智能化電力巡檢安全隱患監(jiān)管技術(shù)應(yīng)用研究

王恩偉 曾惜 龍思璇 楊鳳生 汪林

摘要：針對電力巡檢工作中面臨的作業(yè)環(huán)境差別巨大、巡檢過程監(jiān)管手段缺乏、安全隱患無法識別等多種問題，依托當(dāng)前的大數(shù)據(jù)分析、北斗差分精確定位、人臉表情識別等多種技術(shù)手段基礎(chǔ)構(gòu)建電力巡檢全過程的智能化安全隱患監(jiān)管技術(shù)研究。在巡檢前對巡檢任務(wù)本身屬性、環(huán)境、人員等因素的綜合風(fēng)險(xiǎn)評估，巡檢過程中的人員狀態(tài)檢測與軌跡追蹤，最后根據(jù)巡檢任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評估與過程監(jiān)控情況對巡檢工作進(jìn)行綜合評價(jià)和人員考核。智能化電力巡檢安全隱患監(jiān)管技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化和應(yīng)用實(shí)踐，為今后在電力巡檢工作安全管理和安全胡奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)評估;精確定位;表情識別

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）22-0176-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對電力的需求也在日益增加，同時(shí)，對電力安全穩(wěn)定的供應(yīng)要求也越來越高，因此，保障電力安全穩(wěn)定輸送及供應(yīng)成了電力企業(yè)工作的重中之重。在當(dāng)前的電力建設(shè)中，由于我國幅員遼闊、地形復(fù)雜、需求不平衡等因素，導(dǎo)致電力運(yùn)維檢修工作的困難重重，尤其是在電力輸電線路運(yùn)維檢修過程中表現(xiàn)得更加突出。

目前，輸電線路運(yùn)維檢修過程中面臨著分布點(diǎn)廣、所處地形復(fù)雜、自然條件惡劣等多種因素，電場線及桿塔等附件在不同的條件下十分容易老化損壞。因此，對輸電線路及變電站設(shè)備進(jìn)行定期巡檢維修[1-3]，隨時(shí)掌握和修復(fù)電力供應(yīng)過程中的缺陷，成為供電部門一項(xiàng)繁重的日常工作，而在巡檢的過程中，運(yùn)維檢修人員作為巡檢工作具體執(zhí)行人員，面臨著較大的工作壓力以及可能發(fā)生的生命安全事故風(fēng)險(xiǎn)，例如：巡檢任務(wù)難度與實(shí)施人員匹配度不符、巡檢過程中軌跡偏離導(dǎo)致誤人危險(xiǎn)環(huán)境中、檢修操作超時(shí)導(dǎo)致安全隱患發(fā)生[4-6]。如何對運(yùn)維檢修人員進(jìn)行有效的管控，對保障運(yùn)維檢修人員生命安全以及保證運(yùn)維檢修工作順利完成具有重要的意義。

1 電力巡檢安全監(jiān)管

智能化電力檢修安全隱患監(jiān)管是通過三個(gè)階段的分析評估對每次的運(yùn)維檢修任務(wù)過程進(jìn)行監(jiān)管，保障運(yùn)維檢修工作完成的同時(shí)防范運(yùn)維檢修過程中的安全隱患。首先，在每次的運(yùn)維檢修工作執(zhí)行前對檢修事件、時(shí)間環(huán)境因素與運(yùn)維檢修人員進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析[7-8]，評估運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果對本次的檢修運(yùn)維工作進(jìn)行相應(yīng)等級的監(jiān)控管理;其次，在運(yùn)維檢修工作實(shí)施過程中，通過北斗定位技術(shù)[9-12]、人臉表情識別技術(shù)[13-17]對運(yùn)維檢修人員精神狀態(tài)、運(yùn)維巡檢軌跡、耗時(shí)等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免巡檢過程中出現(xiàn)不必要的失誤導(dǎo)致巡檢任務(wù)的失敗和可能發(fā)生的安全隱患;最后，結(jié)合運(yùn)維檢修事前和事中的監(jiān)控情況，實(shí)現(xiàn)對本次運(yùn)維檢修任務(wù)的整體評估，根據(jù)評估結(jié)果對運(yùn)維檢修人員的工作進(jìn)行評價(jià)考核，整體評估和人員考核結(jié)果將作為未來電力巡檢安全隱患監(jiān)管的重要指標(biāo)?？傮w流程框架如圖1所示：

2 智能化電力巡檢監(jiān)管技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 電力檢修任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評估

為突破檢修任務(wù)執(zhí)行前風(fēng)險(xiǎn)把控技術(shù)的不足，需建立檢修任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評估模型，實(shí)現(xiàn)對檢修任務(wù)實(shí)施前的整體風(fēng)險(xiǎn)評估，充分考慮電力檢修任務(wù)本身和電力檢修執(zhí)行人員的個(gè)人潛在風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)多維一體的動態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方法，有效地在電力檢修前提供電力檢修潛在風(fēng)險(xiǎn)的大小，以便制定檢修過程中的監(jiān)管力度。

電力檢修任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評估的具體實(shí)施路徑，基于大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)電力巡檢作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)施路徑，通過采集相關(guān)系統(tǒng)的電力檢修數(shù)據(jù)，建立風(fēng)險(xiǎn)分析指標(biāo)體系如表1所示，從各指標(biāo)維度進(jìn)行綜合風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)分析，指標(biāo)組成主要分為：人員能力指標(biāo)、檢修事件指標(biāo)、時(shí)間環(huán)境指標(biāo)等，其中人員能力指標(biāo)有包括：工作年限、職稱、近三年檢修參與次數(shù)、完成率、歷史檢修事故率、近期培訓(xùn)考核情況;檢修事件指標(biāo)包括：檢修難度、檢修方式、是否交叉作業(yè)、近一年同類檢修事故有無、同類檢修任務(wù)耗時(shí);時(shí)間環(huán)境指標(biāo)包括：檢修時(shí)段、檢修地段、天氣、溫度、濕度。

在確定了電力檢修風(fēng)險(xiǎn)評估的具體指標(biāo)后針對每項(xiàng)基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)設(shè)定一個(gè)具體的基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)值。

進(jìn)一步通過專家打分法結(jié)合層次分析法確定各層級指標(biāo)的權(quán)重，風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重計(jì)算過程如下：

（1）通過問卷的方式得到指標(biāo)的重要性賦值均數(shù)，利用得到的分值高低判定相對重要性標(biāo)度，建立指標(biāo)判斷矩陣;

（2）采用方根法確定權(quán)重向量（W）及最大特征值A(chǔ)一;權(quán)重計(jì)算公式為：

將電力巡檢任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評估方法集成到電力巡檢安全監(jiān)管應(yīng)用系統(tǒng)中，在每次電力巡檢任務(wù)下發(fā)時(shí)對任務(wù)、人員、環(huán)境等進(jìn)行智能化綜合評判，風(fēng)險(xiǎn)等級越高表明任務(wù)難度越大、人員匹配度越差、作業(yè)環(huán)境等情況越差，為電力檢修過程安全監(jiān)管提供量化依據(jù)。

2.2 電力檢修過程監(jiān)控

基于電力檢修任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評估的結(jié)果，針對電力檢修任務(wù)執(zhí)行過程采用不同等級的監(jiān)控力度，對于風(fēng)險(xiǎn)較低的檢修任務(wù)采取事前提醒，事后評估的方式進(jìn)行監(jiān)管;而對于風(fēng)險(xiǎn)較大的檢修任務(wù)采用執(zhí)行過程實(shí)時(shí)跟蹤、重點(diǎn)監(jiān)督的監(jiān)管方式。針對需要重點(diǎn)監(jiān)管的檢修任務(wù)將在實(shí)施過程中采取多種方法進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理，包括任務(wù)執(zhí)行人員個(gè)人狀態(tài)檢測、執(zhí)行人員任務(wù)執(zhí)行軌跡跟蹤等。

人員個(gè)人狀態(tài)檢測：基于手持移動終端或可穿戴設(shè)備，在任務(wù)執(zhí)行前對員工進(jìn)行系統(tǒng)身份驗(yàn)證登錄的同時(shí)通過內(nèi)置的表情識別功能檢測人員工作狀態(tài)，人員工作狀態(tài)主要分為：正常、高興、悲傷、憤怒、厭惡等狀態(tài)，在員工工作狀態(tài)檢測出現(xiàn)較差的結(jié)果時(shí)予以預(yù)警提示，并告知后臺監(jiān)控中心該員工任務(wù)執(zhí)行時(shí)工作狀態(tài)較差需要予以重點(diǎn)監(jiān)督。

巡檢人員任務(wù)執(zhí)行軌跡跟蹤：為避免檢修人員不按特定的巡檢路線進(jìn)行巡檢，以及巡檢過程中出現(xiàn)檢修時(shí)間超時(shí)而引起安全事故等一系列問題，基于巡檢人員手持異動終端或可穿戴設(shè)備基礎(chǔ)平臺，依托北斗精確定位及授時(shí)優(yōu)勢，在電力部門巡檢轄區(qū)建立北斗差分定位基站，通過北斗差分定位的方式在電力巡檢工作中向巡檢人員提供高精度的巡檢導(dǎo)航;同時(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的巡檢人員軌跡定位跟蹤，當(dāng)巡檢人員軌跡偏離時(shí)將給巡檢人員提供預(yù)警;當(dāng)在單一檢修任務(wù)點(diǎn)停留時(shí)間過長，有可能引起安全事故的發(fā)生時(shí)，將信息發(fā)送到后臺監(jiān)控中心和巡檢人員同時(shí)預(yù)警，由監(jiān)控中心人員與巡檢人員進(jìn)行現(xiàn)場情況確認(rèn)，監(jiān)督人員撤離，保證巡檢實(shí)施人員的生命安全。

北斗差分定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程，在作業(yè)區(qū)域內(nèi)安裝一個(gè)或多個(gè)已知精確位置的北斗接收機(jī)作為基準(zhǔn)站接收機(jī)，通過基準(zhǔn)站接收機(jī)對北斗衛(wèi)星信號的測量計(jì)算出差分矯正量，然后將差分校正量轉(zhuǎn)發(fā)給位于差分服務(wù)方位內(nèi)的巡檢人員手持異動終端或可穿戴設(shè)備，從而使巡檢人員獲得高精度的定位信息，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航與定位跟蹤，北斗差分定位示意圖如圖2所示。

2.3 任務(wù)總結(jié)評估

巡檢實(shí)施結(jié)束后，針對巡檢任務(wù)執(zhí)行前的風(fēng)險(xiǎn)評估與巡檢任務(wù)執(zhí)行過程監(jiān)控結(jié)果，對單次巡檢任務(wù)進(jìn)行總結(jié)分析，首先對該類巡檢任務(wù)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)難度進(jìn)行評估，分析是否提升或降低該類巡檢任務(wù)指標(biāo)等級等;其次對巡檢人員工作進(jìn)行量化評分，依據(jù)巡檢人員實(shí)施過程中是否超時(shí)完成任務(wù)、是否偏離檢修線路、工作狀態(tài)等指標(biāo)完成情況，同時(shí)加入任務(wù)難度、人員匹配度、環(huán)境惡劣程度等對人員表現(xiàn)進(jìn)行綜合評價(jià)?？傮w分析評估結(jié)果自動進(jìn)入未來巡檢任務(wù)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系中。

3 總結(jié)

通過利用大數(shù)據(jù)分析、人臉表情檢測、北斗差分精確定位等多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電力巡檢全過程安全隱患進(jìn)行智能化監(jiān)管，使得電力巡檢工作做到了事前評估、事中監(jiān)控、事后總結(jié)的閉環(huán)安全管理，有效地提升了電力巡檢工作的安全監(jiān)管力度，保障了電力系統(tǒng)和電力人員的安全。

雖然現(xiàn)階段能夠做到對電力巡檢全過程的安全隱患監(jiān)管，但是其中不乏存在著需要改進(jìn)和提升的技術(shù)，未來可引入語音交互、銘牌識別、可交互穿戴設(shè)備、遠(yuǎn)程指揮等多種功能的技術(shù)手段彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，在大數(shù)據(jù)分析方面將基于多系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加入更多的數(shù)據(jù)指標(biāo)，更加全面的分析電力巡檢任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)等級，同時(shí)，將原有的任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)靜態(tài)分析方法提升為動態(tài)分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)變化。

再好的安全隱患監(jiān)管技術(shù)手段也需要人員來管理和實(shí)現(xiàn)，針對電力巡檢過程中出現(xiàn)的問題，需要相關(guān)部門制定相應(yīng)的解決方法，同時(shí)要注重工作人員的技能培養(yǎng)和安全意識提升，才能真正地避免電力巡檢安全隱患，保障電力的安全穩(wěn)定供應(yīng)。

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1. 【通聯(lián)編輯：唐一東】