智慧视域下的电力工程安全管理效能优化探究

2022-11-11四川电力设计咨询有限责任公司吴凌峰侯磊

现代职业安全 2022年10期

四川电力设计咨询有限责任公司吴凌峰侯磊｜文、图

伴随着“经验驱动”向“数据、物联、智能驱动”的转变，设备设施物联、动态实景远控、综合情景分析、仿真模拟推演、系统风险评估、安全科学决策等智慧安全模式被大量应用到安全工程领域，持续改变着安全人的职业习惯及惯有的安全管控模式。本文基于笔者公司本部、工程项目管理、HSE 管理实践和应用思考，对智慧视域下的电力工程安全管理效能优化进行探究。

智慧安全在电力工程中的应用综述

在电力工程中可基于数据中心、智能联接等基础设施平台，摄像头、门禁、闸机、巡检机器人等终端设备设置，DCS、SCADA、DEH 等智能控制，进行电力工程数字平台建设及智慧安全应用。

如工程智慧建设，可有效提高项目管理、工地安全管控效能；依托智慧运行，能进行智能监盘、安全运行优化；打造智慧厂区，可基于智慧物联、移动办公、便捷通行，维持安全有序的作业环境；智慧检修，可开展预防性维护、智慧巡检；智慧作业，减少人为失误风险，确保设备环境安全、人员作业安全；智慧经营，通过成本管理、竞价上网等降本增效，确保安全资源配置充分，提升整个系统安全性。

还可以从减少人员误操作和系统本质安全的角度，专项优化：一是设备健康：进行故障预警、故障诊断、健康评估、性能优化；二是智能生产：进行智能排程、运行管理、两票/缺陷管理、物资/备件管理；三是智能安全：从抓关键角度进行班组安全、特殊作业安全、设备安全、消防安全、环境安全、应急能力建设管理；四是业务智能：开展智能巡检、指标中心、三维风场、智能工单等建设。

智慧安全在电力工程中的应用场景

智能化平台提升水电站安全运维水平

传统水电站闸门、天车等操控现场作业环境艰苦，安全隐患较大，且远控方案主要基于光纤进行传输，光纤施工难度，故障监测及维修复杂。如利用5G 技术进行远程操作，可对闸门、天车及相关设施设备进行360°实时监控，同时根据监控回传的情况，实时进行位移控制。基于5G 技术的上行大带宽，保障多路高清视频低延时传输，通过智能远程操控，不仅可提升设备操作效率，还可减少人员现场作业，提升作业安全。

通过感知设备和智能化平台的建设，也可以对水电站大坝水库进行智能调节，监控人为的危险行为，分析研判坝体风险场景，做出汛情智能安全预警，通过对水库智能安全监管，敏捷化、扁平化日常巡检工作，节约人力资源消耗，有效提升了水库安全运行能力。

数字化供电所

传统供电所存在查看线损不全、配网数据不可视、电网热力不清楚、故障位置不清楚、变压器不可单个设置等诸多制约，并衍生很多潜在安全隐患。通过引入智能数字化供电所，可获取一定时间的准实时线损，实现供电所、变压器和用户3 层数据可视，并展示实时热力图，所有故障都标注在地图上。

人工智能还能提升配电房运维效率：入侵检测、门禁监控、开关状态识别、仪表读数、安全帽识别、工作区监测；设备状态监控、统一运维管理、录像管理、智能巡检、智能安防、算法模型训练、视频及物联平台、配电智能分析网关（球机、枪机、机器人、局放、门禁、空调、SF6、温度、水浸）；一台设备集成AI 分析、视频接入存储、物联网关、通信等多个功能，降低复杂度及投资成本。可变定期巡检为状态巡检，主动抢修，避免故障跳闸。通过视频、语音系统进行后台远程操作及监护，代替现场人工操作和监护，减少现场作业工时和人身风险。

无线局域网可承载机器人巡检、无人机巡检、视频监控、移动作业、移动办公、新型物联网等业务。制定整体安全方案，实现终端可信；零信任接入；认证加密（符合电网要求的加密，WAPI、纵密等）；网安联动，态势感知。站内巡检更加系统、安全：高效率红外测温，红外热成像；通过特高频+超声波技术进行局部放电检测；巡检机器人（支持大范围区域路径规划、精准对焦）、变电站固定监拍巡检、基于声波定位的安全作业管理、AR 巡检（视觉定位，3D 地图）、授时物联网关、数字供服、数字班组，实现作业数字化、流程化。输电线路智能安全巡检

高压输电线路长，地域分布广；无电、无网（4G 覆盖高度不够），线路巡检及运维检修工作率低；线路运行安全意义重大，外力破坏故障居高不下；到塔距离远（约6 小时/塔），爬塔难度高（约0.5 小时/塔，爬塔人员要有资质），作风险大，业务实时性差。

输电可视化智能巡检可有效代替人工巡检，提高巡检密度和效率。比如电网巡检员，在新疆等很多偏远地区，夏季高温，冬季暴雪，电力巡检员被称为“铁脚板”，其工作强度大，不仅每天巡检线路短（两三公里），现场踏勘作业后还要花两三个小时整理照片。但通过无人机+人工智能巡检作业模式，电力巡检工作可大为优化，每台无人机每天可以巡检40 ～50 基塔和几十公里线路，使巡检人员工作量大大减少，大幅提升了电力巡检工作效率，并提高了工人巡检登高、带电等特殊作业的安全性。

热电厂远程调试

数字化现场作业管理

传统模式中的安全薄弱环节剖析：一是事前：队伍对经验依赖高、成长慢；人员流动快，变更频繁，培训难，实名制管理难；图纸量多，易出错；电力工程交叉作业、特种作业多，HSE 风险高;队伍、站点、任务不可视；计划和进度确认难，进度反馈不实时，计划偏差大。二是事中：安全不可控、质量不可视、物料管理乱，存在“人盯人”“勾勾表”“摆拍”“蜻蜓点水”等安全形式主义。三是事后：驻波、光功率、鸳鸯线等各类缺陷和质量问题，反复进场整改;运营商、监理、运维、厂家多方现场验收成本高，速度慢；手工报告，人工审核负担重；周边环境危险因素多，增加了安全接触风险。

基于智慧安全模式和工具，可对多源、异构、动态、定性的安全数据和资料进行系统统筹，进行专业化、平台化的数字化现场作业管理。数字化现场作业的安全改善分析如下：一是事前：队伍/站点/进度状态实时可视，单兵数字化装备，降低技能要求，快速上岗；功能腰带、智能手机、智能头盔等EHS 装备；吊装卷扬机、专用接头钳、专用线缆包等专用装备。二是事中：规范标准、AI 检查条目、实时现场数据（执法仪、摄像头）；云分析（数据分析、数据展现）；设备接入、设备管理高风险点自动识别（作业现场、现场提醒、视频连线、后台预警）。三是事后：现场数据采集-多方联合远程视频验收（质量条目AI 训练/现场实时审核；自动化验收报告；验收报告自动化/AI 报告审核）-自动验收报告＆ AI 报告审核。

智能质检减少设备缺陷

传统质检模式下，生产车间中的质检工人需长时间拿着强光手电去寻找那些细如发丝的差异与缺陷，这种长期固定姿势的高注意力，极不利于工人的职业健康。但通过人工智能质检平台，利用工业相机对每一个零件进行无死角的拍照，每张照片可被拆分成上百张照片进行360°分析，大幅减轻了质检人员的压力，他们只需坐在流水线旁，把智能质检设备认定为异常的产品进行人工复检即可。智能质检模式不仅提升了工作效率，节约了工序，更进一步减少了设备缺陷概率，提升了产品本质安全性。

在燃煤电厂中的应用

我国以煤为主的资源禀赋，决定了煤电在相当长时期内仍将发挥保障电力安全稳定供应的“顶梁柱”和“压舱石”作用。但燃煤电厂具有大量的易燃易爆物质，如煤（粉）、轻柴油、液氨、氢气等；有较多的高温高压设备，如锅炉设备、高温高压管道等；并且具有较多的高压电气设备。煤电复杂的工艺系统和种类繁多的危险物品决定了其可能发生的各类安全风险：煤粉火灾爆炸、输运煤皮带着火；燃油储罐火灾爆炸；锅炉炉膛爆炸、锅炉尾部再次燃烧、锅炉承压部件失效、炉膛汽水管道渗漏；汽轮机超速、轴系断裂和大轴弯曲；氨储罐及输送管道泄漏和火灾爆炸；制氢及储氢设备泄漏和火灾爆炸；以及常见的化学灼伤、中毒、高处坠落、机械伤害等。

燃煤发电厂发生生产安全事故不仅会造成设备损坏、设备停转、财产损失，更严重的可能造成人员伤亡，影响电网正常供电及区域电网的稳定的社会事件。因此，燃煤发电厂的安全稳定运行至关重要。燃煤发电厂是一个复杂巨系统，整个系统的运行状况是各工艺系统综合作用的结果。任何一个子系统或单元发生生产安全事故，都有可能产生多米诺效应，引起事故传播，从而影响整个系统的安全运行。燃煤发电厂安全风险的控制是一个系统的、动态的过程。因此，传统的对于燃煤发电厂孤立的、静态的安全管理已不能完全适应现代燃煤发电厂安全运行的要求。所以，针对燃煤发电厂安全风险系统性和动态性的特点，开展电厂智慧安全管控，对提高燃煤发电厂安全风险管理能力，提高电厂安全风险水平非常重要。

可利用5G、大数据、人工智能、物联网、工程数字化等技术开发燃煤发电厂安全风险控制系统，以综合、动态、便捷为原则，以功能为导向，以安全生产标准化为主线，集危险有害因素信息管理、风险评估、隐患排查及治理、特种作业管理、班组管理、教育培训、设备设施、应急救援等功能于一体，为燃煤发电厂管理人员构建HSE 智能管理平台。在工程项目管理中的安全智慧应用

在项目管理中，可从智能模块的角度对工程项目智慧安全管控进行优化，一是公司相关HSE 实践、研究成果以表单、作业表格、流程、模板等形式嵌入到HSE 信息化模块中，使研究成果运用到日常安全工作中，通过共享进一步实证和提炼有效的安全模式。二是将HSE法律法规、规章制度要求以流程、表单、预警等方式要求体现出来，加载到HSE 信息化模块中，逐步实现安全规章制度信息化及智能对标、提取。三是结合安规要求和山区输变电工程特点，在资料收集和归纳整理的基础上，全方位、全过程识别输变电项目建设过程中存在的事故隐患风险点和常见问题，建立公司输变电工程安全事故隐患库，并在HSE 智能信息系统中以视频、动画、图片、示意图等可视化方式展示出来，并“人机交互”“经验与实践佐证”，以便安全管理人员交流学习、浏览查询和对照检查，从而提高学习和现场检查质量和效率。四是通过HSE 智能信息系统，逐步实现对施工现场的实时监控管理。在具备条件的项目上，按照绿色施工、智慧工地等要求作业，通过互联网，将工地视频监控、噪声监测数据、扬尘监测、污水监控等数据传入HSE 信息化模块，逐步实现对施工现场的实时监控。五是搭建安全风险预警地理信息平台，对数据中心提供的数据进行管理、分析和利用，提供开放的数据接口，形成不同行业、不同业务需求的系统解决方案。六是基于大数据、物联网、人工智能、BIM 技术、数字孪生技术等，建立项目安全风险评价指标体系及安全智能决策模型，并结合项目实例应用，实现对电力工程全生命周期进行监测和管控，指导项目设计、施工、运维阶段，并对存在的安全风险进行分析与提前预警。七是利用空天地一体化监测技术对专项施工方案实施情况、特种设备、滑坡、沉降、形变等地质灾害进行监测与分析预报。八是将HSE 信息化模块嵌入PRP（工程项目管理系统），形成一个完整的PRP 系统，同时实现与人资、财务、考评管理等系统数据实时交换功能，减少管理人员基础数据重复录入问题，并建立企业级工程数据中心，统一对工程数据进行有限管理和利用，充分发挥数据资源的价值，实现数据共享，提高数据利用率，避免数据信息孤岛。