黃抒藝 鄒學(xué)通

（深圳供電局有限公司，廣東深圳518101）

0 引言

在配電網(wǎng)日常作業(yè)中，由于觸電和物體打擊導(dǎo)致的傷亡事故時有發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年至今，南網(wǎng)就發(fā)生過兩起觸電身亡事故，而這兩起事故主要是由于安全帽使用不當(dāng)和與帶電設(shè)備（含線路）安全距離不夠引起的。本研究成果主要用于實(shí)時預(yù)警配網(wǎng)員工在日常作業(yè)時的這兩種不安全行為，減少由于人身觸電和物體打擊導(dǎo)致的人身事故危險，保障人身安全。

目前，市場上尚未出現(xiàn)可實(shí)時預(yù)警不安全行為的安全帽用于配電網(wǎng)日常作業(yè)過程中，本研究成果改進(jìn)了僅能對超過安全距離報警、需人為監(jiān)督安全帽佩戴情況、監(jiān)護(hù)人監(jiān)督不到位、無法對不安全行為實(shí)時預(yù)警等現(xiàn)狀，填補(bǔ)了技術(shù)空白。成果的應(yīng)用能及時有效地反饋至視野受視覺或角度因素阻礙的專責(zé)監(jiān)護(hù)人，乃至對設(shè)備安全距離判斷不準(zhǔn)確的作業(yè)人員，以起到警示效果，為作業(yè)人員是否進(jìn)入帶電危險區(qū)域作業(yè)提供了一種非接觸的判斷方式[1]。

在配網(wǎng)日常作業(yè)中，帶電作業(yè)是避免檢修停電、保證正常供電的一種有效措施。面對日益增長的帶電作業(yè)需求，帶電作業(yè)區(qū)域的監(jiān)護(hù)也變得日益重要，該成果能夠?qū)τ趲щ娮鳂I(yè)人員在帶電區(qū)域內(nèi)的不安全行為進(jìn)行預(yù)警，如在帶電作業(yè)中推廣，能夠提高作業(yè)人員的安全性，并加強(qiáng)專責(zé)監(jiān)護(hù)人的監(jiān)護(hù)。同時，該技術(shù)可推廣應(yīng)用至其他輸變電作業(yè)場所，減少員工因不安全行為發(fā)生人身事故的概率，提高作業(yè)安全管理水平，因而具有很強(qiáng)的推廣性[2-3]。

不安全行為預(yù)警智能安全帽可針對配網(wǎng)作業(yè)中常見的不安全行為進(jìn)行實(shí)時預(yù)警，并作為作業(yè)過程中安全管理的依據(jù)，為配電作業(yè)人員的安全警戒提供保障，且對于保證作業(yè)人員的生命安全和設(shè)備及電線路長期、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行具有非常重要的意義。

1 不安全行為預(yù)警智能安全帽系統(tǒng)框架構(gòu)架

不安全行為預(yù)警智能安全帽包括三個基本模塊：信息收集模塊、運(yùn)算模塊和功能輸出模塊，如圖1所示，可實(shí)現(xiàn)與帶電設(shè)備（含電線）安全距離不夠預(yù)警、安全帽使用不當(dāng)預(yù)警、不安全行為記錄與分析的功能。

1.1 電場強(qiáng)度傳感系統(tǒng)

電場強(qiáng)度傳感系統(tǒng)用于在工頻電場中接收信號并對電場強(qiáng)度進(jìn)行測量。通過電學(xué)原理電場測量方法測量交變電場，分析電容式平行板電場傳感器測量工頻電場的可行性和數(shù)學(xué)原理，完成電場強(qiáng)度傳感器的設(shè)計(jì)制作，達(dá)到測量電場強(qiáng)度的目的。

圖1 不安全行為預(yù)警智能安全帽構(gòu)架

1.2 安全帽傳感系統(tǒng)

安全帽傳感系統(tǒng)用于傳感、收集、傳送和保存安全帽的佩戴情況。在電場強(qiáng)度傳感器的基礎(chǔ)上，添加硅膠單點(diǎn)壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)對員工在作業(yè)過程中是否佩戴安全帽的分析，達(dá)到檢測員工佩戴安全帽情況的目的。

1.3 安全預(yù)警系統(tǒng)

安全系統(tǒng)用于實(shí)時預(yù)警員工在作業(yè)工程中的不安全行為。通過聲光報警，以實(shí)際測量的電場強(qiáng)度和員工佩戴安全帽情況作為報警依據(jù)，同時設(shè)定不同不安全行為的預(yù)警功能。此次設(shè)計(jì)中設(shè)置了紅、黃、藍(lán)三種顏色的信號燈和蜂鳴器共同組成的安全預(yù)警系統(tǒng)。

1.4 數(shù)據(jù)分析存儲系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析存儲系統(tǒng)用于儲存、記錄員工在作業(yè)過程中的行為，包括安全行為和不安全行為，這些記錄可作為員工安全教育培訓(xùn)和安全績效考核的依據(jù)，并通過無線傳輸技術(shù)將存儲模塊中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，及時發(fā)送到后臺接駁基站。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 集成性

不安全行為預(yù)警智能安全帽的設(shè)計(jì)是為了能夠?qū)⒆鳂I(yè)過程中分散的人員信息和行為信息展現(xiàn)在同一平臺上進(jìn)行管理，通過RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的收集、傳輸、集成。監(jiān)督人員要確保作業(yè)過程中作業(yè)人員安全信息的精準(zhǔn)性，才能使日常安全管理工作宏觀可控。

2.2 精準(zhǔn)性

不安全行為預(yù)警智能安全帽需準(zhǔn)確地對電場強(qiáng)度數(shù)值和安全帽佩戴情況進(jìn)行判斷及預(yù)警。因此，嚴(yán)格制定了校核規(guī)則和試驗(yàn)方案，以提高系統(tǒng)抗干擾性和穩(wěn)定性，確保誤差在可控范圍內(nèi)，保障系統(tǒng)的實(shí)用性。

2.3 及時性

現(xiàn)場作業(yè)員工大多安全意識較薄弱，目前通過警報提醒他們的行為是最容易普及和管理的。因此，不安全行為預(yù)警智能安全帽采用等效電荷法等算法，保證系統(tǒng)執(zhí)行的效率，確保及時對作業(yè)過程中的不安全行為進(jìn)行預(yù)警。

3 結(jié)語

目前，在電力行業(yè)，智能安全帽的用途單一，主要用于預(yù)防作業(yè)人員的觸電傷亡事故，但并未將作業(yè)人員在作業(yè)時不佩戴安全帽的情況考慮進(jìn)去。因此，本項(xiàng)目的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)一款智能安全帽實(shí)時預(yù)警系統(tǒng)，用于檢測配網(wǎng)員工在日常作業(yè)時的不安全行為，同時預(yù)防觸電和物體打擊導(dǎo)致的傷亡事故，實(shí)現(xiàn)行為信息的采集、處理、傳遞和存儲，以便提高作業(yè)現(xiàn)場管理的效率和安全保障水平，充分發(fā)揮智能安全帽系統(tǒng)在作業(yè)安全管理中的作用。

該項(xiàng)目研究的技術(shù)關(guān)鍵是將電場測量技術(shù)與進(jìn)入帶電區(qū)域未佩戴安全帽的不安全行為檢測技術(shù)相融合；技術(shù)主要難點(diǎn)在于精確電場測距傳感器的設(shè)計(jì)，現(xiàn)行配網(wǎng)輸電線路存在同桿多回路、導(dǎo)線排布方式多樣化、環(huán)境惡劣、電磁場干擾等因素影響，對于多方面兼容的測距方式存在極大的不確定性。本項(xiàng)目構(gòu)建的不安全行為預(yù)警智能安全帽，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)人員的不安全行為和帶電設(shè)備（含線路）電場強(qiáng)度檢測，有利于對配網(wǎng)日常作業(yè)中不安全行為進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并及時反饋預(yù)警信息，防止事故的發(fā)生。研究重點(diǎn)在于作業(yè)人員及帶電設(shè)備（含線路）等位置和屬性信息的監(jiān)測與分析，而在配網(wǎng)作業(yè)中其他不安全行為監(jiān)控方面僅進(jìn)行了初步探討，在未來還需深入研究。

[1]郭紅領(lǐng)，劉文平，張偉勝.集成BIM和PT的工人不安全行為預(yù)警系統(tǒng)研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2014，24（4）：104-109.

[2]武愛敏.變電站視頻中工作人員的識別[D].北京：華北電力大學(xué)，2017.

[3]黃抒藝.基于BIM、通信技術(shù)變電站施工安全管理系統(tǒng)及應(yīng)用[D].北京：華北電力大學(xué)，2016.