢任務(wù)的規(guī)劃與管理。結(jié)合歷史軌跡查詢和實(shí)時(shí)軌跡跟蹤功能，系統(tǒng)可以對(duì)巡檢人員的行動(dòng)軌跡進(jìn)行記錄和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)巡檢盲區(qū)和漏檢現(xiàn)象，提高巡檢效率和準(zhǔn)確性。

1.2 感知智能技術(shù)的作用與優(yōu)勢(shì)

（1）實(shí)時(shí)環(huán)境感知。感知智能技術(shù)能夠通過傳感器等設(shè)備實(shí)時(shí)感知水電站內(nèi)部的環(huán)境信息，包括溫度、濕度、氣體濃度等，幫助監(jiān)測(cè)潛在的安全隱患和異常情況。

（2）智能分析預(yù)警。基于感知智能技術(shù)的數(shù)據(jù)采集和分析，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別異常情況，并實(shí)時(shí)發(fā)出預(yù)警通知。例如，對(duì)于溫度異常或氣體泄漏等情況，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)人員采取相應(yīng)的安全措施。

（3）智能巡檢與作業(yè)協(xié)同。感知智能技術(shù)可以與巡檢設(shè)備、機(jī)器人等智能設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站設(shè)備的智能巡檢和作業(yè)協(xié)同。通過自主感知、規(guī)劃路徑、執(zhí)行任務(wù)等功能，提高了巡檢和作業(yè)的效率和準(zhǔn)確性。

（4）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策。感知智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)的采集、分析及挖掘，為水電站管理者提供數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策支持。通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè)，可以更好地指導(dǎo)安全管理和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，降低風(fēng)險(xiǎn)并提高效率。

（5）遠(yuǎn)程監(jiān)控與指揮。基于感知智能技術(shù)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控和指揮，管理人員可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)時(shí)查看設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境信息等，并進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮和應(yīng)急處理，提高了對(duì)水電站安全生產(chǎn)的監(jiān)管能力。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在水電站單兵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)的開發(fā)過程中，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面而深入的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)架構(gòu)、模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)流程、用戶界面等方面。

在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)上，確定系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和組成部分，包括前端用戶界面、后端服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)等模塊的劃分和組織，確定系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的交互方式和通信協(xié)議，確保系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)淙鐖D1所示。

在模塊設(shè)計(jì)方面，主要包括了功能定義、輸入輸出、數(shù)據(jù)處理流程等方面。每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)應(yīng)符合單一職責(zé)原則，保證模塊之間的獨(dú)立性和高內(nèi)聚性，便于后續(xù)的開發(fā)和維護(hù)。

用戶界面設(shè)計(jì)主要包括各個(gè)功能模塊的界面布局、交互方式、操作流程等設(shè)計(jì)，注重用戶體驗(yàn)和界面友好性，確保用戶能輕松地使用系統(tǒng)進(jìn)行操作。

在安全性上，重視系統(tǒng)的安全機(jī)制和控制策略設(shè)計(jì)，保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和功能不受未授權(quán)訪問和惡意攻擊，包括身份認(rèn)證、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)加密等方面的設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

最后進(jìn)行性能優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能優(yōu)化策略，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和響應(yīng)速度，包括對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試和優(yōu)化，確保系統(tǒng)能夠滿足高并發(fā)、大數(shù)據(jù)量等場(chǎng)景的需求。

2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用以巡檢人員智能型工作記錄儀設(shè)備為載體，與作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控監(jiān)督管理系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電站作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程專家（指揮者、管理者或調(diào)控中心等）之間的影像實(shí)時(shí)傳輸，迅速將分散于公司內(nèi)甚至更遠(yuǎn)的專業(yè)技術(shù)人員、管理人員匯聚到一個(gè)平臺(tái)，實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)督、交流及指揮。融合精準(zhǔn)定位、視頻聯(lián)動(dòng)、歷史軌跡、智能巡檢到點(diǎn)到崗、自動(dòng)化巡檢任務(wù)確認(rèn)、巡檢報(bào)告輸出等功能對(duì)電站內(nèi)巡檢進(jìn)行現(xiàn)代智能化管理，使得水電站安全系數(shù)顯著提高，提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率和準(zhǔn)確度，降低運(yùn)營(yíng)成本，降低失誤率。

3 應(yīng)用場(chǎng)景與前景

3.1 安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管控、分析及預(yù)警的應(yīng)用場(chǎng)景

（1）巡檢作業(yè)安全管理。在水電站的巡檢作業(yè)中，巡檢人員可能面臨各種潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，如高空作業(yè)、密閉空間進(jìn)入等。該系統(tǒng)可以通過UWB定位技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巡檢人員的位置信息，并結(jié)合感知智能技術(shù)對(duì)巡檢作業(yè)過程中的安全行為進(jìn)行分析和評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)警潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）設(shè)備運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)。水電站設(shè)備的異常運(yùn)行可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，如設(shè)備過熱、漏電等。通過該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，利用感知智能技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況并預(yù)警，以避免安全事故的發(fā)生。

（3）作業(yè)人員行為管理。在水電站的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)人員的行為可能影響到安全生產(chǎn)的進(jìn)行，如違規(guī)操作、超時(shí)作業(yè)等。該系統(tǒng)可以通過UWB定位技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)人員的位置信息，并結(jié)合感知智能技術(shù)對(duì)作業(yè)人員的行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管和評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正不安全的行為。

（4）安全事故追溯與分析。一旦發(fā)生安全事故，及時(shí)進(jìn)行事故追溯與分析對(duì)于防止類似事故再次發(fā)生具有重要意義。該系統(tǒng)可以通過記錄和分析歷史數(shù)據(jù)，對(duì)安全事故進(jìn)行追溯與分析，找出事故的根源，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施和預(yù)防措施，以提高安全生產(chǎn)水平。

（5）安全預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)。在水電站的運(yùn)行過程中，可能會(huì)面臨各種突發(fā)情況，如設(shè)備故障、自然災(zāi)害等。該系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析數(shù)據(jù)，提前發(fā)現(xiàn)可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以便進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)和處置，最大程度地減少損失和危害。

3.2 項(xiàng)目轉(zhuǎn)化前景與影響

水電站單兵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用將對(duì)水電站的安全生產(chǎn)管理產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，并在未來(lái)帶來(lái)廣泛的轉(zhuǎn)化前景。

（1）提升水電站安全生產(chǎn)水平。該系統(tǒng)的應(yīng)用將有效提升水電站的安全生產(chǎn)水平。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析及預(yù)警，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處置潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，降低事故發(fā)生的可能性，保障水電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）減少人為因素影響。傳統(tǒng)的安全監(jiān)管方式通常依賴人工巡檢和管理，存在漏檢、誤檢等問題。而該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠減少人為因素的影響，通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)和智能分析，提高安全監(jiān)管的準(zhǔn)確性和可靠性。

（3）提高工作效率。該系統(tǒng)的應(yīng)用將大幅提高水電站的工作效率。通過自動(dòng)化巡檢、實(shí)時(shí)監(jiān)管和預(yù)警，能夠減少人力資源的浪費(fèi)和重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率和生產(chǎn)效益。

（4）推動(dòng)智能化發(fā)展。該系統(tǒng)的研究與應(yīng)用將推動(dòng)水電站的智能化發(fā)展。通過引入先進(jìn)的UWB定位技術(shù)和感知智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)安全生產(chǎn)的智能監(jiān)管和管理，為水電站的智能化轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支持和示范。

（5）提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。水電站作為重要的能源供應(yīng)單位，安全生產(chǎn)管理的水平直接影響到企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)力。該系統(tǒng)的應(yīng)用將提高水電站的安全生產(chǎn)管理水平，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)形象。

4 效益分析

4.1 管理效益

4.1.1 安全監(jiān)管價(jià)值

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警。系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水電站各個(gè)區(qū)域的人員活動(dòng)和設(shè)備運(yùn)行情況，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)行預(yù)警，提高了安全監(jiān)管的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

（2）精細(xì)化管理。結(jié)合UWB定位技術(shù)和感知智能技術(shù)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人員巡檢路線的規(guī)劃和監(jiān)督，對(duì)重要作業(yè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)了安全監(jiān)管的精細(xì)化管理。

4.1.2 生產(chǎn)管理價(jià)值

（1）生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化。系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)人員進(jìn)行合理調(diào)配，科學(xué)安排巡檢和維護(hù)任務(wù)，優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)流程，提高生產(chǎn)效率和資源利用率。

（2）故障診斷與處理。系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和異常情況，并進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和處理，降低了設(shè)備故障帶來(lái)的停機(jī)損失和維修成本。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

在水電站單兵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)的應(yīng)用中，經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在多個(gè)方面：①通過引入單兵系統(tǒng)及先進(jìn)技術(shù)，可以提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。系統(tǒng)的智能化監(jiān)管和管理能力能夠有效減少人力資源的浪費(fèi)，優(yōu)化生產(chǎn)流程，從而降低運(yùn)營(yíng)成本。②該系統(tǒng)提供了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，大幅降低了事故發(fā)生的概率，減少了因事故造成的生產(chǎn)中斷和損失，進(jìn)而提升了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和持續(xù)性，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著顯著的正面影響。③該系統(tǒng)提高了人身安全保障價(jià)值，為現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供了更加安全可靠的工作環(huán)境，減少了因事故導(dǎo)致的人身傷害和相關(guān)醫(yī)療費(fèi)用，從而降低了企業(yè)的人力資源成本。

4.3 研究效益

研究過程中，對(duì)UWB定位技術(shù)和感知智能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了深入探索，推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)在水電站安全監(jiān)管領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，為行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步提供了新的思路和方向。通過技術(shù)研究，解決了水電站巡檢工作存在的實(shí)際問題，如安全監(jiān)管不到位、巡檢效率低下等，為提升水電站管理水平和安全生產(chǎn)水平提供了有效的技術(shù)支撐。

研究過程中提出的基于云計(jì)算、5G、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了水電站信息化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的智能化分析和利用，為提升管理效率和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)水平奠定了基礎(chǔ)。

通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段的工作，將智能化管理理念落地實(shí)施，為水電站管理模式的升級(jí)和轉(zhuǎn)型提供了可行性方案和示范。

5 結(jié)束語(yǔ)

水電站單兵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用是當(dāng)前信息化、智能化發(fā)展的重要方向之一。通過對(duì)UWB定位技術(shù)和感知智能技術(shù)的深入研究與應(yīng)用，可解決水電站巡檢工作中存在的諸多問題，提升管理效率和安全生產(chǎn)水平。水電站單兵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)的實(shí)施不僅為水電站安全管理提供了有效的技術(shù)手段和解決方案，也為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展提供了重要的參考和借鑒。未來(lái)，需將繼續(xù)深化技術(shù)研究，不斷優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，探索更多的應(yīng)用場(chǎng)景與前景。同時(shí)，也將加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研合作，促進(jìn)學(xué)術(shù)界與實(shí)際應(yīng)用之間的深度交流與合作，共同推動(dòng)水電站安全管理水平的提升和信息化、智能化發(fā)展的進(jìn)步。