張 顯 王正波 沈 毅 張 濤 徐開放

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司淮北供電公司）

0 引言

對(duì)于電力作業(yè)智能輔助裝置，通過對(duì)市場(chǎng)上可攝像的眼鏡（或安全帽）進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)品種較多。而藍(lán)牙、will的無線傳輸技術(shù)在當(dāng)下也比較成熟。美國的google眼鏡還可以上網(wǎng)，所以設(shè)想完全是可以實(shí)現(xiàn)的。其創(chuàng)新點(diǎn)有：①該裝置在帶電的情況下，不會(huì)受電場(chǎng)中的電磁干擾，影響正常工作；②具備多種功能的硬件設(shè)備集成在智能輔助安全帽上，集成多種功能的裝置體積和重量滿足一個(gè)正常人的承受范圍；③智能輔助安全帽裝置的動(dòng)力是通過電池供給，電池的續(xù)航能力可達(dá)12小時(shí)以上。④塔上作業(yè)的智能輔助安全帽裝置與指揮平臺(tái)通過WIFI傳輸，最大傳輸距離可達(dá)200m。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

在提出具體的研制方案前，我們首先要整理出選用的攝像、拍照裝置，在電場(chǎng)是否不被電磁干擾？所有功能集成到護(hù)目鏡（或安全帽）上，其重量是否在人員的承受范圍內(nèi)？數(shù)據(jù)的傳輸是否達(dá)到要求？考慮到有些作業(yè)人員本身就帶了近視眼鏡，就無法再佩帶護(hù)目鏡了。另外，沒有帶過眼鏡的人員作業(yè)時(shí)再佩帶護(hù)目鏡也不習(xí)慣，而帶電作業(yè)時(shí)少不了需佩帶安全帽，所以最終選擇將攝像頭安裝在安全帽上，滿足我們研制的具有拍照、攝像、通話、防護(hù)，作業(yè)人員佩戴裝置在塔上正常進(jìn)行工作，裝置上的攝像頭利用藍(lán)牙傳輸實(shí)時(shí)地將圖像傳輸?shù)降孛娴钠桨咫娔X上，地面的監(jiān)護(hù)人員就能清楚、直觀地看到所有動(dòng)作，通過裝置上的通話功能溝通。而地面的老師傅也可通過裝置對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)。拍攝的影像可作為后期培訓(xùn)的資料對(duì)新進(jìn)人員進(jìn)行培訓(xùn)。該裝置的拍照功能也只需作業(yè)人員一只手操作，大大提高了作業(yè)的安全性和便利。

1.2 實(shí)施方案一

如圖1、圖2、圖3所示，本項(xiàng)目提供了一種電力作業(yè)輔助裝置，包括安全帽，還包括設(shè)置于安全帽上的視覺檢測(cè)組件以及防護(hù)組件。

如圖4、圖5所示，安全帽包括帽體1、減振防護(hù)帶2，帽體1前側(cè)設(shè)有帽檐，帽檐下方兩側(cè)設(shè)置有用于連接防護(hù)組件的第一連接槽1a，帽體1上設(shè)有用于連接減振防護(hù)帶2的第二連接槽1b；第一連接槽1a朝向帽體中心的方向設(shè)置窗口1c，窗口1c的兩側(cè)設(shè)有卡槽1d；本實(shí)施例中安全帽可以是通過改造原有的安全帽也可以單獨(dú)加工制作，安全帽的形態(tài)可以根據(jù)作業(yè)需求以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，前述連接槽等結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)加工，并不影響安全帽的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和功能，因此能夠應(yīng)用到各類工作場(chǎng)合，很容易推廣。

如圖4、圖5、圖6所示，防護(hù)組件包括設(shè)置在帽檐下方的護(hù)目鏡4，用于連接護(hù)目鏡與帽體的第一連接件5，護(hù)目鏡4包括鏡片和鏡框，鏡框的兩側(cè)向上方延伸形成插接頭4a，插接頭4a朝向帽體中心的方向設(shè)置有第一卡條4b；由于在本實(shí)用新型中需要使用紫外線來完成探傷等檢測(cè)任務(wù)，為避免反射的紫外線對(duì)作業(yè)人員的眼部帶來不利影響，因此需要配置防護(hù)眼鏡，同時(shí)還可以根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)防護(hù)眼鏡的鏡片進(jìn)行漸變色設(shè)計(jì)，以使其在高光照的環(huán)境下降低光照強(qiáng)度，降低對(duì)眼部的損害。如圖5所示，第一連接件5嵌設(shè)在窗口1c中，第一連接件5的兩側(cè)設(shè)置有可卡在卡槽1d中的第二卡條5a；第一連接件5的中部設(shè)有空窗，空窗兩側(cè)設(shè)有可與第一可調(diào)4b契合的連接條5d；空窗內(nèi)設(shè)有推舌5b，推舌5b由下向上延伸，推舌5b頂端設(shè)有擠壓部5c；擠壓部用于在拆卸式擠壓插接頭使其與帽體脫離以便于根據(jù)需要進(jìn)行配置使用，還可以在擠壓頭的背側(cè)設(shè)置凸出按鈕以便于操作。

視覺檢測(cè)組件包括固定連接在帽體1前側(cè)的固定板3、安裝在固定板3上的安裝座6、安裝座6朝向帽檐的方向設(shè)有安裝筒6a，安裝筒6a內(nèi)部設(shè)有光源板7，安裝筒6a的頂部開口處嵌設(shè)有可拆卸式鏡片8；光源板上嵌設(shè)有三基色LED陣列以及紫外線燈管。

1.3 實(shí)施例二

如圖7、圖8所示，在前述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，考慮到實(shí)際使用過程中，還可能涉及到更多類型的線纜以及更多種顏色的標(biāo)識(shí)方案，在進(jìn)一步改進(jìn)的實(shí)施中，我們還可以在安裝筒6a內(nèi)部設(shè)置有LED控制器，可充電源通過LED控制器分別與三基色LED陣列連接以控制光線顏色。使用LED控制器我們可以利用三基色LED實(shí)現(xiàn)任意類型的光源合成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更多類型顏色的設(shè)備、線纜或管路的涮查辨識(shí)。

需要注意到的是，在實(shí)際使用過程中為了實(shí)現(xiàn)任意類型的光照合成，每個(gè)LED光源塊中相互間隔設(shè)置有多個(gè)三基色的LED，以使三基色能夠有效組合，圖8中的LED排列方式以及數(shù)目僅用于示例而非限制，根據(jù)實(shí)際需要，三基色LED的數(shù)目和排列方案可以自由設(shè)計(jì)，還可以將三基色LED進(jìn)行封裝后組合成為可變色的獨(dú)立LED光源以便于加工制造。

需要指出的是，本實(shí)用新型中的LED在同時(shí)亮起的時(shí)候作為普通的照明燈進(jìn)行使用，在需要時(shí)，也可以利用紫外線光源對(duì)線纜或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的蟲害、霉變位置進(jìn)行殺菌消毒等無害化處理。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。

安裝筒6a內(nèi)部還設(shè)置有便攜式可充電源，安裝筒6a外套設(shè)有旋轉(zhuǎn)式多檔開關(guān)7，可充電源通過多檔開關(guān)分別與三基色LED陣列和紫外線燈管電連接。還包括設(shè)置在護(hù)目鏡上的微型攝像頭。紫外燈用于在作業(yè)過程中進(jìn)行線路或結(jié)構(gòu)損害的檢查測(cè)試，配置微型攝像頭，能夠在作業(yè)過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集拍攝。

基于前述結(jié)構(gòu)，在使用過程中，我們可以利用有色光照射同色物體和異色物品的不同反射效果來實(shí)現(xiàn)快速分辨涮選，例如采用紅色光照射線纜的時(shí)候，其中紅色的火線將會(huì)被突出顯示，顏色更加鮮紅明亮，而其他顏色均會(huì)顯示成黑色或者具有近似外觀（目視）的深色，進(jìn)而可以快速找到紅色線纜及其路徑，三基色是應(yīng)用最廣泛且具有最高辨識(shí)度的顏色，也是各類線纜管路常用的基礎(chǔ)顏色，因此通過設(shè)置三基色LED并通過控制不同演的LED發(fā)射三種顏色，設(shè)置在安裝筒上的多檔開關(guān)可以便捷的控制LED燈組的顏色類型，實(shí)現(xiàn)不同顏色線纜的分辨。

2 試驗(yàn)過程與結(jié)果

經(jīng)過我公司技術(shù)人員努力及武漢欣泰宇電力電子科技有限公司的配合，此次我們共研究開發(fā)了一套電力作業(yè)智能輔助裝置。該裝置是一個(gè)集視頻采集、實(shí)時(shí)壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸（有線或無線）等功能為一體的嵌入式設(shè)備，設(shè)備接通電源之后就可以獨(dú)立工作，它先把采集的視頻圖像經(jīng)H.264算法進(jìn)行壓縮編碼，然后將壓縮后的視頻數(shù)據(jù)通過高速無線通訊網(wǎng)進(jìn)行傳輸，工作指導(dǎo)人員可以通過客戶端監(jiān)控軟件登錄媒體服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻瀏覽、監(jiān)控、管理、決策和判斷，了解作業(yè)程序及操作方法是否安全正確，并及時(shí)通過語音功能圖進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如下：

（1）監(jiān)控點(diǎn)可隨作業(yè)人員自由移動(dòng)，無需受到有線移動(dòng)的束縛。該裝置的監(jiān)控點(diǎn)主要設(shè)在電力作業(yè)人員常用的安全帽上。安全帽是每個(gè)電力作業(yè)人員必備的安全工具之一。安全帽隨人員移動(dòng)，監(jiān)控點(diǎn)隨安全帽移動(dòng)。因此這種監(jiān)控點(diǎn)的選擇非常靈活，不必?fù)?dān)心受到束縛。

（2）監(jiān)控點(diǎn)可以靈活增減，數(shù)量不受限制。電力作業(yè)參與的人數(shù)往往取決于工作量的多少。并不是每次參與作業(yè)的人數(shù)都是相同的。因此，監(jiān)控點(diǎn)可以根據(jù)參與作業(yè)的人數(shù)靈活增減，做到監(jiān)控?zé)o遺漏。

（3）采用彩色高清晰攝像機(jī)，自動(dòng)聚焦，內(nèi)同步，手動(dòng)10倍變焦，5芯航空接頭有線輸出。

（4）采用骨傳導(dǎo)式耳機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向語音及傳輸，采用鋰離子電池（安全電壓12V供電）待機(jī)可達(dá)8～10小時(shí)（不包括其他設(shè)備供電）。

（5）能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地25幀/秒的圖像傳輸，真正地達(dá)到了DVD畫質(zhì)，能夠清晰地觀察現(xiàn)場(chǎng)的行動(dòng)。

3 技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點(diǎn)

我司研制的電力作業(yè)智能輔助裝置是在安全帽的基礎(chǔ)功能上，高度集成了攝像頭、語音、通信主板等模塊；具有高清視頻采集、語音通訊、對(duì)講、本地視頻存儲(chǔ)等功能，通過該穿戴式設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)通訊的同時(shí)，真正意義上解放現(xiàn)場(chǎng)操作人員雙手。

（1）技術(shù)關(guān)鍵及采取主要措施：①裝置在帶電的情況下，不會(huì)受電場(chǎng)中的電磁干擾，影響正常工作；②具備多種功能的硬件設(shè)備集成在智能輔助安全帽上，集成多種功能的裝置體積和重量滿足一個(gè)正常人的承受范圍；③智能輔助安全帽裝置的動(dòng)力是通過電池供給，電池的續(xù)航能力可達(dá)12小時(shí)以上。④塔上作業(yè)的智能輔助安全帽裝置與指揮平臺(tái)通過WIFI傳輸，最大傳輸距離可達(dá)200m。

該系統(tǒng)能夠?qū)⒅悄茴^盔所采集到的前方作業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)圖像，語音和數(shù)據(jù)信息，壓縮并存入發(fā)射主機(jī)，發(fā)射主機(jī)把數(shù)據(jù)通過編碼器編碼后，將其發(fā)射出去；中間傳輸介質(zhì)有多種網(wǎng)絡(luò)可選，并可配置相應(yīng)的發(fā)射主機(jī)（3G/WIFI/WIFI/COFDM/WOFDM）；后端的移動(dòng)指揮箱接收到發(fā)射主機(jī)傳輸過來的數(shù)據(jù)后，通過有線的方式傳遞給PC終端；在PC終端管理軟件平臺(tái)通過訪問前端（頭盔）IP地址的方式，指揮人員可直接觀看到智能頭盔采集到的圖像數(shù)據(jù)和接收語音數(shù)據(jù)，并及時(shí)下達(dá)指令。

4 結(jié)束語

本項(xiàng)目研究的電力作業(yè)智能輔助裝置的研究主體之一是安全帽。當(dāng)作業(yè)人員頭部受到墜落物的沖擊時(shí)，利用安全帽帽殼、帽襯在瞬間先將沖擊力分解到頭蓋骨的整個(gè)面積上，然后利用安全帽各部位緩沖結(jié)構(gòu)的彈性變形、塑性變形和允許的結(jié)構(gòu)破壞將大部分沖擊力吸收，使最后作用到人員頭部的沖擊力降低到4900N以下，從而起到保護(hù)作業(yè)人員頭部的作用。在安全帽上加裝具備拍照、攝像的視頻裝置，將現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的實(shí)時(shí)狀態(tài)傳輸?shù)胶笈_(tái)指揮平臺(tái)上，便于監(jiān)護(hù)人員實(shí)時(shí)指正，確保作業(yè)人員正確操作，防止因操作不當(dāng)造成事故的發(fā)生，該裝置對(duì)于輸變電人員帶電及高空作業(yè)都適應(yīng)，建議在系統(tǒng)內(nèi)大力推廣。