关键词: 人员安全;管理系统; 超宽带技术;
当前，在电力系统中，变电设备、输电网络、配电网络、光纤网络分布非常广泛，各种专业施工人员、通信设备维护人员、电力巡检人员等角色和数量较多，工作内容、确切工作地点、相应的工作范围以及所处的安全级别等信息复杂不易划分。传统作业现场安全管理上有很大局限性，问题表现如下：
（1）施工或巡检过程中，现场人员工作中在扩大工作范围、走错间隔、超越工作区域、增加工作任务、工作负责人在施工过程中是否全程在工作地点等很难被实时监控。[1]
（2）对于高压或高空等特殊设备的区域有高危隐患，若不及时发现危险和消除，会给出现事故及时抢救造成困难。
（3）对现场人员的位置、状态无法实时精确跟踪，无法保证施工、巡检等作业的质量和到位率，若不及时发现和消除，就可能会给线路正常运行留下安全隐患。
1、工作原理
本文研究的智能人员安全管理系统案基于极窄脉冲超宽带技术(IR-UWB)，利用已知基站来定位人员身上佩戴的标签位置，并采集、同步、解算，结合现场地图、3D场景图示，实现工作人员的实时定位、移动轨迹回放、电子围栏布控、违章行为识别、危险区域报警等功能。[2]
系统由多个定位区域组成，室内机房、室外变电站等场所；每个区域部署若干定位基站，基站采用无线脉冲技术，精确测量微标签与微基站之间的绝对距离。基站群组可解算获得成百上千个标签的实时位置，并通过有线或无线网络，将单个基站存储的实时信息通过电力专线网络，传送发至机房定位服务器，定位服务器通过定位算法计算出每个标签的坐标(X,Y)，经由API接口传至后台客户管理系统，展示在办公网客户网管系统，便于值班人员实时监控人员轨迹、位置等情况，实现自动监控人员流动的功能，系统原理图如下：
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图一 系统原理图
2、技术优势
本文研究的系统所采用的是极窄脉冲超宽带技术(IR-UWB)，与RFID、WIFI、蓝牙等定位方式比较，有着显著的技术优势，体现在以下几点：
（1）高实时性
超宽带技术（UWB）在室内定位实时性优于WIFI、蓝牙等技术，相当于室内GPS；
（2）定位精度高
超宽带技术能够同步、准、实时地提供给定区域内的人员和设备瞬间位置运动信息，精度可达10~30cm，远远超过RFID、WIFI等技术所能达到的精度；
（3）强抗干扰能力强
超宽带技术对应用环境的电磁、物理干扰不敏感，并能够在室内无线环境中提供与有线相媲美的性能。
（4）消耗电能小
超宽带技术的标签卡可连续工作半年以上。
（5）高安全性
超宽带技术辐射极小，不到手机辐射的1%。
3、系统组成
本文研究的平台系统主要由三部分组成：
（1）位置感知层
①定位标签
定位标签配置在待人员或设备上，用于发射超宽带信号。
②定位基站
定位基站固定在已知位置，作为位置基准，用于接收标签发射的UWB 信号，并通过网络传输层，将定位信息传至定位信息平台；
（2）网络传输层
用于位置感知层和定位应用层的联通，负责将位置感知层获得的标签的位置信息传送至定位应用层。
（3）定位应用层
①位置定位引擎服务系统（提供感应卡位置坐标的识别、存储、查询等）
②应用管理系统软件（软件提供值班人员实时监控画面、危险区域进入告警、人员位置状态、路线轨迹回放等功能应用）
4、室内定位基站部署
室内基站根据实际情况部署，一般情况在天花板四角进行安装，以减少物体遮挡的情况发生，如下图所示：对于遮挡较大的室内，通常采用通道部署，即机柜通道两端分别部署定位基站。
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图二：室内机房定位基站部署图
在合理的部署情况下，对人员的定位可达到以下指标：
（1）定位精度高，可精确到室内机柜门的位置；
（2）可精确定位人员位置，和移动的实时情况；
（3）稳定性高，识别性强，对于同一房间，可准确同时识别多人；
5、系统功能
智能人员安全管理系统主要功能包含：
（1）实时定位轨迹
各类生产和作业人员的实时高精度位置信息在控制中心实现实时可视化管理，实现对整个变电站的全局把控，防范安全事故的发生。
（2）工作票/操作票安全监督
各类生产和作业人员工作过程和工作票内容实现智能联动，在生产过程中的位置轨迹和作业区域严格按照工作票内容进行规范化管理。当人员发生安全隐患时（非法滞留，非法进入非安全区域，超时滞留），系统自动报警。
（3）违规行为自动识别
对各类生产和作业人员佩带的标签赋予不同的权限，系统智能实时识别安全生产隐患，如走错间隔，跨越护栏，非运行人员操作设备等违规行为。
（4）视频联动
定位系统可与视频系统可实时联动，一旦生产人员发生违规操作，视频系统会自动对违规现场进行实时监控。
（5）危险区域报警
系统实时监测人员位置信息当生产人员靠近或者进入危险区域，系统可通过声光电等形式做出报警，对现场生产人员给予及时的提醒，以防止安全事故的发生。
（6）异常行为分析
系统根据人员在工作区域长时间不动等异常行为时，智能判定是否已经发生安全生产事故，同时联动视频系统对现场进行拍摄确认，以防止人员意外发生时未得到及时救助。
（7）历史数据查询
系统自动保存工作人员的活动轨迹，一旦发生危险事故，可追溯整个事故发生的原因和过程，做到安全生产有据可查。[3]
6、结束语
本系统利用极窄脉冲超宽带技术在定位上的应用，实现了对电力作业人员的精准远程安全管理，有效地避免了作业人员误走间隔、运维检修人员误入带电区域而引发的安全事故，确保作业现场人员的人身安全和生产安全。上述系统的推广应用，可使电力系统生产过程中安全事故发生率大大降低，保证了电力系统安全稳定地运营。
参考文献：
[1]脉冲超宽带测控体制研究[J].廉昕,王元钦,侯孝民等.航天控制.2016(05)：81-85+92
[2]极窄脉冲超宽带波束形成研究[J].贾继鹏，王亮.科技风.2009(06)：116
[3]计算机网络安全管理中人工智能系统的应用[J].吕之谓.电大理工.2019(01)：12-15+23
论文作者:胡哲纲, 苏捷,
论文发表刊物:《中国电业》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/24
标签：人员论文; 作业论文; 基站论文; 位置论文; 系统论文; 实时论文; 区域论文; 《中国电业》2020年第1期论文;