基于电力物联网的作业施工隐患预警系统及方法与流程

本发明涉及电力施工安全预警，尤其是涉及基于电力物联网的作业施工隐患预警系统及方法。

背景技术：

1、随着电力系统应用的逐步推广，其运行可靠性和安全性问题变得越来越重要。电力故障是影响电力系统正常运行的主要因素，当前常见的电力故障主要包括电力设备与设施故障等，对这些常见的电力故障进行及时作业检修施工已成为提高电力系统运行效率的重要措施。

2、输电线路带电作业是保证电网安全经济运行的一项重要技术措施，是提高供电可靠性和设备完好率的必不可少的一项技术手段，是电力生产中的一项重大的技术成果，它的方法科学、操作安全、随时可以安排检修作业不受时间限制，效益显著。随着我国经济建设的不断发展，提高供电可靠性已成为当前电力部门的一项重要任务，这就要求我们必须大力开展带电作业检修和维护工作，以提高供电可靠性，提高供应给用户的电能质量。

3、然而输电线路的带电作业很多情况是采用人工直接作业的方式进行的，带电作业经常使用的工具有绝缘绳、绝缘梯、绝缘操作杆及屏蔽服等，虽然带电作业有科学可靠的操作规程和工具，但是仍然不可避免地会发生人工带电作业的安全事故。

4、目前带电作业，根据配电线路带电作业技术导则gb/t18857，在输电线的带电作业，特别是高压输电线带电作业主要还是依靠的是高压屏蔽服和遮蔽罩来进行安全防护，高压电屏蔽服和遮蔽罩的工作原理是基于金属球置于强电场中，其内部电场为零的原理。它由柞蚕丝经向、纬向均匀编织而成，用金属丝(不锈钢丝或铜线)包裹。它就像一个特殊的金属网罩，通过它可以使人体表面的电场强度均匀并最小化。一套好的高压屏蔽服的屏蔽效率可以达到99.9%，这样在工作时几乎所有流经人体的电流都流经高压屏蔽服，从而实现对人体的保护。

5、然而无论高压屏蔽服和遮蔽罩的防护效果有多好，都会存在作业时被不明毛刺或者其它物体剐蹭出现局部或者很小部位失效的情况，这时如果不能及时发现遮蔽罩的异常进行预警，就很可能出现触电事故，危及作业人员人身安全。

技术实现思路

1、为了对作业施工隐患进行预警，本发明提供基于电力物联网的作业施工隐患预警系统及方法。采用如下的技术方案：

2、基于电力物联网的作业施工隐患预警系统，包括高压屏蔽装置、触电预警采集装置、预警识别模块和预警装置，所述高压屏蔽装置用于为作业施工人员身体提供电场隔绝，所述触电预警采集装置安装在高压屏蔽装置的表面，用于采集高压屏蔽装置作业时存在的防护漏点，触电预警采集装置与预警识别模块无线通信连接，所述预警识别模块对触电预警采集装置传输的数据进行分析，并根据分析结果控制预警装置的开关。

3、可选的，所述高压屏蔽装置包括高压屏蔽服、遮蔽罩和屏蔽毯，所述高压屏蔽服穿在作业人员身体表面，为作业人员提供电场隔绝防护，所述遮蔽罩和屏蔽毯分别用于覆盖在作业附近的裸露部分。

4、可选的，触电预警采集装置包括柔性覆盖层和基于物联网的多个无线传输模块，所述柔性覆盖层的一侧安装在遮蔽罩和屏蔽毯的外表面，多个无线传输模块分别安装在柔性覆盖层的另一侧，并均匀阵列布置，多个无线传输模块分别与预警识别模块无线通信连接，预警识别模块基于多个无线传输模块传输的信号状态判断是否存在防护漏点。

5、通过采用上述技术方案，高压屏蔽装置一般指带电作业的一些必备装备，如高压屏蔽服、遮蔽罩和屏蔽毯等，作业初期会将遮蔽罩和屏蔽毯覆盖在作业半径有接触风险的裸露点处，高压屏蔽服穿在作业人员身体表面，目的是对作业人员的身体形成可靠的电场屏蔽，从而避免触电风险，然而这些屏蔽装备存在作业时被不明毛刺或者其它物体剐蹭出现局部或者很小部位失效的情况，这时如果不能及时发现高压屏蔽服和遮蔽罩的异常进行预警，就很可能出现触电事故；

6、采用触电预警采集装置来采集高压屏蔽装置作业时存在的防护漏点，采集防护漏点的方式可以是多个无线传输模块来进行间接监测，如果某处出现了防护漏点，那么输电线的高压电场就会穿透漏点对柔性覆盖层上设置的多个无线传输模块中最近的无线传输模块的信号发送产生强烈影响，甚至会击穿无线传输模块，这样通过对无线传输模块发生信号强度的监测就可以达到监测是否出现屏蔽防护漏点的目的，至少是有防护漏点的风险，此时预警识别模块就需要通过预警装置及时通知作业人员，作业人员需要立即停止带电作业施工，避免触电风险，在向地面通知其它工作人员后，需要将所有屏蔽装备更换后，确认无防护漏点后才可再次进行带电作业。

7、可选的，所述柔性覆盖层是柔性绝缘材料制成的厚度小于1mm的正方形膜，一侧通过魔术粘安装在高压屏蔽服、遮蔽罩和屏蔽毯的外表面，多个无线传输模块分别通过胶水粘接在柔性覆盖层的另一侧。

8、通过采用上述技术方案，柔性覆盖层采用厚度小于1mm的正方形柔性绝缘材料膜，这样就可以方便地通过魔术粘安装在高压屏蔽服、遮蔽罩和屏蔽毯的外表面，不对高压屏蔽服、遮蔽罩和屏蔽毯等产生过多的结构影响，柔性覆盖层实际上只是无线传输模块的安装载体，便于模块化安装在高压屏蔽服前胸和后背等大面积区域。

9、可选的，所述无线传输模块是zigbee模块，尺寸小于15×15×3mm，多个无线传输模块呈三角形阵列布置在柔性覆盖层的外层，相邻的三个无线传输模块组成等边三角形，边长小于100mm。

10、通过采用上述技术方案，无线传输模块采用zigbee模块，zigbee模块自带供电，体积小，最小的zigbee模块可以做到边长10mm正方形的尺寸，比指甲盖还小，因此多个zigbee模块粘接在柔性覆盖层外表面后，并不会影响正常的带电作业，同时zigbee模块受外界电场影响较大，因其功率很小，如果出现防护漏点在zigbee模块的周围，极大概率会对zigbee模块产生强烈影响，而且会出现损坏的情况，相邻的三个无线传输模块组成等边三角形，边长小于100mm，这样可以使防护漏点的监测覆盖更加均匀，避免出现监测死角。

11、可选的，预警识别模块包括壳体、zigbee收发模块、用于分析zigbee信号强度的ai芯片和供电模块，所述壳体挂载安装在高压屏蔽服外，并位于肩部，壳体表面设置蜂窝结构，用于无线传输模块的信号穿过，所述zigbee收发模块分别与多个无线传输模块无线通信组网，并对多个无线传输模块进行编号，所述ai芯片与zigbee收发模块的数据接口通信连接，ai芯片读取多个无线传输模块传输数据的rssi值，当判断存在至少一个无线传输模块的信号强度低于设定阈值，则输出高压屏蔽装置有漏电风险的预警结果，所述供电模块分别为zigbee收发模块、ai芯片和预警装置供电。

12、通过采用上述技术方案，预警识别模块采用zigbee收发模块来接收zigbee模块广播的数据包，再通过ai芯片分析数据包得到zigbee模块的发送强度，若出现至少一个无线传输模块的信号强度低于设定阈值，就输出高压屏蔽装置有漏电风险的预警结果，由于对zigbee模块进行了编号，后续还可以识别输出对应编号的zigbee模块出现风险的结果，再配合语音模块可以实现故障播报，便于检修人员快速准确地检修。

13、可选的，所述ai芯片通过zigbee收发模块分别向多个无线传输模块传输开关机指令。

14、通过采用上述技术方案，实现无线开关机操作，可以在空闲不作业时将各个电器件关闭，大大增加zigbee模块的使用寿命。

15、可选的，预警装置是声光报警器，预警装置安装在壳体的顶面上，所述ai芯片控制预警装置的开关，当ai芯片输出高压屏蔽装置有漏电风险的预警结果时，控制预警装置开启报警。

16、通过采用上述技术方案，声光报警器设置在壳体的顶面上，位置位于作业人员的肩部，当声光报警器发出报警时，作业人员可以立即知晓。

17、基于电力物联网的作业施工隐患预警方法，具体方法是：

18、步骤1，带电作业施工前，将遮蔽罩和屏蔽毯按照带电操作规程覆盖在裸露点的外表面，作业人员穿戴高压屏蔽服，辅助人员将多个柔性覆盖层采用魔术粘的方式粘接在遮蔽罩和屏蔽毯的主要外表面；

19、步骤2，开启预警识别模块，ai芯片通过zigbee收发模块分别向多个无线传输模块传输开机指令，无线传输模块向外广播连续数据流，数据流为连续的数字；

20、步骤3，zigbee收发模块实时接收对应编号的多个无线传输模块广播的连续无线信号，ai芯片通过读取zigbee收发模块接收多个无线传输模块传输数据的rssi值，对rssi值进行转码得到单位为dbm的信号强度值x，无线传输模块距离1米的信号强度设为y，设定阈值10y，当ai芯片判定至少存在一个无线传输模块的实时信号强度值x小于10y时，输出高压屏蔽装置有漏电风险的预警结果；

21、步骤4，ai芯片控制预警装置开启报警；

22、步骤5，作业人员立即停止带电作业。

23、可选的，ai芯片通过解析zigbee收发模块接收的数据包中的aflncomingmsgpacket_t结构体，得到变量aflncomingmsgpacket_t－>rssi，得到rssi值。

24、通过采用上述技术方案，rssi所在的结构体为aflncomingmsgpacket_t，在该结构体中，有两个成员变量与通信质量有关。它们分别是：aflncomingmsgpacket_t－〉rssi和rssirssiafincominamsgpacket_t>inkquality，其中rssi:received signal strengthindicator即接收信号强度指示，是最显然的信号强度值。此数据类型为int8型，且为补码，所以需要先转换成原码才可用于显示。rssi值是从负数-0之间的一个数值，单位是dbm所以实际的信号强度值为：0xffrssi(负数补码转原码)。

25、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

26、本发明能提供基于电力物联网的作业施工隐患预警系统及方法，摒弃了传统的输电线带电作业仅仅依靠验电棒在施工前进行漏电预警的模式，预警识别模块采用zigbee收发模块来接收zigbee模块广播的数据包，分析数据包得到zigbee模块的发送强度，若出现至少一个zigbee模块的信号强度低于设定阈值，就输出高压屏蔽装置有漏电风险的预警结果，并通过声光报警器进行报警，能够极大地降低输电线带电作业的触电风险。