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        數(shù)字化管控技術(shù)在電力工程建設安全管理中的應用

        2021-04-16 07:01:48中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司胡全李會超
        中國電業(yè)與能源 2021年3期
        關(guān)鍵詞:建設管理

        中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司 胡全 李會超

        電力建設工程具有外部環(huán)境復雜、地理范圍分布廣、人工直接作業(yè)環(huán)節(jié)多、安全風險大等特點,安全管理工作面臨諸多挑戰(zhàn)。本文通過將數(shù)字化管控技術(shù)引入安全管理工作,提升安全管理效率和水平,為電力建設工程安全管理工作提供了新思路和手段。

        引言

        電力是當前人類社會主要的能源類型。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,電力建設也進入發(fā)展快車道。組織好電力建設,關(guān)系國家能源戰(zhàn)略,更關(guān)系到國家經(jīng)濟社會發(fā)展。電力建設安全管理涉及電力建設中人、物、環(huán)境的狀態(tài)管理和控制,是貫穿建設全過程的動態(tài)管理。

        電力建設工程特點

        電力建設工程涵蓋電力生產(chǎn)、傳輸、分配的整個過程,相對其他建設項目,電力建設主要特點如下:

        1.人力參與密集

        由于電力建設的外部環(huán)境復雜,野外作業(yè)多,受交通、地形等因素影響,大型機械難以展開,需要人力操作小型機械或工具,完成各類安裝,電力建設人力參與密集度高。

        2.電網(wǎng)施工地理范圍分布廣,環(huán)境復雜

        從高山大嶺到城市中心,從青藏高原到東部沿海,各類自然和社會環(huán)境下,電力建設均需開展。在不同的環(huán)境條件下,電力建設面臨著千差萬別的安全風險。

        3.安全風險源多

        電力建設安全風險源多。地處交通不便區(qū)域,有交通風險;野外作業(yè),有發(fā)生毒蛇、蚊蟲咬傷等風險;高空作業(yè),有墜落等風險;在跨越其他電力設施和改擴建中,有觸電風險。

        安全管理要點

        電力建設面臨諸多風險,需要進行系統(tǒng)性安全管理。為了有效對工程項目中人、物、環(huán)境因素進行安全控制,保護勞動者的切身利益,避免事故的發(fā)生,必須建立完善的安全生產(chǎn)管理體系及安全施工責任制度。

        安全管理策劃

        電力項目啟動前期,開展安全管理策劃,主要包含以下幾個方面:

        1.建立完整的組織機構(gòu)、明確崗位職責和確立流程化管理模型,提前策劃風險識別與預警機制。

        2.建立安全層級管理。

        電力建設工程從組織結(jié)構(gòu)上屬于系統(tǒng)類。在安全管理中,通過層級管理,實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)風險迅速,快速響應安全需求,系統(tǒng)響應資源全面。

        3.安全培訓。

        電力工程安全培訓,要求建設單位對作業(yè)人員安全生產(chǎn)知識和操作規(guī)范進行培訓,包括對安全生產(chǎn)管理人員、特種作業(yè)人員以及其他從業(yè)人員的培訓教育。

        標準化作業(yè)方案

        標準化作業(yè)就是將電力建設中各個環(huán)境的標準操作步驟和要求以統(tǒng)一的格式描述出來,用來指導和規(guī)范作業(yè),以此達到穩(wěn)定施工、安全施工的目的,并提升電網(wǎng)工程的施工質(zhì)量,促進電力企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

        應急響應

        電力建設單位應建立健全應急管理機構(gòu)與管理制度,組織進行危害識別、風險評估;提前與相關(guān)部門建立應急響應機制,確保應急管理的組織、職責、內(nèi)容、方式符合總體要求;制定應急培訓及演練管理等規(guī)定;落實應急人力、資金、物資、通信、后勤、交通、辦公及技術(shù)保障措施。突發(fā)事件發(fā)生時,相關(guān)單位應根據(jù)突發(fā)事件的級別,啟動相應的分級應急系統(tǒng)。

        數(shù)字化管控

        數(shù)字化是進行電力建設安全管理的有效手段。以實現(xiàn)電力建設安全生產(chǎn)全要素數(shù)字化管理為目標,圍繞風險分級管控和隱患排查治理體系、過程安全管理、安全生產(chǎn)標準化等內(nèi)容,建立數(shù)字化安全管理平臺,實現(xiàn)安全管理內(nèi)容數(shù)字化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化、響應標準化和快速化。

        平臺基本構(gòu)架

        數(shù)字安全管理平臺架構(gòu)分為感知層、數(shù)據(jù)層、服務層和用戶層(見圖1)。

        1.用戶層具有業(yè)務管理、視頻圖像、數(shù)據(jù)分析等功能,為管理人員獲取信息和科學決策提供支持。以GIS 為基礎,采用三維可視化系統(tǒng),提供人員、施工、事件等的空間位置關(guān)系和直觀統(tǒng)計分析,為安全生產(chǎn)管理提供便利。

        圖1 數(shù)字化安全管理平臺架構(gòu)

        2.服務層是采用SOA設計理念,將用戶層的功能進行二次抽象,形成高可靠性、高維護性中間件。GIS 是空間分析的基礎性服務,可采用行業(yè)內(nèi)成熟的Supermap、Skyline 等商業(yè)化平臺;Web服務是進行業(yè)務整合的有效手段,實現(xiàn)業(yè)務實體的結(jié)構(gòu)與關(guān)聯(lián)表達,并為規(guī)則的擴展提供便利性;數(shù)據(jù)分析基于數(shù)據(jù)庫的基本操作,將業(yè)務查詢、分析包裝為服務,降低對應用人員知識背景的要求;AI 輔助是將智能分詞,專家邏輯推斷,圖像識別等模塊引入系統(tǒng),為快速定位查詢,智能報警等提供支撐。

        3.數(shù)據(jù)層是整個項目的資源中心。數(shù)據(jù)中心采用虛擬化技術(shù),對不同平臺接入的數(shù)據(jù)進行資源池管理,并動態(tài)分配硬件資源,形成數(shù)據(jù)存儲、基礎數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)共享交換等應用支撐。

        4.感知層是支撐和實現(xiàn)各終端數(shù)據(jù)接入的基礎,包括數(shù)據(jù)采集設備,網(wǎng)絡傳輸設備,實時性要求高的終端還應配置邊緣計算模塊,實現(xiàn)影像圖像采集,電子信息記錄,區(qū)域管控等功能。

        技術(shù)難點及解決方案

        數(shù)字化安全管理平臺的開發(fā)是一個綜合系統(tǒng)工程,需要電力安全生產(chǎn)人員和軟件廠商緊密配合,底層技術(shù)涉及GIS、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等諸多領域,開發(fā)難度大、研發(fā)周期長。本文在總結(jié)前期開發(fā)經(jīng)驗的基礎上,針對研發(fā)過程中的難點,給出解決方案。

        1.多源數(shù)據(jù)融合。數(shù)字化安全管理平臺的數(shù)據(jù)源包括基礎的航空影像、高程、矢量等地理信息數(shù)據(jù),工程設計、施工組織等本體數(shù)據(jù),現(xiàn)場人員主動報備數(shù)據(jù),現(xiàn)場設備采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)種類多,格式和規(guī)模差異很大。解決數(shù)據(jù)融合問題,一是采用分布和集中存儲相結(jié)合的數(shù)據(jù)底層架構(gòu),將功能數(shù)據(jù)按照不同類型采用不同存儲方案,集中數(shù)據(jù)節(jié)點僅進行數(shù)據(jù)二次抽取加工,保證了數(shù)據(jù)的完整性和應用的便捷性;二是建立數(shù)據(jù)中臺,統(tǒng)一負責數(shù)據(jù)間的交互處理,標準化定義數(shù)據(jù)接口,由各接入數(shù)據(jù)源負責接入;三是應用行業(yè)成熟的數(shù)據(jù)模型,例如GIS 系統(tǒng)的LOD 數(shù)據(jù)模型,工程數(shù)據(jù)中的骨架組織模型,避免另起爐灶,增加開發(fā)工作量和系統(tǒng)復雜性。

        2.平臺應用貫通。數(shù)字化安全管控需要滲透到電力建設生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),數(shù)據(jù)的采集、分析等功能模塊應在電腦端、移動端、網(wǎng)頁端均能應用。針對此需求,應在平臺統(tǒng)一規(guī)劃的基礎上,對功能進行計算量、數(shù)據(jù)量、應用頻率等綜合分析,對電腦端進行深度部署,對移動端重點部署數(shù)據(jù)采集及輸入,對網(wǎng)頁端側(cè)重數(shù)據(jù)展示,對專業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺應關(guān)注特定應用,通過多端融合,實現(xiàn)數(shù)字化管理的全面覆蓋。

        3.實時數(shù)據(jù)采集及處理。在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集通過運用遠程視頻監(jiān)控、手持智能終端巡查、物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測等手段實現(xiàn),采集數(shù)據(jù)量大,視頻數(shù)據(jù)日增長量都在GB 級別,告警部分實時要求性高,響應速率一般要求秒級,避免安全風險擴大化。通過建立標準的數(shù)據(jù)采集方案和高性能、高可靠性的傳輸系統(tǒng),將數(shù)據(jù)從生產(chǎn)業(yè)務端傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)系統(tǒng),數(shù)據(jù)可以增量同步也可全量同步,將部分數(shù)據(jù)壓縮、影像切分等功能部署在采集端,實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效高質(zhì)采集。

        4.三維仿真。三維仿真實訓是依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡通信等技術(shù),對涉及高危或極端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作、高成本、高消耗、大型或綜合訓練等領域,在虛擬仿真的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)安全隱患,培訓標準作業(yè)方法。三維仿真應采用商業(yè)化虛擬引擎實現(xiàn),同時還要制定三維場景數(shù)據(jù)建模規(guī)范流程,控制模型數(shù)據(jù)、紋理貼圖等平衡,結(jié)合大場景動態(tài)加載技術(shù),最終實現(xiàn)大規(guī)模場景數(shù)據(jù)的流暢顯示與優(yōu)化。

        結(jié)論

        電力建設工程項目安全風險點多,管理工作任務重,為避免事故的發(fā)生,必須建立完善的安全生產(chǎn)管理體系及安全施工責任制度。

        數(shù)字化是進行電力建設安全管理的有效手段。通過建立數(shù)字化安全管理平臺,從而實現(xiàn)安全管理內(nèi)容數(shù)字化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化和處置路由化,全面提升電力建設工程安全管理水平。

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