CN101667749B - 电力现场作业安全自动监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种监控系统，特别是一种电力现场作业安全自动监控系统。本发明相比现有技术具有如下优点：通过卫星定位系统定位在电力现场作业的工作人员，对现场的工作人员进行安全自动监控，并进行安全告警，做到：及时对违章人员进行提示和告警，及时保证了工作人员的人身安全，处理效率高。同时，本发明所述技术方案也强化了工作人员的公共安全意识，提高了电力现场作业的安全保障水平，减少了人员的责任事故，提升了电网安全运行水平，从另一层面创造了巨大的社会效益，因此本发明所述的通过卫星定位的安全自动监控系统具有重要的意义和实用价值，对电力生产提供了强有力的技术保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控系统，特别是一种电力现场作业安全自动监控系统。
背景技术
随着电网规模的扩大，电网建设、电力设备生产运营、设备技术改造等各项工作也随之大力发展，现场工作人员的安全管理问题越来越突出，主要表现在以下方面：1、作业现场既有工作人员还有各种带电设备，形成了安全区域和危险区域(带电间隔等)，但界限模糊，工作人员在现场容易走错间隔、误入带电间隔，而得不到警示，导致可能发生恶性人身安全事故；2、部分工作人员自觉性差，擅自进入带电间隔或者越过检修围栏，造成恶性人身安全事故；3、现有的监控手段采用视频监控，主控室的工作人员需要24小时监视，人力耗力巨大，而且，视频具有一定广角，可视范围和距离都极为有限，导致工作人员的监视范围也有限，即使看到了违章，在处理上也无法及时对违章现场人员进行告警和提示，处理效率低下。
由于人(工作人员)为原因造成的安全事故除了人身事故外，还可能导致电网大面积停电，崩溃，进一步造成交通中断、其他相关行业作业人员生命受到威胁(如矿井下工作人员)等社会灾难，而根据国际共同经验表明：60％～70％的安全事故都是由于现场作业的人员的行为失效导致。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，而提供一种可及时对电力现场工作人员进行监控、告警和提示的电力现场作业安全自动监控系统。
本发明是通过以下途径来实现的：
电力现场作业安全自动监控系统，包括有如下部分：
主控装置，包括有信号接收装置、信号发送装置、基准装置和比较处理装置，比较处理装置的基准端连接基准装置，输入端连接信号接收装置，输出端连接信号发送装置，其中，基准装置，存储有基准数据，其来源如下：首先给出电力作业现场的位置数据，包括平面二维空间数据，然后根据提供的现场位置数据设定工作人员的安全活动区域，给出的安全活动区域的位置数据为基准数据；
移动终端和卫星定位系统，移动终端包括有数据接收端、数据发送端、数据处理装置和告警装置，数据接收端和数据发送端分别与数据处理装置连接，数据处理装置的触发输出端与告警装置连接；
工作人员进入作业现场时携带并启动移动终端，移动终端通过数据接收端开始接收卫星定位系统的数据，然后通过数据处理装置进行处理计算，得到人员的定位数据，最后通过数据发送端将定位数据发送出去；
主控装置的信号接收装置接收到人员的定位数据后，传送给比较处理装置，比较处理装置将该定位数据进行处理，然后和基准装置中的基准数据进行比较后，如果定位数据不在基准数据范围内，则提供告警指令信号并通过信号发送装置发送出去；
移动终端的数据接收端接收到主控装置返回的告警指令，并传给数据处理装置，数据处理装置处理得到的指令，将触发信号发送给告警装置，告警装置发出告警信号通知对应的工作人员。
这样，设定工作人员的安全区域，然后通过卫星定位系统定位工作人员的位置，监控其活动在设定的安全区域内，一旦工作人员走错隔间，或者是误入非安全区域，或者是擅入带电隔间，主控装置都将自动发出告警指令，通过移动终端触发告警装置，发出告警信号，及时对违章人员进行提示和告警，及时保证了工作人员的人身安全，处理效率高。同时，本发明所述技术方案也强化了工作人员的公共安全意识，提高了电力现场作业的安全保障水平，减少了人员的责任事故，提升了电网安全运行水平，从另一层面创造了巨大的社会效益，因此本发明所述的通过卫星定位的安全自动监控系统具有重要的意义和实用价值，对电力生产提供了强有力的技术保障。
本发明可以进一步具体为：
卫星定位系统包括有定位卫星和基准站，移动终端的数据接收装置一方面接收定位卫星的数据，另一方面接收基准站的数据，然后通过数据处理装置进行定位计算和矫正定位计算，输出移动终端(人员)的定位数据。
卫星定位系统包括有绝对定位和相对定位两种方式，绝对定位方法是移动终端直接接收定位卫星的数据后，直接换算出移动终端定位数据的方法；相对定位方法也称为差分GPS定位，指移动终端除了接收定位卫星的数据外，还接收基准站的定位信息，然后进行定位矫正，从而获得更为精确的定位数据。采用绝对定位方法，其精度大概在1-2米之间，而采用相对定位方法，则精度可提高到20cm。本系统在选择卫星定位系统时，可以根据具体情况选择定位方法，如果在室外，监控范围大时，可选择绝对定位方法，室内则最好选择相对定位方法。
本发明还可以进一步具体为：
还包括有一种数据中转装置，其包括有依序电连接的第一数据接口、中央处理装置和第二数据接口，第一数据接口与移动终端的数据接收端和数据发送端传输连接，第二数据接口与主控装置的信号接收装置和信号发送装置传输连接。
数据中转装置作为主控装置和移动终端的数据传输中转装置，这种传输可 以是包括有线传输(与主控装置之间)和无线传输(与移动终端之间)，也可以只是无线传输。考虑实际使用中，移动终端与主控装置之间是具有相当距离，如果直接传输，有可能会产生数据丢失、失真等问题，而使用数据中转装置可以使数据的传输更为顺畅和保真。
数据中转装置还可以进一步具体为：
数据中转装置安装在卫星定位系统的基准站中，与基准站共用与移动终端的传输接口。
在实现过程中，由于移动终端已经与基准站建立通讯连接，如果另行建立数据中转站，则需要重新设定与移动终端间的传输协议、软件等问题，还要保证与基准站与移动终端的传输相协同，导致该方面的重复建设，浪费人力物力，因此，将数据中转装置与基准站结合，并共用与移动终端的无线传输接口，可以节约投资成本、人力、物力，避免重复建设，是一个优选的方案。
本发明还可以进一步具体为：
还包括一种人机对话计算机模型，其安装在主控装置中，与比较处理装置连接，该计算机模型的制作方法如下：
由主控装置提供的电力作业现场位置数据；
根据提供的位置数据绘制现场场景模拟图，并传送到主控装置的显示器上；
使用时，当比较处理装置接收到移动终端的定位数据时，将数据处理并发送到计算机模型中，并依据所绘制图形的基础，将定位信息反馈在现场场景模拟图上。
这样，通过该计算机模型便可将移动终端的定位情况，以一种直观的方式反应在主控装置中，为主控人员提供良好的监控平台。现场场景模拟图即现场场景计算机模拟图，是一种以图形方式反应在计算机上的计算机模型。
计算机模型即反应在显示器上的现场场景模拟图，包括有平面图和垂直剖 面图。
平面图是指平面坐标，即XY坐标图，主要显示与地面平行平面的移动终端位置信息，提供移动终端的平面位置信息。剖面图是指立面图，即XZ或者YZ坐标图，主要显示与地面垂直的移动终端位置信息，提供移动终端在高度上的位置信息。也就是说计算机模型中，主控装置提供的数据包括二维平面数据和二维立面数据，组合在一起就是一种三维立体计算机模型，即三维现场场景模拟图。
上述安全区域图，即现场场景模拟图的实现方法具体如下：
1、在XY平面图中，根据现场围栏的形状，通过绘制多个矩形模仿该围栏的形状，选择一组相邻的矩形，并将该矩形组与目标工作票或操作票关联，形成工作区域图，即安全区域图。保存工作区域的信息在数据库和图形文件中。
目标工作票或操作票是指现场工作人员对应的工作票或操作票，工作票和操作票都包含有工作地点和工作内容。直接在现场模拟图上绘制矩形图，然后和工作票或操作票关联，这样工作票或操作票反映的工作地点及范围便指示在绘制的矩形图上，将所指示的矩形图的外围连线，即可获得对应的安全区域图及对应的区域图信息。
2、在XY平面图中，根据现场围栏的形状，输入围栏的坐标位置信息，然后与目标工作票或操作票关联，形成工作区域图，即安全区域图。保存工作区域的信息在数据库和图形文件中。
由于在绘制现场场景模拟图时，在XY平面图中，将给定一个坐标原点，这样便可计算出现场各个围栏的坐标位置信息，输入设定区域的围栏坐标位置信息，即可获得安全区域图。可以是输入围栏拐点的坐标位置信息，也可以是输入现场围栏固定桩的位置信息，将信息反馈并映射在现 场场景模拟图中。
3、在XY平面图中，根据现场围栏的形状，在每个围栏拐点上放置移动定位装置，根据移动定位装置回传到主控装置的定位信息，结合现场模拟图的位置数据信息进行计算和转换，并与该图形与目标工作票或操作票关联，然后反馈到模拟图上，形成工作区域图，即安全区域图。
移动定位装置与主控装置的信息传递参照上述移动终端与主控装置的信息传递。
保存的安全区域图在与工作票或操作票关联时，可以重复使用。
本发明还可以进一步具体为：
告警装置可以是一种响声报警装置，也可以是一种语音报警装置。
一般来说，告警装置都是声光报警，在本发明中优选语音报警装置，这样的信息更能为工作人员所接收，提供类似人类对话的平台，对提醒工作人员起到更好的警示效果。
每一个移动终端都具有一个唯一标示的识别码，主控装置通过判断该识别码，并与目标工作票或操作票关联，获得识别码对应的工作人员。
综上所述，本发明相比现有技术具有如下优点：通过卫星定位系统定位在电力现场作业的工作人员，对现场的工作人员进行安全自动监控，并进行安全告警，做到：及时对违章人员进行提示和告警，及时保证了工作人员的人身安全，处理效率高。同时，本发明所述技术方案也强化了工作人员的公共安全意识，提高了电力现场作业的安全保障水平，减少了人员的责任事故，提升了电网安全运行水平，从另一层面创造了巨大的社会效益，因此本发明所述的通过卫星定位的安全自动监控系统具有重要的意义和实用价值，对电力生产提供了强有力的技术保障。
附图说明
附图1是本发明所述的一种电力现场作业安全自动监控系统的流程框架图。
下面结合附图对本发明进行更详尽的描述。
具体实施方式
最佳实施例：
参照附图1：电力现场作业安全自动监控系统，包括如下组成部分：
1、主控装置，包括有信号接收装置、信号发送装置、基准装置和比较处理装置，比较处理装置的基准端连接基准装置，输入端连接信号接收装置，输出端连接信号发送装置，
其中，信号接收装置和信号发送装置通过一种无线通讯装置来实现，为一种无线收发装置；
基准装置，为一种数据库，存储有基准数据，其来源如下：首先给出电力作业现场的位置数据，包括平面二维空间数据和立面二维空间数据，即三维立体空间数据，然后根据提供的现场位置数据设定工作人员的安全活动区域，给出的安全活动区域的位置数据为基准数据；
2、移动终端，包括有数据接收端、数据发送端、数据处理装置和告警装置，数据接收端和数据发送端分别与数据处理装置连接，数据处理装置的触发输出端与告警装置连接；
数据接收端包括有两部分，一部分是为天线耦合器+天线，主要是接收卫星定位信息，另一部分与数据发送端一起采用无线通讯装置来实现，为无线收发接口；
数据处理装置包括有GPS板卡，采用NovAtel公司生产的型号为OEMV-1G的GPS板卡，要求稳态定位精度为20cm，并实现 DGPS+GLONASS的定位模式(即全球导航差分定位模式)；还包括有单片微型计算机，也就是单片机，以及作为单片机的微处理器-ARM微处理器，该微处理器主要是处理数据的计算、读取、存储、触发、驱动等过程的硬件设备；
3、卫星定位系统，包括有定位卫星和基准站，基准站中具有处理数据的中央处理单元，以及与移动终端传输数据的无线通讯装置；
4、数据中转装置，其包括有依序电连接的第一数据接口、中央处理装置和第二数据接口，第一数据接口与移动终端的数据接收端和数据发送端传输连接，第二数据接口与主控装置的信号接收装置和信号发送装置传输连接，第一数据接口和第二数据接口均采用无线通讯装置。
数据中转装置安装在基准站中，与基准站合为一体，共用中央处理装置和无线通讯装置；
5、一种后台运行的人机对话计算机模型，其安装在主控装置中，与比较处理装置连接，该计算机模型为一种由电力作业现场位置数据为依据通过计算机计算和绘制的现场场景模拟图，包括有XY平面图和XZ立面剖视图。
上述安全自动监控系统的工作过程如下：
1、工作人员在进入作业现场前，提交工作票或者操作票，如果是手写，则输入计算机，如果是计算机出票，则调用该信息，将工作票信息和操作票信息发送到主控装置；
2、发放移动终端给工作人员，同时读取移动终端的识别码，与工作票或者操作票信息关联；工作人员携带并启动移动终端后进入作业现场；
3、移动终端的数据接收端开始接收定位卫星和基准站的数据，然后发送到数据处理装置进行处理和计算，获得移动终端的定位数据，即对应 工作人员的定位数据，最后通过数据发送端将所得的定位数据发送给基准站；
4、基准站中的数据中转装置接收到定位数据后，进行处理(如放大、保真处理等)，然后转发到主控装置；
5、主控装置的信号接收装置接收到人员的定位数据后，传送给比较处理装置，比较处理装置将该定位数据进行处理，然后和基准装置中的基准数据进行比较后，如果定位数据不在基准数据范围内，则提供告警指令信号并通过信号发送装置发送出去；
比较处理装置在处理定位数据时，还进行换算，并提供换算后的数据发送给计算机模型，依据所绘制图形的基础，将定位信息反馈在现场场景模拟图上，供监控人员监控用；
6、基准站中的数据中转装置接收到告警指令信息后，进行处理(如放大、保真处理等)，然后转发到移动终端；
7、移动终端的数据接收端接收到主控装置返回的告警指令信息后，并传给数据处理装置，数据处理装置处理得到的指令，将触发信号发送给告警装置，告警装置发出告警信号通知对应的工作人员。
本发明未述部分与现有技术相同。
Claims (8)
1.电力现场作业安全自动监控系统，其特征在于，包括有如下部分：
主控装置，包括有信号接收装置、信号发送装置、基准装置和比较处理装置，比较处理装置的基准端连接基准装置，输入端连接信号接收装置，输出端连接信号发送装置，其中，基准装置，存储有基准数据，其来源如下：首先给出电力作业现场的位置数据，包括平面二维空间数据，然后根据提供的现场位置数据设定工作人员的安全活动区域，给出的安全活动区域的位置数据为基准数据；
移动终端和卫星定位系统，移动终端包括有数据接收端、数据发送端、数据处理装置和告警装置，数据接收端和数据发送端分别与数据处理装置连接，数据处理装置的触发输出端与告警装置连接；
工作人员进入作业现场时携带并启动移动终端，移动终端通过数据接收端开始接收卫星定位系统的数据，然后通过数据处理装置进行处理计算，得到人员的定位数据，最后通过数据发送端将定位数据发送出去；
主控装置的信号接收装置接收到人员的定位数据后，传送给比较处理装置，比较处理装置将该定位数据进行处理，然后和基准装置中的基准数据进行比较后，如果定位数据不在基准数据范围内，则提供告警指令信号并通过信号发送装置发送出去；
移动终端的数据接收端接收到主控装置返回的告警指令，并传给数据处理装置，数据处理装置处理得到的指令，将触发信号发送给告警装置，告警装置发出告警信号通知对应的工作人员。
2.根据权利要求1所述的电力现场作业安全自动监控系统，其特征在于，卫星定位系统包括有定位卫星和基准站，移动终端的数据接收装置一方面接收定位卫星的数据，另一方面接收基准站的数据，然后通过数据处理装置进行定位计算和矫正定位计算，输出移动终端的定位数据。
3.根据权利要求1所述的电力现场作业安全自动监控系统，其特征在于，还包括有一种数据中转装置，其包括有依序电连接的第一数据接口、中央处理装置和第二数据接口，第一数据接口与移动终端的数据接收端和数据发送端传输连接，第二数据接口与主控装置的信号接收装置和信号发送装置传输连接。
4.根据权利要求3所述的电力现场作业安全自动监控系统，其特征在于，数据中转装置安装在卫星定位系统的基准站中，与基准站共用与移动终端的传输接口。
5.根据权利要求1所述的电力现场作业安全自动监控系统，其特征在于，还包括一种人机对话计算机模型，其安装在主控装置中，与比较处理装置连接，该计算机模型的制作方法如下：
由主控装置提供的电力作业现场位置数据；
根据提供的位置数据绘制现场场景模拟图，并传送到主控装置的显示器上；使用时，当比较处理装置接收到移动终端的定位数据时，将数据处理并发送到计算机模型中，并依据所绘制图形的基础，将定位信息反馈在现场场景模拟图上。
6.根据权利要求5所述的电力现场作业安全自动监控系统，其特征在于，计算机模型即反应在显示器上的现场场景模拟图，包括有平面图和垂直剖面图。
7.根据权利要求1所述的电力现场作业安全自动监控系统，其特征在于，告警装置或者是一种响声报警装置，或者是一种语音报警装置。
8.根据权利要求1所述的电力现场作业安全自动监控系统，其特征在于，每一个移动终端都具有一个唯一标示的识别码，主控装置通过判断该识别码，并与目标工作票或操作票关联，获得识别码对应的工作人员。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Free format text: FORMER OWNER: FUJIAN ELECTRIC POWER CO., LTD. Effective date: 20121214 Owner name: FUJIAN ELECTRIC POWER CO., LTD. FUJIAN HOSHING HI- Free format text: FORMER OWNER: FUJIAN HOSHING HI-TECH INDUSTRIAL., LTD. Effective date: 20121214 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 350003 FUZHOU, FUJIAN PROVINCE TO: 100031 DONGCHENG, BEIJING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20121214 Address after: 100031 West Chang'an Avenue, Beijing, No. 86 Patentee after: State Grid Corporation of China Patentee after: Fujian Electric Power Co., Ltd. Patentee after: Fujian Hoshing Hi-Tech Industrial., Ltd. Address before: 350003 No. 54, 264 Gulou District, Fujian, Fuzhou Patentee before: Fujian Electric Power Co., Ltd. Patentee before: Fujian Hoshing Hi-Tech Industrial., Ltd. |