CN112017411A - 一种变电站作业防误预警系统 - Google Patents

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温爱辉
邱健文
朱红涛
林孝斌
欧冠华
李朝阳
罗欣礼
李存海
赖家文
何荣伟
何文滨
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Abstract

本发明公开了一种变电站作业防误预警系统，其中该系统包括：语音识别子系统，用于进行语音输入识别；两票分析子系统，用于对变电站作业工作票和操作票文本内容进行分析，并将关键词传送分析和告警子系统；智能定位子系统用于作业人员进行实时定位测距，并将位置信息发送三维模型子系统与分析和告警子系统；三维模型子系统，用于实时标注作业地点、作业人员位置信息，进行作业路线导航，并实时显示建议行进路线；分析和告警子系统，用于分析并发出相应的告警信息；系统管理主机，用于对上述各子系统进行集中管理。本发明可以智能地对变电站作业过程中的不安全行为进行预警，使变电站作业环境更加安全。

Description

一种变电站作业防误预警系统
技术领域
本发明实施例涉及智能变电站领域，尤其涉及一种变电站作业防误预警系统。
背景技术
随着科技发展，用电量不断增加，现代社会的稳定越来越依赖电力系统的安全稳定运行。其中，变电站环境的特殊性使变电站成为电网生产运行的高危区域，如何提高变电站的安全性是电力行业亟需解决的难题。
目前，国内变电站通过以下四种方式进行防误预警，1、采用两票制和配备综合自控系统、视频监控系统、五防系统及其他相关辅助系统对作业安全进行综合管理；2、通过实际操作培训提高工作人员技能水平，减少出错率；3、通过平时安全教育培训提高作业人员的安全意识；4、采取两票制，并在易出错的地方粘贴警示牌。
而目前的技术方案存在不可忽视的缺点，综自系统、五防系统等二次系统的装设无法提前进行风险分析；变电站作业培训并不能完整再现实操场景，不容易实现高质量可视化培训；而安全教育以及两票制过于依赖作业人员，存在较大安全隐患。
发明内容
为解决相关技术问题，本发明提供一种变电站作业防误预警系统，以实现对变电站作业风险的分析和预警，减少对人为管控的依赖。
本发明实施例提供了一种变电站作业防误预警系统，包括：
语音识别子系统，用于进行语音输入识别，根据识别提取的特征关键词提取相关电力系统信息并显示；
两票分析子系统，用于对变电站作业工作票和操作票文本内容进行分析，并从中提取作业相关的关键词，并将所述关键词传送分析和告警子系统；
智能定位子系统用于作业人员进行实时定位测距，并将位置信息发送三维模型子系统与分析和告警子系统；
三维模型子系统，用于在三维实景化模型中实时标注作业地点、作业人员位置信息，进行作业路线导航，并实时显示建议行进路线及路线上的安全区域；
分析和告警子系统，用于接收所述语音识别子系统、两票分析子系统、智能定位系统所发送的信息，并结合预先设定的防误预警逻辑进行分析，发出相应的告警信息；
系统管理主机，用于对上述各子系统进行集中管理。
作为一种可选的技术方案，所述变电站作业防误预警系统还包括视频分析子系统，用于对作业现场视频实时分析，识别作业现场安全工器具的使用情况，并将识别结果传送至所述分析和告警子系统；所述语音识别子系统，还用于获取作业现场语音数据，对语音数据进行智能识别后与所述两票分析子系统中输出的关键词进行匹配。
作为一种可选的技术方案，所述分析和告警子系统：用于比较现场作业人员语音识别关键词与两票分析子系统关键词，判断作业是否合规；用于接收视频分析子系统识别结果，判断安全器具使用及相关安全措施是否合规；根据作业人员位置信息以及作业地点自动规划进行路线并导航，并将结果发送三维模型子系统实时显示；根据智能定位子系统测算的实时距离，判断作业人员是否保持足够安全距离。
作为一种可选的技术方案，所述变电站作业防误预警系统还包括显示屏，所述分析和告警子系统用于若发现违规作业行为，在显示屏以及移动终端中实时发出告警信息，并通过语音或手机短信提醒相关责任人。
作为一种可选的技术方案，所述变电站作业防误预警系统还包括权限管理子系统，用于对作业人员以及后台监控人员相关权限进行管理。
作为一种可选的技术方案，所述变电站作业防误预警系统还包括便携式移动终端，所述便携式移动终端配置高清摄像头和录音设备，内置定位标签，用于对作业人员进行实时定位、录音和录像，回传数据至语音识别子系统和所述智能定位子系统；并根据所述三维模型子系统发送的数据，实时显示作业人员在三维实景化变电站中的位置以及作业地点位置，对作业人员进行站内路线实时导航、风险提醒。
作为一种可选的技术方案，所述系统管理主机与五防系统相连，配合实现主动预防管控功能。
作为一种可选的技术方案，所述语音识别子系统用于：对后台监控值班人员语音输入进行识别，提取特征关键词，根据特征关键词从数据存储系统中提取相关系统参数、设备CAD图纸、系统连接图并显示于显示屏；还用于对后台监控值班人员语音输入进行识别，转为文字输入存入数据存储系统中，用于设备状态更新、事件记录等文字输入。
作为一种可选的技术方案，所述智能定位子系统包括定位基站、定位标签、数据后台；其中，所述定位基站布置于变电站现场，用于接收所述定位标签所发送数据，所述定位标签内置于便携式移动终端以及作业人员工牌中，可实时发送定位信号，数据后台用于接收定位基站发送的信息进行测距定位计算分析。
作为一种可选的技术方案，所述变电站作业防误预警系统还包括数据存储子系统，用于存储历史数据，所述历史数据包括变电站相关图纸资料、设备状态、历史作业信息和历史告警信息中的至少一种。
本发明通过智能定位子系统和三维模型子系统对作业人员的位置进行实时监控，对作业路线进行导航并对路线上的安全区域进行标注，并且通过分析和告警子系统接收其他各系统发送的信息，结合预先设定的防误预警逻辑进行分析，并发出警告。该过程对安全作业路线进行了导航，且提前对各环节作业风险进行了预测并对整作业过程进行实时监控，系统主动分析减少了对监控人员的依赖，实现了变电站作业防误预警更加精确、更加智能的效果。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的的一种变电站作业防误预警系统组成图；
图2是本发明实施例中另一种变电站作业防误预警系统组成图；
图3是本发明实施例中一种变电站作业防误预警系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的变电站作业防误预警系统，可以用于监测变电站作业过程，及时预测并发现作业人员的误操作作业并可以有效地保证变电站作业安全进行。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种变电站作业防误预警系统的结构示意图，该变电站作业防误预警系统包括：语音识别子系统101、两票分析子系统102、智能定位子系统103、三维模型子系统104、分析和告警子系统105、和系统管理主机111；还可以包括：便携式移动终端107、限权管理子系统108、数据存储子系统109、显示屏110。
语音识别子系统101，用于进行语音输入识别，根据识别提取的特征关键词提取相关电力系统信息并显示。
具体地，语音识别子系统101配置有高速高精度的人工智能语音识别模块，可以与系统主机以及其他各功能的子系统相连，实现语音输入识别的功能。该语音识别子系统101可以对后台监控值班人员语音输入进行识别，提取特征关键词，并将所述的特征关键词提交系统的中央处理器CPU，再由CPU根据特征关键词从数据存储子系统109中提取相关系统参数、设备CAD图纸、系统连接图等信息并显示于系统显示屏上。
示例性的，语音识别子系统101可以配置科大讯飞的语音识别AI专用芯片CSK400X，使用深度学习算法识别变电站后台监控人员的语音消息，并提取该语音消息中的特征关键词，例如：提取的特征关键词为一号升压变压器图纸，则将关键词提交CPU处理，CPU根据关键词“一号升压变压器图纸”从数据存储子系统中提取一号升压变压器的CAD图纸，并显示在显示屏上。
两票分析子系统102，用于对变电站作业工作票和操作票文本内容进行分析，并从中提取作业相关的关键词，并将所述关键词传送分析和告警子系统105。
具体地，所述两票分析子系统102是自然语言处理系统，配置高精度中英文NLP模块；作业所相关的键词可以是作业目的、作业地点、操作设备等关键词。该两票分析子系统102配置的高精度中英文NLP模块可以使用深度长短期记忆神经网络对变电站作业工作票和操作票文本内容进行智能分析，并从中提取作业目的、作业地点、操作设备等关键词，并将关键词传送至分析和告警子系统105。
智能定位子系统103用于作业人员进行实时定位测距，并将位置信息发送三维模型子系统104与分析和告警子系统105。
具体地，所述智能定位子系统103可以是UWB超宽带定位模块，包括：定位基站、定位标签、数据后台，这种UWB超宽带定位模块属于一种无线定位技术，可以实现高速高精度的定位，定位精度可达到厘米级。在变电站作业防误系统中，智能定位子系统103的定位基站布置在变电站现场，用于接收定位标签所发送数据；定位标签可内置于移动终端以及作业人员工牌中，可实时发送定位信号；而数据后台则内置于系统管理主机105，用于接收定位基站信息进行测距定位计算分析。智能定位子系统103可对作业人员进行实时定位测距，并将位置信息发送三维模型子系统104与分析和告警子系统105，用于位置实时显示与作业路线导航。
三维模型子系统104，用于在三维实景化模型中实时标注作业地点、作业人员位置信息，进行作业路线导航，并实时显示建议行进路线及路线上的安全区域。
具体地，三维模型子系统104包括变电站精准三维实景化模型，通过专业设备和方法精准建模所得，可真实形象地反映变电站内部构造及设备连接关系。该三维模型子系统104可接收来自智能定位子系统103的定位信息，在三维实景化模型中实时标注作业地点、作业人员位置信息，并实时显示系统建议行进路线及路线上的安全区域。该系统可同时显示于显示屏以及作业人员所携带的便携式移动终端中，能同时令后台监控人员以及现场作业人员实时掌握作业位置信息，并能依据三维导航路线快速安全达到指定作业地点，避免误入作业间隔带来人身安全风险。
分析和告警子系统105，用于接收所述语音识别子系统101、两票分析子系统102、智能定位子系统103所发送的信息，并结合预先设定的防误预警逻辑进行分析，发出相应的告警信息。
具体地，分析和告警子系统105，接收所述语音识别子系统101、两票分析子系统102、智能定位子系统103所发送的关键词信息和作业人员位置信息可以按事先预设防误预警逻辑进行分析，将分析结果通过系统管理主机111与五防系统相连，若有违规行为则系统管理主机111发出告警信息，并通过语音、手机短信等提醒相关责任人，确保违规作业时自动闭锁相关系统设备，避免人为因素导致的事故；
系统管理主机111，用于对上述各子系统进行集中管理。
具体地，显示屏110是智能防误预警系统的显示模块，可以为多块LED显示屏拼合而成，与系统管理主机111相连，可以用于展示智能防误预警系统信息、变电站三维实景化模型、变电设备当前状态信息、当前作业路线导航、当前作业人员实时位置、作业风险告警信息等，显示屏为变电站作业全过程提供可视化后台监控。
具体地，系统管理主机111为智能防误预警系统的中央处理单元，配置有高性能中央处理器、Windows操作系统，可配备有WIFI、光纤等通信模块以及各种类型的通信接口，支持IEC 61850协议，主要用于对系统各功能模块(子系统)进行集中管理，并可以根据当前任务需要合理分配系统计算资源和存储空间，以及可以按约定通信协议与变电站综合自动化系统、五防系统、视频监控系统、设备在线监测系统进行实时的信息交换、转发，当作业全流程没有出现警告，系统管理主机111才会向五防系统发出使能信号，允许作业人员进行具体操作。
本发明所提出的变电站作业防误预警系统，能从作业现场的文本资料、语音消息以及作业人员的位置信息的角度提取关键信息并进行智能分析，配合快速高精度的定位技术和三维实景化模型对作业过程进行提前规划和实时监控，通过系统管理主机与变电站本身的五防系统和综合自动化系统等系统相连，以及时发现并制止各种违规作业，提前对各种人为造成的安全风险进行预防，相比现有的防误预警系统更加地快速，准确。
可选地，参考图2，图2是本发明实施例提供的另一种变电站作业防误预警系统，该变电站作业防误预警系统还包括：
视频分析子系统106，所述视频分析子系统106用于对作业现场视频实时分析，识别作业现场安全工器具的使用情况，并将识别结果传送至所述分析和告警子系统105。
具体地，所述视频分析子系统106可以是作业现场视频实时分析系统，配置快速高精度的人工智能图像识别模块，主要对视频截图进行快速分析，主要使用深度卷积神经网络对作业现场监控视频进行实时分析处理，快速准确识别作业现场安全工器具的使用情况，包括安全帽、工作服、绝缘鞋、安全遮拦、警示牌等，并将识别结果传送分析和告警子系统105。
可选地，语音识别子系统101，还用于获取作业现场语音数据，对语音数据进行智能识别后与所述两票分析子系统102中输出的关键词进行匹配。
具体地，语音识别子系统101对作业现场工作人员的语音数据进行智能识别，与两票分析子系统中输出的关键词进行匹配，验证作业过程是否执行“复诵”制，并将判断结果发送至分析和告警子系统105。
可选地，分析和告警子系统105还用于比较现场作业人员语音识别关键词与两票分析子系统关键词，判断作业是否合规；还可以用于接收视频分析子系统识别结果，判断安全器具使用及相关安全措施是否合规；并可以根据作业人员位置信息以及作业地点自动规划进行路线并导航，并将结果发送三维模型子系统实时显示；可以根据智能定位子系统103测算的实时距离，判断作业人员是否保持足够安全距离。
具体地，分析和告警子系统105还可以比较现场作业人员语音识别子系统101得到的关键词与两票分析子系统102关键词，自动判断作业是否合规；可以根据作业人员位置以及作业地点自动规划进行路线并导航，并将结果发送三维模型子系统104，并通过显示屏110实时显示；还可以根据智能定位子系统103测算的实时距离，自动判断作业人员是否保持足够安全距离，若作业人员和设备之间的距离小于安全距离则或发现其他违规作业行为，则在显示屏110以及便携式移动终端设备107中实时发出告警信息，并通过语音、手机短信等提醒相关责任人。
权限管理子系统108，用于对作业人员以及后台监控人员相关权限进行管理，确保作业人员闭环管理。
便携式移动终端107，所述便携式移动终端107配置高清摄像头和录音设备，内置定位标签，用于对作业人员进行实时定位、录音和录像，回传数据至语音识别子系统和所述智能定位子系统；并根据所述三维模型子系统104发送的数据，实时显示作业人员在三维实景化变电站中的位置以及作业地点位置，对作业人员进行站内路线实时导航、风险提醒。
具体地，便携式移动终端107可以是高性能平板电脑，配置有高清摄像头和录音装置，同时内置了定位标签，可用于对作业人员进行实时定位、录音和录像，并可以通过内置wifi模块回传数据分别至智能定位子系统103、语音识别子系统101以及视频分析子系统106进行实时分析。此外，平板电脑还可实时显示作业人员在三维实景化变电站中的位置以及作业地点位置，并对作业人员进行站内路线实时导航、风险提醒，使得作业人员能快速准确安全达到指定作业位置。
可选地，所述系统管理主机111与五防系统相连，配合实现主动预防管控功能。
可选地，所述语音识别子系统101用于对后台监控值班人员语音输入进行识别，提取特征关键词，根据特征关键词从数据存储子系统109中提取相关系统参数、设备CAD图纸、系统连接图并显示于显示屏110；还用于对后台监控值班人员语音输入进行识别，转为文字输入存入数据存储子系统109中，用于设备状态更新、事件记录等文字输入。
具体地，语音识别子系统101可以对后台监控值班人员语音输入进行识别，提取特征关键词，并将其提交系统管理主机111，再由系统管理主机111根据特征关键词从数据存储子系统109中提取相关系统参数、设备CAD图纸、系统连接图等信息并显示于显示屏110；语音识别子系统101还可以通过系统管理主机111的通信接口获取视频监控系统作业现场语音数据，并对语音数据进行智能识别，并与两票分析子系统102中输出的关键词进行匹配，验证作业过程是否执行“复诵”制；语音识别子系统101还可以对后台监控值班人员语音输入进行识别，转为文字输入存入数据存储子系统109中的指定位置，可用于设备状态更新、事件记录等文字输入。
可选地，所述智能定位子系统103包括定位基站、定位标签、数据后台；其中，所述定位基站布置于变电站现场，用于接收所述定位标签所发送数据，所述定位标签内置于便携式移动终端107以及作业人员工牌中，可实时发送定位信号，数据后台用于接收定位基站发送的信息进行测距定位计算分析。
数据存储子系统109，用于存储历史数据，所述历史数据包括变电站相关图纸资料、设备状态、历史作业信息和历史告警信息中的至少一种。
示例性地，数据存储子系统109可以是大容量存储硬盘，用于存储变电站相关图纸资料、设备状态、历史作业信息、历史告警信息等历史数据，作业人员在作业工程中使用移动终端可以通过语音指令和通讯功能在该大容量存储硬盘中搜索相关设备图纸，并下载在终端查看。
可选地，参考图3，图3是本发明实施例提供的另一种变电站作业防误预警系统的示意图。本实施例中的变电站作业防误预警系统具体工作流程如下：
变电站作业人员填写工作票与操作票并上传两票分析子系统；
两票分析子系统对两票内容作智能分析，并从中提取作业相关的关键词；
两票分析子系统将关键词发送至分析和告警子系统，所述关键词可以是作业目的、作业地点、操作设备等关键词；
智能定位子系统把作业地点在三维实景化模型子系统中进行标注并提前规划作业行进路线显示于三维模型中，同时将相关三维导航结果实时同步在作业人员的移动终端中，用于指导作业人员前往指定作业地点。
可选地，作业人员行进过程中，智能定位子系统对其进行精准定位测距，并将其位置实时标记于移动终端和屏幕中的三维模型中，当其与站内设备距离超过安全距离时，即由告警子系统发出告警信息，并通过终端进行语音提醒。
视频分析子系统对作业人员安全工器具使用进行实时识别，发现工器具使用不当可立即告警。
当作业人员达到指定作业地点时，可通过便携式移动终端实时语音搜索相关设备图纸，智能定位子系统也将根据实时位置信息判断其是否达到准确位置。
当作业全流程均没有出现告警时，系统管理主机才会向五防系统等变电站自带的安全系统发出使能信号，允许作业人员进行具体操作。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种变电站作业防误预警系统，其特征在于，包括：
语音识别子系统，用于进行语音输入识别，根据识别提取的特征关键词提取相关电力系统信息并显示；
两票分析子系统，用于对变电站作业工作票和操作票文本内容进行分析，并从中提取作业相关的关键词，并将所述关键词传送分析和告警子系统；
智能定位子系统用于作业人员进行实时定位测距，并将位置信息发送三维模型子系统与分析和告警子系统；
三维模型子系统，用于在三维实景化模型中实时标注作业地点、作业人员位置信息，进行作业路线导航，并实时显示建议行进路线及路线上的安全区域；
分析和告警子系统，用于接收所述语音识别子系统、两票分析子系统、智能定位系统所发送的信息，并结合预先设定的防误预警逻辑进行分析，发出相应的告警信息；
系统管理主机，用于对上述各子系统进行集中管理。
2.根据权利要求1所述的变电站作业防误预警系统，其特征在于，还包括视频分析子系统，所述视频分析子系统用于对作业现场视频实时分析，识别作业现场安全工器具的使用情况，并将识别结果传送至所述分析和告警子系统；
语音识别子系统，还用于获取作业现场语音数据，对语音数据进行智能识别后与所述两票分析子系统中输出的关键词进行匹配。
3.根据权利要求2所述的变电站作业防误预警系统，其特征在于，所述分析和告警子系统：
用于比较现场作业人员语音识别关键词与两票分析子系统关键词，判断作业是否合规；
用于接收视频分析子系统识别结果，判断安全器具使用及相关安全措施是否合规；
根据作业人员位置信息以及作业地点自动规划进行路线并导航，并将结果发送三维模型子系统实时显示；
根据智能定位子系统测算的实时距离，判断作业人员是否保持足够安全距离。
4.根据权利要求3所述的变电站作业防误预警系统，其特征在于，还包括显示屏，所述分析和告警子系统用于若发现违规作业行为，在显示屏以及移动终端中实时发出告警信息，并通过语音或手机短信提醒相关责任人。
5.根据权利要求1所述的变电站作业防误预警系统，其特征在于，权限管理子系统，用于对作业人员以及后台监控人员相关权限进行管理。
6.根据权利要求1所述的变电站作业防误预警系统，其特征在于，还包括便携式移动终端，所述便携式移动终端配置高清摄像头和录音设备，内置定位标签，用于对作业人员进行实时定位、录音和录像，回传数据至语音识别子系统和所述智能定位子系统；并根据所述三维模型子系统发送的数据，实时显示作业人员在三维实景化变电站中的位置以及作业地点位置，对作业人员进行站内路线实时导航、风险提醒。
7.根据权利要求1所述的变电站作业防误预警系统，其特征在于，所述系统管理主机与五防系统相连，配合实现主动预防管控功能。
8.根据权利要求1所述的变电站作业防误预警系统，其特征在于，所述语音识别子系统用于对后台监控值班人员语音输入进行识别，提取特征关键词，根据特征关键词从数据存储系统中提取相关系统参数、设备CAD图纸、系统连接图并显示于显示屏；
还用于对后台监控值班人员语音输入进行识别，转为文字输入存入数据存储系统中，用于设备状态更新、事件记录等文字输入。
9.根据权利要求1所述的变电站作业防误预警系统，其特征在于，所述智能定位子系统包括定位基站、定位标签、数据后台；其中，所述定位基站布置于变电站现场，用于接收所述定位标签所发送数据，所述定位标签内置于便携式移动终端以及作业人员工牌中，可实时发送定位信号，数据后台用于接收定位基站发送的信息进行测距定位计算分析。
10.根据权利要求1所述的变电站作业防误预警系统，其特征在于，还包括数据存储子系统，用于存储历史数据，所述历史数据包括变电站相关图纸资料、设备状态、历史作业信息和历史告警信息中的至少一种。
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