摘要：安全生產(chǎn)是保障勞動者人身安全和國家財產(chǎn)安全的重要方式。在電力生產(chǎn)過程中，需要通過有效的安全措施，確保電力作業(yè)人員的人身安全和電網(wǎng)設(shè)備安全，使電網(wǎng)系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定地輸出電能。鑒于此，文章對電力作業(yè)風險智能預(yù)警的設(shè)計與實現(xiàn)進行了研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

關(guān)鍵詞：電力作業(yè)；風險預(yù)警；設(shè)計；實現(xiàn)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.06.017

中圖分類號：TM 73" " " " " "文獻標志碼：A" " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）06-00-03

Abstract： Safe production is an important way to ensure the personal safety of workers and the safety of national property. In the process of power production， effective safety measures need to be taken to ensure the personal safety of power operators and the safety of power grid equipment， so that the power grid system can continuously and stably output electrical energy. In view of this， this article studies the design and implementation of intelligent early warning for power operation risks， and attempts to provide effective and feasible suggestions.

Key words： electric power operation; risk early warning; design; realization

電力設(shè)備狀態(tài)會影響整個電網(wǎng)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。電力作業(yè)施工常常處于高空、近電、帶電等復(fù)雜環(huán)境中，對現(xiàn)場作業(yè)人員的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)提出較高要求。如果安全監(jiān)督工作不到位，容易發(fā)生人身安全事故，給電力企業(yè)造成嚴重損失。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在視頻監(jiān)控、5G網(wǎng)絡(luò)、自動化等技術(shù)的支撐下，可實現(xiàn)對電力作業(yè)現(xiàn)場的遠程監(jiān)控管理。因此，本文基于5G網(wǎng)絡(luò)、自組網(wǎng)和邊緣計算技術(shù)，設(shè)計了一種電力作業(yè)風險智能預(yù)警系統(tǒng)。其能夠通過視頻監(jiān)控完成數(shù)據(jù)采集、傳輸、交互等功能，為電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測、人員生命體征監(jiān)測等多源數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用提供技術(shù)支撐，從而提高電力作業(yè)安全風險管控水平，保障電力作業(yè)人員的人身安全。

1" 電力作業(yè)風險場景設(shè)計

隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電網(wǎng)覆蓋面積越來越廣，對于電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性要求也逐步提高。在電網(wǎng)設(shè)備運行維護中，需要對損耗高、老化嚴重的電網(wǎng)設(shè)備進行定期的檢查。在城市電網(wǎng)線路檢修中，為了避免停電檢修造成的負面影響，經(jīng)常需要帶電或者近電操作。帶電作業(yè)雖然可以保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，但是在一定程度上也增加了電力作業(yè)風險。為了確保電力作業(yè)人員的人身安全，提高電力作業(yè)效率，需要對電力作業(yè)風險進行有效控制[1]。

安全生產(chǎn)是電力企業(yè)關(guān)注的焦點之一。由于在電力作業(yè)過程中，受人員、設(shè)備、環(huán)境等因素影響，其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)不安全風險，都可能會導(dǎo)致電力作業(yè)事故。根據(jù)造成的后果嚴重程度，本文將電力作業(yè)風險分為5個等級，具體如表1所示。

應(yīng)根據(jù)不同的風險等級，對現(xiàn)場作業(yè)人員進行有針對性的防護管理。一級風險中需要派專人進行現(xiàn)場指導(dǎo)和安全監(jiān)督。對于重點作業(yè)程序和時段，應(yīng)由公司分管副職或者副總工程師到崗檢查。二級風險由主管部門負責人或者委托負責人到崗指導(dǎo)、檢查以及安全監(jiān)督[2]。三級風險需要上級單位部門負責人或者委托技術(shù)人員到崗指導(dǎo)、檢查和安全監(jiān)督。四級風險需暫停作業(yè)，由公司負責人組織分析作業(yè)危險，并采取預(yù)防措施后開展工作。五級風險不得進行電力作業(yè)，必須通過有效的組織和技術(shù)措施降低為四級風險后才可以實施作業(yè)。

2" 電力作業(yè)風險智能預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計

本文設(shè)計的電力現(xiàn)場作業(yè)風險智能預(yù)警系統(tǒng)，可以對電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)、作業(yè)行為、運行環(huán)境等進行監(jiān)控預(yù)警，包括越線闖入、未佩戴安全帽、未穿防護服、未穿戴絕緣手套、人員倒地等行為進行監(jiān)控[3]。為滿足電力作業(yè)風險識別和科學(xué)應(yīng)急救援的需求，解決電力作業(yè)風險精準識別難度大、作業(yè)安全防控隱患多、智能決策支撐技術(shù)弱等難題，本文圍繞耦合驅(qū)動、風險識別、精準預(yù)警、智能決策等方面，開展了系統(tǒng)研發(fā)與工程示范應(yīng)用，為安全管理、科學(xué)救援提供技術(shù)支撐。詳細設(shè)計如下。

2.1 架構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計，包括展現(xiàn)層、功能層、數(shù)據(jù)層。展現(xiàn)層與瀏覽器連接，可以實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的可視化顯示及功能操作。功能層提供安全監(jiān)測、事故分析、預(yù)警分析和風險評價功能，實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測、事故識別、事件分析和風險預(yù)警、信息反饋等功能。數(shù)據(jù)層作為底層架構(gòu)，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、模型設(shè)計和知識特征信息儲備等功能，為系統(tǒng)運行提供基礎(chǔ)支撐。系統(tǒng)硬件由5G通信裝置（高清攝像頭）、GPS定位裝置、氣體檢測裝置、TF卡、紅外裝置、供應(yīng)電池等組成，具有無線傳輸、安裝快捷、聯(lián)動報警等特點，主要用于電力作業(yè)現(xiàn)場安全生產(chǎn)管控、突發(fā)事件應(yīng)急指揮等應(yīng)用場景[4]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.2 功能設(shè)計

采用視頻監(jiān)控設(shè)備對電力作業(yè)現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，基于深度學(xué)習(xí)的目標檢測、分類及分割算法，可對作業(yè)區(qū)域的人員安全帽佩戴情況進行自動識別報警[5]。支持視頻、圖像分析，可以識別多種顏色，支持多人識別和多角度精準識別，并將采集到的視頻數(shù)據(jù)信息實時轉(zhuǎn)換為視頻流，上傳至AI邊緣計算設(shè)備中。

2.2.1 AI邊緣計算設(shè)備

AI邊緣計算設(shè)備內(nèi)置數(shù)據(jù)分析處理模塊，對視頻流數(shù)據(jù)進行解碼，傳輸?shù)剿惴Ｐ椭羞M行二次計算處理。此外，吸煙識別算法可以對目標進行檢測、跟蹤，對作業(yè)區(qū)域內(nèi)人員吸煙行為進行自動識別。安全帶識別算法對危險作業(yè)區(qū)域的人員是否佩戴安全帶進行自動識別，尤其是在高空作業(yè)未佩戴安全帶場景中，若檢測到未佩戴安全帶，系統(tǒng)會發(fā)出警報。電力塔桿倒伏報警是通過人工智能視覺技術(shù)自動識別電力桿塔是否處于直立狀態(tài)實現(xiàn)的。如果監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)異常，平臺會自動顯示報警信息，并按需發(fā)送報警提醒[6]。

2.2.2 無線防爆布控球裝置

該裝置可實時監(jiān)控作業(yè)人員及作業(yè)現(xiàn)場情況。監(jiān)控中心與作業(yè)人員可通過語音對講，掌握現(xiàn)場作業(yè)情況。該裝置支持TF卡，對現(xiàn)場視頻、數(shù)據(jù)可進行存儲。運用GPS/北斗定位功能準確定位具體位置，如作業(yè)人員發(fā)生意外情況，可精準定位施救地理位置[7]。

2.2.3 氣體檢測裝置

通過該裝置監(jiān)護人員可實時查看氣體檢測數(shù)據(jù)，當現(xiàn)場環(huán)境檢測發(fā)現(xiàn)超限值時，可以發(fā)出聲光報警。監(jiān)護人員看到發(fā)光報警或聽到報警聲音后，可以及時采取防護措施。報警會同發(fā)送給監(jiān)控中心和監(jiān)護人員[8]，遠程監(jiān)控中心的客戶端、監(jiān)護App軟件會同時進行報警聯(lián)動，通過聲音提醒、彈出報警信息、現(xiàn)場實時視頻等方式，讓監(jiān)控中心實時掌握現(xiàn)場情況，并根據(jù)事故情況采取應(yīng)急預(yù)案。

3" 電力作業(yè)風險智能預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用

該電力作業(yè)風險智能預(yù)警系統(tǒng)利用作業(yè)現(xiàn)場氣象、環(huán)境、人員生命體征等監(jiān)測設(shè)備，對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行實時采集，基于山東省重點研發(fā)計劃課題研究成果“典型作業(yè)多源要素全域耦合風險識別模型”，實現(xiàn)對作業(yè)環(huán)境風險、氣象風險、人員風險的快速識別和風險報警，主要包括作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控、作業(yè)風險報警兩大功能[9]。作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控對作業(yè)現(xiàn)場氣象、環(huán)境、人員生命體征數(shù)據(jù)進行多維度分析，可全面監(jiān)控現(xiàn)場氣象環(huán)境狀態(tài)和人員作業(yè)狀態(tài)。作業(yè)風險報警通過多源要素耦合風險識別模型，計算得出作業(yè)現(xiàn)場風險點和風險等級，并實現(xiàn)風險自動報警提示。

此外，接入氣象短臨、短期、中期預(yù)報數(shù)據(jù)，通過典型作業(yè)多源要素全域耦合風險預(yù)警技術(shù)，可以實現(xiàn)對作業(yè)氣象風險、環(huán)境風險、人員風險的預(yù)警，并根據(jù)作業(yè)窗口期提前預(yù)報，主要包括作業(yè)風險預(yù)警、作業(yè)窗口期預(yù)報兩大功能。作業(yè)風險預(yù)警針對作業(yè)現(xiàn)場某一段時間內(nèi)可能發(fā)生的突發(fā)氣象災(zāi)害風險、作業(yè)環(huán)境風險或人員風險進行提前預(yù)報，可以自動觸發(fā)預(yù)警、生成預(yù)警提示信息[10]。作業(yè)窗口期預(yù)報是安排作業(yè)計劃時利用短期、中期預(yù)報數(shù)據(jù)，驅(qū)動作業(yè)條件指數(shù)預(yù)報模型，針對每個作業(yè)點位、作業(yè)類型實現(xiàn)作業(yè)條件分級預(yù)報。通過多維動因要素耦合驅(qū)動智能輔助決策技術(shù)，面向典型作業(yè)風險處置場景，實現(xiàn)信息靶向發(fā)布、應(yīng)急資源分析、處置方案推薦、處置動態(tài)跟蹤等功能。信息靶向發(fā)布是基于作業(yè)風險處置預(yù)案或安全管理規(guī)程，實現(xiàn)定制化處置指令發(fā)布。應(yīng)急資源分析是基于事先配置的應(yīng)急資源與突發(fā)事件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)事件發(fā)生后對附近應(yīng)急資源可用性的分析。智能處置方案是基于電力作業(yè)風險處置方案智能推薦算法，根據(jù)事件分類標準、同類事件不同影響程度等，完成風險處置方案的推薦。處置動態(tài)跟蹤是對作業(yè)現(xiàn)場突發(fā)事件，記錄觸發(fā)、分析和處置信息，通過可視化界面展示給監(jiān)控人員。

4" 結(jié)束語

綜上所述，隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，電力設(shè)備運行狀態(tài)對供電可靠性具有直接影響，電網(wǎng)系統(tǒng)維護管理工作已成為關(guān)注焦點。因此，針對電網(wǎng)作業(yè)的特點，設(shè)計研發(fā)一種智能預(yù)警系統(tǒng)，對作業(yè)人員的操作行為和作業(yè)環(huán)境進行監(jiān)控，能夠快速評估作業(yè)風險，采取有效的措施降低安全風險，確保電力企業(yè)安全生產(chǎn)。

參考文獻

[1] 屠智輝．基于云計算智能電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)可視化管理平臺設(shè)計[J]．電子技術(shù)與軟件工程，2020（14）：188-189.

[2] 王艷芹，王松，李大興，等．一種關(guān)口電能計量裝置智能故障診斷及預(yù)警技術(shù)[J]．電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2019（3）：101-107.

[3] 郭豐．電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全加固技術(shù)探討[J]．網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2020（11）：132-134.

[4] 曾治安，姚樹友，鄭曉玲，等．基于移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的繼電保護設(shè)備智能運維管理模式探討[J]．電力系統(tǒng)保護與控制，2019（16）：80-86.

[5] 鞏文東，王廣濤，林毓梁．基于LoRa無線通信的氣體檢測裝置在電力施工中的應(yīng)用[J]．山東電力技術(shù)，2021（3）：32-35，55.

[6] 張希翔，梁彪．基于潛語義模型的電網(wǎng)信息作業(yè)實施方案風險評估方法[J]．電工技術(shù)，2019（9）：37-39，42.

[7] 孫世軍，韓洪，李猛，等．基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力-氣象跨界融合協(xié)同機制建設(shè)創(chuàng)新與實踐[C]．中國電力企業(yè)管理創(chuàng)新實踐（2019年）．中國質(zhì)量標準出版?zhèn)髅接邢薰荆?020.

[8] 李承釗．電力網(wǎng)絡(luò)安全中的信息隱藏技術(shù)研究[J]．電子世界，2020（21）：47-48.

[9] 劉振宏，苗傳海，郭宗凱，等．智能電力監(jiān)控PIOMS系統(tǒng)在東北區(qū)域氣象中心的應(yīng)用[J]．氣象水文海洋儀器，2020（4）：82-83.

[10] 王凌云，田恬，童華敏．基于氣象數(shù)據(jù)可視化降維和多模加權(quán)組合的短期負荷預(yù)測[J]．信息與控制，2022（6）：741-752，762.