基于物联网技术的变电站可视化精益作业监控装置的研制

丁伟，王建山，权利刚

（国网吉林省电力有限公司吉林供电公司，吉林吉林，132000）

1 背景

目前，220 千伏变电站安全通道布置主要采用通道绳、通道钎的方法来布置。以规范作业人员的安全行为及行走路线，防止现场人员在现场随意乱走，甚至误入带电间隔。但在作业过程中，运维人员普遍反应66kV、220kV 变电站设备现场布置、拆除安全通道耗时长，工作劳动强度非常大，人员经常疲劳作业。并且由于室外环境变化长年风吹雨淋、日晒霜打出现老化断裂。在大风等恶劣天气中，通道绳发生断裂现象时有发生。通道绳为尼龙材质，如果被金属卡扣磨损发生了断裂，一旦挣脱通道钎的束缚，通道绳落在设备上，将造成单相接地、相间短路，甚至人员触电，后果及其严重。另一方面，由于作业现场较大、人员较多，作业现场缺乏有效的监督，作业人员存在习惯性违章，例如随意穿越遮拦、未正确穿戴安全防护用品、未按照规定流程作业等违章行为，给作业人员以及电网安全运行稳定带来一定的潜在威胁。

物联网是一种建立在互联网上的泛在网络，通过各种有线和无线网络与互联网融合，综合应用海量的传感器、智能处理终端、定位系统等，实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制[1-2]。将物联网技术应用于变电站现场作业管理中，可实现现场作业精益化管理，实时监督现场作业情况，减少现场作业违章行为，提高现场作业人员的安全性。

2 理论应用及实践依据

2.1 人形识别技术

首先提取目标物体的轮廓，将每个提取出来的轮廓缩放为固定大小，采用最小外接矩形结合头肩分离处理的方法优化人形头肩断裂的情况;然后，提取该轮廓的HOG 特征;最后，使用SVM 对该轮廓进行分类识别。这样能有效避免对图像的盲目搜索，达到快速识别的效果。系统框图如图1 所示。

图1 系统框图

2.2 主动红外对射技术

主动红外对射入侵探测器由主动红外发射机和主动红外接收机组成，当发射机与接收机之间的红外光束被完全遮断或按给定百分比遮断时能产生报警状态的装置，叫主动红外入侵探测器。主动红外发射机通常采用红外发光二极管作光源，其主要优点是体积小、重量轻、寿命长，交直流均可使用，并可用晶体管和集成电路直接驱动。图2 给出了地址模块与探测器连接图。

图2 地址模块与探测器连接图

2.3 物联网技术

物联网融合了基于传感器网络的多元信息采集、基于互联网、电信网乃至广电网的信息传送，以及基于信息服务网络的新兴业务与应用，具有广泛的信息获取能力、可靠的信息传送能力和高效的信息应用能力。物联网区别于现有网络的核心在于其业务的泛在智能特性：海量感知信息的丰富性和可靠信息传送的泛在性，将促使物联网的业务呈现一种多元化的趋势。对海量感知信息进行加工和利用，为社会、行业以及大众用户提供新的业务模式和业务体验，尤其是为其提供情境自适应的泛在服务、业务运营模式和管理体系将成为物联网的主要特征之一。

3 可视化精益作业监控装置的研制

可视化精益作业监控装置由现场通道预警电子栅栏、作业现场全景无线网络监控器、交互式移动作业显示装置、安全预警终端4 部分组成，如图3 所示。

图3 现场结构图

3.1 现场通道预警电子栅栏

现场通道预警电子栅栏由报警控制器，报警喇叭，报警手机，红外对射电子围栏，供电电源，可拆卸并具有垂直与水平方向调节的固定底座和支架，视频监控系统组成。将电子栅栏通电，螺母来调整预警电子栅栏的水平、竖直位置，当作业人员走入错误间隔时，预警电子栅栏将信号传至报警器和报警手机，实现了对作业现场的实时监控。报警控制器可由多个管理成员一同管理，接收报警信息，同时应用一台手机也可以管理不同作业现场的报警控制器，方便工作人员随意切换作业现场。

3.2 作业现场全景无线网络监控器

全景无线网络监控器内置自动巡航模式，以40°/s 的速度360 巡航，发现人脸、人行会跟踪拍摄。集成AI 增强人形检测算法，检测到可疑动态时，能自动捕获其运动轨迹，追踪拍摄，并实时推送图像报警信息；在传统移动检测基础上增加人形检测过滤，大幅度降低其他物体扰动（如小动物走动、光线变化）的影响；同时具有颗850nm 红外补光灯设计，相比同等功率940nm 红外补光灯，夜视效果更强，夜间画面清晰可见。支持SD 卡存储、萤石云存储和后端NVR 存储多种存储方式，录像和回放方便快捷，文件存储更加安全；搭载智能降噪算法，有效减少画面噪点，成像更加清晰真实；搭载背光补偿、DWDR 宽动态技术，逆光情况也能保留更多细节；突破旋转角度限制，水平0 死角，同向360°循环转动，垂直旋转角度可达到105°，上下左右转。

3.3 交互式移动作业显示装置

移动终端采用安卓6.0 智能操作系统，安全高效且支持系统无线升级，采用2.8 寸触摸彩屏，放大APP 图标，操作更加方便快捷；搭载1200 万高清摄像头，满足现场高清拍摄及后台高清影像要求；2.8 寸触摸式彩屏+物理按键组合操作，可实现一键摄像、一键拍照、一键照明、一键对讲、一键报警，核心功能一键启动；应用先进的图像智能识别技术，能够智能识别巡检过程中的关键作业工序，影音分析更加精准、高效。结合变电站现场作业流程，订制作业工序。让作业规范更加直观和易懂，辅助作业人员严格按照作业流程进行操作。

3.4 安全预警终端

通过云平台接收来自预警电子栅栏、移动作业显示装置、无线网络监控器的现场作业状态，能够有效记录作业轨迹，还原作业过程。当作业人员“习惯性违章”跨越安全遮拦时，现场通道预警电子栅栏会发出警报，提示作业人员规范操作，将违章行为上传到安全预警终端，此时监控室工作人员发现告警信息，及时通知现场工作负责人以及违章人员，纠正违章行为。每位作业人员均会佩戴交互式移动作业显示装置，该装置可对作业人员未正确穿戴安全防护用具或其他的违章行为通应用语音加以提醒，并同时记录违章行为。

4 小结

该装置的应用可有效规范现场作业人员操作，及时纠正并记录作业人员的违章行为，实现现场作业区域内严格化、标准化作业。作业人员可通过移动终端相互通信，有效解决了因场地面积过大而导致作业人员沟通不便的问题，提高了工作效率及现场作业的安全性，实现现场通道智能化布防，为智能变电站、智能电网增添新的安防措施。