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变电站作业安全管控系统综述

文档作者：李猷民王振河庄杰张雷吴天明文档来源： 1．国网山东省电力公司检修公司 2．上海申瑞电网控制系统有限公司		点击数：	更新时间： 2021年11月13日
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[摘要]
关键词
0引言
变电站作业安全管控系统综述
李猷民 ，王振河 ，庄
(1．国网山东省电力公司检修公司，济南 250021；
杰 ，张雷 ，吴天明
2．上海申瑞电网控制系统有限公司，上海200233)
针对传统无线定位技术存在的精度低、性价比不合理问题，设计了基于计算机视觉定位和动态目标捕捉技术
的变电站作业安全管控系统。介绍了该系统的技术优势、总体架构和主要功能。
变电站安全管控视觉定位动态目标捕捉
变电站是衔接发电、输电、变电、配电、用电和调度
六大环节的最关键因素，也是电网中实现能源转换和控制
的核心平台。变电站的安全稳定运行，是实现无人值班和
设备操作自动化、提高资源使用和生产管理效率基础。然
而，作为电网的重要基础设施，变电站的安全管理却并不
乐观。由于变电站的监控设备和系统存在死角，变电站设
备种类繁多、操作频繁，在变电站的安全管理上仍存在漏
洞，必须引起重视。
目前，变电站设备的操作、检修、巡视作业的管理等
主要依靠人工，但无论是作业人员还是监管人员，难免会
有偶尔的疏忽和大意，会有短暂的精力不集中。对此，亟
需采用先进的技术手段来弥补变电站作业安全管控方面的
空白，有效避免变电站作业人员接近或误人危险区、误走
错间隔、超出作业区域、擅自变更或扩大工作范围、监护
不到位、巡视不按时不到位等多种安全问题，消除生产运
行、检修维护、基建施工、物资运输、参观考察过程中的
安全隐患 。
1管控系统技术背景与思路
变电站作业安全管控系统的关键技术之一在于作业人
员的定位。国内基于Wi—Fi、RFID、ZigBee、CSS、UwB
等无线定位技术的研究启动较早，取得的成果也最多。但
是，或是由于定位精度较差(如Wi—Fi、RFID、ZigBee，其
定位精度在1．5~15m)，或是由于价格太高(如UWB，其
价格远高于普通的二次设备)、抗干扰能力较差， 因此都
无法推广应用l2J。
对于视觉定位技术，国外研究较早，在算法、软件实
现上都有不少的突破，但基本上只用于军事或反恐等非工
业化领域，而且侧重于模式识别而对准确的定位应用不
多。国内对这方面基本没有专门的研究， 因此本系统的开
发应用具有开创性的意义。
基于计算机视觉定位和动态目标捕捉技术的变电站作
业安全管控系统，采用了先进的图像处理技术、模式识别
技术、视觉定位与追踪技术L3“]，进行多源图像与信息合
成，实现变电站区域范围内的人员和车辆目标识别捕
捉l5]、实时追踪和定位，为变电站的作业安全管理提供高
效的技术手段，填补了变电站作业安全管理的空白。该系
统把传统的由事发时发出警告或事后被动分析处理变为事
前主动安全防范，很好地解决了变电站作业人员接近或误
人危险区、走错间隔、设备巡视不按时不到位、监护不到
位和人员监控不力等安全问题，有效消除生产运行、检修
维护、基建施工、物资运输、参观考察过程中的安全隐
患。
2技术优势
变电站作业安全管控系统采用视觉定位技术具有以下
技术优势。
(1)直观可视，与人的视觉感受一致，原始信息可在
视频监视信息存储和复现。
(2)定位更精确、更准确，易校验，定位的是人的位
置，而不是标签的位置。
(3)可同时跟踪非设定目标和其它物体。
(4)抗干扰能力强，所有干扰都可观测、诊断，易拿
出有针对性的解决方案。
(5)投资少，单测量点覆盖面大。
(6)施工工作量小。
(7)涵盖视频系统，减少重复投资，减小维护工作
量。
(8)随着图像处理和识别技术的发展， 留有更多的后
续功能扩展空间，例如增加对设备的自动监视和管理功
能，替代人工进行设备巡视等。
3系统总体架构
基于计算机视觉定位和动态目标捕捉技术的变电站作
业安全管控系统由定位子系统和主站子系统组成，总体架
构如图1所示。
收稿日期：2015—03—02
作者简介：李猷民(1965一)，从事电力系统管理工作；王振~-1(]966一)，从事电力系统生产管理工作；庄杰(1969一)，从事电力系统变电运
行管理工作；张雷(1982一)，从事电力系统变电检修管理工作；吴天明(1960一)，从事电力自动化设备研究及管理工作。
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器
一
图像识别处理器
图1 变电站作业安全管控系统总体架构示意图
定位子系统通过定位监视摄像机获取图像信息，采用
视觉辨识技术对图像信息进行处理，获取视频中人员和车
辆的图像位置，并将图像位置信息通过网络传送给位置引
擎服务器。引擎服务器采用视觉定位技术，对图像位置信
息进行处理，将图像位置信息转换成实际地理位置信息，
将人员和车辆的实际地理位置信息通过网络传送给主站系
统。
主站子系统为变电站的巡视、操作、检修、维护、施
工、参观、事故处理等各种作业，根据安全和规范性的要
求建立数学模型[ ，对人员和车辆的行径路线和位置信息
进行监视和管理，及时提醒和纠正违章和违规行为，确保
作业安全和规范。
主站子系统可设在集控中心，在变电运行工区和变电
检修工区设立监视管理工作站， 同时对所辖多个变电站及
每个变电站中的多个巡视、操作、施工、检修或参观等作
业任务工作组进行监视。有人值守站设当地主站系统。定
位子系统安装在变电站，与主站系统之间通过以太网进行
数据交换。主站系统对从图像处理识别系统获取的人员车
辆定位信息进行处理，并在电子地图上完成显示、记录、
提醒和告警等功能。
4系统主要创新应用功能
(1)N用视频监控系统实现变电站内所有人员的精确
定位。系统图像处理软件模块利用实时视频图像，对图像
进行智能化处理；采用视觉辨识技术，从图像中捕捉人员
和车辆的目标图像信息。系统位置引擎软件模块采用视觉
定位技术对目标图像信息进行空间精确定位，计算出人员
和车辆在变电站的准确地理坐标位置，进一步采用目标实
时追踪技术来追踪人员和车辆的行径路线，实现实时定位
和监视。系统可以带时标地不间断记录变电站人员的行径
路线和轨迹，并采用数据压缩技术，以便长时间存储，保
存时间不少于10年。
(2)在变电站全景电子地图上准确实时显示所有人员
和车辆。研发了实时监视软件模块，并绘制变电站的全景
二维、三维电子地图，在电子地图上显示当前人员所处的
准确位置，从而可多角度、无遮挡、一览无余地了解变电
站当前各个作业面的工作情况，使作业监护和管理简单
化。
(3)在变电站全景电子地图上全过程记录所有作业轨
迹。通过作业过程监视和管理软件可快速调看变电站全
站、全天所有人员的行径轨迹，全面了解变电站的作业安
全情况；可快速调看指定时间段的作业人员的行径轨迹并
通过轨迹显示了解整个作业过程；可快速回放轨迹以了解
并追踪整个作业过程；可通过轨迹追踪自动调取视频录像
同步回放，以直观了解作业行为细节。
(4)建立变电站作业管理数学模型。根据对变电站作
业安全和规范管理要求的分析，对各种作业内容建立了一
种通用的作业管理数学模型，以描述作业行为，对作业行
为提出要求或限制，并结合作业人员的位置，对作业任务
的要求进行准确判断。作业任务数学模型的建立，可以实
现作业人员主要行为由计算机进行自动化和量化管理。
(5)变电站作业规范的量化自动化管理。通过变电站
作业规范的量化自动化实时管理软件模块，可根据作业人
员的实时位置和移动轨迹，将人员位置与作业管理数学模
型定义的流程和逻辑进行比较判断，判定作业人员行为是
否合乎规定流程和要求并记录，从而减轻了安全管理的工
作量和工作强度，实现了计算机对作业人员行为的自动化
和量化管理。
(6)变电站作业安全违规预警及工作提醒。通过变电
站作业规范的量化自动化预警软件模块，能在作业人员违
反安全规定或严重违反作业规程时通过分布在变电站现场
的扬声器和管理人员计算机发出紧急预警，预防可能发生
的人为安全事故。对一般的违章行为发出提醒预警；对未
按规定完成的作业行为在任务结束时提醒补救完成；作业
任务时间开始、临近结束和时间结束时可分别发出语音工
作提醒。同时，作为安防系统的后备，当有人员未经许可
进入变电站时，系统会发出警报，提醒管理人员注意。
(7)变电站作业完成情况统计及报表。通过变电站作
业规范的量化自动化统计管理软件，可分时间段、作业类
别、违章行为统计各类作业的完成情况，并制作相应的作
业任务安全和规范统计报表，为全面了解变电站作业情况
和科学化精细化管理提供基础数据。
5结束语
基于计算机视觉定位和动态目标捕捉技术的变电站作
业安全管控系统利用先进的技术平台，能够对变电站现场
工作人员和外来参观人员做到事先划定活动区域，实时捕
捉和分析目标动态，监控记录活动情况，遇有危险活动及
时报警并记录，事后统计分析活动规律，在避免安全事故
发生的同时，大幅度提高整个变电站及供电公司的工作效
率和管理水平。该系统填补了变电站作业安全管理技术手
段上的空白，为进一步提高安全管理水平，实现精细化、
(下转第77页)
电工技术1 2015l 8期l75

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