變電站內工作人員的安全定位與監控研究論文

　　摘要：本文對基於UWB高精度定位的裝置進行了軟硬體研發系統設計, 主要考慮其在變電站等需要進行安全作業的區域施工上的一些問題與功能模組的設計, 以及從系統的部署方式與整體框架層面進行了設計分析。考慮了系統的各功能模組的覆蓋與可擴充套件性。對於基礎定位設計環節進行了闡述。

　　關鍵詞：UWB; 高精實時定位; 變電站; 系統設計;

　　變電站作為電網的基礎, 也是電網生產執行的高危工作區域, 其作業安全管理尤為重要。統計資料表明, 變電站現場的安全事故中大約有三分之一是由於值班人員或作業人員未認真執行裝置巡視規程、未認真執行安全操作與管理規程、超區域作業、現場監護查勘不到位等人為因素所造成的。

　　透過室內定位UWB和物聯網技術, 實現室內高精度定位室內外實時定位, 第一時間有效獲取人員位置資訊、時間資訊、軌跡資訊等, 及時發現遺漏異常行為, 實現自動化監管設施的聯合動作, 提高應急響應速度和事件的處置速度, 形成人防、技防、物防、聯防四防合一的立體化防範格局, 變被動式巡檢為主動智慧化巡檢, 有效提高電站的管理水平和管理效率。UWB (Ultra Wideband) 是一種無載波通訊技術, 利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈衝傳輸資料。

　　1 系統功能模組

　　(1) 實時定位, 智慧預警:進入電站內部, 根據各種工作人員、巡檢人員和視察人員佩戴不同標籤對其進行實時定位和智慧預警。 (2) 智慧巡檢, 智慧預人員位置長時間靜止不動;人員規定時間位置錯誤;巡檢人員路線錯誤。 (3) 重要物品監管:全天候監管內部重要物資;採用超寬頻定位技術可以實現對貴重物品有效監管和追蹤。 (4) 影片聯動與追蹤一旦發生報警, 中心伺服器會自動根據定位資訊進行影片聯動, 並進行位置追蹤。 (5) 緊急情況人員管制:一旦出現緊急事件, 可透過管控中心實時瞭解到所有電站內部人員的位置資訊。管控中心根據事件發生地, 及時進行快速排程和人員管制。為管理人員提供道路引導幫助。 (6) 二次開發與遠端監管:提供位置資訊, 利於客戶進行二次開發;提供web版客戶端利於客戶與自身中心伺服器對接;提供APP客戶端, 便於遠端監管。 (7) 中心伺服器統一監管:提供標準介面, 便於超寬頻定位導航系統與GIS地理資訊系統、攝像監控系統等平臺對接;提供強大的定位、導航、監控、資料處理、服務、指揮排程以及雲分析等一系列功能。 (8) 中心繫統平臺職能:根據電站的特殊性, 中心繫統平臺具有多種系統職能, 包括智慧巡檢監控、位置資訊綜合查詢、智慧簽到與智慧點名、業務指標實時統計和監測功能、系統資料分析功能、常用報表查詢功能、系統資訊資源檢索、影片監控資訊整合、報警系統整合、實時位置標記、廣播聯動整合、消防聯動整合、裝置執行狀態監測功能、系統配置功能。

　　2 軟硬體研發

　　2.1 定位標籤與安全帽的整合

　　(1) 主要功能, 整合在安全帽的上的定位標籤在進入所設定的危險區域中, 實時預警, 保障工作人員的安全。預警提示主要包括LED燈、蜂鳴器、振子三種方式。 (2) 消音設定, 當進入危險區域時, 蜂鳴器會報警, 此時若想關閉當前的蜂鳴器報警, 可以按一下標籤外殼上的按鍵。蜂鳴器報警即解除。 (3) 充電功能, 鋰電池電量不足造成無法工作時, 也線上對鋰電池充電, 電源為專用電源。 (4) 設定功能, 標籤可透過Micro USB進行設定, 設定內容包括:標籤ID, 標籤振子開關等, 設定功能可擴充套件。

　　2.2 硬體部署方案

　　我們設計的相關高精定位軟體, 透過與廠商定位硬體SDK通訊, 實時獲取定位目標的二維座標值, 並將此結果, 應用到軟體平臺中, 提供高階的上層應用服務。

　　2.3 整體軟體硬體功能連線

　　圖1 軟硬體功能連線圖

　　YYHLoc Server:控制各個廠商的定位硬體裝置。

　　YYHardware Server:硬體與上層軟體應用的溝通層。

　　YYWeb Server:上層應用與WEB服務。

　　整個軟體系統使用B/S的.架構, 主要為了提供軟體上的部署。在實際需要監控的工作場景環境中, 部署好定位裝置系統, 我們與這些硬體裝置進行統一通訊, 對硬體進行設定、獲取定位實時資料等操作。使用者在遠端WEB上, 進行功能性的操作, 透過WEB介面與遠端的定位環境進行通訊與控制。

　　2.4 軟體平臺框架功能設計

　　圖2 高精定位系統平臺框架遠景設計圖

　　設計實現與廠家定位硬體系統的對接標準, 在此基礎上, 設計“定位硬體虛擬層”“定位硬體統一API介面”。透過此硬體層面, 預留將來與其他廠家硬體的規約接入。

　　整個應用軟體平臺設計內部的核心處理引擎, 對外以介面的方式提供軟體、硬體訪問。

　　在上層應用中, 主要實現二維地圖的展示、系統引數配置、硬體設定、地圖端告警等功能模組。

　　3 結語

　　變電站內使用UWB技術對工作人員進行安全定位與監控, 是出於安全管理的要求。所進行的設計, 既要符合目前的安全作業標準, 也要融入新的安保元素。由於UWB的高效性、高精度, 相關產品的能耗低, 所以該技術是可以運用在變電站區域中的。與此相關的配套軟硬體產品, 也是為了保障整個管控是可操作可使用的, 也是具備方便性的。

　　整個設計以安全為出發點, 以軟硬體相配合技術為手段, 內外兼修實現了平臺的成功建設。

　　參考文獻

　　[1]王金龍.無線超寬頻 (UWB) 通訊原理與應用[M].北京:人民郵電出版社, 2005.

　　[2]方旭明.短距離無線與行動通訊網路[M].北京:人民郵電出版社, 2004.