智能物联装置在电力现场施工中的应用

梁华贵, 邵文韬, 许元虎, 朱 林

(1.合肥电力安装有限公司, 安徽 合肥 230001； 2.安徽星物泛智科技有限公司, 安徽 合肥 230001)

0 引言

传统的电力生产业务范围广泛，包含了输电、变电、配电、营销、基建等多个方面，涉及到各类设备、平台。设备信息采集及管理基本覆盖现有的电力主营业务，也是电力数字化的重点任务。设备安装、维修过程中的施工作业信息是目前信息采集的短板，尤其是户外作业。主要原因是户外作业地点分散、周边环境不确定因素多、气候条件多样。近年来，随着电池容量技术、低功耗技术以及无线通信技术的发展，越来越多的传感器采集设备被使用，相应的信息化、智能化监测手段也融入到生产作业中。

1 现场施工中物联网技术应用体系

电力施工场景多样，除了固定场所的作业，还有场所不确定、作业时间短的农配网作业，还有些作业空间有限，因此对于电力施工现场的信息采集需要充分发挥物联网技术的优势。

物联网技术的应用是充分利用信息传输系统，实现设备信息互联互通。传统的物联网应用体系是以设备的识别、定位、跟踪、监管、远控等信息的采集处理为基础，通过智能化、数字化的设备终端实现现场环境及设备运行情况的采集，并通过无线互联网技术将数据传输到应用平台端，平台实现数据的可视化及分析处理。

当前物联网技术的应用需求已经不再局限于现场采集、云端处理的框架体系了，尤其是一些需要对现场及时响应的设备，要求在现场采集的第一时间，就做出相应地处理或提醒。

伴随着低能耗、微型化等技术的发展，让原本高性能处理的设备体量进一步便捷化，从而让边缘计算实现对移动场景的支撑，让现场采集信息的同时可以实时进行相应地处理或提醒。

基于云边协同的物联网技术架构是一种基于本地化部署、云端协同处理的应用体系，由物联采集端、边缘计算端、云服务端三方面组成，以有线/无线通信网络为传输链路，实现多维的通信、处理。云边协同的物联网技术架构如图1所示。

图1 技术架构

云：以智能应用模型及应用平台为主体，实现对各类设备状态及信息进行管理，对各类数据进行汇集，并通过构建各类的数据分析模型，进行数据的监测、采集及展示。随着AI相关技术的发展，针对采集到的各类结构化、非结构化数据形成了各类数据监测及预测的模型，以各类数据样本为基础，形成具备智能分析能力的物联网云平台。借助于集中的物理资源和高速的通信网络，能够对数据进行快速计算，并迅速将数据反馈到终端。

边：以本地化部署为基础，以有限的算力及监测模型为核心，对实时采集的各类数据进行有限监测和分析，并实现本地传感、本地预警等功能。

端：以各类传感器为载体，实现信息的采集、信息的基本处理和研判以及数据的通信。云边端的应用架构如图2所示。

图2 应用架构

2 新技术应用提升

电力现场施工中，新技术的应用很多，比如远程监控、远程通信、远程定位等,为了保障安全作业，也使用了很多安全工器具来有效保障现场作业的安全。物联网技术在安全工器具上的应用，提升了相关保障性。下文以有限空间智能测毒通风一体化系统为例进行应用说明。

有限空间智能测毒通风一体化系统由测毒一体化装置和监测平台组成，依托于4G/5G通信网络实现数据的通信及前后端的互动。系统将有限空间内的有毒气体检测和空间通风进行有效集合，并配以警报器和音箱，将气体检测传感器采集到的信息进行本地化分析，一旦发现异常，自动启动通风功能，进行紧急应对，并启动本地报警系统警告现场作业人员，同时将相关信息发送至监测平台，平台第一时间通知相关管控人员，具体做法如下。

(1)将有限空间智能测毒通风一体系统所获取的数据进行实时连续的采集，并将数据上传至安全管控中心风险监测平台，实现数据的回溯可查。

(2)有效支撑系统应用，制定发布《有限空间智能测毒通风一体系统应用作业指南》，对于装置系统的应用及相关处置进行规范，提高系统应用效率。

(3)风险监测平台提供智能分析功能，对异常进行识别并自动触发智能动态调节通风功能，对现场进行有效救助。同时，多维告警功能在平台端弹出报警界面，第一时间调取现场作业信息，同步触发短信平台，对直接管理人员以及相关责任人发送短信告警。

(4)通过风险监测平台，直接与现场作业终端进行实时通讯，有效保障现场处置。

系统界面如图3、图4所示。

图3 系统预警界面

图4 系统控制界面

3 技术优势及创新点

有限空间电力施工作业风险高、事故率高。利用“智能化”有限空间作业气体监测通风一体设备，将有毒有害气体检测和通风功能进行整合，自动供电、检测、通风，实现装置一体化风险监测平台，作业现场一体装置数据实时传输至监测平台，依托平台对采集数据自动智能分析、连续监测，数据异常时，自动触发智能动态调节通风功能。

风险监测平台实时存储采集的检测数据，实现痕迹化溯源管理；同时平台集成多维告警、实时联动模式，通过实时画面和实时通信及时告知各相关人员，及时启动应急处置流程，确保全过程安全监控。

表1 优劣对比

(1)设备、平台、现场相融合

传统有限空间作业通过人工测毒，利用风机直接通风，无法做到实时监测预警，容易出现监测不及时，通风效果不到位等现象。

利用有限空间智能测毒通风装置可实现“智能一体、实时互动”,设备、移动通讯终端、安全管控中心风险监测平台相融合，实现工作现场与平台相互绑定，数据实时监测、预警,人员无障碍沟通，监测数据与现场视频实现平台管控，实现多纬度安全监督和预防，保障有限空间现场作业安全。

(2)“先通风、后监测”确保作业环境安全

有限空间作业严格遵守“先通风、再监测、后作业”的原则，利用有限空间一体装置，检测有限空间作业环境的氧气浓度、易燃易爆物质浓度、有毒有害气体浓度，为有限空间作业提供安全保障。

(3)指标监测，超标异常“报警”

当设备检测到有限空间作业环境气体浓度超标时，地面设备警灯立即闪烁和蜂鸣报警，并且风机将加大对有限空间作业现场送风力度，用于稀释有害气体浓度，同时管控中心风险监测平台也会弹框告警和短信提醒，安全管控中心工作人员可通过“监视宝”与现场工作负责人沟通提醒有害气体超标信息，地面工作人员立即通知有限空间作业人员停止工作，撤离有限空间作业现场。

4 应用成效

(1)有限空间智能测毒通风一体装置系统的应用解决了目前单一气体检测机只能进行单时间采集的不足，有效将采集工作进行连续化、信息化，并实现与风机的智能关联，有效降低了空间作业的安全风险。

(2)依托于风险监测平台构建的应用防护体系，让安全管控工作进一步保障有限空间作业的安全，并实现作业环境的实时高效不间断地监测，进一步提升监管能力，降低风险。

(3)通过规范化的作业指南，有效提升现场作业人员安全处置能力，提升整体作业队伍应对此类风险的处置能力，有效防范有限空间作业的安全风险，杜绝事故发生。

5 结束语

伴随着现场作业工作量的增加，相应监管人力的短缺日渐明显，管理水平的提升需要借助于更多更先进的智能安全工器具来辅助现场施工管理。在物联网技术和人工智能技术基础上发展出来的各类智能物联装置，能够有效打破地域和模式限制，通过人工智能技术对海量数据进行有效且有针对性地监测，并根据监测情况进行多模式的预警，让更多风险点通过智能化手段来消除，让疏忽而产生的风险消失在日常施工作业中。