變電站內工作人員的安全定位與監控研究論文
摘要：本文對基于UWB高精度定位的設備進行了軟硬件研發系統設計, 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塊的設計, 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塊的覆蓋與可擴展性。對于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, 也是電網生產運行的高危工作區域, 其作業安全管理尤為重要。統計數據表明, 變電站現場的安全事故中大約有三分之一是由于值班人員或作業人員未認真執行設備巡視規程、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。
通過室內定位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信息、時間信息、軌跡信息等, 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范格局, 變被動式巡檢為主動智能化巡檢, 有效提高電站的管理水平和管理效率。UWB (Ultra Wideband) 是一種無載波通信技術, 利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。
1 系統功能模塊
(1) 實時定位, 智能預警: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簽對其進行實時定位和智能預警。 (2) 智能巡檢, 智能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;采用超寬帶定位技術可以實現對貴重物品有效監管和追蹤。 (4) 視頻聯動與追蹤一旦發生報警, 中心服務器會自動根據定位信息進行視頻聯動, 并進行位置追蹤。 (5) 緊急情況人員管制:一旦出現緊急事件, 可通過管控中心實時了解到所有電站內部人員的位置信息。管控中心根據事件發生地, 及時進行快速調度和人員管制。為管理人員提供道路引導幫助。 (6) 二次開發與遠程監管:提供位置信息, 利于客戶進行二次開發;提供web版客戶端利于客戶與自身中心服務器對接;提供APP客戶端, 便于遠程監管。 (7) 中心服務器統一監管:提供標準接口, 便于超寬帶定位導航系統與GIS地理信息系統、攝像監控系統等平臺對接;提供強大的定位、導航、監控、數據處理、服務、指揮調度以及云分析等一系列功能。 (8) 中心系統平臺職能:根據電站的特殊性, 中心系統平臺具有多種系統職能, 包括智能巡檢監控、位置信息綜合查詢、智能簽到與智能點名、業務指標實時統計和監測功能、系統數據分析功能、常用報表查詢功能、系統信息資源檢索、視頻監控信息集成、報警系統集成、實時位置標記、廣播聯動集成、消防聯動集成、設備運行狀態監測功能、系統配置功能。
2 軟硬件研發
2.1 定位標簽與安全帽的集成
(1) 主要功能, 集成在安全帽的上的定位標簽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) 消音設置, 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, 可以按一下標簽外殼上的按鍵。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, 也在線對鋰電池充電, 電源為專用電源。 (4) 設置功能, 標簽可通過Micro USB進行設置, 設置內容包括:標簽ID, 標簽振子開關等, 設置功能可擴展。
2.2 硬件部署方案
我們設計的相關高精定位軟件, 通過與廠商定位硬件SDK通訊, 實時獲取定位目標的二維坐標值, 并將此結果, 應用到軟件平臺中, 提供高級的上層應用服務。
2.3 整體軟件硬件功能連接
圖1 軟硬件功能連接圖
YYHLoc Server:控制各個廠商的定位硬件設備。
YYHardware Server:硬件與上層軟件應用的溝通層。
YYWeb Server:上層應用與WEB服務。
整個軟件系統使用B/S的.架構, 主要為了提供軟件上的部署。在實際需要監控的工作場景環境中, 部署好定位設備系統, 我們與這些硬件設備進行統一通訊, 對硬件進行設置、獲取定位實時數據等操作。用戶在遠程WEB上, 進行功能性的操作, 通過WEB界面與遠程的定位環境進行通訊與控制。
2.4 軟件平臺框架功能設計
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件系統的對接標準, 在此基礎上, 設計“定位硬件虛擬層”“定位硬件統一API接口”。通過此硬件層面, 預留將來與其他廠家硬件的規約接入。
整個應用軟件平臺設計內部的核心處理引擎, 對外以接口的方式提供軟件、硬件訪問。
在上層應用中, 主要實現二維地圖的展示、系統參數配置、硬件設置、地圖端告警等功能模塊。
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, 是出于安全管理的要求。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。由于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件產品, 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, 以軟硬件相配合技術為手段, 內外兼修實現了平臺的成功建設。
參考文獻
[1]王金龍.無線超寬帶 (UWB) 通信原理與應用[M].北京:人民郵電出版社, 2005.
[2]方旭明.短距離無線與移動通信網絡[M].北京:人民郵電出版社, 2004.
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