CN115940408A - 基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法，所述系统包括：室内UWB定位模块、室外RTK定位模块、定位终端、数据接收服务模块、安全隔离模块、数据分析处理模块、运检工作台、作业安全管控平台，通过各模块之间的配合实现根据定位数据实现虚拟电子围栏功能，及时提醒现场工作人员进入危险或未授权区域，避免出现走错间隔、误入带电间隔等情况；根据定位数据联动摄像头，对工作区域进行实时监控。本发明通过设置电子围栏，减少原有的繁复的工作区域警戒布置工作，减轻现场工作量并提高现场工作安全性；通过作业安全管控平台可实时掌握现场工作情况，实现现场作业的远程实时监护。

Description

基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法

技术领域

本发明涉及输变电安全生产领域，具体涉及一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法。

背景技术

变电站现场施工、运检作业存在点多面广，大型检修作业人员数量庞大、人员素质参差不齐的情况，依靠传统的“人盯人战术”进行现场监管效率低下，且管控效果不佳。现有的定位技术，通过在变电站内架设RTK基站，采用差分定位技术可以在变电站室外空旷场景下达到较高定位精度；但是在室内场景下RTK定位因信号遮挡无法实现精确定位。现有的变电站安全管控方案通过在现场划设工作区域进行警戒标识，借助摄像头进行视频监控，但工作量大且安全性不高。为了确保现场作业安全风险可控、能控、在控，亟需采取技术手段实现基于高精度定位技术的作业安全管控解决方案。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法，至少部分地解决现有技术中的问题。

技术方案：一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统，包括：

室内UWB定位模块，包括UWB定位基站和UWB定位控制器，根据房间的大小和设备布局情况，吊顶/壁装数量不等的UWB定位基站，UWB定位基站接收定位终端报文，经过UWB定位控制器运算，计算出定位终端的位置信息并转发到数据接收服务模块，完成室内定位；

室外RTK定位模块，包括RTK定位基站和卫星定位接收部分，根据变电站布局，在变电站建筑物顶部安装RTK定位基站，安装位置上方可视范围无遮挡，RTK定位基站接收卫星信号并计算RTK差分数据，通过站内无线网络将差分数据发送到定位终端，定位终端融合差分数据计算出定位数据，通过站内无线网络转发到数据接收服务模块，实现室外定位；

定位终端，用于定位数据的接收、计算和转发，与数据接收服务模块进行通讯，实现定位数据的实时传输和就地声光告警功能；

数据接收服务模块，用于接收、解析、定位数据格式转换，实现定位数据与变电站地图数据的坐标系的统一；

安全隔离模块，用于做数据传输加密与解密，实现变电站定位数据与生产内网的应用平台安全交互；

数据分析处理模块，用于将外网传入的定位数据进行分析处理，获取工作信息绘制电子围栏，实现作业人员的误入间隔告警、超范围作业告警、告警视频联动抓拍、不安全行为的视频分析与告警功能；

运检工作台，用于定位终端充电和管理、工作人员身份与定位终端绑定、工作票查看、唱票功能，实现工作票流转和定位终端的管理；

作业安全管控平台，用于工作票解析、电子围栏展示和互动、现场作业人员定位在三维地图的实时展示、违章越界告警和视频联动显示、运行轨迹回放功能。

优选地，所述定位终端通过改进型TDOA算法结合RTK定位算法计算得到定位数据，然后利用粒子群算法得到定位终端的最终定位结果，最终定位结果传输至数据接收服务模块，所述改进型TDOA算法用TDOA计算当前定位点数据，用当前定位点数据和上一次的定位点数据计算位移、速度、加速和航向角参数，并结合这些参数预测下一次定位数据，通过卡尔曼滤波算法将定位数据与预测数据进行融合，剔除无效定位数据；所述粒子群算法通过对UWB定位的参数和RTK定位的参数进行评估，当UWB的评估参数优于RTK定位评估参数时，评判为在室内，当UWB的评估参数劣于RTK定位评估参数时，判定在室外，实现室内外的全局定位。

优选地，所述数据分析处理模块绘制电子围栏包括：根据变电站的设备布局，参考变电站运行规程和拉扯实物围栏的原则，在三维地图对变电站的工作区域进行电子围栏绘制，通过在三维地图里选点画框的方式，获取电子围栏的顶点的坐标，并对每个电子围栏赋唯一id和描述信息，将电子围栏的顶点坐标、id、描述信息存入数据库，用于电子围栏的匹配和越界的运算。

优选地，所述数据分析处理模块根据定位终端上传的定位数据，调动相应区域的摄像头对定位终端所在区域的进行视频监拍，对视频内的人员进行身份识别、未戴安全帽、未穿工装、吸烟、不合理使用工器具的违章违规行为实时识别，并将识别结果在作业安全管控平台上进行弹窗告警和视频抓拍截图，形成告警记录存入数据库。

优选地，所述运检工作台通过读取工作人员的身份信息，将工作人员的身份信息与定位终端的ID进行关联，并将关联后的定位终端发放给工作人员，实现定位数据和人员身份的唯一对应。

优选地，所述作业安全管控平台通过读取工作票信息，利用关键字搜索算法解析工作票获取工作内容、工作班组成员、监护人信息，将工作内容的工作区域关键字筛选出来，并与电子围栏的关键字进行匹配，得到工作区域的电子围栏id号，并启用电子围栏。

优选地，所述作业安全管控平台连接变电站室内外的视频系统，实现对进入变电站内的人员的实时视频跟踪和行为分析、告警联动抓拍功能。

一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控方法，包括以下步骤：

1)根据变电站室内区域房间大小和设备部署情况，每个房间安装指定数量的UWB定位基站，实现室内定位；根据变电站室外情况，在建筑物顶部部署安装RTK定位基站，用于实现室外定位；

2)通过三维点云扫描设备，构建变电站三维地图，并将构建的变电站三维地图与定位数据统一坐标系，用于展示人员位置、轨迹绘制、区域人数统计、热力图、电子围栏设置、告警展示和视频联动展示功能；

3)通过在变电站三维地图上绘制工作区域，设置虚拟电子围栏，每个电子围栏有唯一编号，可根据工作内容自动设置电子围栏，实现虚拟电子围栏的功能；

4)运维人员在作业安全管控平台将工作票导入作业安全管控系统，系统自动解析工作票内容，获取工作人员名单和工作区域，确认无误后，启动工作流程；

5)工作人员到运检工作台获取工作内容，运检工作台具备发放定位终端和自动唱票的功能，工作人员点击开始工作，系统根据工作票内容完成工作票唱票和定位终端发放；完成唱票后工作人员完成身份认证并领取自己的定位终端，开始工作并启用电子围栏功能；

6)工作人员佩戴好定位终端后，定位数据将通过站内无线安全网络实时上传到作业安全管控平台，平台上可实时查看作业人员的位置，根据人员位置进行作业安全管控；

7)根据作业人员的位置，联动视频摄像头实时监视工作人员画面，作业安全管控平台可展示监视画面，并对视频画面进行未戴安全帽、未穿工装、吸烟、翻越安全警示护栏、攀高的违章或不安全行为进行视频分析，如果计算出有告警，将通过定位终端进行声光告警，提示工作人员存在违章行为，并将违章类型和违章截图和告警弹窗；

8)根据作业人员的实时位置，结合电子围栏进行越界计算，当工作人员正常行走在安全通道或者授权的工作区域内，定位终端正常工作，如果工作人员误入间隔或者距离带电设备小于安全距离，将通过定位终端进行声光告警，提示工作人员存在危险，并在作业安全管控平台通过视频摄像头进行抓拍和告警弹窗，提示运维人员现场有违章告警，通过定位终端进行语音通话，及时关注现场工作人员情况；

9)现场工作时，通过作业安全管控平台实时显示作业人员的工作位置，并具有工作热力图、区域人数统计、人员滞留提醒、跨区域串岗告警、工作人员信息展示、工作路线展示功能。

有益效果：(1)本发明通过在室内采用UWB定位技术，通过在室内合理部署UWB定位基站，室内环境下可以达到20cm的定位精度，实现室内场景下的高精度定位，采用融合RTK和UWB定位技术的定位终端，实现变电站室内外全局精准定位。基于人员定位情况，结合视频摄像头实现对变电站内作业人员、车辆、工器具等进行管控，实现变电站作业全过程的管控。本发明通过实时显示作业人员位置，实现人员到岗到位督查、区域人数统计、人员长时间滞留提醒、跨区域串岗告警、电子围栏越界告警抓拍、视频跟踪分析、人员轨迹绘制等管控功能。(2)本发明根据定位数据实现虚拟电子围栏功能，及时提醒现场工作人员进入危险或未授权区域，避免出现走错间隔、误入带电间隔等情况；根据定位数据联动摄像头，对工作区域进行实时监控，如有发生人员进入未授权区域或误入间隔等不安全行为，则进行即时的语音告警，及时提醒相关人员存在违规行为，并对违规行为进行抓拍留存，对现场工作人员起到约束作用，同时有助于违规作业现场的溯源工作，提高现场工作人员的安全意识。通过设置电子围栏，减少原有的繁复的工作区域警戒布置工作，减轻现场工作量并提高现场工作安全性；通过作业安全管控平台可实时掌握现场工作情况，实现现场作业的远程实时监护。(3)本发明系统具有使用成本低、设备复用性强、系统可扩展性强的优势，可独立运行，也可作为数字变电站的一个基础业务进行接入，也可以在原有的微机防误系统基础上加入本系统。

附图说明

图1为本发明所述系统的架构图；

图2为本发明实施例的系统布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

参照图1，本发明所述的基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统，包括室内UWB定位模块、室外RTK定位模块、定位终端、数据接收服务模块、安全隔离模块、数据分析处理模块、运检工作台和作业安全管控平台。所述室内UWB定位模块包括UWB定位基站和UWB定位控制器，根据房间的大小和设备布局情况，吊顶/墙壁安装数量不等的UWB定位基站，基站接收定位终端报文，经过UWB定位控制器运算，计算出定位终端的位置信息并转发到数据接收服务模块，实现室内的高精度定位。所述室外RTK定位模块包括RTK定位基站和卫星定位接收部分，根据变电站布局，在变电站较高建筑物顶部安装RTK定位基站安，安装位置可视范围无遮挡，基站接收卫星信号并完成RTK差分数据的计算和发送工作，通过站内无线网络将差分数据发送到定位终端(即卫星定位接收部分)，定位终端融合差分数据计算出定位数据，通过站内无线网络转发到数据接收服务模块，实现室外高精度定位。所述定位终端是支持UWB定位和卫星定位技术的融合定位终端，用于定位数据的接收、预计算和转发，与数据接收服务模块进行通讯，实现定位数据的实时传输和就地声光告警功能。所述数据接收服务模块用于接收、解析、定位数据格式转换，实现定位数据与变电站地图数据的坐标系的统一。所述安全隔离模块用于做数据传输加密与解密，实现变电站定位数据与生产内网的应用平台安全交互。所述数据分析处理模块用于将外网传入的定位数据进行分析处理，获取工作信息绘制电子围栏，实现作业人员的误入间隔告警、超范围作业告警、告警视频联动抓拍、不安全行为的视频分析与告警等功能。所述运检工作台用于定位融合终端充电和管理、工作人员身份与定位终端绑定、工作票查看、唱票等功能，实现工作票流转和定位终端的管理。所述作业安全管控平台用于作票解析、电子围栏展示和交互、现场作业人员定位在三维地图的实时展示、违章越界告警和视频联动显示、运行轨迹回放等功能。

本发明实施方式中，站内无线网络的布置方式如下：通过在变电站室内外架设无线通讯基站，实现变电站的无线通讯信号的全覆盖，用于RTK定位报文和定位终端的定位信息的传输，定位基站和定位终端具有无线接入功能，可通过无线网络进行数据传输，无线网络最终接入数据接收服务模块，完成定位数据和告警信息的传输。

变电站管控范围包括变电站的室外露天设备区域及开关室、保护室、主控室、工器具室和工作间等室内区域，是变电站内的所有工器具、人员、车辆可以达到和工作的区域；管控对象包括工作人员、工作器具及作业和运维车辆等，在本发明中以工作人员定位为例进行描述，即，对于工作人员的描述同样适用于工作器具、作业设备、运维车辆的实施方案。本发明定位展示通过对变电站室内外进行1:1三维地图构建，实现变电站室内外三维空间下的作业安全管控。利用本发明的系统，变电站室内外区域根据工作内容在三维地图上划定电子围栏，根据定位终端的实时定位数据，显示作业人员的工作位置，结合工作票内容，完成工作票的自动解析，实现工作前的虚拟安措智能部署、自动唱票和工作危险点警示，工作中的定位信息三维地图内实时展示、误入间隔告警、超范围作业告警、告警视频联动抓拍、不安全行为(未戴安全帽、未穿工装、吸烟、不合理使用防护用具等)的视频识别、定位终端的告警语音提示，工作后的作业轨迹展示、作业过程分析与评价等功能。

本发明实施方式中，变电站三维地图的构建包括但不限于采用三维点云实景扫描等地图构建技术，所构建的地图与实际变电站1:1高精度还原，构建后的地图具有地理坐标的三维信息(经度、纬度和海拔或x/y/z坐标)等。可替换地，采用实地勘察、卫星遥感等方式来构建变电站1:1三维地图；或者使用已经建设的三维数字变电站系统。

定位终端为可穿戴设备，形式不局限于工牌、对讲机、安全帽挂件、车载定位终端等，定位终端具有可充电电池，工作续航大于10小时，具有定位、声光报警、双向语音的功能。本发明中，定位终端采用改进型TDOA算法结合RTK定位算法计算得到定位数据，改进型TDOA算法是在TDOA算法加入定位分析功能，用TDOA计算当前定位点数据，用当前定位点数据和上一次的定位点数据计算位移、速度、加速和航向角等数据，并结合这些数据预测下一次定位数据，通过卡尔曼滤波算法将定位数据与预测数据进行融合，剔除无效定位或定位偏差较大的数据；然后采用粒子群算法得到定位终端的最终定位结果，粒子群算法是通过对UWB定位信号的强度、置信度、延时、进出标志灯参数和RTK定位的卫星数量、置信度、解算精度、信号强度等参数进行评估，当UWB的评估参数优于RTK定位评估参数时，评判为在室内，当UWB的评估参数劣于RTK定位评估参数时，判定在室外，最终实现室内外的全局定位。

所述数据分析处理模块支持电子围栏绘制功能，根据变电站的设备布局，在三维地图上进行设置电子围栏，参考变电站运行规程和拉扯实物围栏的原则，一次性的对变电站的工作区域进行绘制电子围栏，通过在三维地图里选点画框的方式，获取电子围栏的顶点的坐标，并对每个电子围栏赋唯一ID和描述信息。将电子围栏的顶点坐标、id、描述信息存入数据库，用于电子围栏的匹配和越界的运算。每个工作区域可以包含多个电子围栏，电子围栏根据工作内容会通过工作内容关联算法自动启用，并且支持管理员手动选择或修改需要关联的电子围栏；管理员可以对电子围栏区域进行管理，也可以进行重新划分新的电子围栏，方便划定符合本次工作的电子围栏区域。

本发明实施方式中，工作内容关联算法通过读取工作票信息，利用关键字搜索算法，解析工作票获取工作内容、工作班组成员、监护人信息，将工作内容的工作区域关键字筛选出来，并与电子围栏的关键字进行匹配，得到工作区域的电子围栏id号，并将电子围栏启用。

所述数据分析处理模块支持告警功能，根据定位终端上传的定位数据，结合电子围栏实现人员位置实时显示、误入间隔告警、超范围作业告警、作业轨迹显示、人员徘徊告警等功能，产生告警后，告警信号通过定位终端的声光进行就地告警，同时平台也会进行告警弹窗和视频抓拍截图，形成告警记录存入数据库。通过电子围栏对越界情况进行实时监测和提醒，提高作业整体安全性，同时与视频监控联动，告警时进行视频抓拍截图并存档，进一步提高系统可用性。

所述数据分析处理模块支持视频识别功能，根据定位终端上传的定位数据，调动相应区域的摄像头对定位终端所在区域的进行视频监拍，对视频内的人员进行身份识别、未戴安全帽、未穿工装、吸烟、不合理使用工器具的违章违规行为实时识别，并将识别结果在作业安全管控平台上进行弹窗告警和视频抓拍截图，形成告警记录存入数据库。如果针对工作器具、作业设备、运维车辆等的安全管控，则视频识别算法将针对这些设备/车辆的违章违规行为进行预先学习和识别。视频识别算法现有技术已经比较成熟，此处不再赘述。在实施例中，作业安全管控平台连接变电站室内外的视频系统，实现对进入变电站内的人员的实时视频跟踪和行为分析、告警联动抓拍功能。如果变电站内无摄像头或者摄像头数量较少，无法满足人员跟踪的需求，则需要进行联动视频系统的建设。

工作人员采用到运检工作台上刷身份证或刷脸的方式领取定位终端，实现工作内容与工作人员的绑定。如果是针对工作器具、作业设备、运维车辆等的安全管控，同样可以在运检工作台对其进行身份识别，使得身份标识与定位终端相关联。所述运检工作台支持定位终端与工作人员身份的绑定，通过读取工作人员的身份信息，将工作人员的身份信息与定位终端的ID进行关联，并将关联后的定位终端发放给工作人员，实现定位数据和人员身份的唯一对应。

所述运检工作台还支持定位终端充电和管理功能，在运检工作台内部署定位终端的充电和管理装置，可以实现定位终端的充电、唯一ID读取和授权管理等功能。

所述作业管控平台支持工作票解析，采用打通变电站的PMS系统或手动导入工作票的方式自动读取工作票信息，通过关键字搜索算法自动解析工作票，自动获取到工作内容、工作班组成员、监护人等信息。通过对工作内容的学习，将工作内容的工作区域关键字筛选出来，并与电子围栏的关键字进行匹配，得到工作区域的电子围栏id号，自动关联电子围栏并启用，作业管控平台上对电子围栏进行展示和交互，包括授权后的电子围栏的展示、越界告警后的重点显示等。

作业安全管控平台支持轨迹回放功能，在工作结束后生成工作人员在现场的工作轨迹，用于查看工作人员的作业面、到岗到位、运行轨迹、违章等数据，利于事后的作业分析和追忆，实现作业分析和评价的功能。

本发明还提供一种基于高精度定位技术的变电站作业安全管控方法，包括如下过程：

1)变电站室内部署安装UWB定位基站，根据房间大小和设备部署情况，每个房间均需要安装一定数量的定位基站，实现室内高精度定位；UWB定位基站属于一次性安装部署工作，安装完成后，在需要的时候启用该功能即可；

2)变电站室外部署安装北斗RTK基站，根据变电站室外情况，部署安装一套RTK定位基站，用于实现室外高精度定位；RTK基站属于一次性安装部署工作，安装完成后，在需要的时候启用该功能即可；

3)通过三维点云扫描设备，构建变电站1:1变电站三维地图，并将构建的变电站三维地图与定位数据统一坐标系，用于展示人员位置、轨迹绘制、区域人数统计、热力图、电子围栏设置、告警展示和视频联动展示等功能；

4)通过在变电站三维地图上绘制工作区域，设置虚拟电子围栏，每个电子围栏有唯一编号，可根据工作内容自动设置电子围栏，实现虚拟电子围栏的功能；电子围栏的设置支持手动调整，用户可以对电子围栏区域进行管理，也可以进行重新划分新的电子围栏，方便用户划定符合本次工作的电子围栏区域；

5)运维人员在作业安全管控平台将工作票导入作业安全管控系统(PMS自动导入或手动导入)，系统自动解析工作票内容，获取工作人员名单和工作区域，确认无误后，启动工作流程；支持多张工作票的导入，即同时开展多个工作任务，多线程并行运行，各任务之间互不影响；导入多张工作票后，系统对导入的多张工作票依次解析，每个工作票独占一个线程，各工作票的开工和收工互不干扰；若自动解析生产的工作区域与实际工作区域有差别，工作人员手动选择增加或删除某区域为授权区域；

6)工作人员到运检工作台获取工作内容，运检工作台具备发放定位终端和自动唱票的功能，工作人员点击开始工作，系统根据工作票内容完成工作票唱票和工定位终端发放；完成唱票后工作人员刷人脸或身份证完成身份认证并领取自己的定位终端，开始工作并启用电子围栏功能；

7)工作人员佩戴好定位终端后，定位数据将通过站内无线安全网络实时上传到作业安全管控平台，平台上可实时查看作业人员的位置，根据人员位置进行作业安全管控；定位终端实现UWB定位和RTK定位融合，通过改进型TDOA算法结合RTK定位算法计算得到定位数据，然后利用粒子群算法得到定位终端的最终室定位结果，最终将定位结果传输至数据接收模块；

8)根据作业人员的位置，联动视频摄像头实时监视工作人员画面，作业安全管控平台可展示监视画面，并对视频画面进行未戴安全帽、未穿工装、吸烟、翻越安全警示护栏、攀高等违章或不安全行为进行视频分析，如果计算出有告警，将通过定位终端进行声光告警，提示工作人员存在位置行为，并将违章类型和违章截图和告警弹窗；联动的视频摄像头可以是变电站内原有的视频系统也可以是按需新建的，摄像头接入本系统配置联动功能；视频分析的功能在作业安全管控平台内实现；

9)根据作业人员的实时位置进行，结合电子围栏进行越界计算，当工作人员正常行走在安全通道或者授权的工作区域内，定位终端正常工作，如果工作人员误入间隔或者距离带电设备小于安全距离，将通过定位终端进行声光告警，提示工作人员存在危险，并在作业安全管控平台通过视频摄像头进行抓拍和告警弹窗，提示运维人员现场有违章告警，通过定位终端进行语音通话，及时关注现场工作人员情况；定位终端的声光告警包括初次进入未授权区域或危险区域，进行单次语音告警，如果及时撤离未授权区域或危险区域告警复归，如果未及时撤离，定位终端将出现蜂鸣声并循环播放语音告警，直至撤离未授权区域或危险区域；语音告警包括“进入未授权区域”、“请勿靠近带电设备”、“请撤离危险区域”等；

10)现场工作时，可通过作业安全管控平台实时显示作业人员的工作位置，并具有工作热力图、区域人数统计、人员滞留提醒、跨区域串岗告警、工作人员信息展示、工作路线展示等告警功能；作业安全管控平台可在部署在运维中心，让变电站运维人员不到达现场即可实时掌握现场工作情况；

11)工作完成后，归还定位终端至运检工作台，点击收工按钮，提交收工后由运维人员进行确认，完成本次工作；如果工作需要跨天进行，在当天工作任务完成收工后，可暂停工作归还定位终端至运检工作台，进行充电补充电量，第二天进站后执行步骤6)、步骤7)后正常工作即可；

12)工作结束后，作业安全管控平台自动生成工作情况一览表，进行作业告警的统计与展示、工作轨迹的绘制等，对本次工作进行总结并提交运维人员确认。工作结束即本次工作票所有工作内容均已完成，运维人员可根据生成的工作情况一览表，实现对现场工作的评价等工作。

以某220kV变电站为例，系统布置如图2所示，在变电站主控室、继保室、开关室等室内场景安装UWB定位基站；在主控楼顶安装北斗RTK定位基站，安装位置可视范围内不宜有遮挡；在变电站部署无线环境(或电力4G无线网络)，保证变电站室内外区域网络信号优良；构建变电站1:1三维变电站地图，根据现场间隔及工作规程进行电子围栏的绘制，每个电子围栏编号唯一；接入变电站视频监控系统或新建联动摄像头，将变电站的视频资源纳入作业安全管控平台，进行视频联动和作业人员行为分析等。

以工作内容为#1主变本体例行检修为例，读取工作票，获取工作内容，关联工作区域为1#主变本体区域、#1主变保护屏区域，工作人员为成员1、成员2和成员3，监护人为监护1，根据工作区域自动生成电子围栏，将#1主变本体区域、保护室通道和#1主变保护屏区域授权，将成员1、成员2、成员3和监护1关联定位终端；工作班组到运检工作台查看工作内容，申请开工；申请开工需要运维人员同意，运维人员在作业安全管控平台上点击同意后，开始工作；监护1申请现场唱票，运检工作台根据工作票内容进行语音唱票；唱票结束后，工作成员刷脸领取定位终端，每个工作人员领取一个定位终端并完成佩戴，开始现场工作。作业安全管控平台可实时显示现场工作人员的位置，并调动附近的摄像头进行视频跟踪与查看，工作人员先到达主变本体处查看设备外观信息，定位终端在室外自动进行北斗RTK定位，平台上可查看到现场人员在#1主变区域工作，多路视频可查看到现场工作情况，保证现场工作人员无安全隐患；假如现场成员1因安全意识淡薄，抵达现场后即摘下安全帽进行工作，此刻经过视频分析识别出成员1未戴安全帽，成员1的定位终端开始进行“请佩戴好安全帽”的语音提示并进行视频截图，直至现场成员1戴好安全帽；此时需要进行查看#1主变本体非电量信息，需要前往保护室，成员走到保护室后定位终端自动连上UWB定位基站切换到UWB定位数据，实现室外到室内定位数据的自动切换，假如成员1因工作疏忽，走到了#2主变保护屏前，进入了未授权区域，此时定位终端会进线“进入未授权区域”的语音告警并件视频抓拍，此时成员1发现走错间隔，及时发现了错误，避免了因操作#2主变保护屏柜引发事故的隐患。工作中运维人员可在作业安全管控平台上实时查看现场工作状态，现场出现的告警均在平台上进行弹窗告警和记录，运维人员还可通过定位终端与现场工作人员进行双向语音通话，方便与现场工作人员的沟通。工作结束后，所有人归还定位终端至运检工作台，归还完成后，点击收工，联系运维人员进行收工确认；运维人员根据现场的视频截图确认工作完成后，进行收工确认，确认后工作结束，现场工作人员离站。工作结束后作业安全管控平台自动存储本次工作的视频资源、违章截图、定位数据、轨迹截图等，生成本次工作情况一览表，方便运维人员查看现场工作情况及存在的违章行为。

Claims (9)

1.一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统，其特征在于，包括：

室内UWB定位模块，包括UWB定位基站和UWB定位控制器，根据房间的大小和设备布局情况，吊顶/壁装数量不等的UWB定位基站，UWB定位基站接收定位终端报文，经过UWB定位控制器运算，计算出定位终端的位置信息并转发到数据接收服务模块，完成室内定位；

室外RTK定位模块，包括RTK定位基站和卫星定位接收部分，根据变电站布局，在变电站建筑物顶部安装RTK定位基站，安装位置上方可视范围无遮挡，RTK定位基站接收卫星信号并计算RTK差分数据，通过站内无线网络将差分数据发送到定位终端，定位终端融合差分数据计算出定位数据，通过站内无线网络转发到数据接收服务模块，实现室外定位；

定位终端，用于定位数据的接收、计算和转发，与数据接收服务模块进行通讯，实现定位数据的实时传输和就地声光告警功能；

数据接收服务模块，用于接收、解析、定位数据格式转换，实现定位数据与变电站地图数据的坐标系的统一；

安全隔离模块，用于做数据传输加密与解密，实现变电站定位数据与生产内网的应用平台安全交互；

数据分析处理模块，用于将外网传入的定位数据进行分析处理，获取工作信息绘制电子围栏，实现作业人员的误入间隔告警、超范围作业告警、告警视频联动抓拍、不安全行为的视频分析与告警功能；

运检工作台，用于定位终端充电和管理、工作人员身份与定位终端绑定、工作票查看、唱票功能，实现工作票流转和定位终端的管理；

作业安全管控平台，用于工作票解析、电子围栏展示和互动、现场作业人员定位在三维地图的实时展示、违章越界告警和视频联动显示、运行轨迹回放功能。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位终端通过改进型TDOA算法结合RTK定位算法计算得到定位数据，然后利用粒子群算法得到定位终端的最终定位结果，最终定位结果传输至数据接收服务模块，所述改进型TDOA算法用TDOA计算当前定位点数据，用当前定位点数据和上一次的定位点数据计算位移、速度、加速和航向角参数，并结合这些参数预测下一次定位数据，通过卡尔曼滤波算法将定位数据与预测数据进行融合，剔除无效定位数据；所述粒子群算法通过对UWB定位的参数和RTK定位的参数进行评估，当UWB的评估参数优于RTK定位评估参数时，评判为在室内，当UWB的评估参数劣于RTK定位评估参数时，判定在室外，实现室内外的全局定位。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述定位终端为可穿戴设备，形式包括工牌、对讲机、安全帽挂件、车载定位终端中的任何一种或多种。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据分析处理模块绘制电子围栏包括：根据变电站的设备布局，参考变电站运行规程和拉扯实物围栏的原则，在三维地图上对变电站的工作区域进行电子围栏绘制，通过在三维地图里选点画框的方式，获取电子围栏的顶点的坐标，并对每个电子围栏赋唯一id和描述信息，将电子围栏的顶点坐标、id、描述信息存入数据库，用于电子围栏的匹配和越界的运算。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据分析处理模块根据定位终端上传的定位数据，调动相应区域的摄像头对定位终端所在区域的进行视频监拍，对视频内的人员进行身份识别、未戴安全帽、未穿工装、吸烟、不合理使用工器具的违章违规行为实时识别，并将识别结果在作业安全管控平台上进行弹窗告警和视频抓拍截图，形成告警记录存入数据库。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运检工作台通过读取工作人员的身份信息，将工作人员的身份信息与定位终端的ID进行关联，并将关联后的定位终端发放给工作人员，实现定位数据和人员身份的唯一对应。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述作业安全管控平台通过读取工作票信息，利用关键字搜索算法解析工作票获取工作内容、工作班组成员、监护人信息，将工作内容的工作区域关键字筛选出来，并与电子围栏的关键字进行匹配，得到工作区域的电子围栏id号，并启用电子围栏。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述作业安全管控平台连接变电站室内外的视频系统，实现对进入变电站内的人员的实时视频跟踪和行为分析、告警联动抓拍功能。

9.一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据变电站室内区域房间大小和设备部署情况，每个房间安装指定数量的UWB定位基站，实现室内定位；根据变电站室外情况，在建筑物顶部部署安装RTK定位基站，用于实现室外定位；

2)通过三维点云扫描设备，构建变电站三维地图，并将构建的变电站三维地图与定位数据统一坐标系，用于展示人员位置、轨迹绘制、区域人数统计、热力图、电子围栏设置、告警展示和视频联动展示功能；

3)通过在变电站三维地图上绘制工作区域，设置虚拟电子围栏，每个电子围栏有唯一编号，可根据工作内容自动设置电子围栏，实现虚拟电子围栏的功能；

4)运维人员在作业安全管控平台将工作票导入作业安全管控系统，系统自动解析工作票内容，获取工作人员名单和工作区域，确认无误后，启动工作流程；

5)工作人员到运检工作台获取工作内容，运检工作台具备发放定位终端和自动唱票的功能，工作人员点击开始工作，系统根据工作票内容完成工作票唱票和定位终端发放；完成唱票后工作人员完成身份认证并领取自己的定位终端，开始工作并启用电子围栏功能；

6)工作人员佩戴好定位终端后，定位数据将通过站内无线安全网络实时上传到作业安全管控平台，平台上可实时查看作业人员的位置，根据人员位置进行作业安全管控；

7)根据作业人员的位置，联动视频摄像头实时监视工作人员画面，作业安全管控平台可展示监视画面，并对视频画面进行未戴安全帽、未穿工装、吸烟、翻越安全警示护栏、攀高的违章或不安全行为进行视频分析，如果计算出有告警，将通过定位终端进行声光告警，提示工作人员存在违章行为，并将违章类型和违章截图和告警弹窗；

8)根据作业人员的实时位置，结合电子围栏进行越界计算，当工作人员正常行走在安全通道或者授权的工作区域内，定位终端正常工作，如果工作人员误入间隔或者距离带电设备小于安全距离，将通过定位终端进行声光告警，提示工作人员存在危险，并在作业安全管控平台通过视频摄像头进行抓拍和告警弹窗，提示运维人员现场有违章告警，通过定位终端进行语音通话，及时关注现场工作人员情况；

9)现场工作时，通过作业安全管控平台实时显示作业人员的工作位置，并具有工作热力图、区域人数统计、人员滞留提醒、跨区域串岗告警、工作人员信息展示、工作路线展示功能。

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