近电作业安全监控预警装置的研发

陈玮雨

摘 要：该文以临近带电线路采用双摇臂悬浮抱杆组立高塔为例，研究近电作业安全监控的预警问题。首先，针对近电作业进行需求分析，确定须检测和预警区域；接着，基于视频分析技术，进行装置的系统设计；最后，经现场模拟和完善改进，研发出近电作业安全监控预警装置。

关键词：近电作业 安全监控预警装置 研发

中图分类号：U298 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（b）-0027-02

近年来，因近电作业管控不到位引起的触电事故频发。为此，有些人基于电磁感应原理，研制了多种带电感应报警装置，但都存在以下不足：其一，由于导线安全距离以外的电场微弱，受环境影响很大，感应不稳定；其二，装置需穿戴在人员或设备上，感应范围有限，对工作绳、塔件等无法监控。因此，迫切需要一种监控范围可调控、感应报警灵敏准确的装置，及时预警提醒近电作业人员，保障作业安全。

在此背景下，该文以临近带电线路采用双摇臂悬浮抱杆组立高塔为例，研究近电作业安全监控的预警问题。首先，针对近电作业进行需求分析，确定须检测和预警区域；接着，基于视频分析技术，进行装置的系统设计；然后，研制出样机，并在工程上模拟应用；最后，总结经验，进一步完善改进，研发出近电作业安全监控预警装置。该装置基于视频分析技术，将智能图像处理技术与无线通信技术结合应用，具有监控预警功能，可作为近电作业安全监控的辅助措施，更好地保障作业人员的安全。

1 需求分析

依据《电力建设安全工作规程（第2部分：电力线路）》（DL 5009.2-2013）中对安全距离的规定，装置在距离带电线路导线安全距离处设置禁行线（区域），在距离带电线路导线1.5倍安全距离处设置预警线（区域），如图1所示。同时，结合双摇臂悬浮抱杆组塔施工的工艺特点和现场工况，开展需求分析，确定须检测与预警的情况如下。

（1）起吊塔件（主材、塔片、塔段）进入安全预警区域的检测与报警。

（2）各类施工线绳（拉线、埋根绳、控制绳、起吊绳等）进入安全预警区域的检测与报警。

（3）现场组塔施工采用的双摇臂悬浮抱杆进入安全预警区域的检测与报警。

2 系统设计

基于装置的需求分析，系统设计主要包括布点设计、硬件设计和软件设计，將智能图像处理技术与无线通信技术相结合，实现对近电作业的监控预警功能。同时，系统设计考虑硬件和软件均可独立配置，可根据实际需求选配，用于各种近电作业的安全监控。

2.1 布点设计

按照不影响近电作业和安装便捷的理念，装置的视频采集终端的布点设计如图1所示，安装方式有高悬挂安装方式（安装于抱杆）和可伸降支架方式安装方式（放置于地面），可根据近电作业现场工况灵活选取。而视频显示、视频控制客户端设置于现场作业区域外的安全位置即可。

2.2 硬件设计

装置的硬件设计，选用无线高清摄像头搭配客户端的成套设备，主要包括如下。

（1）数字摄像头。通过网线连接至无线路由。

（2）无线路由。通过2.4G/5G的频段将视频流传回视频客户端。无线传输方式，可选配置，独立供电。

（3）供电方式。供电方式有220 V交流供电或者太阳能板+蓄电池供电，可根据不同的需求选配。

（4）视频显示、视频控制客户端。实现各路视频的分屏显示，并实现对摄像头的调焦和云台控制。

2.3 软件设计

装置的软件设计，采用智能图像处理技术，对原配客户端进行再开发嵌入式图像子分析模块，软件流程如下。

（1）依据配置的识别规则提取图像帧，实现识别区域设定、跟踪移动识别功能。

（2）调用图像分析子模块分析图像帧信息，实现识别区域内识别物的区分。

（3）将图像分析结果通过dll接口方式反馈主程序，实现声光报警器或闪光灯提示现场安全监管人员，并将报警数据存入数据库。

3 现场模拟

装置选取某一500 kV线路工程组塔现场进行模拟应用。视频采集终端采用可伸降支架放置于地面，对准监控区域，全面覆盖预警、禁行区域。而视频显示、视频控制客户端置于作业区域外，放置于指挥棚内，避免气象影响。安全监控时，客户端显示界面可实时显示监控图像，监控人员根据《安规》的要求，设置好预警、禁行区域，该区域用红色格子方框标识。现场模拟中，当起吊塔材的摇臂旋至红色区域，装置立即检测到并蜂鸣报警，显示界面同时以绿色方框标识出预警、禁行区域的异物，整个响应时间低于1 s，安全监控预警快速可靠，满足使用要求。另外，将装置在平地上进行了灵敏度测试，在阴天多色背景影响下，可检测到150 m处的一根φ14的丙纶绳异动，灵敏度符合要求。

4 结语

从现场模拟情况看出，该装置各项性能基本满足近电作业安全监控的要求，后续可根据使用状况改进完善，主要工作有以下两点。

（1）装置灵敏度的设置，需专业人员调试完成，下一步拟依据监控距离和监控物件，在出厂时给定灵敏度设置参照表，现场人员只需按表设置并微调即可完成。

（2）硬件方面，进一步将选择容量更大的UPS后备电源，并做好防尘防水处理。

参考文献

[1] DL 5009.2-2013，电力建设安全工作规程（第2部分：电力线路）[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2] Q/GDW 346-2009，架空输电线路钢管塔组立施工工艺导则[S].北京：中国电力出版社，2009.

[3] GB 50395-2007，视频安防监控系统工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2007.

[4] 谭浩强.C程序设计[M].3版.北京：清华大学出版社，2014.