发表时间：2019-12-23T10:18:39.400Z 来源：《电力设备》2019年第18期作者：袁方1 路利军2 刘华伸1 宋丹萌1 戈文文2
[导读] 摘要：近年来，配网线路的运维工作已逐渐发展为不停电作业，与传统停电作业相比较，不停电作业虽大大提高了供电可靠性，但与此同时也为工作人员带来了新的安全隐患。 (1.国网西安供电公司陕西西安 710032；2.保定市汇邦电气有限公司河北保定 071052)
摘要：近年来，配网线路的运维工作已逐渐发展为不停电作业，与传统停电作业相比较，不停电作业虽大大提高了供电可靠性，但与此同时也为工作人员带来了新的安全隐患。目前带电作业多采用绝缘斗臂车及相关配套设施进行带电工作，其绝缘技术主要以绝缘斗臂车、绝缘手套、绝缘毯布、绝缘板、绝缘跳管等来作为保护作业人员人身安全的措施，但是唯有工作人员脸部还没有相应的技术得以保护，这就使得作业人员无法判断和掌握脸颊与带电体的距离是否在安全距离内。同时，在炎热天气工作时，脸颊与眼眶的汗水无法及时清理、高空作业人员与地面监护人员语言沟通吃力、夜晚作业环境十分恶劣等现实问题都不同程度的伴随高空作业。使得工作人员在事故抢修、电力设施维护等过程中存在安全隐患。基于此，本文就一款不停电作业安全监控警示与头部除汗装置，作出主要论述。 关键词：不停电作业；安全监控警示；头部除汗装置
物料周转箱
1、概述
随着电力事业的发展，我国已经建成了世界上规模最大的电力输配电系统。电力系统安全、稳定运行成为电力系统的核心需求。
为达到更好的供电质量和持续供电，目前电力系统带电作业工作量已经达到总工作量的70%。电力职工的工作安全得到越来越高的重视。然而由于电力的带电作业一般都是在户外，工作条件受气候影响非常大，严重影响带电作业工作质量及作业人员身体健康。
目前国内对于不停电作业面部保护装置的使用只部分涉及超高压及特高压线路，其一套设备造价高昂，并且国内配网线路不停电作业还没有针对面部进行专门防护的设备。虽然已有部分穿戴设备的研究，但是十分不完善，目前主要以安全帽加装摄像头、照明灯或对讲机等形式实现，没有对作业人员工作环境改善，提高工作效率的产品出现，国外也没有与本项目相似装置的产品。
而本项目紧随科技发展和社会需求，专门针对作业人员头部除汗与安全监控警示装置研发一种新型多功能安全帽设计，在传统安全帽功能的基础上研究开发距离警示监控、视频实时监控、语音对讲、开机录音录像、LED夜视照明功能，并配有脸部擦拭汗液及微风循环来减少工作人员脸部汗水，达到提高工作人员舒适度及工作效率的目的。
本项目成果通过“距离警示监控”可有效控制作业人员脸颊与带电体的距离始终在安全工作距离内，大大提高了不停电作业的安全系数。通过可穿戴移动智能安全帽设备对现场工程进行“视频实时监控、语音对讲、开机录音录像”并通过安全帽内装有的LED灯，在光线不好的情况下可以提供照明等，使检查更全面具体。实现质量、安全管理的动态跟踪与记录。
本安全帽由绝缘材料制成，设计满足绝缘帽标准要求可以用于带电作业。额头处装有风扇，增加安全帽的透气性，可对头部进行散热，同时可以将额头处的擦汗装置吸收的汗液蒸发，改善工作环境，大幅减小出汗对作业人员造成的不利影响。该项目的研究与应用可大幅减少电网施工及运维工作中的安全隐患并提高作业效率。
本项目以安全帽为核心载体，配以通风护目镜，结合近电报警、头部除汗、录像、照明、语音对讲、GPS定位等功能，实现对不停电作业人员的安全监护，对人员的不安全行为及时进行警告，大大提高了工作人员的工作效率和安全性。
2、新型多功能安全帽设计方案
安全帽是电力系统操作和检修必备的安全防护用具之一。本项目在符合GB2811-2007《安全帽》的标准同时，为了进一步保障现场作业人员的安全，减小指挥人员的沟通成本，提高工作效率与舒适度，利用空间定位，移动通信等技术，为企业提供具有除汗、照明、定位、近电预警、音视频通话为一体
的新型多功能安全帽。
本项目在传统绝缘帽功能的基础上，配以自动除汗装置，研究开发近电报警、视频实时监控、语音对讲、录音录像、LED夜视照明、头部除汗等功能，可对现场不停电作业人员的安全状况、工程质量进行监控与警示，实现质量、安全管理的动态跟踪与记录。利用该装置，可即时采集图片、视频信息，并能自动保存上传到施工现场管理平台，工作人员在移动端即时得到整改通知、整改回复的提醒，实现质量管理任务在线分配、处理过程及时跟踪的闭环管理等要求，确保提升人身作业安全的可靠性。
该装置能够准确的判断出人体与带电导体间的安全距离，它的检测距离应保证满足10kV电压设备运行的安全距离尺寸，符合《电力安全工作规程》的要求。
头部除汗部分针对不停电作业特点，内嵌式微型电机驱动除汗装置定时擦汗，通风装置装设在安全帽内部，通过导流通路和微型通风口，在安全帽檐及除汗装置周围形成稳定的气流，以起到降温排汗作用。语音装置装设在侧部帽檐靠近耳朵部位，听音清晰方便实用。不停电作业工作现有的施工技术都是以绝缘服，绝缘手套以及安全帽组合配置而成的工作模式，唯独脸部没有做防护措施，因此，在带电体上的工作，如果瞬间出现带电的导线触及脸部会对其部分放电，造成人员伤害和触电身亡等事故发生，因此，此项目研发的装置主要是通过提前告知工作人员与带电体的距离，以使工作人员能够在可靠的安全距离下施工。
除汉装置采用吸水海绵复合材料包裹在可移动骨架上，通过微电机驱动可以定时进行汗液擦拭动作，将作业人员额头部位汗液吸收，通过头部风扇将汗液蒸发。作业人员在天气炎热的环境下工作，汗水经常顺着脸颊流入眼中影响正常工作，尤其是高空带电作业，工作人员无法及时处理汗水，而此装置在作业人员额头不断擦汗，可大幅改善工作人员的工作环境，提高工作效率。
3、新型多功能安全帽设计
系统共有面部防护除汗装置、近电触发报警装置、安全监控装置、通风降温装置同时具有语音对讲、照明、定位功能。
超声波换能片>打印机芯（1）绝缘帽整体设计
本项目设计主要以安全帽为依托并配以面部除汗装置，包括帽壳、帽衬、下颏带和附件等，满足国标GB2811-2007要求。
绝缘帽以标准帽壳为基础，在安全帽前部和后部设计凸起，将风扇、电池、近电报警器、GPS定位装置、及除汗装置驱动部分、控制电路板安装在凸起槽内。将摄像头、LED照明灯安装在帽檐内部，前部开孔，对讲扬声器安装在安全帽侧沿耳朵上部。所有部件安装在帽壳内部，不影响头部轮廓，同时考虑到重心平衡部件前后对称布置。
安全帽操作面板布置在帽壳后部，具有键盘和指示灯。由于本设备为带电作业使用，应具有绝缘性能，安全帽上部均不开孔，保持绝
缘强度。
（2）监控摄像头、对讲及照明设计
绝缘帽配备了广角监控摄像头和LDE灯照明装置，为达到实用及美观效果摄像头和照明灯安装在加厚的帽檐内，呈左右对称布置。
割
摄像头与远程对讲功能整合在一起，在远程可以一边通话一边观察现场观察操作焦点。话筒安装在帽檐前部边缘，可以同时收集到作业人员语音及现场声音，扬声器安装在安全帽左侧帽檐边缘耳朵附近，方便作业者收听，同时距离话筒较远，不易产生啸叫。
（3）近电报警装置设计
近电报警装置采用电场强度检测原理，对不同电压等级设定不同档位予以报警，近电报警器装置感应端安装在安全帽额头上端，可以有效感应前上方电场，准确报警。
（4）除汗装置设计自动供水系统
除汗装置由机械擦汗机构和风扇通风机构两部分组成，机械擦汗机构定时通过机械动作对作业人员额头进行擦拭，同时风扇在不停鼓风，使空气流动，将汗液蒸发带走，起到除汉作用。
除汉装置采用吸水海绵复合材料包裹，安装在额头前可移动骨架上，通过微电机驱动可以定时进行汗液擦拭动作，将作业人员额头部位汗液吸收。
风扇安装在额头前方，为保证绝缘强度，帽壳为密封结构，风路由帽檐下部进风，风吹在除汗装置和头部上方，然后从四处流出。通过风扇驱动将新鲜空气吹入安全帽，不仅使头顶部汗液吹走，同时将除汉装置上吸收的汗液蒸发掉，起到了有效的排汗作用。
（5）GPS定位装置设计
GPS定位模块安装在安全帽顶部后侧，便于与卫星通讯，可以做到实时监控。
（6）智能安全帽的控制设计
由于安全帽具有多项功能，需要协调工作，安全帽控制采用单片机作为控制中心，集成连接了各功能模块。考虑到作业人员在工作过程中的状态，不便于操作安全帽后部的操作按钮，还设计了无线遥控器，可以自己或由他人协助完成安全帽功能的控制。
安全帽工作系统采用4节18650锂电池供电，可以全功能工作8小时。在控制面板装有标准充电口，采用通用安卓手充电器即可为安全帽充电，面板具有电量显示。
单片机CPU通过采集遥控接收模块数据及按键命令，控制各功能模块的工作状态，在进行擦汗过程中，控制擦汗驱动微电机定时运转，同时通过霍尔传感器采集电机机构位置，控制擦汗力度。
4、小结
新型多功能智能安会帽装配为成品后，进行了实际配戴试验，各项功能达到预期效果。近电报警准确可靠，同时实现了远程视频通话，尤其是除汗装置达到了有效的除汉功能，试用者感到了炎热环境下工作舒适性的改善。
本新型多功能安全帽做到了作业人员在天气炎热的环境下工作，通过除汗装置及时处理汗水，不影响正常工作，而且此装置在安全帽檐及除汉装置周围形成稳定的气流，大幅提高了工作人员的舒适性，大大提高了工作效率。
参考文献：
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机控网
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