明華

重慶市科源能源技術(shù)發(fā)展有限公司 重慶 400041

引言

電廠檢修是一項(xiàng)工期長(zhǎng)、任務(wù)緊、人員雜、涉及面廣、不安全因素難預(yù)控的工作，如何確保安全、優(yōu)質(zhì)、高效完成檢修任務(wù)是電廠安全生產(chǎn)工作中的重點(diǎn)任務(wù)之一。伴隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，采用智能化技術(shù)，人防、物防、技防相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)安全管控，利于電力企業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，更能夠推動(dòng)電力自動(dòng)化安全技術(shù)的提升，進(jìn)而帶動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。

1 電廠檢修現(xiàn)場(chǎng)智能化管控的必要性

近年來(lái)，我國(guó)發(fā)生了一系列重大安全事故，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。由于電力系統(tǒng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性以及電力系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜性的不斷增加，因此需要非常重視電廠生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行。電力企業(yè)加強(qiáng)檢修現(xiàn)場(chǎng)智能化管控，提升現(xiàn)場(chǎng)安全作業(yè)管控能力，有利于全面提升企業(yè)安全檢修運(yùn)行水平。

電力企業(yè)檢修現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)的安全管控通過(guò)制度約束進(jìn)行，自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行輔助。主要通過(guò)事先制定各類條例規(guī)定，通過(guò)安規(guī)培訓(xùn)等方式規(guī)范工作人員行為等，然而人員存在疏忽等問(wèn)題導(dǎo)致可靠性差[2]。同時(shí)目前自動(dòng)化技術(shù)更多的是發(fā)揮輔助監(jiān)管的作用，沒(méi)有有效預(yù)警和聯(lián)動(dòng)，導(dǎo)致人員在生產(chǎn)過(guò)程中違規(guī)違章行為沒(méi)有得到及時(shí)制止與糾正，這也是各種不安全事件發(fā)生后風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)大的重要原因。隨著電力企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，傳統(tǒng)的安全管控措施已經(jīng)很難滿足電廠檢修現(xiàn)場(chǎng)安全管理的發(fā)展需求。

雖然電廠建立了較為完善的安全管控規(guī)章制度，采用了“五防”、“兩票”等安全管控制度[3]，但這些制度仍不能完全解決電廠的安全管控問(wèn)題，人為因素引起的事故時(shí)有發(fā)生。因此，為滿足電廠檢修現(xiàn)場(chǎng)的安全管控建設(shè)需求，構(gòu)建全面的、系統(tǒng)的、高效的智能化安全管控系統(tǒng)勢(shì)在必行[4-6]。

2 電廠檢修現(xiàn)場(chǎng)智能化管控研究?jī)?nèi)容

2.1 總體架構(gòu)

針對(duì)檢修現(xiàn)場(chǎng)人員復(fù)雜、工期長(zhǎng)、作業(yè)面廣，安全監(jiān)控手段單一等不利因素，提出了檢修現(xiàn)場(chǎng)智能化管控的研究。為了實(shí)現(xiàn)檢修工作安全管控，我們提出在現(xiàn)有安全管控手段的基礎(chǔ)上，融入電廠已有工業(yè)電視、門(mén)禁、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)，其他移動(dòng)監(jiān)控設(shè)備作為補(bǔ)充，綜合平臺(tái)數(shù)據(jù)、“兩票”系統(tǒng)數(shù)據(jù)融入交互；通過(guò)核心算法計(jì)算，規(guī)則分析判斷，系統(tǒng)實(shí)時(shí)提醒、預(yù)警、處理，確保作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)可控；結(jié)合大數(shù)據(jù)分析挖掘應(yīng)用，為檢修現(xiàn)場(chǎng)安全管理提供決策依據(jù)和改進(jìn)方法。

圖1 電廠檢修現(xiàn)場(chǎng)智能化管控平臺(tái)系統(tǒng)圖

2.2 設(shè)計(jì)原則

電廠檢修現(xiàn)場(chǎng)智能化系統(tǒng)按照以下原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2.1 可維護(hù)性和擴(kuò)展性原則。為了確保系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可維護(hù)性和擴(kuò)展性。當(dāng)機(jī)構(gòu)調(diào)整、人事變動(dòng)時(shí)，能方便地進(jìn)行系統(tǒng)流程和功能的調(diào)整，以適應(yīng)系統(tǒng)需求的變化；系統(tǒng)能夠方便地進(jìn)行管理與維護(hù)，軟硬件升級(jí)不影響正常運(yùn)作，系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)庫(kù)可方便地?cái)U(kuò)展。

2.2.2 可復(fù)用性。系統(tǒng)可靈活配置不同的前端硬件和平臺(tái)功能模塊，在不同時(shí)期不同區(qū)域的多個(gè)檢修現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)使用。

2.2.3 實(shí)用性。系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)充分考慮到業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，貼近用戶的需求與習(xí)慣做法，做到功能強(qiáng)大、界面友好和美觀、操作簡(jiǎn)單、使用方便。充分實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，實(shí)現(xiàn)真正的圖文一體化和多系統(tǒng)無(wú)障礙集成。

2.2.4 先進(jìn)性和成熟性原則。系統(tǒng)采用先進(jìn)成熟的架構(gòu)和語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，以功能強(qiáng)大、穩(wěn)定的mysql數(shù)據(jù)庫(kù)和Windows Server2012系統(tǒng)作為服務(wù)器。滿足當(dāng)前需求的基礎(chǔ)上，增加系統(tǒng)的分析、查詢功能。

2.2.5 標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性原則。系統(tǒng)的建設(shè)嚴(yán)格按照國(guó)家、地方和行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試嚴(yán)格按照軟件工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并采用開(kāi)放技術(shù)和國(guó)際主流產(chǎn)品，以確保系統(tǒng)符合國(guó)際上各種開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.6 安全性和保密性原則。保證網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全，防止病毒入侵、非法訪問(wèn)、惡意更改毀壞，采取完備的數(shù)據(jù)保護(hù)和備份機(jī)制。為了防止非授權(quán)用戶的非法入侵和授權(quán)用戶的越權(quán)使用，系統(tǒng)進(jìn)行各種級(jí)別的權(quán)限控制，并自動(dòng)記錄用戶訪問(wèn)的情況和操作過(guò)程，以備日后查詢。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 人臉識(shí)別進(jìn)出管理提高準(zhǔn)入管理水平。人臉識(shí)別技術(shù)是基于人的臉部特征，對(duì)輸入的人臉圖像或者視頻流。

在檢修現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置人行通道，利用人臉識(shí)別技術(shù)與門(mén)禁管理相結(jié)合，以人臉識(shí)別方式實(shí)現(xiàn)對(duì)人員進(jìn)出的管控。

2.3.2 智能視頻分析識(shí)別技術(shù)加強(qiáng)作業(yè)人員行為監(jiān)控、預(yù)警與處置，有效降低安全監(jiān)管工作強(qiáng)度。智能視頻分析技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在安防領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)分支，是一種基于目標(biāo)行為的智能監(jiān)控技術(shù)。它能夠在圖像或圖像序列與事件描述之間建立映射關(guān)系，從而使計(jì)算機(jī)從紛繁的視頻圖像中分辯、識(shí)別出關(guān)鍵目標(biāo)的行為，其實(shí)質(zhì)是自動(dòng)分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息。

目前智能分析識(shí)別技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了安全帽佩戴檢測(cè)、越界檢測(cè)、煙火檢測(cè)、透霧識(shí)別、遮擋檢測(cè)、安全操作行為檢測(cè)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等設(shè)備異?，F(xiàn)象報(bào)警應(yīng)用。

2.3.3 基于超寬帶定位技術(shù)的智能安全帽實(shí)現(xiàn)人員精確定位。超寬帶（UWB）是最新、最準(zhǔn)確、最有前途的技術(shù)之一。UWB無(wú)線電是一種能夠在個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)空間上提供高速數(shù)據(jù)速率通信的頻譜訪問(wèn)方法。這種高帶寬為通信提供了高的數(shù)據(jù)吞吐量。低頻率的UWB脈沖使信號(hào)有效地通過(guò)障礙物，如墻壁和物體。

在電廠復(fù)雜環(huán)境下，利用UWB技術(shù)實(shí)現(xiàn)人員的精確定位管理，基于超寬帶定位技術(shù)的智能安全帽對(duì)人員信息、時(shí)間、精確位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)置的報(bào)警規(guī)則，自動(dòng)計(jì)算分析，及時(shí)提醒工作人員安全風(fēng)險(xiǎn)，避免事故發(fā)生。

2.3.4 大數(shù)據(jù)挖掘分析為安全生產(chǎn)管理提供決策依據(jù)和改進(jìn)方法。將大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用到檢修及安全生產(chǎn)中，通過(guò)對(duì)海量安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，探尋和查找事故發(fā)生的季節(jié)性、周期性、關(guān)聯(lián)性等規(guī)律、特征，從而找出事故根源，有針對(duì)性地制定預(yù)防方案，提升源頭治理能力，降低安全生產(chǎn)事故的發(fā)生率。

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)式、粗放式的安全監(jiān)管手段和方法，為事故防范與預(yù)警預(yù)測(cè)提供了新的方法，為安全生產(chǎn)管理提供決策依據(jù)和改進(jìn)方法。

2.4 實(shí)現(xiàn)功能

2.4.1 檢修現(xiàn)場(chǎng)安全管理。為檢修安全和質(zhì)量管理（監(jiān)理）人員提供基于移動(dòng)端和Web端的管理功能，管理（監(jiān)理）人員可通過(guò)智能手機(jī)或管理工作站進(jìn)行日常巡視記錄、處理管理日、周、月報(bào)、違章通報(bào)等管理操作。

2.4.2 檢修標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)管理。對(duì)檢修作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行電子化，工作人員完成一項(xiàng)檢修環(huán)節(jié)后在移動(dòng)終端上進(jìn)行確認(rèn)，方可進(jìn)入下一項(xiàng)工作環(huán)節(jié)，確保檢修工作按作業(yè)指導(dǎo)書(shū)要求的步驟依次完成，實(shí)現(xiàn)檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。

2.4.3 現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)出管理。對(duì)整個(gè)檢修工作區(qū)域進(jìn)行物理封閉隔離，并在進(jìn)出通道安裝人行通道閘機(jī)，通過(guò)人臉識(shí)別方式對(duì)人員進(jìn)出進(jìn)行控制，只允許被授權(quán)人員通過(guò)。對(duì)非授權(quán)人員，通道閘機(jī)不允許放行，及時(shí)提醒管理人員進(jìn)行處置。

2.4.4 檢修作業(yè)區(qū)域管理。工作人員進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，通過(guò)佩戴智能安全帽實(shí)現(xiàn)人員位置實(shí)時(shí)監(jiān)控。智能安全帽將人員信息、工作時(shí)間、位置信息上傳至管理平臺(tái)，通過(guò)與兩票信息比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)提前進(jìn)入檢修區(qū)、在檢修區(qū)滯留、跨區(qū)域作業(yè)等違規(guī)行為，將及時(shí)聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警，提醒管理人員進(jìn)行處理。

2.4.5 檢修現(xiàn)場(chǎng)全程視頻監(jiān)控。根據(jù)檢修現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，配置不同類型監(jiān)控?cái)z像機(jī)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行視頻監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)管理人員可通過(guò)大屏幕調(diào)閱圖像視頻資料實(shí)時(shí)了解檢修現(xiàn)場(chǎng)情況，其他管理人員可通過(guò)遠(yuǎn)程終端或手機(jī)APP進(jìn)行訪問(wèn)查閱了解檢修情況。

2.4.6 遠(yuǎn)程作業(yè)指導(dǎo)及應(yīng)急指揮。檢修過(guò)程出現(xiàn)技術(shù)難題時(shí)，檢修人員通過(guò)單兵和監(jiān)控設(shè)備上傳現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)音視頻信息，技術(shù)專家遠(yuǎn)程進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。檢修過(guò)程發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，管理人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像和人員等相關(guān)信息采取合理的應(yīng)急措施，為應(yīng)急指揮提供輔助手段。

2.4.7 信息發(fā)布管理。在現(xiàn)場(chǎng)顯示屏上展示檢修現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的相關(guān)重要信息，如當(dāng)前在檢修區(qū)域內(nèi)的總?cè)藬?shù)、在檢修區(qū)內(nèi)安全重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域的人數(shù)、重要通知、信息通報(bào)等。同時(shí)還可將圖紙、作業(yè)指導(dǎo)書(shū)等相關(guān)技術(shù)資料在大屏上展示，方便檢修人員現(xiàn)場(chǎng)交流，提高檢修作業(yè)效率，根據(jù)需要切換現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控圖像。

3 電廠檢修現(xiàn)場(chǎng)智能化管控系統(tǒng)實(shí)踐成效

目前成果已經(jīng)在重慶武隆銀盤(pán)水電，重慶彭水水電等多個(gè)電廠得到應(yīng)用。

3.1 應(yīng)用案例1銀盤(pán)水電站檢修現(xiàn)場(chǎng)安全管控

圖2 銀盤(pán)水電站檢修現(xiàn)場(chǎng)安全管控案例圖

3.2 應(yīng)用案例2 彭水水電站檢修現(xiàn)場(chǎng)安全管控

圖3 彭水水電站檢修現(xiàn)場(chǎng)安全管控案例圖

3.3 成果應(yīng)用效果

成果的應(yīng)用極大地改善了檢修現(xiàn)場(chǎng)安全工作環(huán)境，為現(xiàn)場(chǎng)安全管控提供了有效的技術(shù)支撐和新的管理手段，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)化；安全管控實(shí)時(shí)化、智能化；輔助決策科學(xué)化。系統(tǒng)的應(yīng)用極大地改善了檢修現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、安全效益和推廣價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

電力產(chǎn)業(yè)是我國(guó)基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，也為人們提供更為穩(wěn)定的生活與工作能源。因此需要對(duì)電廠檢修進(jìn)行實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)，同時(shí)這也是確保站內(nèi)全部設(shè)施以及人員安全的重中之重。結(jié)合全文，在電廠檢修現(xiàn)場(chǎng)智能化管控項(xiàng)目中，現(xiàn)場(chǎng)安全管理逐步朝著智能化方向發(fā)展，融入電廠已有工業(yè)電視、門(mén)禁、應(yīng)急廣播等設(shè)備設(shè)施，綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)挖掘分析等技術(shù)手段，多種技術(shù)融合提高安全監(jiān)管可靠性。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用可看出最終降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、安全效益和推廣價(jià)值。