CN115879764A - 一种变电站维修作业风险预警防范系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变电站维修作业风险预警防范系统及方法，通过后台系统将定位系统获取的检修员位置信息与区域网格化风险等级数据库进行对比，在检修员处于高风险等级区域时，通过播放装置播放预警；后台系统根据RFID识别器读取到的检修员周围电力设备上的RFID标签内的RFID标签信息，向播放装置发送对应电力设备的操作规范进行播放，提示检修员按照规范作业；后台系统根据RFID标签信息确定对应电力设备的设备风险等级，并根据雷达波测距仪采集到的作业员距离该设备的距离信息，在检修员靠近高设备风险等级的电力设备时，通过播放装置播放预警。从而在多个维度实时监控检修员的作业活动，自动对检修员的作业活动进行引导和预警。

Description

一种变电站维修作业风险预警防范系统及方法

技术领域

本发明涉及工程预警系统技术领域，特别涉及一种变电站维修作业风险预警防范系统及方法。

背景技术

变电站是电力传输的关键环节，变电站的巡检作业区域是典型的高危工作区域，是电力传输领域的重中之重，是人身伤亡及误操作的高风险环节，变电站内设备种类繁多，日常运维检修时，对检修员的安全操作管理压力较大。针对检修员有意或无意靠近到带电区域安全距离之内所导致的安全风险，传统人员管理主要靠制度和自觉性进行约束，无法消除违规作业引起的安全隐患。

若能够依托物联网技术，将检修员的作业活动与变电站内的环境和设备信息进行关联，并通过后台系统实时监控检修员的作业过程，对作业活动进行引导，对危险行为作出预警，将能够有效防范安全事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电站维修作业风险预警防范系统及方法，克服上述缺陷，实现实时监控检修员的作业活动，自动对检修员的作业活动进行引导和预警。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种变电站维修作业风险预警防范系统，包括设备标识装置、可穿戴装置和后台系统；

设备标识装置包括设置在各电力设备上的多个RFID标签；

可穿戴装置用于供检修员穿戴，以随检修员移动，包括：定位系统，用于获取检修员位置信息；RFID识别器，用于读取RFID标签上的RFID标签信息；雷达波测距仪，用于采集检修员与对应电力设备间的距离信息；播放装置，用于播放音频和/或视频；数据传输装置，用于与后台系统进行数据传输；主控芯片，通讯连接所述定位系统、RFID识别器、雷达波测距仪、播放装置和数据传输装置；

后台系统储存有将变电站空间范围划分形成由低到高多级风险等级区域的区域网格化风险等级数据库，并接收检修员位置信息、接收RFID识别器读取到的RFID标签信息、接收检修员与对应电力设备间的距离信息，并发送供播放装置播放的音频和/或视频信息进行预警。

进一步，所述定位系统包括卫星定位装置，卫星定位装置用于采集检修员在电站全局范围的位置信息，所述后台系统包括GIS系统，GIS系统上储存有对电站全局范围划分形成的地理位置网格化风险等级数据库；

所述定位系统还包括UWB移动基站，所述设备标识装置还包括设置在变电站建筑内部的多个UWB定位标签，以用于采集检修员在变电站内部的位置信息，所述后台系统包括还BIM系统，BIM系统上储存有对电站内部空间划分形成的建筑内部网格化风险等级数据库。

进一步，所述可穿戴装置还包括摄像头系统，摄像头系统通讯连接所述主控芯片，用于采集并传送检修员的作业图像信息、人脸图像信息和可穿戴装置穿戴图像信息至后台系统，所述后台系统能够进行图像识别。

进一步，所述后台系统还储存有包括巡检点位和/或路线的作业任务信息。

进一步，所述可穿戴装置还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器通讯连接所述主控芯片，用于采集并传送环境温湿度信息至后台系统。

一种变电站维修作业风险预警防范方法，应用上述一种变电站维修作业风险预警防范系统，包括以下步骤：

S1、作业前确认，检修员穿着所述可穿戴装置，通过所述摄像头系统采集并发送检修员人脸图像信息和可穿戴装置穿戴图像信息至所述后台系统，通过所述后台系统进行图像识别，以核对检修员身份和可穿戴装置穿着规范；通过定位系统采集并发送检修员位置信息至所述后台系统，并使后台系统根据检修员位置信息识别作业变电站，并调取对应变电站的作业任务信息和区域网格化风险等级数据库，而后将作业任务信息发送至播放装置进行播放；

S2、作业中预警，检修员按照作业任务信息巡检对应点位和/或路线，在此过程中，通过定位系统实时采集并发送检修员位置信息至所述后台系统，后台系统对比检修员位置信息与区域网格化风险等级数据库，以在检修员处于或邻近高风险等级区域时，发送供播放装置播放的音频和/或视频信息，进行风险区域预警；

同时，通过RFID识别器识别邻近电力设备上的RFID标签，将对应RFID标签信息发送至所述后台系统，而后后台系统根据RFID标签信息，发送供播放装置播放的音频和/或视频信息，进行作业规范提示；

同时，通过雷达波测距仪实时采集检修员与邻近电力设备间的距离，将距离信息发送至所述后台系统，RFID标签信息包括对应设备的设备风险等级，后台系统根据由RFID标签信息确定的设备风险等级确定距离阀值，以在检修员与邻近电力设备间的距离小于该距离阀值时，发送供播放装置播放的音频和/或视频信息，进行风险距离预警。

进一步，通过温湿度传感器采集并传送环境温湿度信息至后台系统，所述后台系统根据境温湿度信息，调整设备风险等级和/或距离阀值和/或区域网格化风险等级数据库中各区域的风险等级。

进一步，定位系统在检修员位于变电站外部时，使用卫星定位装置和GIS系统对检修员进行定位，在检修员位于变电站内部时，使用UWB移动基站、UWB定位标签和BIM系统对检修员进行定位。

采用上述方案后，本发明的有益效果在于：后台系统将定位系统获取的检修员位置信息与区域网格化风险等级数据库进行对比，在检修员处于高风险等级区域时，能够通过播放装置播放预警；后台系统根据RFID识别器读取到的检修员周围电力设备上的RFID标签内的RFID标签信息，向播放装置发送对应电力设备的操作规范进行播放，提示检修员按照规范作业；后台系统根据RFID标签信息确定对应电力设备的设备风险等级，并根据雷达波测距仪采集到的作业员距离该设备的距离信息，在检修员靠近高设备风险等级的电力设备时，通过播放装置播放预警；从而实现在多个维度实时监控检修员的作业活动，自动对检修员的作业活动进行引导和预警。

附图说明

图1为本发明的系统架构示意图；

图2为本发明风险区域预警的流程示意图；

图3为本发明核对检修员身份和可穿戴装置穿着规范的流程示意图；

图4为本发明风险距离预警的额流程示意图。

标号说明：1-设备标识装置，2-可穿戴装置，3-后台系统，4-RFID标签，5-定位系统，6-RFID识别器，7-雷达波测距仪，8-播放装置，9-数据传输装置，10-主控芯片，11-卫星定位装置，12-喇叭，13-UWB移动基站，14-UWB定位标签，15-指示灯，16-摄像头系统，17-温湿度传感器，18-移动电源，19-收音器，20-显示器。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。

本发明提供一种变电站维修作业风险预警防范系统，如图1-4所示，包括设备标识装置1、可穿戴装置2和后台系统3；

设备标识装置1包括设置在各电力设备上的多个RFID(Radio FrequencyIdentification)标签4，各RFID标签4与各电力设备一一对应；

可穿戴装置2用于供检修员穿戴，穿戴位置不限，以随检修员移动，包括：定位系统5，用于获取检修员位置信息，可以采用北斗导航、GPS、UWB(Ultra Wideband)定位系统等现有任意一种定位系统；RFID识别器6，用于读取RFID标签4上的RFID标签信息，由RFID识别器6发送特定频率的射频信号，当RFID标签4进入RFID识别器6的有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得RFID标签4将自身的RFID标签信息发射给RFID识别器6，RFID标签信息至少包含设备风险等级，还可以包括设备检修记录等；雷达波测距仪7，用于采集检修员与对应电力设备间的距离信息，对应电力设备为邻近检修员的、被RFID识别器6读取RFID标签4后判定为较高设备风险等级的电力设备，可以采用超声雷达波测距仪、激光雷达测距仪、毫米波雷达测距仪等现有任意一种雷达波测距仪；播放装置8，可以是扬声器或显示器，用于播放音频和/或视频，本实施例中，具体包括显示器20、喇叭12和指示灯15；数据传输装置9，可以是现有任意一种能够进行无线通讯的装置，具体在本实施例中为4G或5G信号传输模组，用于与后台系统3进行数据传输；主控芯片10，为本领域常规设置，本实施例中不再具体阐述，主控芯片10通讯连接所述定位系统5、RFID识别器6、雷达波测距仪7、播放装置8和数据传输装置9，具体在本实施例中，所述主控芯片10与所述定位系统5、RFID识别器6、雷达波测距仪7、播放装置8和数据传输装置9进行电连接，所述主控芯片10还电连接有锂电池等移动电源18，以为所述可穿戴装置2上的各设备进行供电；

后台系统3储存有将变电站空间范围划分形成由低到高多级风险等级区域的区域网格化风险等级数据库，对变电站空间范围的划分可以是在变电站的地理坐标范围或GIS(Geographic Information System、地理信息系统)或BIM(Building InformationModeling、建筑信息模型)内进行的三维坐标区域划分，并接收检修员位置信息、接收RFID识别器6读取到的RFID标签信息、接收检修员与对应电力设备间的距离信息，并发送供播放装置8播放的音频和/或视频信息进行预警；进而，在检修员进行检修作业的过程中：后台系统3获取定位系统5实时采集的检修员位置信息，并将检修员位置信息映射于地理坐标范围或GIS或BIM内，判定检修员当前所在位置的区域风险等级，在检修员邻近或处于较高风险等级区域时，后台系统3通过播放装置8播放预警(声音警报或图像警报等)：后台系统3根据RFID识别器6读取到的检修员周围电力设备上的RFID标签4内的RFID标签信息，向播放装置8发送对应电力设备的检修和操作规范进行播放，以提示检修员按照规范作业；后台系统3根据RFID标签信息确定对应电力设备的设备风险等级，并根据雷达波测距仪7采集到的作业员距离该设备的距离信息，在检修员靠近高设备风险等级的电力设备时，通过播放装置8播放预警。

具体在本实施例中，所述定位系统5包括卫星定位装置11，卫星定位装置11具体在本实施例中为北斗导航装置，卫星定位装置11用于采集检修员在电站全局范围(主要为变电站建筑外)的位置信息，所述后台系统3包括GIS系统，GIS系统上储存有对电站全局范围划分形成的地理位置网格化风险等级数据库，通过将卫星定位装置11采集到的检修员位置信息(地理坐标)映射于GIS系统，判定检修员所在区域的风险等级；由于受建筑设施的遮挡，变电站内部卫星定位精度较差，所述定位系统5还包括UWB移动基站13，所述设备标识装置1还包括设置在变电站建筑内部的多个UWB定位标签14，通过UWB信号在各UWB定位标签14与UWB移动基站13之间的传输时间差，来采集检修员在变电站内部的位置信息，所述后台系统3包括还BIM系统，BIM系统上储存有对电站内部空间划分形成的建筑内部网格化风险等级数据库，将检修员在变电站内部的位置信息映射于BIM系统，判定检修员所在区域的风险等级。

为记录识别检修员身份，监督检修员合规穿戴所述可穿戴装置2，并记录检修员的检修作业内容，所述可穿戴装置2还包括摄像头系统16，摄像头系统16包括多个摄像头，数量和位置不限，能够抓取到对应画面即可，摄像头系统16通讯连接所述主控芯片10，用于采集并传送检修员的作业图像信息、人脸图像信息和可穿戴装置穿戴图像信息至后台系统3，所述后台系统3具有人脸识别算法和安全着装图像识别算法并储存有人员数据库，能够进行图像识别，图像识别为现有技术，本实施例中不再详述，进而通过人脸图像信息确认检修员身份，通过可穿戴装置穿戴图像信息检查可穿戴装置2是否穿戴合规。

所述后台系统3还储存有包括巡检点位和/或路线的作业任务信息，将作业任务信息在播放装置8上播放，以引导检修员的检修作业；并且所述后台系统3对检修员位置信息进行记录，得到实际巡检点位和路线，判定是否符合作业任务。

由于电力设备在不同温湿度环境下对应存在不同程度的风险，例如空气湿度越大，空气绝缘性能越低，空气温度越高，电力设备散热性能越差、温度越高，所述可穿戴装置2还包括温湿度传感器17，所述温湿度传感器17通讯连接所述主控芯片10，用于采集并传送环境温湿度信息至后台系统3，后台系统3根据环境温湿度信息调整各区域的风险等级，以及与对应设备间的安全距离阀值，具体调整过程根据实际情况设定。

优选地实施例中，所述可穿戴装置2和后台系统3分别设置有收音器19，实现语音传输。

一种变电站维修作业风险预警防范方法，应用上述一种变电站维修作业风险预警防范系统，包括以下步骤：

S1、作业前确认，重点结合图2所示，检修员穿着所述可穿戴装置2，通过所述摄像头系统16采集并发送检修员人脸图像信息和可穿戴装置穿戴图像信息至所述后台系统3，通过所述后台系统3的安全着装图像算法和人脸识别算法进行图像识别，以核对检修员身份和可穿戴装置穿着规范，在不合规时，发送供所述播放装置8播放的不合规内容信息；通过卫星定位装置11采集并发送检修员位置信息至所述后台系统3，并使后台系统3根据检修员位置信息识别作业变电站，并调取对应变电站的作业任务信息和区域网格化风险等级数据库，而后将作业任务信息发送至播放装置8进行播放，实现自动匹配作业任务；

S2、作业中预警，检修员按照作业任务信息巡检对应点位和/或路线，在此过程中，重点结合图3所示，通过定位系统5实时采集并发送检修员位置信息至所述后台系统3，在检修员位于变电站外部时，使用卫星定位装置11和GIS系统对检修员进行定位，在检修员位于变电站内部时，自动切换使用UWB移动基站13、UWB定位标签14和BIM系统对检修员进行定位，后台系统3对比检修员位置信息与区域网格化风险等级数据库，形成电子围栏，以在检修员处于或邻近高风险等级区域时，发送供播放装置8播放的音频和/或视频信息，进行风险区域预警；

同时，通过RFID识别器6识别邻近电力设备上的RFID标签4，将对应RFID标签信息发送至所述后台系统3，而后后台系统3根据RFID标签信息，发送供播放装置8播放的音频和/或视频信息，进行作业规范提示，以引导检修员作业，防止检修员出现误操作；

同时，重点结合图4所示，通过雷达波测距仪7实时采集检修员与邻近电力设备间的距离，将距离信息发送至所述后台系统3，RFID标签信息包括对应设备的设备风险等级，后台系统3根据由RFID标签信息确定的设备风险等级确定距离阀值，以在检修员与邻近电力设备间的距离小于该距离阀值时，发送供播放装置8播放的音频和/或视频信息，进行风险距离预警；

在整个过程中，通过温湿度传感器17采集并传送环境温湿度信息至后台系统3，所述后台系统3根据境温湿度信息，调整设备风险等级、距离阀值和区域网格化风险等级数据库中各区域的风险等级。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (8)

1.一种变电站维修作业风险预警防范系统，其特征在于：包括设备标识装置(1)、可穿戴装置(2)和后台系统(3)；

设备标识装置(1)包括设置在各电力设备上的多个RFID标签(4)；

可穿戴装置(2)用于供检修员穿戴，以随检修员移动，包括：定位系统(5)，用于获取检修员位置信息；RFID识别器(6)，用于读取RFID标签(4)上的RFID标签信息；雷达波测距仪(7)，用于采集检修员与对应电力设备间的距离信息；播放装置(8)，用于播放音频和/或视频；数据传输装置(9)，用于与后台系统(3)进行数据传输；主控芯片(10)，通讯连接所述定位系统(5)、RFID识别器(6)、雷达波测距仪(7)、播放装置(8)和数据传输装置(9)；

后台系统(3)储存有将变电站空间范围划分形成由低到高多级风险等级区域的区域网格化风险等级数据库，并接收检修员位置信息、接收RFID识别器(6)读取到的RFID标签信息、接收检修员与对应电力设备间的距离信息，并发送供播放装置(8)播放的音频和/或视频信息进行预警。

2.如权利要求1所述一种变电站维修作业风险预警防范系统，其特征在于：所述定位系统(5)包括卫星定位装置(11)，卫星定位装置(11)用于采集检修员在电站全局范围的位置信息，所述后台系统(3)包括GIS系统，GIS系统上储存有对电站全局范围划分形成的地理位置网格化风险等级数据库；

所述定位系统(5)还包括UWB移动基站(13)，所述设备标识装置(1)还包括设置在变电站建筑内部的多个UWB定位标签(14)，以用于采集检修员在变电站内部的位置信息，所述后台系统(3)包括还BIM系统，BIM系统上储存有对电站内部空间划分形成的建筑内部网格化风险等级数据库。

3.如权利要求2所述一种变电站维修作业风险预警防范系统，其特征在于：所述可穿戴装置(2)还包括摄像头系统(16)，摄像头系统(16)通讯连接所述主控芯片(10)，用于采集并传送检修员的作业图像信息、人脸图像信息和可穿戴装置穿戴图像信息至后台系统(3)，所述后台系统(3)能够进行图像识别。

4.如权利要求3所述一种变电站维修作业风险预警防范系统，其特征在于：所述后台系统(3)还储存有包括巡检点位和/或路线的作业任务信息。

5.如权利要求4所述一种变电站维修作业风险预警防范系统，其特征在于：所述可穿戴装置(2)还包括温湿度传感器(17)，所述温湿度传感器(17)通讯连接所述主控芯片(10)，用于采集并传送环境温湿度信息至后台系统(3)。

6.一种变电站维修作业风险预警防范方法，其特征在于：应用如权利要求5所述的一种变电站维修作业风险预警防范系统，包括以下步骤：

S1、作业前确认，检修员穿着所述可穿戴装置(2)，通过所述摄像头系统(16)采集并发送检修员人脸图像信息和可穿戴装置穿戴图像信息至所述后台系统(3)，通过所述后台系统(3)进行图像识别，以核对检修员身份和可穿戴装置穿着规范；通过定位系统(5)采集并发送检修员位置信息至所述后台系统(3)，并使后台系统(3)根据检修员位置信息识别作业变电站，并调取对应变电站的作业任务信息和区域网格化风险等级数据库，而后将作业任务信息发送至播放装置(8)进行播放；

S2、作业中预警，检修员按照作业任务信息巡检对应点位和/或路线，在此过程中，通过定位系统(5)实时采集并发送检修员位置信息至所述后台系统(3)，后台系统(3)对比检修员位置信息与区域网格化风险等级数据库，以在检修员处于或邻近高风险等级区域时，发送供播放装置(8)播放的音频和/或视频信息，进行风险区域预警；

同时，通过RFID识别器(6)识别邻近电力设备上的RFID标签(4)，将对应RFID标签信息发送至所述后台系统(3)，而后后台系统(3)根据RFID标签信息，发送供播放装置(8)播放的音频和/或视频信息，进行作业规范提示；

同时，通过雷达波测距仪(7)实时采集检修员与邻近电力设备间的距离，将距离信息发送至所述后台系统(3)，RFID标签信息包括对应设备的设备风险等级，后台系统(3)根据由RFID标签信息确定的设备风险等级确定距离阀值，以在检修员与邻近电力设备间的距离小于该距离阀值时，发送供播放装置(8)播放的音频和/或视频信息，进行风险距离预警。

7.如权利要求6所述一种变电站维修作业风险预警防范方法，其特征在于：通过温湿度传感器(17)采集并传送环境温湿度信息至后台系统(3)，所述后台系统(3)根据境温湿度信息，调整设备风险等级和/或距离阀值和/或区域网格化风险等级数据库中各区域的风险等级。

8.如权利要求6所述一种变电站维修作业预警防范方法，其特征在于：定位系统(5)在检修员位于变电站外部时，使用卫星定位装置(11)和GIS系统对检修员进行定位，在检修员位于变电站内部时，使用UWB移动基站(13)、UWB定位标签(14)和BIM系统对检修员进行定位。

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