变电运维现场作业安全防护及监控技术研究与应用

陈敏 沈洁 张鹰

摘 要：变电运维现场安全防护与监控平台是近电报警装置和精确定位系统的统一管理和控制平台。运行于变电站内，与近电报警装置和精确定位系统完成数据交互，共同组成有机整体，通过监控平台的解析，处理，过滤从而达到智能化、自动化的监控，实现了人员定位，数据传输，人员监控的功能，实现数据展示和统一智能管控的功能，为实时了解现场工作人员的状态提供管控手段。因此，本文对变电运维现场作业安全防护及监控技术研究与应用进行分析。

关键词：变电运维；现场作业；安全防护；监控技术；应用

变电运维在整个电力系统、电网中的重要性是不言而喻的。其作用主要体现在运维管理变电站以及倒闸操作、处理事故等等。是确保整个电网得以安全运行，并形成强大的经济效益的前提条件。总之就电力生产的发展来看，非常有必要提升管控变电站运维作业现场安全的能力。

1变电运维现场作业安全防护及监控技术研究的意义

监控平台通过消息中间件服务保证消息数据及时、可靠、有序的传输、通过数据解析算法将数据进行格式化，通过偏移过滤算法过滤掉定位不精确的数据，通过报警算法保证了对超出一定范围和一定时间的人员进行报警，并屏蔽了报警时间的误差。可对外提供数据接口，可对管控目标进行身份识别，设置工作区安全区域并对工作区域进行分析判定，通过实时定位跟踪实现人员监护管理程序，对超出安全工作区域的作业行为进行报警提示，同时对工作人员靠近带电体的距离超出安全规范的行为进行报警提示。

2变电运维现场作业安全防护及监控技术研究与应用

2.1系统整体架构设计

监控管理平台整体系统架构分为应用系统、核心、系统和传感网络三部分，应用系统和核心系统统称为系统软件。

2.1.1应用系统

应用系统分为两大部分；平台业务和平台管理。平台业务通过地理信息系统，在监控子系统的现场平面图中显示各种区域，设备，人员位置。应用系统从消息中间件服务器获取数据，通过业务逻辑判断，在监控子系统平面图上提示报誓信息，显示触警作业人员的实时位置和状态，帮助用户对现场情况进行更方便的判断和控制。监控平台使用人员还可以通过应用系统对服务器、现场的各种设备进行维护和配置。

2.1.2核心系统

核心系统负责管理前端传感网络的通讯和计算，以及融合，并且把设备信息和算法的结果封装成统一的格式发送给应用服务。核心系统是分层结构，分为以下几个层次：

核心服务。提供服务给应用系统和配置工具，实现对于传感网络的管理和控制。核心服务提供的服务可以封装成SDK发布给第三方，用以开发不同的应用系统。当有报警或设备异常发生，核心服务会发送通知消息给应用系统。

计算中心。从前端通讯模块接收前端设备的状态和报警信号，对送些信号进行分析和处理，并且把处理后的结果存储进核心层持久化服务，然后通知核心服务。

前端通讯。负责封装、隔离传感网络。接收前端设备的数据，转化成统一的格式发送给融合算法，并且给核心服务提供统一的传感网控制接口。前端通讯层还负责处理算法无关的数据包，并且把前端设备的状态更新到核心层持久化服务。

持久化服务。为核心层提供持久化服务，负责核心系统中需耍持久化的概念的存储和获取。所有持久化数据在写入的同时也在分布式缓存中保留一份，读化时首先读化分布式缓存中的数据，如果分布式缓存中不存在，冉从持久化数据库中加载。数据实体封装系统中用到的所有持久化数据类。由于持久化服务会被多个线程调用，因此实现时必须考虑线程同步，做到线程安全性。

公共库。封装核心系统要用到的一些公共模块。例如：核心线程模块封装操作系统的线程管理和同步功能；UDP通讯和TCP通讯模块封装网络通讯功能；核心配置封装核心系统的配置文件的读写；核心时间管理统一封装巧间同步功能：核心日志管理封装日志功能；核心异常模块定义核心系统需要用到的异常类。

2.1.3传感网络

传感网络服务程序对前端传感硬件和数据传输进行数据集成处理。实现对于传感数据进行组合、分析、筛选、计算、记录、分发等工作。

2.2系统功能设计

2.2.1区域显示

监控管理平台通过地理信息系统來显示不同的区域。平台监控管理人员可以在平台上清晰的看见作业区域的平面图，平台会在平面图上准确的标识出不同的区域，包括禁入区域，可作业区域等，不同的区域将用不同的颜色显示。

2.2.2作业人员监控

监控管理平台可以在地理信息系统上实时显示作业人员的方位信息，以及运动轨迹。使平台监控人员可以在监控室中了解作业人员的作业情况，以及他们所处的物理位置。方便监控人员管理作业人员，以及对现场工作环境的安全情况作出准确的评估和判断。

监控管理平台将记录所有作业人员的作业地点，行动轨迹等详细信息，并存储在数据库中。监控管理人员可以通过监控管理平台进行历史数据的查阅，送些数据是以后的问题追溯和数据统计的有效支撑。

2.2.3危险报警

报譬事件包括定位报警和近电报警。作业环境中，会有若干禁入区域。作业人员不得靠近或进入该禁入区域。定位报警指作人员超出安全工作区域的作业行为，近电报警指工作人员靠近带电体的距离超出安全规范的行为。定位报警同时提示时间、操作人员、坐标等信息，近电报警同时提示时间、操作人员、操作位置、危险距离、危险方向。

监控平台实时记录作业人员的位置信息和运行轨迹，并对位置信息和系统预设的禁入区域进行快速准确的计算。保证作业人员在靠近或进入禁入区域前提前通知报警。报警提醒将通过安全帽来提醒作业人员。监控管理平台的现场监控人员也可以在监控室中看见该报警信息的详细信息如作业人员姓名，位置等。

2.3定位服务程序开发

定位服务程序实现超声数据处理，目标坐标计算等功能。监控平台其余功能模块主要实现目标在室内GIS系统展示，目标地理位置安全监控等功能。其中涉及到监控平台其余功能模块与定位服务程序之间数据通讯，在基于RabbitMQ消息中间件之上，定义了通讯数据结构及字段含义，数据收发、转存、丢包回传都由消息中间件完成。

2.4设计开发消息中间件

要求监控平台、定位系统要具有精确性、实时性等特点。系统是否可实现相关功能，与数据通信服务质量有着直接的关系。通信中间件技术契合了系统对互操作性、实时性等相关要求，具促进信息共享、数据传输等强大的功能作用。中间件属于软件层的一部分，其主要界于底层通信协议、分布式应用程序间。针对各分布式软件模块，构建相应的互操作机制，同时支持开发分布式应用程序，取缔存在异构性、复杂性的分布式环境。中间件服务所形成的协议、程序接口具有标准性。结合各硬件平台、操作系统可知，机制有利于规范协议、符合接口的相关设计要求。不仅极大的简化了开发程序，同时其应用程序还兼具较强的可用性、可扩展性以及健壮性。

结束语：

在变电运维班管理变电站持续增加的今天，对班组管理的工作量也提出更大的要求。然而，现有的安全防护、监控技术尚无法应对、管理现场复杂的施工情况。为了提升投产后的电站的安全性、经济性，减少发生事故的机率。

參考文献：

[1]变电运维现场安全防护监控平台的设计[D].吴耀.杭州电子科技大学2015

[2]电力作业现场监控技术与实现[D].张鑫.华北电力大学2015

[3]变电检修现场作业的安全管理[J].曹小虎，曹小龙，孙辉，王明哲，孙晓韬.安全.2015（06）