CN107328437A - 面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备 - Google Patents

Abstract

面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，属可穿戴式设备领域。包括智能手表、可穿戴头盔和集中监控软件；手表监控人员状态，获取人员健康信息，显示收集的数据，在现场人员操作不当时，通过振动对工作人员进行提示；头盔以电力安全帽为基础，通过在其上设置各种传感器，收集巡检现场的环境温度、设备温度、声音、含氧量以及人员位置信息，并通过摄像头实时获取现场视频信息，通过CPU控制模块把采集的信息发送到集中监控软件；集中监控软件接收智能手表和可穿戴头盔的实时信息，完成巡检作业任务管理、作业过程集中监视、数据采集和存储功能；当巡检人员健康状况或设备出现异常时，向智能手表发出危险信息。可广泛用于电力设备的巡检和管理领域。

Description

面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备

技术领域

本发明属于可穿戴式设备领域，尤其涉及一种用于电力安全巡检作业的可穿戴式设备。

背景技术

对电力设备的定期巡检，是电力系统建设必不可少的环节。

传统的电力巡检作业侧重于记录设备的运行情况，而随着电力系统和信息技术的发展，电力系统对巡检作业信息提出更高的要求，传统的电力巡检作业已经无法满足其要求。

近年来，国家加大了对电网建设的力度，特别是搭建了一系列的远距离传输网络，在不断增加输电线路的规模大小的同时，也给当前巡检作业的管理和巡查提出了更高的要求。

目前国内电力线路巡检采用的多是手工纸介质记录、条形识别法、射频采集法、半自动化巡检等方式，其巡查效果主要依靠巡检人员的个人素质，线路的巡检效果很难保证，对于现场的巡检人员位置、视频、声音、气体浓度并没有准确的数据记录，常常会造成漏检和错检，并且没法保证巡检人员的到位率，同时也存在着信息录入不规范，管理不够科学等问题，这些方式已无法适应于目前电力系统发展的要求。

随着可穿戴技术的快速发展，将可穿戴技术与电力应用相结合，基于信息通信技术的发展，携带新型可穿戴式设备进行安全巡检成为可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备。其将可穿戴技术结合到电力巡检系统中，通过可穿戴式电力巡检设备的使用，能够极大地推进巡检作业的自动化和智能化，提高巡检作业的质量和安全性。

本发明的技术方案是：提供一种面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，其特征是：

所述的可穿戴式设备包括智能手表、可穿戴头盔和位于集中监控中心的巡检作业集中监视和控制软件；

所述的智能手表能够监控工作人员状态，获取工作人员的健康信息，通过手表屏幕显示收集的数据，在现场运行工作人员操作不当时，能够通过手表的振动对工作人员进行提示；

所述的可穿戴头盔以电力安全帽为基础，通过在其上设置各种传感器，来收集电力巡检现场中的环境温度、设备温度、声音、含氧量以及人员位置信息，并且通过扩展摄像头实时获取现场视频信息，通过CPU控制模块把采集的信息发送到巡检作业集中监视和控制软件，并在数据库中进行存储和显示，同时在手表中显示采集参数信息；

所述的巡检作业集中监视和控制软件通过接收智能手表和可穿戴头盔的实时信息，并对信息进行存储和整理，完成巡检作业任务管理、作业过程集中监视、数据采集和存储等功能，提供数据、图像和声音的显示存储、管理、查询和统计功能；当巡检人员健康状况或设备出现异常时，向智能手表发出危险信息；

巡检工作人员通过智能手表和可穿戴头盔实时获取巡检信息，通过无线传输方式传输到巡检作业集中监视和控制软件中，并保存到数据库中；采集信息在传输到巡检作业集中监视和控制软件的后台系统后，通过监视控制软件对其分析、处理后，将其传输至可穿戴式设备中，并存储到数据库中；

所述面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，在可穿戴式设备和无线通信网络的支持下，通过分布式数据采集和传输，实现信息采集、传输和人员定位功能，支持无线通信、无线定位、作业人员健康信息采集、作业数据的显示和操作提示，用以提示作业人员是否采取了正确的作业动作；

所述面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，将可穿戴技术结合到电力巡检系统中，通过可穿戴式电力巡检设备的使用，能够极大地推进巡检作业的自动化和智能化，提高巡检作业的质量和安全性。

具体的，所述设置在可穿戴头盔上的各种传感器，至少包括摄像头、红外温度传感器、声音传感器、环境温度传感器、温/湿度传感器和氧气传感器。

具体的，所述的智能手表采用层次化的软件设计层次结构，由下至上至少包括感知层、通信层和业务支撑层；

其中，感知层包含了基础的传感器接口，至少包括GPS定位技术、心率测量技术、近距离无线通信技术和自组织网络技术；

通信层包括Socket通信模块和安全编解码模块，为客户端和服务器之间提供可靠、安全、跨平台的通信通道，实现感知数据信息的存储、处理与分析，以及服务控制与管理等功能；

业务支撑层中负责动态进行资源分配，对数据进行分布式管理，对感知设备进行控制和管理和对平台的用户进行管理。

进一步的，所述的自组织网络技术包括智能手表的入网注册：

智能手表的入网注册，负责将手表设备注册到巡检作业网络系统中，配置成功后智能手表的控制端在无线通信范围内都能够实现显示和数据传输等功能，简化了操作流程。

更进一步的，所述的智能手表在手表控制端进入网络配置引导程序后，系统进行网络检测获取WIFI AP列表，根据服务集标识SSID名称进行过滤，通过双向认证建立连接；

智能手表控制端获取WIFI接入点的信息后，甄别连接到处于WIFI AP模式的入网设备，向入网设备发送WIFI接入点信息，发送成功即完成配置，并断开处于WIFI AP模式的入网设备；

配置完成后若需要对设备进行控制，首先需从数据库中找到入网设备的信息，然后就可向WIFI设备发送控制命令；

连接过程中，智能手表控制端实时显示WIFI接入点连接状态。

具体的，所述可穿戴头盔的CPU采用多线程结构，各线程协同工作完成数据的采集、缓冲存储和通信发送等任务；

其中，主线程负责系统任务的创建和资源管理，包括创建和启动其它工作任务线程，协调各进程工作完成巡检作业任务；

红外测温线程负责红外温度传感器的管理和温度测量，通过I²C总线读取设备温度数据；

视频采集线程负责摄像头的初始化和参数设置、视频数据通信、视频图像的转换存储等功能；

声音采集线程完成声音信号的连续采集和缓冲存储，声音信号通过高速AD通道采集，通过DMA方式传输；

多参数采集线程完成环境温度、湿度、氧气含量等的测量；

存储管理线程完成公共存储缓冲区的管理，使数据在各个线程间可以正常、有序地流转；

电源管理线程完成电源电压的监测和功耗的测量，优化内部的电源工作方式，提高待机和作业时间；

无线通信服务线程一方面实现无线定位测量计算，跟踪作业人员的轨迹；另一方面完成数据的无线传输，把各个工作线程采集的传感器数据、图像和声音数据等发送到集中监控系统。

具体的，所述的可穿戴头盔在WIFI环境中，采用位置指纹定位方式进行室内精确定位。

进一步的，所述的位置指纹定位方式包括离线阶段与在线阶段；

在离线阶段中，每栋建筑都需要建立一个位置指纹数据库；位置指纹数据库是一系列校准样点的集合，这些校准样点是由建筑内不同的位置点，以及每个位置上采集到可见AP的RSS向量构成；

在在线阶段时，位置指纹数据库中的校准样点用于计算用户最有可能出现的位置，得出最终定位。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1、针对传统巡检方式中信息量单一，人员安全性不足的弊端，本技术方案提出了将传统巡检方式和可穿戴式设备相结合的方式，充分利用GPS技术、嵌入式控制系统、无线通信及无线定位等技术，提出和探讨了适用于电力安全巡检作业的可穿戴式设备。其实现了巡检作业的信息化，很大程度上提高了设备巡检的工作效率和质量，降低巡检人员的劳动强度和风险，为输电线路巡检的运行管理提供了一种创新型的设备检测和监控手段；

2、可穿戴头盔在WIFI环境中，采用位置指纹定位方式进行室内精确定位，可避免室内环境中GPS信号弱对精确定位的影响，大大提高在室内复杂电磁环境下对可穿戴头盔的定位速度和定位精度；

3、针对变电站人工巡检方式中的弊端，结合目前变电站的应用需求，本技术方案提出了面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，很大程度上提高了人工检测场景中的可靠性和安全性。同时在电网内部巡检管理方面可提供大量的实时数据，降低了工作人员的劳动强度。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明可穿戴头盔的软件系统结构示意图；

图3是本发明智能手表的软件基本框架示意图；

图4是本发明智能手表的业务支撑层结构示意图；

图5是本发明手机入网注册流程框架示意图；

图6是本发明巡视作业集中监视和控制软件的基本框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

输电线路是电力建设中的基础，而定期对输电线路进行巡检，能够确保电力设备的正常运行。电力设备巡检通过定期巡检设备，以便及时发现设备隐患并进行相应处理，为电力设备稳定运行提供保障。

为了实现电力巡检工作，可使用的可穿戴式装备种类繁多，基于目前电力巡检作业的基本需求，本技术方案主要涉及到智能手表与可穿戴头盔两个可穿戴式设备。

本技术方案可穿戴式设备的整体结构图如图1所示，由智能手表、可穿戴头盔和后台上位机软件三大部分组成。

可穿戴头盔以电力安全帽为基础，主要功能为收集电力现场中环境温度，设备温度，声音，含氧量，人员位置等信息，并且通过扩展摄像头实时获取现场视频信息，实现电力巡检监控和检查任务。

智能手表能够监控人员状态，获取工作人员的健康信息，通过手表屏幕显示收集的数据，在现场运行工作人员操作不当时，会通过手表振动对工作人员进行提示。

后台上位机软件(即巡检作业集中监视和控制软件)主要通过接收智能手表和头盔的实时信息，并对信息进行存储和整理，当巡检人员健康状况或设备出现异常时，向智能手表发出危险信息。

巡检人员通过智能手表和可穿戴头盔实时获取巡检信息，通过无线传输方式传输到上位机软件中，并保存到数据库中。采集信息在传输到后台系统后，监视控制软件对其分析、处理后，将其传输至可穿戴式设备中，并存储到数据库中。

本技术方案的可穿戴式设备，在可穿戴式设备和无线通信网络的支持下，实现了分布式数据采集和传输，实现信息采集、传输和人员定位等基本功能。智能手表支持无线通信、定位(主要用于室外定位，采用GPS或北斗定位模式)、作业人员健康信息采集、作业数据的显示和操作提示(振动等方式提示作业人员是否采取了正确的作业动作)。可穿戴头盔的智能硬件部分主要由运算处理单元、存储单元、显示单元和外部扩展的传感器和执行器、电池等组成。

在硬件的支持下，智能手表支持Android操作系统，可以运行巡检作业软件，实现数据的采集和显示功能。巡检作业软件根据作业要求，显示传感器采集的参数，并绘制曲线，同时可显示巡检作业集中监视和控制软件下的控制任务参数。

可穿戴头盔是移动巡检作业的重要装备，可以采集各项作业过程信息。在无线网络的支持下，可以把采集的信息发送到巡检作业集中监视和控制软件，并在数据库中进行存储和显示，同时在手表中显示采集参数信息(不含图像和声音信息)。可穿戴头盔运算单元采用STM32芯片，并扩展摄像头、声音采集、含氧量采集、红外测温等模块，可以实现非常复杂的监视功能，同时还支持以WIFI无线网络为基础的定位功能(其主要用于室内定位)。可穿戴头盔软件基于uCOS操作系统开发，支持多线程工作模式，可以实现多种监视、采集和传输任务的协同。

巡检作业集中监视和控制软件是巡检作业管理系统的核心，完成巡检作业任务管理、作业过程集中监视、数据采集和存储等功能，上位机软件运行在WIN7操作系统下，采用C++语言开发，提供数据、图像和声音的显示存储、管理、查询和统计功能。

A、可穿戴头盔的硬件设计：

可穿戴头盔以电力系统的标准安全头盔为基础。头盔的内部顶端布置了主要的控制运算和处理单元。部分传感器和通信天线等布置在外壳上可见的适当位置。在头盔上布置的主要传感器单元如表1所示，考虑到安全头盔上传感器数目较多，功耗较大，对主控制器性能要求较高，系统采用STM32F429芯片，工作时钟频率达到72MHz，完全满足头盔低功耗，高效率，集成化的要求。

表1传感器种类及安装位置

序号	传感器	安装位置
			1	摄像头	正面/顶部
2	红外温度传感器	左侧
			3	声音传感器	右侧
4	环境温度传感器	后部
			5	温/湿度传感器	后部
6	氧气传感器	后部
			7	通信天线(WIFI定位)	后部

可穿戴头盔的硬件系统中主要功能电路包括CPU系统，电源系统，红外测温电路，视频接口电路。其中CPU系统包括六个部分：CPU单元、EEPROM、通讯电路、复位电路、显示控制部分等部分。CPU选用ARM7系列芯片STM32F429xxx芯片CPU插件采用多层印刷板及表面封装工艺，外观小巧，结构紧凑。电源系统使用TP4057作为锂电池充电管理，采用SGM2019对MCU供电。红外测温电路度传感器内置有18位高精度ADC，实时获取温度并将温度转化为数字形式。

由于上述单元和电路均为现有技术，故其具体线路构成和电路连接关系在此不再叙述。本领域的技术人员，在掌握了本技术方案解决问题的思路和方法后，完全可以参考CPU产品生产厂家的标准功能电路，实现本技术方案的功能和发明目的。可穿戴头盔的软件设计：

可穿戴头盔采用μC/OS-Ⅱ作为FTU内嵌的操作系统，μC/OS-Ⅱ是一种可移植的，可裁剪的，可植入ROM的，抢占式的，实时多任务操作系统内核。在μC/OS-Ⅱ引入嵌入式系统设计之后，应用程序的设计可以模块化，可以将复杂的程序层次化，按照功能划分为多个任务，多个任务可以分别编写，但是事先设计好任务间的通信方式，这样程序将更容易开发与维护。

可穿戴头盔系统在μC/OS-Ⅱ内核上为通信、测量、信号分析和处理等任务分别设计独立的任务，任务间通过信号和共享内存的方式交换数据。

可穿戴头盔软件系统基本框架如图2所示。系统采用多线程结构，各线程协同工作完成数据的采集、缓冲存储和通信发送等任务。其中主线程负责系统任务的创建和资源管理，包括创建和启动其它工作任务线程，协调各进程工作完成巡检作业任务。红外测温线程负责红外温度传感器的管理和温度测量，通过I2C总线读取设备温度数据。视频采集线程负责摄像头的初始化和参数设置、视频数据通信、视频图像的转换存储等功能。声音采集线程完成声音信号的连续采集和缓冲存储，声音信号通过高速AD通道采集，通过DMA方式传输。多参数采集线程完成环境温度、湿度、氧气含量等的测量。存储管理线程完成公共存储缓冲区的管理，使数据在各个线程间可以正常、有序地流转。电源管理线程完成电源电压的监测和功耗的测量，优化内部的电源工作方式，提高待机和作业时间。无线通信服务线程完成两个重要的任务，一方面实现无线定位测量计算，跟踪作业人员的轨迹。另一方面完成数据的无线传输，把各个工作线程采集的传感器数据、图像和声音数据等发送到集中监控系统。

B、WIFI无线定位：

在国内各大运营商的大力推动下，WIFI热点与网关已经普及到城市各个区域，通过现有的这些WIFI设施，能够显著降低建设与长期运营成本，配合无线局域网定位技术，可以实现高精度的WIFI人员定位。

WIFI信号在有障碍物阻挡的情况下同样能实现传输，受非视距影响不大。基于无线局域网定位技术就是实时接收无线电信号的特征信息，并通过分析处理推测出目标所在的位置。当前，绝大多数基于无线局域网的定位系统通过对无线信号的接收强度(RSS)进行处理定位。因此基于无线局域网定位更确切地说是基于接收信号强度定位。

在本技术方案中，基于无线局域网定位方法采用位置指纹定位。

为了提高无线定位精度，可穿戴头盔的无线定位技术采用位置指纹定位技术。位置指纹定位是通过比较定位所需的信号特征指纹信息获取目标位置。在2000年微软研究院提出的基于无线局域网的RADAR定位系统中率先采用位置指纹定位算法，将信号强度的样本数据集称为位置指纹或者无线电地图(Radio Map)基于信号强度的位置指纹定位技术，通过现有的无线网络设备，扩大了定位系统的应用范围，并降低了定位成本，因而近年来国内外都有相当多的研究，成为室内定位技术的研究热点。

位置指纹定位可分成两个阶段：离线阶段与在线阶段，具体如图3所示。

在离线阶段中，每栋建筑都需要建立一个位置指纹数据库。位置指纹数据库是一系列校准样点的集合，这些校准样点是由建筑内不同的位置点，以及每个位置上采集到可见AP的RSS向量构成。在线阶段时，位置指纹数据库中的校准样点就用于计算用户最有可能出现的位置，得出最终定位。

(1)离线阶段。离线阶段可看作为一个校准过程，用于采集信号强度构建位置指纹数据库。在一个己部署好无线局域网环境中，首先根据建筑的分布格局和大小选择一定数量的位置作为参考样点，参考样点的间距根据实际情况而定，可以是1m,2m等，在选中的参考样点上要进行多次采集可见AP的RSS值，采集到的信号数据将存储在位置指纹数据库中。

(2)在线阶段。在离线阶段完成后，位置指纹数据库中保存了终端在每个参考样点上可侦测到的各AP的信号强度。终端进行定位时，将终端所在位置上可侦测到的各AP的RSS向量发送给定位服务器，服务器根据定位算法将终端上报的实时数据与数据库中的历史数据进行匹配运算，从位置指纹数据库中计算出与实时数据最佳匹配的参考样点，最佳匹配的参考样点即可作为终端的估计位置。

C、智能手表的硬件设计：

根据巡检作业的需要，系统选用U Watch/Q1智能手表作为巡检作业软件的平台，UWatch/Q1智能手表是一种支持安卓操作系统的智能手表，采用MTK6580四核1.3G处理器芯片。支持APP下载，带GPS，还可使用移动、联通卡连接3G网络。支持WIFI无线通信，本身自带的ROM是8G，可用6G左右，1G运行内存，运行速度非常流畅。支持心率测试,精准计步，翻手亮屏，陀螺仪，加速度计，六轴传感器，心率传感器，防水等级高，待机时间长，满足巡检作业软件的运行要求。D、智能手表的软件设计：

智能手表软件采用层次化的设计，共分为5层，由下至上分别是：感知层、通信层、业务支撑层、表示层和应用层，如图4所示。

感知层包含了基础的传感器接口，是实现业务应用的基础。感知层涉及到的主要技术有GPS定位技术、心率测量技术、近距离无线通信技术和自组织网络技术等。通信层包括Socket通信模块和安全编解码模块，主要功能是为客户端和服务器之间提供可靠、安全、跨平台的通信通道。当前的承载网络综合利用局地网(Intranet)、移动通信网(2G/3G/4G)等服务支撑子层可以实现感知数据信息的存储、处理与分析，以及服务控制与管理等功能。业务支撑层中负责动态进行资源分配；对数据进行分布式管理；对感知设备进行控制和管理；对平台的用户进行管理。该层是平台的核心层。通过与表示层的业务描述接口，对表示层进行识别，并以一定的语法规则描述、组合的业务。通过与通信层的数据、通信接口来接收与处理来自客户端用户的请求消息。该层详细功能主要含有认证鉴权模块、消息队列管理模块、消息处理模块、任务调度模块、业务的解析模块、业务库模块、异常处理模块、日志模块等。

E、智能手表的入网注册：

手表设备入网注册模块见图5中所示。其主要负责将手表设备注册到巡检作业网络系统中，手表终端设计网络配置人机交互界面，引导用户进行WIFI网络配置，只要点击一次手表控制端的添加入网设备，然后再按下入网设备的配置按钮即可连接配置成功，并将入网设备的信息保存到数据库中，配置成功后手表控制端在无线通信范围内都能够实现显示和数据传输等功能，简化了操作流程。

在手表控制端进入网络配置引导程序后，系统进行网络检测获取WIFI AP列表，根据服务集标识SSID名称进行过滤，通过双向认证建立连接，手表控制端获取WIFI接入点的信息后，甄别连接到处于WIFI AP模式的入网设备，向入网设备发送WIFI接入点信息，发送成功即完成配置，并断开处于WIFI AP模式的入网设备。连接过程系统实时显示WIFI接入点连接状态(成功或失败)。

F、智能手表的身份识别：

智能手表搭载Android系统，该系统下安装包APK只有在具有签名的条件下才被允许安装到硬件设备中。签名作为Android应用程序开发者的标识，本身不带有直接的安全信息，但无法伪造，由此，我们利用Android应用程序签名信息的防伪性质设计手表的身份识别模块。

用户通过手表登录系统，系统将用户名、密码进行特殊算法运算得到包含用户身份标识信息的字符串(userid)，该身份信息经服务器验证后，系统为用户分配一个用于校验的随机标识码(tempkey)，该标识码在服务器中只保存一段较短时间，根据电力系统工作环境，在此设为1小时。之后，tempkey自动失效。这过程中，系统保存用户名username、用户身份标识信息字符串userid、软件程序APK包名、APK签名信息以及业务程序身份识别的funcid。

G、巡视作业集中监视和控制软件的设计：

集中监视和控制软件是巡检作业管理的中心，配置SQL SERVER2008数据库，集中监视和控制软件通过TCP/IP无线网络和可穿戴的巡检作业装备通信，实现和可穿戴的巡检作业装备的数据交换，将图像、音频数据和传感器数据传输到集中监控终端，并进行显示、存储。集中监视和控制软件的整体框架如图6所示

巡检作业集中监控架构以传统C/S结构为基础，系统设置统一的通信服务代理解析和处理不同可穿戴式设备测量并传输的信息，以统一的方式显示设备和人员参数和运行状态。集中监视和控制软件各功能模块主要任务分配如下：

(1)主控模块：主要提供系统各软件功能模块的统一管理和调度实现与操作员之间的接口，完成各类子窗口的创建和销毁，并对一些关键信息(如收发的信息、解析的结果等)进行显示。

(2)通信处理模块：根据集中监控作业和可穿戴式设备通信，获取作业数据，根据通信协议规定拆解报文，将提取的数据发给有关的数据存储模块和主控模块；同时还可根据需要向外部的可穿戴式设备发送控制信息。

(3)数据存储模块：对收到可穿戴式设备和人员信息按来源、任务、人员等关键字索引并存储；将经过数据处理后的标准化信息按照作业人员和设备标志存入数据库，以满足用户查询要求。

(4)数据查询模块：按设备和人员的标志信息读取相应的原始存储文件，显示作业任务的记过、汇总统计信息。

(5)日志管理模块：对软件系统产生的日志进行统一管理，包括日志的传送处理、日志显示、日志记录存储以及日志浏览等。

由上述表述可知，本技术方案在室外巡检时，由智能手表完成定位功能；智能手表采用在技术上已经很成熟的GPS定位或北斗定位技术，可方便地获知电力线路巡检时巡检人员的具体位置。

本技术方案在室内巡检时，由可穿戴头盔完成定位功能；可穿戴头盔采用基于WIFI环境(即无线局域网)的位置指纹定位方式，无需添加额外硬件设施，仅利用现有的无线网络设备，通过比较定位所需的信号特征指纹信息，即可获取在室内复杂环境中目标位置。

输电线路是电力建设中的基础，而定期对输电线路进行巡检，能够确保电力设备的正常运行。本技术方案针对传统巡检方式中信息量单一，人员安全性不足的弊端，提出了将传统巡检方式和可穿戴式设备相结合的方式，充分利用GPS技术，嵌入式，无线通信等技术，研发了安全巡检作业的可穿戴式设备。实现了巡检作业的信息化，很大程度上提高了设备巡检的工作效率和质量，降低巡检人员的劳动强度和风险，为输电线路巡检的运行管理提供了一种创新型的设备检测和监控手段。

本发明可广泛用于电力设备的巡检和管理领域。

Claims (8)

1.一种面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，其特征是：

所述的可穿戴式设备包括智能手表、可穿戴头盔和位于集中监控中心的巡检作业集中监视和控制软件；

所述的智能手表能够监控工作人员状态，获取工作人员的健康信息，通过手表屏幕显示收集的数据，在现场运行工作人员操作不当时，能够通过手表的振动对工作人员进行提示；

所述的可穿戴头盔以电力安全帽为基础，通过在其上设置各种传感器，来收集电力巡检现场中的环境温度、设备温度、声音、含氧量以及人员位置信息，并且通过扩展摄像头实时获取现场视频信息，通过CPU控制模块把采集的信息发送到巡检作业集中监视和控制软件，并在数据库中进行存储和显示，同时在手表中显示采集参数信息；

所述的巡检作业集中监视和控制软件通过接收智能手表和可穿戴头盔的实时信息，并对信息进行存储和整理，完成巡检作业任务管理、作业过程集中监视、数据采集和存储等功能，提供数据、图像和声音的显示存储、管理、查询和统计功能；当巡检人员健康状况或设备出现异常时，向智能手表发出危险信息；

巡检工作人员通过智能手表和可穿戴头盔实时获取巡检信息，通过无线传输方式传输到巡检作业集中监视和控制软件中，并保存到数据库中；采集信息在传输到巡检作业集中监视和控制软件的后台系统后，通过监视控制软件对其分析、处理后，将其传输至可穿戴式设备中，并存储到数据库中；

所述面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，在可穿戴式设备和无线通信网络的支持下，通过分布式数据采集和传输，实现信息采集、传输和人员定位功能，支持无线通信、无线定位、作业人员健康信息采集、作业数据的显示和操作提示，用以提示作业人员是否采取了正确的作业动作；

所述面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，将可穿戴技术结合到电力巡检系统中，通过可穿戴式电力巡检设备的使用，能够极大地推进巡检作业的自动化和智能化，提高巡检作业的质量和安全性。

2.按照权利要求1所述的面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，其特征是所述设置在可穿戴头盔上的各种传感器，至少包括摄像头、红外温度传感器、声音传感器、环境温度传感器、温/湿度传感器和氧气传感器。

3.按照权利要求1所述的面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，其特征是所述的智能手表采用层次化的软件设计层次结构，由下至上至少包括感知层、通信层和业务支撑层；

其中，感知层包含了基础的传感器接口，至少包括GPS定位技术、心率测量技术、近距离无线通信技术和自组织网络技术；

通信层包括Socket通信模块和安全编解码模块，为客户端和服务器之间提供可靠、安全、跨平台的通信通道，实现感知数据信息的存储、处理与分析，以及服务控制与管理等功能；

业务支撑层中负责动态进行资源分配，对数据进行分布式管理，对感知设备进行控制和管理和对平台的用户进行管理。

4.按照权利要求3所述的面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，其特征是所述的自组织网络技术包括智能手表的入网注册：

智能手表的入网注册，负责将手表设备注册到巡检作业网络系统中，配置成功后智能手表的控制端在无线通信范围内都能够实现显示和数据传输等功能，简化了操作流程。

5.按照权利要求3所述的面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，其特征是所述的智能手表在手表控制端进入网络配置引导程序后，系统进行网络检测获取WIFI AP列表，根据服务集标识SSID名称进行过滤，通过双向认证建立连接；

智能手表控制端获取WIFI接入点的信息后，甄别连接到处于WIFI AP模式的入网设备，向入网设备发送WIFI接入点信息，发送成功即完成配置，并断开处于WIFI AP模式的入网设备；

配置完成后若需要对设备进行控制，首先需从数据库中找到入网设备的信息，然后就可向WIFI设备发送控制命令；

连接过程中，智能手表控制端实时显示WIFI接入点连接状态。

6.按照权利要求1所述的面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，其特征是所述可穿戴头盔的CPU采用多线程结构，各线程协同工作完成数据的采集、缓冲存储和通信发送等任务；

其中，主线程负责系统任务的创建和资源管理，包括创建和启动其它工作任务线程，协调各进程工作完成巡检作业任务；

红外测温线程负责红外温度传感器的管理和温度测量，通过I²C总线读取设备温度数据；

视频采集线程负责摄像头的初始化和参数设置、视频数据通信、视频图像的转换存储等功能；

声音采集线程完成声音信号的连续采集和缓冲存储，声音信号通过高速AD通道采集，通过DMA方式传输；

多参数采集线程完成环境温度、湿度、氧气含量等的测量；

存储管理线程完成公共存储缓冲区的管理，使数据在各个线程间可以正常、有序地流转；

电源管理线程完成电源电压的监测和功耗的测量，优化内部的电源工作方式，提高待机和作业时间；

无线通信服务线程一方面实现无线定位测量计算，跟踪作业人员的轨迹；另一方面完成数据的无线传输，把各个工作线程采集的传感器数据、图像和声音数据等发送到集中监控系统。

7.按照权利要求1所述的面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，其特征是所述的可穿戴头盔在WIFI环境中，采用位置指纹定位方式进行室内精确定位。

8.按照权利要求1所述的面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备，其特征是所述的位置指纹定位方式包括离线阶段与在线阶段；

在离线阶段中，每栋建筑都需要建立一个位置指纹数据库；位置指纹数据库是一系列校准样点的集合，这些校准样点是由建筑内不同的位置点，以及每个位置上采集到可见AP的RSS向量构成；

在在线阶段时，位置指纹数据库中的校准样点用于计算用户最有可能出现的位置，得出最终定位。