配网作业不安全行为预警智能安全帽研究与实现

黄抒艺 邹学通

（深圳供电局有限公司，广东深圳518101）

0 引言

在配电网日常作业中，由于触电和物体打击导致的伤亡事故时有发生，据统计，2015年至今，南网就发生过两起触电身亡事故，而这两起事故主要是由于安全帽使用不当和与带电设备（含线路）安全距离不够引起的。本研究成果主要用于实时预警配网员工在日常作业时的这两种不安全行为，减少由于人身触电和物体打击导致的人身事故危险，保障人身安全。

目前，市场上尚未出现可实时预警不安全行为的安全帽用于配电网日常作业过程中，本研究成果改进了仅能对超过安全距离报警、需人为监督安全帽佩戴情况、监护人监督不到位、无法对不安全行为实时预警等现状，填补了技术空白。成果的应用能及时有效地反馈至视野受视觉或角度因素阻碍的专责监护人，乃至对设备安全距离判断不准确的作业人员，以起到警示效果，为作业人员是否进入带电危险区域作业提供了一种非接触的判断方式[1]。

在配网日常作业中，带电作业是避免检修停电、保证正常供电的一种有效措施。面对日益增长的带电作业需求，带电作业区域的监护也变得日益重要，该成果能够对于带电作业人员在带电区域内的不安全行为进行预警，如在带电作业中推广，能够提高作业人员的安全性，并加强专责监护人的监护。同时，该技术可推广应用至其他输变电作业场所，减少员工因不安全行为发生人身事故的概率，提高作业安全管理水平，因而具有很强的推广性[2-3]。

不安全行为预警智能安全帽可针对配网作业中常见的不安全行为进行实时预警，并作为作业过程中安全管理的依据，为配电作业人员的安全警戒提供保障，且对于保证作业人员的生命安全和设备及电线路长期、安全、稳定地运行具有非常重要的意义。

1 不安全行为预警智能安全帽系统框架构架

不安全行为预警智能安全帽包括三个基本模块：信息收集模块、运算模块和功能输出模块，如图1所示，可实现与带电设备（含电线）安全距离不够预警、安全帽使用不当预警、不安全行为记录与分析的功能。

1.1 电场强度传感系统

电场强度传感系统用于在工频电场中接收信号并对电场强度进行测量。通过电学原理电场测量方法测量交变电场，分析电容式平行板电场传感器测量工频电场的可行性和数学原理，完成电场强度传感器的设计制作，达到测量电场强度的目的。

图1 不安全行为预警智能安全帽构架

1.2 安全帽传感系统

安全帽传感系统用于传感、收集、传送和保存安全帽的佩戴情况。在电场强度传感器的基础上，添加硅胶单点压力传感器，实现对员工在作业过程中是否佩戴安全帽的分析，达到检测员工佩戴安全帽情况的目的。

1.3 安全预警系统

安全系统用于实时预警员工在作业工程中的不安全行为。通过声光报警，以实际测量的电场强度和员工佩戴安全帽情况作为报警依据，同时设定不同不安全行为的预警功能。此次设计中设置了红、黄、蓝三种颜色的信号灯和蜂鸣器共同组成的安全预警系统。

1.4 数据分析存储系统

数据分析存储系统用于储存、记录员工在作业过程中的行为，包括安全行为和不安全行为，这些记录可作为员工安全教育培训和安全绩效考核的依据，并通过无线传输技术将存储模块中的数据导出，及时发送到后台接驳基站。

2 系统特点

2.1 集成性

不安全行为预警智能安全帽的设计是为了能够将作业过程中分散的人员信息和行为信息展现在同一平台上进行管理，通过RFID技术实现信息的收集、传输、集成。监督人员要确保作业过程中作业人员安全信息的精准性，才能使日常安全管理工作宏观可控。

2.2 精准性

不安全行为预警智能安全帽需准确地对电场强度数值和安全帽佩戴情况进行判断及预警。因此，严格制定了校核规则和试验方案，以提高系统抗干扰性和稳定性，确保误差在可控范围内，保障系统的实用性。

2.3 及时性

现场作业员工大多安全意识较薄弱，目前通过警报提醒他们的行为是最容易普及和管理的。因此，不安全行为预警智能安全帽采用等效电荷法等算法，保证系统执行的效率，确保及时对作业过程中的不安全行为进行预警。

3 结语

目前，在电力行业，智能安全帽的用途单一，主要用于预防作业人员的触电伤亡事故，但并未将作业人员在作业时不佩戴安全帽的情况考虑进去。因此，本项目的关键在于设计一款智能安全帽实时预警系统，用于检测配网员工在日常作业时的不安全行为，同时预防触电和物体打击导致的伤亡事故，实现行为信息的采集、处理、传递和存储，以便提高作业现场管理的效率和安全保障水平，充分发挥智能安全帽系统在作业安全管理中的作用。

该项目研究的技术关键是将电场测量技术与进入带电区域未佩戴安全帽的不安全行为检测技术相融合；技术主要难点在于精确电场测距传感器的设计，现行配网输电线路存在同杆多回路、导线排布方式多样化、环境恶劣、电磁场干扰等因素影响，对于多方面兼容的测距方式存在极大的不确定性。本项目构建的不安全行为预警智能安全帽，实现了作业人员的不安全行为和带电设备（含线路）电场强度检测，有利于对配网日常作业中不安全行为进行实时监控，并及时反馈预警信息，防止事故的发生。研究重点在于作业人员及带电设备（含线路）等位置和属性信息的监测与分析，而在配网作业中其他不安全行为监控方面仅进行了初步探讨，在未来还需深入研究。

[1]郭红领，刘文平，张伟胜.集成BIM和PT的工人不安全行为预警系统研究[J].中国安全科学学报，2014，24（4）：104-109.

[2]武爱敏.变电站视频中工作人员的识别[D].北京：华北电力大学，2017.

[3]黄抒艺.基于BIM、通信技术变电站施工安全管理系统及应用[D].北京：华北电力大学，2016.