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變電站作業(yè)安全管控系統(tǒng)綜述

文檔作者：李猷民王振河莊杰張雷吳天明文檔來源： 1．國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司 2．上海申瑞電網(wǎng)控制系統(tǒng)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月13日
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[摘要]
關(guān)鍵詞
0引言
變電站作業(yè)安全管控系統(tǒng)綜述
李猷民 ，王振河 ，莊
(1．國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟南 250021；
杰 ，張雷 ，吳天明
2．上海申瑞電網(wǎng)控制系統(tǒng)有限公司，上海200233)
針對傳統(tǒng)無線定位技術(shù)存在的精度低、性價比不合理問題，設(shè)計了基于計算機視覺定位和動態(tài)目標(biāo)捕捉技術(shù)
的變電站作業(yè)安全管控系統(tǒng)。介紹了該系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢、總體架構(gòu)和主要功能。
變電站安全管控視覺定位動態(tài)目標(biāo)捕捉
變電站是銜接發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度
六大環(huán)節(jié)的最關(guān)鍵因素，也是電網(wǎng)中實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換和控制
的核心平臺。變電站的安全穩(wěn)定運行，是實現(xiàn)無人值班和
設(shè)備操作自動化、提高資源使用和生產(chǎn)管理效率基礎(chǔ)。然
而，作為電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，變電站的安全管理卻并不
樂觀。由于變電站的監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)存在死角，變電站設(shè)
備種類繁多、操作頻繁，在變電站的安全管理上仍存在漏
洞，必須引起重視。
目前，變電站設(shè)備的操作、檢修、巡視作業(yè)的管理等
主要依靠人工，但無論是作業(yè)人員還是監(jiān)管人員，難免會
有偶爾的疏忽和大意，會有短暫的精力不集中。對此，亟
需采用先進的技術(shù)手段來彌補變電站作業(yè)安全管控方面的
空白，有效避免變電站作業(yè)人員接近或誤人危險區(qū)、誤走
錯間隔、超出作業(yè)區(qū)域、擅自變更或擴大工作范圍、監(jiān)護
不到位、巡視不按時不到位等多種安全問題，消除生產(chǎn)運
行、檢修維護、基建施工、物資運輸、參觀考察過程中的
安全隱患 。
1管控系統(tǒng)技術(shù)背景與思路
變電站作業(yè)安全管控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一在于作業(yè)人
員的定位。國內(nèi)基于Wi—Fi、RFID、ZigBee、CSS、UwB
等無線定位技術(shù)的研究啟動較早，取得的成果也最多。但
是，或是由于定位精度較差(如Wi—Fi、RFID、ZigBee，其
定位精度在1．5~15m)，或是由于價格太高(如UWB，其
價格遠高于普通的二次設(shè)備)、抗干擾能力較差， 因此都
無法推廣應(yīng)用l2J。
對于視覺定位技術(shù)，國外研究較早，在算法、軟件實
現(xiàn)上都有不少的突破，但基本上只用于軍事或反恐等非工
業(yè)化領(lǐng)域，而且側(cè)重于模式識別而對準(zhǔn)確的定位應(yīng)用不
多。國內(nèi)對這方面基本沒有專門的研究， 因此本系統(tǒng)的開
發(fā)應(yīng)用具有開創(chuàng)性的意義。
基于計算機視覺定位和動態(tài)目標(biāo)捕捉技術(shù)的變電站作
業(yè)安全管控系統(tǒng)，采用了先進的圖像處理技術(shù)、模式識別
技術(shù)、視覺定位與追蹤技術(shù)L3“]，進行多源圖像與信息合
成，實現(xiàn)變電站區(qū)域范圍內(nèi)的人員和車輛目標(biāo)識別捕
捉l5]、實時追蹤和定位，為變電站的作業(yè)安全管理提供高
效的技術(shù)手段，填補了變電站作業(yè)安全管理的空白。該系
統(tǒng)把傳統(tǒng)的由事發(fā)時發(fā)出警告或事后被動分析處理變?yōu)槭?
前主動安全防范，很好地解決了變電站作業(yè)人員接近或誤
人危險區(qū)、走錯間隔、設(shè)備巡視不按時不到位、監(jiān)護不到
位和人員監(jiān)控不力等安全問題，有效消除生產(chǎn)運行、檢修
維護、基建施工、物資運輸、參觀考察過程中的安全隱
患。
2技術(shù)優(yōu)勢
變電站作業(yè)安全管控系統(tǒng)采用視覺定位技術(shù)具有以下
技術(shù)優(yōu)勢。
(1)直觀可視，與人的視覺感受一致，原始信息可在
視頻監(jiān)視信息存儲和復(fù)現(xiàn)。
(2)定位更精確、更準(zhǔn)確，易校驗，定位的是人的位
置，而不是標(biāo)簽的位置。
(3)可同時跟蹤非設(shè)定目標(biāo)和其它物體。
(4)抗干擾能力強，所有干擾都可觀測、診斷，易拿
出有針對性的解決方案。
(5)投資少，單測量點覆蓋面大。
(6)施工工作量小。
(7)涵蓋視頻系統(tǒng)，減少重復(fù)投資，減小維護工作
量。
(8)隨著圖像處理和識別技術(shù)的發(fā)展， 留有更多的后
續(xù)功能擴展空間，例如增加對設(shè)備的自動監(jiān)視和管理功
能，替代人工進行設(shè)備巡視等。
3系統(tǒng)總體架構(gòu)
基于計算機視覺定位和動態(tài)目標(biāo)捕捉技術(shù)的變電站作
業(yè)安全管控系統(tǒng)由定位子系統(tǒng)和主站子系統(tǒng)組成，總體架
構(gòu)如圖1所示。
收稿日期：2015—03—02
作者簡介：李猷民(1965一)，從事電力系統(tǒng)管理工作；王振~-1(]966一)，從事電力系統(tǒng)生產(chǎn)管理工作；莊杰(1969一)，從事電力系統(tǒng)變電運
行管理工作；張雷(1982一)，從事電力系統(tǒng)變電檢修管理工作；吳天明(1960一)，從事電力自動化設(shè)備研究及管理工作。
741 WWw chinaet．net 1中國電工網(wǎng)
竺頻線 嗵 ＼網(wǎng)絡(luò)交換機
， ＼
、
器
一
圖像識別處理器
圖1 變電站作業(yè)安全管控系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖
定位子系統(tǒng)通過定位監(jiān)視攝像機獲取圖像信息，采用
視覺辨識技術(shù)對圖像信息進行處理，獲取視頻中人員和車
輛的圖像位置，并將圖像位置信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送給位置引
擎服務(wù)器。引擎服務(wù)器采用視覺定位技術(shù)，對圖像位置信
息進行處理，將圖像位置信息轉(zhuǎn)換成實際地理位置信息，
將人員和車輛的實際地理位置信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送給主站系
統(tǒng)。
主站子系統(tǒng)為變電站的巡視、操作、檢修、維護、施
工、參觀、事故處理等各種作業(yè)，根據(jù)安全和規(guī)范性的要
求建立數(shù)學(xué)模型[ ，對人員和車輛的行徑路線和位置信息
進行監(jiān)視和管理，及時提醒和糾正違章和違規(guī)行為，確保
作業(yè)安全和規(guī)范。
主站子系統(tǒng)可設(shè)在集控中心，在變電運行工區(qū)和變電
檢修工區(qū)設(shè)立監(jiān)視管理工作站， 同時對所轄多個變電站及
每個變電站中的多個巡視、操作、施工、檢修或參觀等作
業(yè)任務(wù)工作組進行監(jiān)視。有人值守站設(shè)當(dāng)?shù)刂髡鞠到y(tǒng)。定
位子系統(tǒng)安裝在變電站，與主站系統(tǒng)之間通過以太網(wǎng)進行
數(shù)據(jù)交換。主站系統(tǒng)對從圖像處理識別系統(tǒng)獲取的人員車
輛定位信息進行處理，并在電子地圖上完成顯示、記錄、
提醒和告警等功能。
4系統(tǒng)主要創(chuàng)新應(yīng)用功能
(1)N用視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電站內(nèi)所有人員的精確
定位。系統(tǒng)圖像處理軟件模塊利用實時視頻圖像，對圖像
進行智能化處理；采用視覺辨識技術(shù)，從圖像中捕捉人員
和車輛的目標(biāo)圖像信息。系統(tǒng)位置引擎軟件模塊采用視覺
定位技術(shù)對目標(biāo)圖像信息進行空間精確定位，計算出人員
和車輛在變電站的準(zhǔn)確地理坐標(biāo)位置，進一步采用目標(biāo)實
時追蹤技術(shù)來追蹤人員和車輛的行徑路線，實現(xiàn)實時定位
和監(jiān)視。系統(tǒng)可以帶時標(biāo)地不間斷記錄變電站人員的行徑
路線和軌跡，并采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，以便長時間存儲，保
存時間不少于10年。
(2)在變電站全景電子地圖上準(zhǔn)確實時顯示所有人員
和車輛。研發(fā)了實時監(jiān)視軟件模塊，并繪制變電站的全景
二維、三維電子地圖，在電子地圖上顯示當(dāng)前人員所處的
準(zhǔn)確位置，從而可多角度、無遮擋、一覽無余地了解變電
站當(dāng)前各個作業(yè)面的工作情況，使作業(yè)監(jiān)護和管理簡單
化。
(3)在變電站全景電子地圖上全過程記錄所有作業(yè)軌
跡。通過作業(yè)過程監(jiān)視和管理軟件可快速調(diào)看變電站全
站、全天所有人員的行徑軌跡，全面了解變電站的作業(yè)安
全情況；可快速調(diào)看指定時間段的作業(yè)人員的行徑軌跡并
通過軌跡顯示了解整個作業(yè)過程；可快速回放軌跡以了解
并追蹤整個作業(yè)過程；可通過軌跡追蹤自動調(diào)取視頻錄像
同步回放，以直觀了解作業(yè)行為細節(jié)。
(4)建立變電站作業(yè)管理數(shù)學(xué)模型。根據(jù)對變電站作
業(yè)安全和規(guī)范管理要求的分析，對各種作業(yè)內(nèi)容建立了一
種通用的作業(yè)管理數(shù)學(xué)模型，以描述作業(yè)行為，對作業(yè)行
為提出要求或限制，并結(jié)合作業(yè)人員的位置，對作業(yè)任務(wù)
的要求進行準(zhǔn)確判斷。作業(yè)任務(wù)數(shù)學(xué)模型的建立，可以實
現(xiàn)作業(yè)人員主要行為由計算機進行自動化和量化管理。
(5)變電站作業(yè)規(guī)范的量化自動化管理。通過變電站
作業(yè)規(guī)范的量化自動化實時管理軟件模塊，可根據(jù)作業(yè)人
員的實時位置和移動軌跡，將人員位置與作業(yè)管理數(shù)學(xué)模
型定義的流程和邏輯進行比較判斷，判定作業(yè)人員行為是
否合乎規(guī)定流程和要求并記錄，從而減輕了安全管理的工
作量和工作強度，實現(xiàn)了計算機對作業(yè)人員行為的自動化
和量化管理。
(6)變電站作業(yè)安全違規(guī)預(yù)警及工作提醒。通過變電
站作業(yè)規(guī)范的量化自動化預(yù)警軟件模塊，能在作業(yè)人員違
反安全規(guī)定或嚴(yán)重違反作業(yè)規(guī)程時通過分布在變電站現(xiàn)場
的揚聲器和管理人員計算機發(fā)出緊急預(yù)警，預(yù)防可能發(fā)生
的人為安全事故。對一般的違章行為發(fā)出提醒預(yù)警；對未
按規(guī)定完成的作業(yè)行為在任務(wù)結(jié)束時提醒補救完成；作業(yè)
任務(wù)時間開始、臨近結(jié)束和時間結(jié)束時可分別發(fā)出語音工
作提醒。同時，作為安防系統(tǒng)的后備，當(dāng)有人員未經(jīng)許可
進入變電站時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，提醒管理人員注意。
(7)變電站作業(yè)完成情況統(tǒng)計及報表。通過變電站作
業(yè)規(guī)范的量化自動化統(tǒng)計管理軟件，可分時間段、作業(yè)類
別、違章行為統(tǒng)計各類作業(yè)的完成情況，并制作相應(yīng)的作
業(yè)任務(wù)安全和規(guī)范統(tǒng)計報表，為全面了解變電站作業(yè)情況
和科學(xué)化精細化管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
5結(jié)束語
基于計算機視覺定位和動態(tài)目標(biāo)捕捉技術(shù)的變電站作
業(yè)安全管控系統(tǒng)利用先進的技術(shù)平臺，能夠?qū)ψ冸娬粳F(xiàn)場
工作人員和外來參觀人員做到事先劃定活動區(qū)域，實時捕
捉和分析目標(biāo)動態(tài)，監(jiān)控記錄活動情況，遇有危險活動及
時報警并記錄，事后統(tǒng)計分析活動規(guī)律，在避免安全事故
發(fā)生的同時，大幅度提高整個變電站及供電公司的工作效
率和管理水平。該系統(tǒng)填補了變電站作業(yè)安全管理技術(shù)手
段上的空白，為進一步提高安全管理水平，實現(xiàn)精細化、
(下轉(zhuǎn)第77頁)
電工技術(shù)1 2015l 8期l75

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