融合人工智能和物联网技术的安全工器具智能管理装备

2023-01-24何世坚黄泽汛

大众标准化 2022年23期

何世坚，黄培，黄泽汛，周斌

（广西电网有限责任公司河池供电局，广西壮族自治区河池 547000）

当前，人工智能和物联网技术都属于快速发展的先进技术，这两种技术的融合被应用在许多领域，具有很高的技术价值。文章主要就人工智能与物联网技术在安全工器具智能管理中的运用进行了研究。

1 研究背景

在电力生产过程中，常常会使用到许多类型的安全工器具，一般是配合“两票”进行使用，其主要作用是避免作业时人员出现伤亡情况或产生职业危害，同时也能保障电网安全，技术人员都会使用对应的专用工器具。电力安全工器具的管理工作也是十分重要，其规范管理影响到电力生产的安全水平。当前，许多变电站及输电站的安全工器具管理都是运用人工填写纸质资料并保管信息的方式，具体的管理内容包括工器具试验和寿命周期管理、台账管理、使用管理以及工具检查管理等。在进行新工器具添加和旧工器具报废时，管理人员也需手工进行台账更新，效率偏低，这也使得经常出现安全工器具数量不准、管理丢失等问题，由于检查工作周期进行，在下一个检查日时才能发现问题，给安全工器具的使用带来很多麻烦。而大部分变电站的安全工器具都具有数量多、类型杂的特点，这更增加了实际管理难度，无法准确且及时掌握工器具状态，间接导致变电站运行出现安全隐患。

2 人工智能技术

计算机科学发展过程中，较为先进的技术之一就是人工智能，该技术致力于对人类的智力进行领悟，挖掘其中本质，确保科学技术能尽可能体现人类智能特点，反映出的相近方式就是新型人工智能机器。当前，人工智能技术也在快速开发并推广应用，比如多种工业领域的生产机器人都融入了人工智能，导航系统中也可应用人工智能，发挥出语音与图象识别等功能。在人工智能理论中，人类思维意识是核心，该项技术的开发过程也是模拟人类思维，向更为成熟的技术领域逐步延伸，因此，科学界也将人工智能定义为模拟人类的技术，在未来发展中，人工智能也可能超越人类思维能力。对人工智能的研究，需融合多种专业知识理论，比如说计算机、心理学以及社会学等，人工智能还具有广泛性特点，学科可划分为许多分支，比如说控制系统、PID控制以及机械臂等方面的研究。人工智能的核心为人工智能算法，具体包括人工神经网络、分层聚类算法、关联规则学习、异常检测以及聚类分析等算法类型。

3 物联网技术

物联网技术的核心为RFID技术，该技术主要归属于通信技术，其可以利用无线识别原理来锁定目标，对其进行数据读写操作。无线识别系统和被识别目标之间需要建立起光学接触或机械接触，系统本身也具有着安全性强、使用周期长、环境适应能力强等优势，其在设备自动识别的领工员中得到了广泛应用，对物联网技术发展有着深刻影响。各种物体和各类状态条件下，都能利用RFID技术来进行自动识别并处理信息，还可同时对多个物体加以识别。RFID技术也能够对多个移动目标进行远距离识别，这点在电力安全工器具的管理中，可做到实时检测多种工器具移动状态，从而判断出工器具被借出和还入的情况，基于特定算法也能对识别装置与安全工器具之间的距离计算获取，调整到合适距离有助于工具的准确定位。

物联网技术会将互联网、RFID、激光扫描装置以及定位系统的信息传感器连接起来，在连接过程中也会基于约定协议，而互联网可与任何物品实现连接，促进信息的通讯交换，构成一种可智能定位、识别、跟踪、管理以及监控的网络，这就是物联网。在网络中的物体信息能够可知、可感、可控、可传。物联网本身的层次结构包括感知延伸层、业务层、网络层以及应用层，这种技术是在互联网与计算机技术发展基础上，经由世界信息产业多种信息技术融合产生的，也是一种新兴技术体系。物联网的基本属性为，不管在任何地点、任何时间，任何个体及任何物体都能够利用任何网络实现连接，促进信息流通。

人工智能和物联网技术本身是两种独立技术，相互之间的融合会产生很大影响，人工智能可以看作是先进大脑，而物联网也被称作是“数字神经系统”，在两者融合之后，人工智能主要对整个系统的决策进行控制，随着当前数据量额的快速增长，为了保证数据分析更为高效合理，人工智能也变得更为重要，一般是通过引入AIoT来发挥出技术融合的潜力，AIoT即是指物联网人工智能的概念，人工智能算法与以往物联网应用的算法有着很大不同，其对于理解数据有着独特方法，可以解决许多复杂问题，因此，人工智能算法也被认为是发明算法的算法。物联网技术与人工智能算法结合后，可有效提高定位和查询的准确性，也能方便对工器具运动轨迹进行计算。

4 融合物联网技术与人工智能的安全工器具智能管理分析

4.1 安全工器具智能管理装备

本次选用的安全工器具智能管理装备为融合了人工智能和物联网技术的智能安全工器具管理柜。该装备在进行设计时，采用了基于人体工程学的自由拼装隔板方式，能够将特点不同的安全工器具合理组合存放，实现良好管理。同时，该管理装备还能够配合工器具检修流程管理、电网物资管理进行工作，整个管理贯彻在安全工器具的全寿命周期，智能化技术的融入也使得工器具管理实现精细化。

安全工器具智能管理柜的优势在于以下几点：一是可进行自由拓展，不管是单柜形式还是多柜形式，都可自由转变，实现一拖多设计，提高了使用的灵活性；二是管理柜可保证不间断供电，由于配备了独立的供电结构，在特殊的断电情况下，其也能自行供电，确保工器具能正常借出使用；三是支持与系统连接，智能管理柜中设计了数据接口，可与安全工器具智能管理系统进行有效连接，整体工器具的仓储过程呈现闭环管理形式；四是能确保一物一格，设置了标准化隔板，能够将整个柜内空间合理划分，隔板还能够自由调整，保证工器具进行“一物一格”存放，可以确保管理中获取更为准确的工器具状态数据，也有助于延长工器具生命周期；五是能保持恒温恒湿，柜内配备了独立的通风系统及除湿系统，工器具在存放时的环境条件良好。

4.2 安全工器具智能管理系统

4.2.1 系统主要功能分析

基于物联网技术与人工智能的特点，以及当前安全工器具管理的切实需求，融合这两项技术的安全工器具智能管理系统应当包含了以下几项功能。

第一，应当具有在线管理电力安全工器具的功能，在现场使用安全工器具过程中，系统可以进行智能化统计，让安全工器具都能够通过身份验证方可使用，若不能够验证则需作出警告。

第二，系统应当可针对电力安全工器具的试验日期、报废日期进行到期提醒，一旦到达期限，系统自动发出通知，让技术人员将安全工器具尽快收集开展试验或者进行工具的报废更换，保证安全工器具的管理到位，体现出程序化和规范化。

第三，应具有检查并记录电力安全工器具的功能，技术人员对工器具进行检查，再将检查的结果录入到系统当中，同时在系统中进行电子签名，确定检查工作完成，在物联网技术与人工智能融合应用下，系统该项功能可实现检查记录的无纸化，还能够让电力企业的管理人员和对应上级部门利用远程方式对安全工器具检查状况加以查看，确保管理效果提升。

第四，应具有对电力安全工器具借用管理的功能，安全工器具借用是十分常见的活动，而对于智能管理系统应当做到将正常借用的工具信息进行自动化记录，而若是借用工器具的人员为外来人员或是没有电子身份的运行人员，则可由技术人员将借用信息手动录入到系统中，切实做好安全工器具的跟踪，避免出现工器具遗漏丢失问题。

第五，应具有针对电力安全工器具缺陷管理的功能，该项功能的特点就是能够结合系统对工器具的检查，将具有缺陷情况的工器具问题录入到智能管理系统中，随后系统还会通知管理人员处理工器具缺陷问题，避免现场使用不合格的安全工器具。

第六，应具有允许站端人员进行系统维护的功能。基于安全工器具的使用情况，站端人员能够在系统中增添或删除使用人员，也能对人员权限进行更改，还能够调整新工具器的试验信息、台账情况以及使用周期信息，保证安全工器具的管理更加合理。

第七，应具有使用过程中的接地线定位功能，准确定位变电站当中的接地线，同时促进已挂接地线的具体编号和位置信息显示在系统显示屏中，保证对接地线的管理落实。

第八，应具有打印工器具检查记录表、台账、借用记录表等资料的功能，打印出的纸质资料方便各技术人员查看，便于更好地使用安全工器具。

第九，应具有控制门禁的功能，安全工器具智能管理系统只能允许通过身份认证的人员进入到工具室当中，保证工器具的合规使用，而一些没有身份卡或不能通过系统身份认证的人员则不可进入工具室并取用工器具。

第十，应具有在线管理安全工器具室内环境温湿度的功能，系统节约对室内温湿度进行自动化检测，同时控制空调装置与除湿装置智能化开启或关闭，若是装置出现故障问题，系统也会自动提醒负责人及时处理。

上述基于人工智能与物联网技术融合的安全工器具智能管理系统功能，可以更好地满足安全工器具管理工作的需要，从而保证现场技术人员使用安全工器具的合规性，既能够提高工器具管理效果，也有利于确保电力系统安全生产。

4.2.2 系统主要构成分析

安全工器具的智能管理系统构成，主要可划分为两个部分，即变电站端、服务器与监控端。前者主要是对安全工器具的管理库房信息登记，同时监控工器具使用变化，结合了物联网技术中的RFID手段和人工智能算法，保证完整记录安全工器具的编号、基本信息以及借出与归还情况信息，还会将信息传送到中心管理服务器中。后者则是接收变电站端上传的实时信息数据，再将这些信息进行整合、统计、分类以及计算，再基于功能要求获取到警示信息及对应报表，负责管理的技术人员可借助Server或Browser方式来浏览及查询服务器当中的保存数据，服务器终端也会生成一定的警示信息，实时发送给管理人员。

基于安全工器具智能管理的功能设计可知，其系统中的软件结构应当包括安全检测、实时监控、信息查询及报表以及工具数据维护等模块，这些模块即可细分为多种功能，比如软件安全检测模块中包含了工具领用检测登记功能、检测结果处理功能、检查中工具查询功能等。

4.2.3 变电站中系统的实践应用

将本次研究的安全工器具智能管理系统应用在220 kv的变电站当中，进一步判断融合物联网技术与人工智能的安全工器具智能管理装备现场应用效果。一方面在变电站段系统硬件中，除了主要进行智能管理的安全工器具柜，还应当包含的硬件有安全工器具电子标签、人员身份信息验证卡、站端数据终端、信息采集装置、监控机以及服务器，这些硬件设备都能保障工器具管理工作有效落实，基本不会出现硬件相互干扰情况。另一方面是工器具管理系统软件上，通过对软件设计的逐步优化完善，现今的管理系统已经可以实现现场安全工器具管理的各项功能，保证工器具管理的可靠性。系统在经过一段时间的试用后可发现，确认装备与系统都能满足工器具管理的需求，通过有效管理，极大地减轻了技术人员的作业强度，管理工作还具有智能化特点。