基于泛在电力物联网的电网基建安全质量信息监控平台的设计与实现＊

蒋一峰

（中国电力科学研究院有限公司，北京 100192）

引言

输变电工程建设，其具有安全风险大、作业点多面广、施工场地开放、分包人员众多且流动性强等特点，安全生产形势严峻。电力物联网技术的兴起和发展为电网基建安全质量管理提供了新的基础支持，极大地提升了施工现场安全感知、信息共享、智能预警水平，确保了施工安全始终可控、能控、在控。本文以电网基建安全质量监控平台（以下简称监控平台）为载体，阐述物联网和大数据分析技术在电网建设安全质量管理领域的应用和实现过程，对电网基建管理信息化工作具有一定的借鉴意义。

一、泛在电力物联网概念

物联网是互联网发展过程的重要部分，其含义是“物物相连的互联网”，基本特点是：信息多源、全面感知、可靠传递、智能控制[1-2]。泛在电力物联网是指充分利用移动互联、人工智能等现代信息和先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互、具有状态全面感知、信息高效处理和灵活便捷等特点的智慧服务系统，具有智慧化、多元化和生态化特征[3]。

二、电网基建安全质量信息监控平台的构建

1.监控平台的组成

监控平台从管理层级上分为公司监控平台、二级公司监控平台以及基建工程现场感知端组成。公司监控平台是由监控平台硬件及软件设备和运行团队组成。运行团队由监控平台管理人员、值班人员、技术开发、运维人员组成。二级公司监控平台由二级公司监控设备设施和运行团队组成。基建工程现场感知端包括监控视频摄像头、移动APP以及其他监测感知设备组成。

2.监控平台应用终端划分

监控平台的应用终端分为WEB终端和APP终端，WEB终端采用了互联网私有云技术，APP终端应用了移动互联网技术。WEB终端主要由风险作业电子地图、视频轮循监控、安全质量管理信息统计分析、违章智能图像识别等模块组成。APP终端将视频监控、电话调度、录音录像等多种功能进行全面的整合，搭建了监控平台与作业现场实时沟通的渠道，包含电子地图、到岗到位、作业票管理等功能模块。

三、基于泛在电力物联网的电网基建安全质量监控平台的设计

电网基建安全质量信息监控平台综合运用了多媒体交互、大数据分析和物联网等先进技术，实现信息流、业务流、管理流交互融合，具有信息感知、数据共享、智能预警等功能特征，其总体架构设计具有泛在电力物联网特征，分为感知层、网络层、平台层、应用层。

1.感知层

将现场移动布控球、固定摄像头、移动APP、智能穿戴记录仪获取数据与二级单位监控中心对接，整合二级单位基建安全质量数据，通过公司监控平台与二级公司监控中心或数据中心对接，调取视频图像及相关业务数据，作为公司监控平台显示数据的基础。

2.传输层

根据电网基建作业现场的特点，视频图像等感知数据传输到二级公司监控平台选用外部互联网，采用“有线+无线”互补模式。公司监控平台和二级公司监控台视频、数据传输采用公司内网、公司外网同步方式进行。

3.平台层

平台层兼备管理服务、流媒体服务、级联服务、平台服务、数据库服务、视频存储服务、视频图像处理服务、移动应用服务等功能，负责对网络层传输的视频图像、信息数据、监测数据等进行存储、筛选清洗和挖掘等处理。

4.应用层

应用层分为大屏应用、桌面应用、APP应用三个部分。大屏应用中主要有电子地图、视频监控、统计分析、APP调控等功能；桌应用主要有风险地图、视频监控、数据统计、基础管理等功能；移动APP应用主要有现场管控、视频绑定、人员信息、远程呼叫等功能（如图1所示）。

图1 电网基建安全质量信息监控平台总体架构

四、面向电网基建安全管理的电力物联网关键技术

电网基建安全质量管理包含公司、二级公司、项目部、作业班组各层级的管理指令传递、管理信息的流动，电网基建安全质量信息监控平台构建了各层级之间的管理，实现了可视化实时动态管理[4-5]，本文按照感知层、网络层、平台层与应用层的体系结构，对监控平台的关键技术进行梳理、归类和分析。

1.感知层关键技术

基建安全质量监控平台的感知层利用各种智能监测装置对输变电工程施工作业的各环节的进行实时感知和信息采集，对影响施工现场安全的关键影像数据进行重点观测，根据需要有时还需对采集信息进行初步处理。

视频监控：在高风险作业现场采用具备移动侦测、长距变焦、旋转视角、抓拍回放功能的高清监控摄像机，对作业全过程实时视频采集。

人员定位：通过集成北斗或GPS定位模块、SIM卡的安全帽跟踪作业人员行走轨迹，确保到岗到位要求落实。

传感器监测：主要包括环境参数监测、设备及设施运行状态监测。环境监测包括施工现场环境温湿度、风速、敏感气体浓度等数据，设备及设施运行状态监测包括建构筑物沉降位移、抱杆、牵张设备受力状态、拉线倾角等数据。

2.网络层关键技术

网络层数据传输分为公司外网传输与公司内网传输，各个二级公司的视频监控数据主要在公司外网进行传输，系统的业务数据主要来自公司内网的基建管理信息系统。

2.1 无线传输关键技术。在4G信号覆盖区域边缘点设置无线接力设备，作为信号的发射源，扩大4G信号覆盖区域、增强信号强度，保证野外进行组塔架线等作业的输变电施工现场感知设备网络传输稳定。

2.2 有线传输关键技术。新建变电站工程通过接入运营商光纤宽带，将现场采集的视频、图像、监测数据通过宽带网络传输到二级公司监控中心，公司监控平台通过公司外网级联调取省级公司监控视频。

3.平台层关键技术

平台层主要负责对网络层传输的信息进行存储、筛选清洗和数据挖掘等处理，为各类应用提供数据基础。

3.1 视频数据接入清洗。电网基建安全质量信息监控平台的视频数据来自二级公司的视频监控数据，系统需要调用二级公司三级以上作业风险的视频监控数据，需要对视频数据进行筛选核查，过滤掉无用的视频监控数据。

3.2 业务数据接入清洗。由于公司基建管理信息系统与监控平台数据关系的复杂性，数据库、数据库结构、传输方式的不一致，导致双方均存在一定的修改和升级工作，存在数据的相互转换、字段的增补等。

4.应用层关键技术

应用层分为大屏应用、桌面应用、移动APP应用三个部分，包括各种不同业务或服务所需要的应用处理系统，通过软件定义技术开发实现，业务应用包括风险作业信息电子地图、视频监控轮循系统、安全质量信息统计等。

风险作业电子地图模块：能显示各二级公司在建工程项目、二、三级风险位置分布及内容信息等信息。

视频轮循监控模块：以九宫格画面轮循显示作业现场视频，单个画面摄像头与风险作业电子地图作业点绑定。

安全质量管理信息统计分析模块：能够实现在建工程项目、作业风险、分包队伍及人员、安全培训考试、安全质量绩效考核等信息的统计分析。

违章智能图像识别模块：可实现对作业现场基坑防护、围栏设置、临边作业、登高作业、安全帽佩戴等相关违章的智能识别。

结论

本文阐述了基于泛在电力物联网的电网基建安全质量信息监控平台的总体架构设计，从感知层、网络层、平台层和应用层4个层面介绍了相关关键技术在平台中的运用。通过电网基建安全质量信息监控平台的搭建，实现多媒体技术、大数据分析、人工智能等技术与信息监控平台的高度融合，该项研究对促进电网建设数字化、信息化、智能化水平，提升电网建设施工现场安全管理水平具有积极作用。