一种电子安全员系统和使用方法与流程

1.本发明属于变电站安全控制领域，具体涉及一种电子安全员系统和使用方法。

背景技术：

2.现有技术中，变电站主变负荷和外受负荷逐年增大，设备故障也随之增加，变电站安全作业任务加大，因违章造成的安全事故屡见不鲜，做好变电站设备作业现场的安全管控至关重要，另外变电站的现场环境整体带电，车辆或工作人员需要在安全范围作业；在变电站的电气器件之间的空间作业，四周及上方有不可触摸区域；变电站现场的不同电压等级设备的遮挡情况不一样，电磁干扰也不一样；高电压等级下较空旷，低电压下则等级密集，而10kv等级下面遮挡较严重；不同的区域之间，作业空间很紧凑，导致电气器件之间空间非常狭小，而作业上方存在强电区域，在车辆和现场工作人员工作时，移动距离不能超过安全距离，而且现场工作人员的自身安全意识不强，经常误入工作间隔区域，但又缺乏主动预警意识，导致安全风险非常高发；而在吊车作业过程中，由于吊车的体积过于庞大，因而会出现多个盲区，吊车司机无法看到工作对象目标与自身的距离，也不容易发现周边带电体和其它人员情况，且变电站现场有很多带电体，且带电体型号、外观、电压等级多样，对这些带电体，目前缺乏有效的信息化管理手段，无法实现精准可视化监控。

技术实现要素：

3.为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种电子安全员系统和使用方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。
4.一种电子安全员系统，用于变电站，所述系统包括定位、定位装置、移动载体、报警装置、辅控装置和管控主机，
5.其中，所述报警装置和若干所述定位设置在所述变电站现场，所述报警装置与所述辅控装置和管控主机无线连接，所述辅控装置和管控主机无线连接；
6.所述定位装置设置在所述移动载体上，用于获取所述移动载体在所述变电站现场的位置信息，并将所述位置信息发送给所述定位和所述辅控装置；
7.所述定位将所述位置信息转发给所述管控主机，所述管控主机根据接收的所述位置信息判断所述移动载体所处的位置，并根据需要触发所述报警装置进行报警；
8.所述辅控装置根据接收的所述位置信息对所述定位装置进行信息配置。
9.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述报警装置为声光报警器，能够发出不同强度和不同内容的声光提示。
10.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述移动载体包括车辆和/或现场工作人员，所述车辆包括吊车。
11.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述定位装置为三维定位标签，若干所述三维定位标签分别设置在所述吊车的吊臂和/或所述现场工作人员的衣服或头盔上。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，若干所述三维定位标签的定位误差小于等于10cm、定位时间小于等于1s。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述辅控装置由所述吊车的司机和/或现场工作人员持有，包括可视化操作界面，在所述吊车和/现场工作人员与所述变电站之间的距离超过预设值时联动所述报警装置。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述管控主机包括显示模块、处理模块、识别模块、设置模块和判断模块，
15.其中，所述处理模块存储有变电站的标注的不同形状的带电体的三维虚拟模型和模型中，根据接收的位置信息实时计算所述移动载体与模型中的作业区域或最近带电体之间的距离；
16.所述显示模块用于显示所述变电站的三维虚拟模型及移动载体与作业区域或最近带电体之间的距离；
17.所述识别模块用于识别所述移动载体的周围带电体的形状；
18.所述设置模块用于配置所述变电站现场作业区域内的所述移动载体的初始位置，并存储作业过程中的所有报警记录；
19.所述判断模块，在所述距离小于所述预设值时触发所述报警装置进行报警。
20.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述预设值包括所述移动载体与变电站的作业区域之间的最短安全路径或各带电体之间的最小安全距离。
21.本发明还提供了一种电子安全员系统的使用方法，所述方法采用本发明所述的电子安全员系统来实现，所述方法包括如下步骤：s1.在管控主机的处理模块中事先存储有三维虚拟变电站模型，在所述三维虚拟变电站模型中按照作业间隔划分作业区域，自动生成到达作业区域的最短安全路径，并标注所述作业区域中的所有不同形状的带电体及设定与各带电体的最小安全距离；
22.s2.部署定位标签：将若干三维定位标签分别安装在吊车和/或现场工作人员的衣服或头盔上，将三维定位标签中的id与所述吊车和/或现场工作人员进行一一对应；
23.s3.启动作业，移动载体在变电站现场进行作业，在作业区域中移动时，当处理模块根据定位转送的各三维定位标签获取的位置信息计算获取的现场工作人员与作业区域之间的路径小于预设的最短安全路径，或小于与最近带电体之间的最小安全距离时，则判断模块触发所述报警装置进行告警，同时设置模块记录告警事件。
24.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s3还包括如下步骤：
25.当吊车的吊臂在作业过程中，吊车司机通过辅控装置实时获取所述吊车吊臂与最近带电体之间的距离，在实时获取的距离超过预设的最小安全距离时则辅控装置触发联动的所述报警装置进行实时报警。
26.本发明的有益效果
27.与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
28.本发明的电子安全员系统，用于变电站，所述系统包括定位、定位装置、移动载体、报警装置、辅控装置和管控主机，针对电力作业特点，依托定位和定位装置的结
合，通过作业三维空间定位和距离测算，实时跟踪监测作业人员、车辆和带电体的位置、状态等，监测到不安全行为后即时报警和制止，有效避免作业风险，另外，本发明将变电站内实体情况与三维虚拟模型相对应，以三维方式实时呈现正在作业的区域、到达作业区域的安全路径、人员和车辆位置以及与带电体的距离，对越界工作人员和车辆及时在管控主机中弹出报警，并通过报警装置报警、辅控装置报警等方式提醒管理人员和现场工作人员，从而有效降低了变电站施工安全风险。
附图说明
29.图1为本发明的实施例中的结构示意图；
30.图2为本发明的实施例中的方法流程图。
具体实施方式
31.为了更好的理解本发明的技术方案，本发明内容包括但不限于下文中的具体实施方式，相似的技术和方法都应该视为本发明保护的范畴之内。为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
32.应当明确，本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
33.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
34.如图1所示为本发明的整体框架,面向本发明的系统不限制具体运行的硬件和编程语言，用任何语言编写都可以完成，为此其他工作模式不再赘述。
35.本发明的电子安全员系统，用于变电站，所述系统包括定位、定位装置、移动载体、报警装置、辅控装置和管控主机，其中，所述报警装置和若干所述定位设置在所述变电站现场，所述报警装置与所述辅控装置和管控主机无线连接，所述辅控装置和管控主机无线连接；所述定位装置设置在所述移动载体上，用于获取所述移动载体在所述变电站现场的位置信息，并将所述位置信息发送给所述定位和所述辅控装置；所述定位将所述位置信息转发给所述管控主机，所述管控主机根据接收的所述位置信息判断所述移动载体所处的位置，并根据需要触发所述报警装置进行报警；所述辅控装置根据接收的所述位置信息对所述定位装置进行信息配置。
36.作为本发明实施例的一些可选实施方式，所述报警装置为声光报警器，支持不同类型的报警，可发出不同内容的报警语音提示；并可对不同远近的安全距离报警，发出不同强度的声音提示，充电时间5小时，续航时间8小时，工作温度-20～60度。
37.作为本发明实施例的一些可选实施方式，所述移动载体包括车辆和/或现场工作人员，所述车辆包括吊车。
38.作为本发明实施例的一些可选实施方式，所述定位装置为三维定位标签，若干所述三维定位标签分别设置在所述吊车的吊臂和/或所述现场工作人员的衣服或头盔上，也可以通过松紧带固定在安全帽上。在正常锁星和锁星不足情况下，使用北斗定位标签用于
人员和大型吊车设备，对比不同场景下定位精度的影响，本发明选用rtk或北斗增强站下标称定位误差2cm的三维电子定位标签，定位误差小于等于10cm、定位时间小于等于1s，可抵抗高压电气设备的电磁干扰、建筑物和高空物体遮挡等，充电时间3～5小时，续航时间10小时，工作温度-30～70度。
39.作为本发明实施例的一些可选实施方式，所述辅控装置由所述吊车的司机和/或现场工作人员持有，包括可视化操作界面，在所述吊车和/现场工作人员与所述变电站之间的距离超过预设值时联动所述报警装置，对定位标签进行配置工作以及选定吊臂上绑定的三维定位标签，在吊车司机持有该辅控装置时，吊车司机实时监控吊车的吊臂与带电体的距离，一旦接近安全距离，立即发出报警请求同时联动声光报警器，提高了作业安全系数，辅控装置本身具备高清全面屏、高性能内核、ip67等特点，与管控主机之间采用4g/5g方式进行通信。
40.作为本发明实施例的一些可选实施方式，所述管控主机包括相互连接的显示模块、处理模块、识别模块、设置模块和判断模块，管控主机放置在变电站办公室或现场，其中，所述处理模块存储有变电站的三维虚拟模型，三维虚拟模型中标注有不同形状的的带电体，所述处理模块根据接收的位置信息实时计算所述移动载体与三维虚拟模型中的作业区域或最近带电体之间的距离；
41.所述显示模块用于显示所述变电站的三维虚拟模型及处理模块实时计算的移动载体与作业区域或最近带电体之间的距离；所述识别模块，采用ai识别技术，用于识别所述移动载体的周围带电体的形状；所述设置模块用于配置所述变电站现场作业区域内的所述移动载体的初始位置，并存储作业过程中的所有报警记录；所述判断模块，在所述处理模块实时计算的所述距离小于所述预设值时触发所述报警装置进行报警。总的来说，监控主机对当前作业全过程进行三维可视化展示，具备高性能显卡、高配处理器、续航8小时，流畅展示三维作业全景，运行基于微分方程求解的移动载体与多个空间带电体的最短距离实时计算技术，实时显示作业人员和车辆到达周围带电体的最短距离，根据工作票在三维虚拟模型中可视化绘制立体安全作业区域，支持精细化调整；配置作业区域内关联的人员和吊车，可查看管理作业过程中的报警记录；识别模块ai识别三维虚拟模型中不同形状的带电体如：均压环、高抗、母线等，并能手动绘制调整；结合gb/t311标准配置不同作业类型对应的带电体安全距离，支持多级手动调整。
42.作为本发明实施例的一些可选实施方式，所述预设值包括所述移动载体与变电站的作业区域或各带电体之间的最小安全距离。
43.本发明的另外一个实施方式还提供了一种电子安全员系统的使用方法，如图2所示，所述方法采用本发明所述的电子安全员系统来实现，所述方法包括如下步骤：s1.在管控主机的处理模块中事先存储有变电站三维虚拟模型，在所述三维虚拟模型中按照作业间隔划分作业区域，自动生成到达作业区域的最短安全路径，并标注所述作业区域中的所有不同形状的带电体及设定与各带电体的最小安全距离；
44.s2.部署定位标签：将若干三维定位标签分别安装在吊车和/或现场工作人员的衣服或头盔上，将三维定位标签中的id与所述吊车和/或现场工作人员进行一一对应；
45.s3.启动作业，移动载体在变电站现场进行作业，在作业区域中移动时，当处理模块根据定位转送的各三维定位标签获取的位置信息计算获取的现场工作人员与作业
区域之间的距离小于预设的最小安全距离，或小于与最近带电体之间的最小安全距离时，则判断模块触发所述报警装置进行告警，同时设置模块记录告警事件。
46.作为本发明实施例的一些可选实施方式，所述s3还包括如下步骤：
47.当吊车的吊臂在作业过程中，吊车司机通过辅控装置实时获取所述吊车吊臂与最近带电体之间的距离，在实时获取的距离超过预设的最小安全距离时则辅控装置触发联动的所述报警装置进行实时报警。
48.具体来说，本使用方法包括如下过程：
49.(1)初始化三维模型和数据
50.采用激光雷达扫描变电站，并与变电站设备台账相结合，利用数字孪生技术获得变电站三维虚拟模型，将此模型事先存储在监控主机中，并自动生成三维虚拟模型；
51.(2)部署定位标签
52.现场工作人员的三维定位标签以头盔方式佩戴，将现场工作人员与佩戴的定位标签的id进行绑定，保证在室外空旷处开机即可使用；吊车的定位标签采用轧带或喉箍安装在吊车吊臂的最高处，将车辆信息与安装的定位标签id绑定，保证开机即可使用；
53.(3)作业区域设定
54.在作业票确定操作物理间隔后，变电站的三维虚拟模型中按照作业间隔划分作业区域，并自动生成到达作业区域的最短安全路径作为预设值；
55.(4)标注带电体并计算最小安全距离
56.管控主机支持20余类不同形状带电体绘制，如：均压环、高抗、母线等，根据电压等级、形状，结合gb/t 311标准，自动生成三维带电体区域，并支持精细化调整，且针对带电体不同分布，管控主机可对同类带电体进行快速批量绘制，并显示在三维虚拟模型中；同时管控主机采用微分方程求解的移动载体与多个带电体的最小安全距离作为预设值；该步骤与步骤(1)可同时进行。
57.(5)监控报警功能
58.完成上述作业配置，即可启动作业，现场工作人员和吊车根据预先规划线路进入作业间隔或作业区域。当出现现场工作人员越界，即与作业区域或作业间隔之间的路径不是最小安全路径，或小于与带电体之间设定的最小安全距离时，管控主机的判断模块触发声光报警器进行报警，声光报警器在作业现场以喇叭广播进行告警，同时管控主机的设置模块记录此次告警事件，方便供现场监控人员查看，并采取相应的应对措施；
59.而在当吊车吊臂作业过程中，吊车司机可直接通过辅控终端实时获取吊车吊臂与最近带电体之间的距离，超越即小于最小安全距离则辅控终端实时报警。
60.上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。

技术特征：

1.一种电子安全员系统，用于变电站，其特征在于，所述系统包括定位、定位装置、移动载体、报警装置、辅控装置和管控主机，其中，所述报警装置和若干所述定位设置在所述变电站现场，所述报警装置与所述辅控装置和管控主机无线连接，所述辅控装置和管控主机无线连接；所述定位装置设置在所述移动载体上，用于获取所述移动载体在所述变电站现场的位置信息，并将所述位置信息发送给所述定位和所述辅控装置；所述定位将所述位置信息转发给所述管控主机，所述管控主机根据接收的所述位置信息判断所述移动载体所处的位置，并根据需要触发所述报警装置进行报警；所述辅控装置根据接收的所述位置信息对所述定位装置进行信息配置。2.根据权利要求1所述的电子安全员系统，其特征在于，所述报警装置为声光报警器，能够发出不同强度和不同内容的声光提示。3.根据权利要求2所述的电子安全员系统，其特征在于，所述移动载体包括车辆和/或现场工作人员，所述车辆包括吊车。4.根据权利要求3所述的电子安全员系统，其特征在于，所述定位装置为三维定位标签，若干所述三维定位标签分别设置在所述吊车的吊臂和/或所述现场工作人员的衣服或头盔上。5.根据权利要求4所述的电子安全员系统，其特征在于，若干所述三维定位标签的定位误差小于等于10cm、定位时间小于等于1s。6.根据权利要求4所述的电子安全员系统，其特征在于，所述辅控装置由所述吊车的司机和/或现场工作人员持有，包括可视化操作界面，在所述吊车和/现场工作人员与所述变电站之间的距离超过预设值时联动所述报警装置。7.根据权利要求6所述的电子安全员系统，其特征在于，所述管控主机包括显示模块、处理模块、识别模块、设置模块和判断模块，其中，所述处理模块存储有变电站的标注有不同形状的带电体的三维虚拟模型，根据接收的位置信息实时计算所述移动载体与所述三维模型中的作业区域或最近带电体之间的距离；所述显示模块用于显示所述变电站的三维虚拟模型及移动载体与作业区域或最近带电体之间的距离；所述识别模块用于识别所述移动载体的周围带电体的形状；所述设置模块用于配置所述变电站现场作业区域内的所述移动载体的初始位置，并存储作业过程中的所有报警记录；所述判断模块，在所述距离小于所述预设值时触发所述报警装置进行报警。8.根据权利要求6所述的电子安全员系统，其特征在于，所述预设值包括所述移动载体与变电站的作业区域之间的最短安全路径或各带电体之间的最小安全距离。9.一种电子安全员系统的使用方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-8任一项所述的电子安全员系统来实现，所述方法包括如下步骤：s1.在管控主机的处理模块中事先存储有三维虚拟变电站模型，在所述三维虚拟变电站模型中按照作业间隔划分作业区域，自动生成到达作业区域的最短安全路径，并标注所述作业区域中的所有不同形状的带电体及设定与各带电体的最小安全距离；
s2.部署定位标签：将若干三维定位标签分别安装在吊车和/或现场工作人员的衣服或头盔上，将三维定位标签中的id与所述吊车和/或现场工作人员进行一一对应；s3.启动作业，移动载体在变电站现场进行作业，在作业区域中移动时，当处理模块根据定位转送的各三维定位标签获取的位置信息计算获取的现场工作人员与作业区域之间的距离小于预设的最短安全路径，或小于与最近带电体之间的最小安全距离时，则判断模块触发所述报警装置进行告警，同时设置模块记录告警事件。10.根据权利要求9所述的电子安全员系统的使用方法，其特征在于，所述s3还包括如下步骤：当吊车的吊臂在作业过程中，吊车司机通过辅控装置实时获取所述吊车吊臂与最近带电体之间的距离，在实时获取的距离超过预设的最小安全距离时则辅控装置触发联动的所述报警装置进行实时报警。

技术总结

本发明涉及一种电子安全员系统和使用方法，用于变电站，所述系统包括定位、定位装置、移动载体、报警装置、辅控装置和管控主机，针对电力作业特点，依托定位和定位装置的结合，通过作业三维空间定位和距离测算，实时跟踪监测作业人员、车辆和带电体的位置、状态等，监测到不安全行为后即时报警和制止，有效避免作业风险，另外，本发明将变电站内实体情况与三维虚拟模型相对应，以三维方式实时呈现正在作业的区域、到达作业区域的安全路径、人员和车辆位置以及与带电体的距离，对越界工作人员和车辆及时在管控主机中弹出报警，并通过报警器报警、辅助终端报警等方式提醒管理人员和现场工作人员，从而有效降低变电站施工安全风险。风险。风险。