融合人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術的安全工器具智能管理裝備

何世堅，黃 培，黃澤汛，周 斌

（廣西電網(wǎng)有限責任公司河池供電局，廣西壯族自治區(qū) 河池 547000）

當前，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術都屬于快速發(fā)展的先進技術，這兩種技術的融合被應用在許多領域，具有很高的技術價值。文章主要就人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術在安全工器具智能管理中的運用進行了研究。

1 研究背景

在電力生產(chǎn)過程中，常常會使用到許多類型的安全工器具，一般是配合“兩票”進行使用，其主要作用是避免作業(yè)時人員出現(xiàn)傷亡情況或產(chǎn)生職業(yè)危害，同時也能保障電網(wǎng)安全，技術人員都會使用對應的專用工器具。電力安全工器具的管理工作也是十分重要，其規(guī)范管理影響到電力生產(chǎn)的安全水平。當前，許多變電站及輸電站的安全工器具管理都是運用人工填寫紙質(zhì)資料并保管信息的方式，具體的管理內(nèi)容包括工器具試驗和壽命周期管理、臺賬管理、使用管理以及工具檢查管理等。在進行新工器具添加和舊工器具報廢時，管理人員也需手工進行臺賬更新，效率偏低，這也使得經(jīng)常出現(xiàn)安全工器具數(shù)量不準、管理丟失等問題，由于檢查工作周期進行，在下一個檢查日時才能發(fā)現(xiàn)問題，給安全工器具的使用帶來很多麻煩。而大部分變電站的安全工器具都具有數(shù)量多、類型雜的特點，這更增加了實際管理難度，無法準確且及時掌握工器具狀態(tài)，間接導致變電站運行出現(xiàn)安全隱患。

2 人工智能技術

計算機科學發(fā)展過程中，較為先進的技術之一就是人工智能，該技術致力于對人類的智力進行領悟，挖掘其中本質(zhì)，確?？茖W技術能盡可能體現(xiàn)人類智能特點，反映出的相近方式就是新型人工智能機器。當前，人工智能技術也在快速開發(fā)并推廣應用，比如多種工業(yè)領域的生產(chǎn)機器人都融入了人工智能，導航系統(tǒng)中也可應用人工智能，發(fā)揮出語音與圖象識別等功能。在人工智能理論中，人類思維意識是核心，該項技術的開發(fā)過程也是模擬人類思維，向更為成熟的技術領域逐步延伸，因此，科學界也將人工智能定義為模擬人類的技術，在未來發(fā)展中，人工智能也可能超越人類思維能力。對人工智能的研究，需融合多種專業(yè)知識理論，比如說計算機、心理學以及社會學等，人工智能還具有廣泛性特點，學科可劃分為許多分支，比如說控制系統(tǒng)、PID控制以及機械臂等方面的研究。人工智能的核心為人工智能算法，具體包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡、分層聚類算法、關聯(lián)規(guī)則學習、異常檢測以及聚類分析等算法類型。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)技術的核心為RFID技術，該技術主要歸屬于通信技術，其可以利用無線識別原理來鎖定目標，對其進行數(shù)據(jù)讀寫操作。無線識別系統(tǒng)和被識別目標之間需要建立起光學接觸或機械接觸，系統(tǒng)本身也具有著安全性強、使用周期長、環(huán)境適應能力強等優(yōu)勢，其在設備自動識別的領工員中得到了廣泛應用，對物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展有著深刻影響。各種物體和各類狀態(tài)條件下，都能利用RFID技術來進行自動識別并處理信息，還可同時對多個物體加以識別。RFID技術也能夠?qū)Χ鄠€移動目標進行遠距離識別，這點在電力安全工器具的管理中，可做到實時檢測多種工器具移動狀態(tài)，從而判斷出工器具被借出和還入的情況，基于特定算法也能對識別裝置與安全工器具之間的距離計算獲取，調(diào)整到合適距離有助于工具的準確定位。

物聯(lián)網(wǎng)技術會將互聯(lián)網(wǎng)、RFID、激光掃描裝置以及定位系統(tǒng)的信息傳感器連接起來，在連接過程中也會基于約定協(xié)議，而互聯(lián)網(wǎng)可與任何物品實現(xiàn)連接，促進信息的通訊交換，構成一種可智能定位、識別、跟蹤、管理以及監(jiān)控的網(wǎng)絡，這就是物聯(lián)網(wǎng)。在網(wǎng)絡中的物體信息能夠可知、可感、可控、可傳。物聯(lián)網(wǎng)本身的層次結(jié)構包括感知延伸層、業(yè)務層、網(wǎng)絡層以及應用層，這種技術是在互聯(lián)網(wǎng)與計算機技術發(fā)展基礎上，經(jīng)由世界信息產(chǎn)業(yè)多種信息技術融合產(chǎn)生的，也是一種新興技術體系。物聯(lián)網(wǎng)的基本屬性為，不管在任何地點、任何時間，任何個體及任何物體都能夠利用任何網(wǎng)絡實現(xiàn)連接，促進信息流通。

人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術本身是兩種獨立技術，相互之間的融合會產(chǎn)生很大影響，人工智能可以看作是先進大腦，而物聯(lián)網(wǎng)也被稱作是“數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)”，在兩者融合之后，人工智能主要對整個系統(tǒng)的決策進行控制，隨著當前數(shù)據(jù)量額的快速增長，為了保證數(shù)據(jù)分析更為高效合理，人工智能也變得更為重要，一般是通過引入AIoT來發(fā)揮出技術融合的潛力，AIoT即是指物聯(lián)網(wǎng)人工智能的概念，人工智能算法與以往物聯(lián)網(wǎng)應用的算法有著很大不同，其對于理解數(shù)據(jù)有著獨特方法，可以解決許多復雜問題，因此，人工智能算法也被認為是發(fā)明算法的算法。物聯(lián)網(wǎng)技術與人工智能算法結(jié)合后，可有效提高定位和查詢的準確性，也能方便對工器具運動軌跡進行計算。

4 融合物聯(lián)網(wǎng)技術與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裝備

本次選用的安全工器具智能管理裝備為融合了人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術的智能安全工器具管理柜。該裝備在進行設計時，采用了基于人體工程學的自由拼裝隔板方式，能夠?qū)⑻攸c不同的安全工器具合理組合存放，實現(xiàn)良好管理。同時，該管理裝備還能夠配合工器具檢修流程管理、電網(wǎng)物資管理進行工作，整個管理貫徹在安全工器具的全壽命周期，智能化技術的融入也使得工器具管理實現(xiàn)精細化。

安全工器具智能管理柜的優(yōu)勢在于以下幾點：一是可進行自由拓展，不管是單柜形式還是多柜形式，都可自由轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)一拖多設計，提高了使用的靈活性；二是管理柜可保證不間斷供電，由于配備了獨立的供電結(jié)構，在特殊的斷電情況下，其也能自行供電，確保工器具能正常借出使用；三是支持與系統(tǒng)連接，智能管理柜中設計了數(shù)據(jù)接口，可與安全工器具智能管理系統(tǒng)進行有效連接，整體工器具的倉儲過程呈現(xiàn)閉環(huán)管理形式；四是能確保一物一格，設置了標準化隔板，能夠?qū)⒄麄€柜內(nèi)空間合理劃分，隔板還能夠自由調(diào)整，保證工器具進行“一物一格”存放，可以確保管理中獲取更為準確的工器具狀態(tài)數(shù)據(jù)，也有助于延長工器具生命周期；五是能保持恒溫恒濕，柜內(nèi)配備了獨立的通風系統(tǒng)及除濕系統(tǒng)，工器具在存放時的環(huán)境條件良好。

4.2 安全工器具智能管理系統(tǒng)

4.2.1 系統(tǒng)主要功能分析

基于物聯(lián)網(wǎng)技術與人工智能的特點，以及當前安全工器具管理的切實需求，融合這兩項技術的安全工器具智能管理系統(tǒng)應當包含了以下幾項功能。

第一，應當具有在線管理電力安全工器具的功能，在現(xiàn)場使用安全工器具過程中，系統(tǒng)可以進行智能化統(tǒng)計，讓安全工器具都能夠通過身份驗證方可使用，若不能夠驗證則需作出警告。

第二，系統(tǒng)應當可針對電力安全工器具的試驗日期、報廢日期進行到期提醒，一旦到達期限，系統(tǒng)自動發(fā)出通知，讓技術人員將安全工器具盡快收集開展試驗或者進行工具的報廢更換，保證安全工器具的管理到位，體現(xiàn)出程序化和規(guī)范化。

第三，應具有檢查并記錄電力安全工器具的功能，技術人員對工器具進行檢查，再將檢查的結(jié)果錄入到系統(tǒng)當中，同時在系統(tǒng)中進行電子簽名，確定檢查工作完成，在物聯(lián)網(wǎng)技術與人工智能融合應用下，系統(tǒng)該項功能可實現(xiàn)檢查記錄的無紙化，還能夠讓電力企業(yè)的管理人員和對應上級部門利用遠程方式對安全工器具檢查狀況加以查看，確保管理效果提升。

第四，應具有對電力安全工器具借用管理的功能，安全工器具借用是十分常見的活動，而對于智能管理系統(tǒng)應當做到將正常借用的工具信息進行自動化記錄，而若是借用工器具的人員為外來人員或是沒有電子身份的運行人員，則可由技術人員將借用信息手動錄入到系統(tǒng)中，切實做好安全工器具的跟蹤，避免出現(xiàn)工器具遺漏丟失問題。

第五，應具有針對電力安全工器具缺陷管理的功能，該項功能的特點就是能夠結(jié)合系統(tǒng)對工器具的檢查，將具有缺陷情況的工器具問題錄入到智能管理系統(tǒng)中，隨后系統(tǒng)還會通知管理人員處理工器具缺陷問題，避免現(xiàn)場使用不合格的安全工器具。

第六，應具有允許站端人員進行系統(tǒng)維護的功能。基于安全工器具的使用情況，站端人員能夠在系統(tǒng)中增添或刪除使用人員，也能對人員權限進行更改，還能夠調(diào)整新工具器的試驗信息、臺賬情況以及使用周期信息，保證安全工器具的管理更加合理。

第七，應具有使用過程中的接地線定位功能，準確定位變電站當中的接地線，同時促進已掛接地線的具體編號和位置信息顯示在系統(tǒng)顯示屏中，保證對接地線的管理落實。

第八，應具有打印工器具檢查記錄表、臺賬、借用記錄表等資料的功能，打印出的紙質(zhì)資料方便各技術人員查看，便于更好地使用安全工器具。

第九，應具有控制門禁的功能，安全工器具智能管理系統(tǒng)只能允許通過身份認證的人員進入到工具室當中，保證工器具的合規(guī)使用，而一些沒有身份卡或不能通過系統(tǒng)身份認證的人員則不可進入工具室并取用工器具。

第十，應具有在線管理安全工器具室內(nèi)環(huán)境溫濕度的功能，系統(tǒng)節(jié)約對室內(nèi)溫濕度進行自動化檢測，同時控制空調(diào)裝置與除濕裝置智能化開啟或關閉，若是裝置出現(xiàn)故障問題，系統(tǒng)也會自動提醒負責人及時處理。

上述基于人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術融合的安全工器具智能管理系統(tǒng)功能，可以更好地滿足安全工器具管理工作的需要，從而保證現(xiàn)場技術人員使用安全工器具的合規(guī)性，既能夠提高工器具管理效果，也有利于確保電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)。

4.2.2 系統(tǒng)主要構成分析

安全工器具的智能管理系統(tǒng)構成，主要可劃分為兩個部分，即變電站端、服務器與監(jiān)控端。前者主要是對安全工器具的管理庫房信息登記，同時監(jiān)控工器具使用變化，結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術中的RFID手段和人工智能算法，保證完整記錄安全工器具的編號、基本信息以及借出與歸還情況信息，還會將信息傳送到中心管理服務器中。后者則是接收變電站端上傳的實時信息數(shù)據(jù)，再將這些信息進行整合、統(tǒng)計、分類以及計算，再基于功能要求獲取到警示信息及對應報表，負責管理的技術人員可借助Server或Browser方式來瀏覽及查詢服務器當中的保存數(shù)據(jù)，服務器終端也會生成一定的警示信息，實時發(fā)送給管理人員。

基于安全工器具智能管理的功能設計可知，其系統(tǒng)中的軟件結(jié)構應當包括安全檢測、實時監(jiān)控、信息查詢及報表以及工具數(shù)據(jù)維護等模塊，這些模塊即可細分為多種功能，比如軟件安全檢測模塊中包含了工具領用檢測登記功能、檢測結(jié)果處理功能、檢查中工具查詢功能等。

4.2.3 變電站中系統(tǒng)的實踐應用

將本次研究的安全工器具智能管理系統(tǒng)應用在220 kv的變電站當中，進一步判斷融合物聯(lián)網(wǎng)技術與人工智能的安全工器具智能管理裝備現(xiàn)場應用效果。一方面在變電站段系統(tǒng)硬件中，除了主要進行智能管理的安全工器具柜，還應當包含的硬件有安全工器具電子標簽、人員身份信息驗證卡、站端數(shù)據(jù)終端、信息采集裝置、監(jiān)控機以及服務器，這些硬件設備都能保障工器具管理工作有效落實，基本不會出現(xiàn)硬件相互干擾情況。另一方面是工器具管理系統(tǒng)軟件上，通過對軟件設計的逐步優(yōu)化完善，現(xiàn)今的管理系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)現(xiàn)場安全工器具管理的各項功能，保證工器具管理的可靠性。系統(tǒng)在經(jīng)過一段時間的試用后可發(fā)現(xiàn)，確認裝備與系統(tǒng)都能滿足工器具管理的需求，通過有效管理，極大地減輕了技術人員的作業(yè)強度，管理工作還具有智能化特點。

5 結(jié)論

綜上所述，安全工器具的智能化管理裝備和系統(tǒng)可融合人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)準確定位工器具、無紙化管理并提高管理的效率。此次研究了一種安全工器具的智能管理柜裝備，其能夠?qū)崿F(xiàn)分格存放管理，保證管理的有序性和可靠性，智能管理的系統(tǒng)則是以實際管理需求為準，設計多項功能，包括自動記錄信息、發(fā)出預警等。