蔣一峰

（中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100192）

引言

輸變電工程建設(shè)，其具有安全風(fēng)險(xiǎn)大、作業(yè)點(diǎn)多面廣、施工場(chǎng)地開(kāi)放、分包人員眾多且流動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，安全生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻。電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起和發(fā)展為電網(wǎng)基建安全質(zhì)量管理提供了新的基礎(chǔ)支持，極大地提升了施工現(xiàn)場(chǎng)安全感知、信息共享、智能預(yù)警水平，確保了施工安全始終可控、能控、在控。本文以電網(wǎng)基建安全質(zhì)量監(jiān)控平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱監(jiān)控平臺(tái)）為載體，闡述物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在電網(wǎng)建設(shè)安全質(zhì)量管理領(lǐng)域的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，對(duì)電網(wǎng)基建管理信息化工作具有一定的借鑒意義。

一、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程的重要部分，其含義是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，基本特點(diǎn)是：信息多源、全面感知、可靠傳遞、智能控制[1-2]。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是指充分利用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息和先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互、具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理和靈活便捷等特點(diǎn)的智慧服務(wù)系統(tǒng)，具有智慧化、多元化和生態(tài)化特征[3]。

二、電網(wǎng)基建安全質(zhì)量信息監(jiān)控平臺(tái)的構(gòu)建

1.監(jiān)控平臺(tái)的組成

監(jiān)控平臺(tái)從管理層級(jí)上分為公司監(jiān)控平臺(tái)、二級(jí)公司監(jiān)控平臺(tái)以及基建工程現(xiàn)場(chǎng)感知端組成。公司監(jiān)控平臺(tái)是由監(jiān)控平臺(tái)硬件及軟件設(shè)備和運(yùn)行團(tuán)隊(duì)組成。運(yùn)行團(tuán)隊(duì)由監(jiān)控平臺(tái)管理人員、值班人員、技術(shù)開(kāi)發(fā)、運(yùn)維人員組成。二級(jí)公司監(jiān)控平臺(tái)由二級(jí)公司監(jiān)控設(shè)備設(shè)施和運(yùn)行團(tuán)隊(duì)組成?；üこ态F(xiàn)場(chǎng)感知端包括監(jiān)控視頻攝像頭、移動(dòng)APP以及其他監(jiān)測(cè)感知設(shè)備組成。

2.監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)用終端劃分

監(jiān)控平臺(tái)的應(yīng)用終端分為WEB終端和APP終端，WEB終端采用了互聯(lián)網(wǎng)私有云技術(shù)，APP終端應(yīng)用了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。WEB終端主要由風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)電子地圖、視頻輪循監(jiān)控、安全質(zhì)量管理信息統(tǒng)計(jì)分析、違章智能圖像識(shí)別等模塊組成。APP終端將視頻監(jiān)控、電話調(diào)度、錄音錄像等多種功能進(jìn)行全面的整合，搭建了監(jiān)控平臺(tái)與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)溝通的渠道，包含電子地圖、到崗到位、作業(yè)票管理等功能模塊。

三、基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)基建安全質(zhì)量監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)

電網(wǎng)基建安全質(zhì)量信息監(jiān)控平臺(tái)綜合運(yùn)用了多媒體交互、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息流、業(yè)務(wù)流、管理流交互融合，具有信息感知、數(shù)據(jù)共享、智能預(yù)警等功能特征，其總體架構(gòu)設(shè)計(jì)具有泛在電力物聯(lián)網(wǎng)特征，分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層。

1.感知層

將現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)布控球、固定攝像頭、移動(dòng)APP、智能穿戴記錄儀獲取數(shù)據(jù)與二級(jí)單位監(jiān)控中心對(duì)接，整合二級(jí)單位基建安全質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過(guò)公司監(jiān)控平臺(tái)與二級(jí)公司監(jiān)控中心或數(shù)據(jù)中心對(duì)接，調(diào)取視頻圖像及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，作為公司監(jiān)控平臺(tái)顯示數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

2.傳輸層

根據(jù)電網(wǎng)基建作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，視頻圖像等感知數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉?jí)公司監(jiān)控平臺(tái)選用外部互聯(lián)網(wǎng)，采用“有線+無(wú)線”互補(bǔ)模式。公司監(jiān)控平臺(tái)和二級(jí)公司監(jiān)控臺(tái)視頻、數(shù)據(jù)傳輸采用公司內(nèi)網(wǎng)、公司外網(wǎng)同步方式進(jìn)行。

3.平臺(tái)層

平臺(tái)層兼?zhèn)涔芾矸?wù)、流媒體服務(wù)、級(jí)聯(lián)服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、視頻存儲(chǔ)服務(wù)、視頻圖像處理服務(wù)、移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)等功能，負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)囊曨l圖像、信息數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行存儲(chǔ)、篩選清洗和挖掘等處理。

4.應(yīng)用層

應(yīng)用層分為大屏應(yīng)用、桌面應(yīng)用、APP應(yīng)用三個(gè)部分。大屏應(yīng)用中主要有電子地圖、視頻監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、APP調(diào)控等功能；桌應(yīng)用主要有風(fēng)險(xiǎn)地圖、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、基礎(chǔ)管理等功能；移動(dòng)APP應(yīng)用主要有現(xiàn)場(chǎng)管控、視頻綁定、人員信息、遠(yuǎn)程呼叫等功能（如圖1所示）。

圖1 電網(wǎng)基建安全質(zhì)量信息監(jiān)控平臺(tái)總體架構(gòu)

四、面向電網(wǎng)基建安全管理的電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

電網(wǎng)基建安全質(zhì)量管理包含公司、二級(jí)公司、項(xiàng)目部、作業(yè)班組各層級(jí)的管理指令傳遞、管理信息的流動(dòng)，電網(wǎng)基建安全質(zhì)量信息監(jiān)控平臺(tái)構(gòu)建了各層級(jí)之間的管理，實(shí)現(xiàn)了可視化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理[4-5]，本文按照感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層與應(yīng)用層的體系結(jié)構(gòu)，對(duì)監(jiān)控平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行梳理、歸類和分析。

1.感知層關(guān)鍵技術(shù)

基建安全質(zhì)量監(jiān)控平臺(tái)的感知層利用各種智能監(jiān)測(cè)裝置對(duì)輸變電工程施工作業(yè)的各環(huán)節(jié)的進(jìn)行實(shí)時(shí)感知和信息采集，對(duì)影響施工現(xiàn)場(chǎng)安全的關(guān)鍵影像數(shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)，根據(jù)需要有時(shí)還需對(duì)采集信息進(jìn)行初步處理。

視頻監(jiān)控：在高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采用具備移動(dòng)偵測(cè)、長(zhǎng)距變焦、旋轉(zhuǎn)視角、抓拍回放功能的高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)，對(duì)作業(yè)全過(guò)程實(shí)時(shí)視頻采集。

人員定位：通過(guò)集成北斗或GPS定位模塊、SIM卡的安全帽跟蹤作業(yè)人員行走軌跡，確保到崗到位要求落實(shí)。

傳感器監(jiān)測(cè)：主要包括環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)、設(shè)備及設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。環(huán)境監(jiān)測(cè)包括施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫濕度、風(fēng)速、敏感氣體濃度等數(shù)據(jù)，設(shè)備及設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括建構(gòu)筑物沉降位移、抱桿、牽張?jiān)O(shè)備受力狀態(tài)、拉線傾角等數(shù)據(jù)。

2.網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸分為公司外網(wǎng)傳輸與公司內(nèi)網(wǎng)傳輸，各個(gè)二級(jí)公司的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)主要在公司外網(wǎng)進(jìn)行傳輸，系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要來(lái)自公司內(nèi)網(wǎng)的基建管理信息系統(tǒng)。

2.1 無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)。在4G信號(hào)覆蓋區(qū)域邊緣點(diǎn)設(shè)置無(wú)線接力設(shè)備，作為信號(hào)的發(fā)射源，擴(kuò)大4G信號(hào)覆蓋區(qū)域、增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，保證野外進(jìn)行組塔架線等作業(yè)的輸變電施工現(xiàn)場(chǎng)感知設(shè)備網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定。

2.2 有線傳輸關(guān)鍵技術(shù)。新建變電站工程通過(guò)接入運(yùn)營(yíng)商光纖寬帶，將現(xiàn)場(chǎng)采集的視頻、圖像、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉?jí)公司監(jiān)控中心，公司監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)公司外網(wǎng)級(jí)聯(lián)調(diào)取省級(jí)公司監(jiān)控視頻。

3.平臺(tái)層關(guān)鍵技術(shù)

平臺(tái)層主要負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行存儲(chǔ)、篩選清洗和數(shù)據(jù)挖掘等處理，為各類應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.1 視頻數(shù)據(jù)接入清洗。電網(wǎng)基建安全質(zhì)量信息監(jiān)控平臺(tái)的視頻數(shù)據(jù)來(lái)自二級(jí)公司的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，系統(tǒng)需要調(diào)用二級(jí)公司三級(jí)以上作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，需要對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選核查，過(guò)濾掉無(wú)用的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

3.2 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接入清洗。由于公司基建管理信息系統(tǒng)與監(jiān)控平臺(tái)數(shù)據(jù)關(guān)系的復(fù)雜性，數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、傳輸方式的不一致，導(dǎo)致雙方均存在一定的修改和升級(jí)工作，存在數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換、字段的增補(bǔ)等。

4.應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)

應(yīng)用層分為大屏應(yīng)用、桌面應(yīng)用、移動(dòng)APP應(yīng)用三個(gè)部分，包括各種不同業(yè)務(wù)或服務(wù)所需要的應(yīng)用處理系統(tǒng)，通過(guò)軟件定義技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，業(yè)務(wù)應(yīng)用包括風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)信息電子地圖、視頻監(jiān)控輪循系統(tǒng)、安全質(zhì)量信息統(tǒng)計(jì)等。

風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)電子地圖模塊：能顯示各二級(jí)公司在建工程項(xiàng)目、二、三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)位置分布及內(nèi)容信息等信息。

視頻輪循監(jiān)控模塊：以九宮格畫(huà)面輪循顯示作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)視頻，單個(gè)畫(huà)面攝像頭與風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)電子地圖作業(yè)點(diǎn)綁定。

安全質(zhì)量管理信息統(tǒng)計(jì)分析模塊：能夠?qū)崿F(xiàn)在建工程項(xiàng)目、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、分包隊(duì)伍及人員、安全培訓(xùn)考試、安全質(zhì)量績(jī)效考核等信息的統(tǒng)計(jì)分析。

違章智能圖像識(shí)別模塊：可實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)基坑防護(hù)、圍欄設(shè)置、臨邊作業(yè)、登高作業(yè)、安全帽佩戴等相關(guān)違章的智能識(shí)別。

結(jié)論

本文闡述了基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)基建安全質(zhì)量信息監(jiān)控平臺(tái)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，從感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層4個(gè)層面介紹了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)在平臺(tái)中的運(yùn)用。通過(guò)電網(wǎng)基建安全質(zhì)量信息監(jiān)控平臺(tái)的搭建，實(shí)現(xiàn)多媒體技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)與信息監(jiān)控平臺(tái)的高度融合，該項(xiàng)研究對(duì)促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)數(shù)字化、信息化、智能化水平，提升電網(wǎng)建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平具有積極作用。