变电站设备检修安全监控系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种变电站设备检修安全监控系统及方法；系统采用非接触式人体感应、无线收发信号技术；当人员接近所要监控的设备时，系统对其身份进行自动验证并做出相应的动作，若验证身份成功开启摄像机对工作工程录像，否则数据库采取报警查看等相应措施，从而达到防止非维修人员接近危险设备以及维修人员寻找到错误目标设备造成的人身伤害；数据库对已取得工作票或者操作票的维修人员配发操作许可电子证，维修人员需佩戴操作许可电子证才可进入特定允许区域工作，必须经过指纹验证才能对设备进行维修；本发明具有实时性强、监测准确、安全系数高、设计合理，操作简便、性价比高的优点，保证设备和维修人员的安全。
【专利说明】变电站设备检修安全监控系统及方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种变电站设备检修安全监控系统及方法。
【背景技术】
[0003]随着电力企业的飞速发展，电检修工作也取得了长足的进步，特别是供电可靠性有了显著的提高。很多安全隐患严重地威胁电站中人员的生命安全，在防止无关人员接近某危险设备方面，目前常采用悬挂标示牌和装设遮拦等措施，但这种被动的防护措施仍无法避免人为因素的误接近；而且在发生人身安全事故后也没有相应措施，可能会造成更大事故。
[0004]目前，变电站设备检修有两种方式:1、发生设备故障时，立即进行检修；2、定期维护保养和计划检修。变电站设备检修必须严格执行有关检修标准和工作流程，确保设备和人员安全。变电站设备检修必须遵循工作票制度、工作许可制度、工作监护制度以及工作间断、转移和终结制度。虽然制度完善，但由于电力系统规模庞大、操作复杂，还会出现意外的安全问题，每年都会发生设备损坏和人身伤亡事故。其中一个主要原因是现场检修操作流程与调度和运检部门的 计划流程之间出现了差错，这与现场检修工作的复杂性、主观性有关，也与现场与调度、运检部门的交互不够有关。总之，目前本领域需要技术人员迫切解决的问题是:用自动化的手段对危险设备的维修人员进行权限识别、流程控制、操作记录和管理，防止发生事故，全面提高设备检修的安全管理水平。
[0005]总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是:对危险设备维修人员进行权限识别、记录和管理，防止误接近，并在发生人身事故时启动连锁跳闸机制，提高人身安全管理水平。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种变电站设备检修安全监控系统，该系统能够自动识别、自动监控、自动告警、在事故发生时自动连锁跳闸；它具有实时性强、监测准确、安全系数高、设计合理，操作简便、性价比高的优点。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种变电站设备检修安全监控系统，包括传感单元、信息采集单元、身份验证单元、摄像单元、报警单元、电子锁和手持机；其中，
所述传感单元，包括设置于现场电力设备周围的若干个人体传感器和工作许可电子证感应器，所述人体传感器，与信息采集单元通信，用于采集人体信号，识别有无人员进入电力设备周边，采用非接触式感应技术，根据不同电力设备调节其检测范围；
所述工作许可电子证感应器，与信息采集单元通信，用于感应维修人员佩戴的工作许可电子证； 所述信息采集单元，接收传感单元的信号，与身份验证单元通信，用于采集传感单元检测的人体、证件信息，并对其进行过滤、放大处理；
所述身份验证单元，接收信号采集单元的信息，与报警单元单向通信，用于对比、验证信息采集单元和数据库存储的信息，实现维修人员的身份、权限认证；
所述摄像单元，与人体传感器连接，用于监控电力设备周边的影像，保证设备安全；所述电子锁，安装于设备上，与手持机配合，与手持机的当前操作对象进行比对，比对结果一致时，电子锁打开；
所述手持机，放置于各个变电站，与身份验证单元通信，具有指纹识别功能，记录了检修人、权限、检修对象及流程，对检修流程进行语音提示；
所述报警单元，与信息采集单元通信，用于发出声光报警。
[0008]所述工作许可电子证为非接触式电子卡片设备，该设备设有紧急求救按钮，该设备存储人员信息及操作信息。
[0009]一种采用上述变电站设备检修安全监控系统的操作方法，其具体步骤如下:
(I)获取工作授权:电力检修服务中心向维修人员提供工作许可电子证，并在工作许可电子证中写入维修人员信息和需要操作设备的信息，并将两项信息同时输入数据库；
(2 )信息检测:维修人员进入变电站，获取手持机后，接近维修设备，人体传感器检测是否有人员进入设备周围，工作许可电子证感应器检测进入人员是否持有工作许可电子证，摄像单元工作；
(3)核对信息:身份验证单元对检测到的信息与数据库中存在的信息进行对比检测，若验证正确，身份验证单元发送信号，手持机提示维修人员进行指纹核对；
(4)指纹核对:手持机提醒进入人员，进入人员将手持机插入电子锁中，按下指纹，进行指纹识别，对指纹进行认证；
(5)授予权限:若指纹正确，电子锁打开，维修人员进行相关操作，报警单元不动作，否贝U，报警单元动作；
(6)进行维修:电力检修服务中心通过身份验证单元向手持机发送相关维修流程、注意事项，维修人员依照流程和标准规范完成维修任务；
(7)指纹通知:维修人员工作完成后，再次按下指纹，所有设备回归初始状态。
[0010]所述步骤(I)中，获取工作许可授权方式分为两种:
(I)常规情况:数据库对维修人员进行任务配发，在步骤(I)完成的同时授权；
(II)紧急情况:维修人员在现场需要临时获取工作授权，进行工作远程授权，维修人员通过个人通讯设备向数据库发出授权请求，若请求被允许，数据库向个人通信设备发送工作区域控制室设备验证的维修人员个人信息、工作信息以及权限等级，维修人员于工作区域控制室内填写授权信息，由工作区域控制室内设备向维修人员所持工作许可电子证授权,并记录授权时间及授权信息。
[0011]所述步骤(2)中，传感单元的分布方法具体为:人体传感器和工作许可电子证感应器的监测范围均为扇形，将若干个人体传感器均匀放置于需要监测的设备四周，组成总监测范围，使以设备为圆心，η为半径的圆在总监测范围内，其中，η为自然数，单位为米，取值依据设备的等级；将若干个工作许可电子证感应器均匀放置于需要监测的设备四周，组成综合监测范围，使以设备为圆心，m为半径的圆在综合监测范围内，其中，m为自然数，单位为米，取值依据设备的等级。
[0012]所述步骤(2)中，传感单元的工作方法具体如下:
(i )当若干个的设备相邻较近，且每个设备传感单元的检测范围有重叠时，多个人体传感器检测到有人员进入，多个工作许可电子证感应器感应到工作许可电子证信息，此时，身份验证单元核对工作许可电子证中记录的需要维护的设备A，开启手持机，提示插入A设备的电子锁，要求进入人员验证指纹，提示发出后10秒内，若无指纹录入，报警单元工作，进行报警；若其他设备的电子锁插入手持机，报警单元进行报警；若有正确指纹录入，其他设备回到初始状态；
(ii)当若干个的设备相邻较近，但每个设备传感单元的检测范围无重叠时，按照步骤顺序进行操作。
[0013]所述报警单元的动作情况，包括:
(a)若人体传感器检测到有人员进入被靠近电力设备的检测范围内，但人体传感器检测到信号后5秒内工作许可电子证感应器未检测到有效信号，则视为有非法人员进入，报警单元工作，进行报警；
(b)身份验证单元核对工作许可电子证的信息后，手持机发出提示，要求进入人员验证指纹，提示发出后10秒内，若无指纹录入，报警单元工作，进行报警；
(C)身份验证单元核对工作许可电子证的信息后，手持机发出提示，要求进入人员验证指纹，若手持机插入错误电子锁，报警单元工作，进行报警；
(d)身份验证单元对录入指纹的信息和数据库存储的维修人员指纹信息进行对比后，信息不符，报警单元工作，进行报警。
[0014]所述步骤(5)中，当现场维修人员发生意外人身事故，其他人员手动启动设在工作许可电子证上的紧急求救按钮，发出求救信号，身份信息采集单元接收求救信号，并把求救信号直接传送至数据库以及相应工作区域控制室，数据库记录、备档并启动相应报警单元；若现场维修人员离开设备，传感单元、电子锁、信息采集单元、身份验证单元以及摄像单元，恢复到初始工作状态。
[0015]本发明的有益效果:
1、本发明将监控系统、检测系统以及变电站操作票制度关联起来，使监控具有自动性、程序性、目标性；
2、本发明将人员检测方法与身份识别方法相结合，非接触性的人员检测及身份验证，无需维修人员做多余措施既可保证人身安全又可保证设备安全，同时为电力公司对员工工作管理提供重要依据，实用可靠；
3、本发明将检修流程序列化、步骤化，并能自动提示，从而保证了检修工作的正确性；
4、本发明根据不同设备的安全距离，预想事故制定连锁跳闸方案，从而调节安全防护距离、自动识别记录进入人员信息、自动报警、事故发生后自动跳闸的全自动安全防护系统；
5、本发明对检修流程进行综合评价，由于检修过程的数据记录可以存入数据库中，为以后的分析、评价、考核的提供重要依据。
【专利附图】
【附图说明】[0016]图1是本发明的现场结构图；
图2是本发明工作流程图；
图3是本发明系统数据、信号传递过程示意图。
[0017]其中，1、传感单元；2、人体传感器；3、工作许可电子证感应器；4、电子锁；5、摄像单元；6、信息采集单元；7、身份验证单元；8、数据库；9、工作许可电子证；10、报警单元；
11、手持机。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0019]如图1所示，一种变电站设备检修安全监控系统，包括传感单元、信息采集单元、身份验证单元、摄像单元、报警单元、电子锁和手持机；其中，
传感单元，包括设置于现场电力设备周围的若干个人体传感器和工作许可电子证感应器，人体传感器，与信息采集单元通信，用于采集人体信号，识别有无人员进入电力设备周边，采用非接触式感应技术，根据不同电力设备调节其检测范围；
工作许可电子证感应器，与信息采集单元通信，用于感应维修人员佩戴的工作许可电子证；
信息采集单元，接收传感单元的信号，与身份验证单元通信，用于采集传感单元检测的人体、证件信息,并对其进行过滤、放大处理；
身份验证单元，接收信号采集单元的信息，与报警单元单向通信，用于对比、验证信息采集单元和数据库存储的信息，实现维修人员的身份、权限认证；
摄像单元，与人体传感器连接，用于监控电力设备周边的影像，保证设备安全；
电子锁，安装于设备上，与手持机配合，与手持机的当前操作对象进行比对，比对结果一致时，电子锁打开；
手持机，放置于各个变电站，与身份验证单元通信，具有指纹识别功能，记录了检修人、权限、检修对象及流程，对检修流程进行语音提示；
报警单元，与信息采集单元通信，用于发出声光报警。
[0020]工作许可电子证为非接触式电子卡片设备，该设备设有紧急求救按钮，该设备存储人员信息及操作信息。
[0021]一种采用上述变电站设备检修安全监控系统的操作方法，其具体步骤如下:
(I)获取工作授权:电力检修服务中心向维修人员提供工作许可电子证，并在工作许可电子证中写入维修人员信息和需要操作设备的信息，并将两项信息同时输入数据库；
(2 )信息检测:维修人员进入变电站，获取手持机后，接近维修设备，人体传感器检测是否有人员进入设备周围，工作许可电子证感应器检测进入人员是否持有工作许可电子证，摄像单元工作；
(3)核对信息:身份验证单元对检测到的信息与数据库中存在的信息进行对比检测，若验证正确，身份验证单元发送信号，手持机提示维修人员进行指纹核对；
(4)指纹核对:手持机提醒进入人员，进入人员将手持机插入电子锁中，按下指纹，进行指纹识别，对指纹进行认证；
(5)授予权限:若指纹正确，电子锁打开，维修人员进行相关操作，报警单元不动作，否贝U，报警单元动作；
(6)进行维修:电力检修服务中心通过身份验证单元向手持机发送相关维修流程、注意事项，维修人员依照流程和标准规范完成维修任务；
(7)指纹通知:维修人员工作完成后，再次按下指纹，所有设备回归初始状态。
[0022]步骤(I)中，获取工作许可授权方式分为两种:
(I)常规情况:数据库对维修人员进行任务配发，在步骤(I)完成的同时授权；
(II)紧急情况:维修人员在现场需要临时获取工作授权，进行工作远程授权，维修人员通过个人通讯设备向数据库发出授权请求，若请求被允许，数据库向个人通信设备发送工作区域控制室设备验证的维修人员个人信息、工作信息以及权限等级，维修人员于工作区域控制室内填写授权信息，由工作区域控制室内设备向维修人员所持工作许可电子证授权,并记录授权时间及授权信息。
[0023]步骤(2)中，传感单元的分布方法具体为:人体传感器和工作许可电子证感应器的监测范围均为扇形，将若干个人体传感器均匀放置于需要监测的设备四周，组成总监测范围，使以设备为圆心，η为半径的圆在总监测范围内，其中，η为自然数，单位为米，取值依据设备的等级；将若干个工作许可电子证感应器均匀放置于需要监测的设备四周，组成综合监测范围，使以设备为圆心，m为半径的圆在综合监测范围内，其中，m为自然数，单位为米，取值依据设备的等级。
[0024]步骤(2)中，传感单元的工作方法具体如下:
(i )当若干个的设备相邻较近，且每个设备传感单元的检测范围有重叠时，多个人体传感器检测到有人员进入，多个工作许可电子证感应器感应到工作许可电子证信息，此时，身份验证单元核对工作许可电子证中记录的需要维护的设备A，开启手持机，提示插入A设备的电子锁，要求进入人员验证指纹，提示发出后10秒内，若无指纹录入，报警单元工作，进行报警；若其他设备的电子锁插入手持机，报警单元进行报警；若有正确指纹录入，其他设备回到初始状态；
(ii)当若干个的设备相邻较近，但每个设备传感单元的检测范围无重叠时，按照步骤顺序进行操作。
[0025]所述报警单元的动作情况，包括:
(e)若人体传感器检测到有人员进入被靠近电力设备的检测范围内，但人体传感器检测到信号后5秒内工作许可电子证感应器未检测到有效信号，则视为有非法人员进入，报警单元工作，进行报警；
(f)身份验证单元核对工作许可电子证的信息后，手持机发出提示，要求进入人员验证指纹，提示发出后10秒内，若无指纹录入，报警单元工作，进行报警；
(g)身份验证单元核对工作许可电子证的信息后，手持机发出提示，要求进入人员验证指纹，若手持机插入错误电子锁，报警单元工作，进行报警；
(h)身份验证单元对录入指纹的信息和数据库存储的维修人员指纹信息进行对比后，信息不符，报警单元工作，进行报警。
[0026]步骤(5)中，当现场维修人员发生意外人身事故，其他人员手动启动设在工作许可电子证上的紧急求救按钮，发出求救信号，身份信息采集单元接收求救信号，并把求救信号直接传送至数据库以及相应工作区域控制室，数据库记录、备档并启动相应报警单元；若现场维修人员离开设备，传感单元、电子锁、信息采集单元、身份验证单元以及摄像单元，恢复到初始工作状态。
[0027]如图2、3所示，自动安全监控和防护系统的具体工作流程:首先现场维修人员填写工作票，由数据库8记录相应维修人员个人信息和工作信息，并存入数据库，同时对相应现场维修人员配发携带记录有维修人员信息和权限的工作许可电子证9，现场维修人员佩带工作许可电子证9进入相应工作区域工作，人体传感器2检测到有接近人员，摄像单元5开启，并对接近人员进行摄像监控、取证，工作许可电子证感应器3如果检测到工作许可电子证9的信号，信息采集单元6将采集到的人员信息传送给身份验证单元7，工作许可电子证感应器3将检测到的工作许可电子证9信息传送给身份验证单元7，对进入特定区域的人员身份与数据库8记录的现场维修人员信息和工作信息进行核对，若身份核对失败，则自动启动报警单元10，若身份核对成功，则系统实时采集并发送信号给手持机11，手持机提醒进入人员，进入人员将手持机插入电子锁中，按下指纹，进行指纹识别，对指纹进行认证，若插入正确手持机插入正确电子锁且指纹认证正确，电子锁打开，维修人员进行相关操作，系统存储工作状况监视信息，报警单元不动作，否则，报警单元动作。如果人体传感器2检测到有接近人员，工作许可电子证感应器3未检测到工作许可电子证9信号，则系统视为有非法闯进人员，身份验证失败，报警单元10启动，发出报警。
[0028]现场维修人员离开后，传感单元1、信息采集单元6、身份验证单元7以及摄像单元5，恢复到初始工作状态，现场维修人员完成工作后需把工作许可电子证9上交数据库8，完成制度。
[0029]若现场维修人员发生意外人身事故，其他人员可手动启动嵌于工作许可电子证9上的紧急求救信号，信号直接传送到数据库8，数据库8对事故进行记录、备档，报警单元10启动，发出报警，并启用相应设备跳闸保护机制。
[0030]若维修人员在现场需要临时获取工作授权，进行工作远程授权，维修人员通过个人通讯设备向数据库8发出授权请求，若请求被允许，数据库8向个人通信设备发送授权信息，维修人员于工作区域控制室内填写授权信息，由工作区域控制室内设备向维修人员所持工作许可电子证9授权，并记录授权时间及授权信息。
[0031]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种变电站设备检修安全监控系统，其特征是:包括传感单元、信息采集单元、身份验证单元、摄像单元、报警单元、电子锁和手持机；其中， 所述传感单元，包括设置于现场电力设备周围的若干个人体传感器和工作许可电子证感应器，所述人体传感器，与信息采集单元通信，用于采集人体信号，识别有无人员进入电力设备周边，采用非接触式感应技术，根据不同电力设备调节其检测范围； 所述工作许可电子证感应器，与信息采集单元通信，用于感应维修人员佩戴的工作许可电子证； 所述信息采集单元，接收传感单元的信号，与身份验证单元通信，用于采集传感单元检测的人体、证件信息，并对其进行过滤、放大处理； 所述身份验证单元，接收信号采集单元的信息，与报警单元单向通信，用于对比、验证信息采集单元和数据库存储的信息，实现维修人员的身份、权限认证； 所述摄像单元，与人体传感器连接，用于监控电力设备周边的影像，保证设备安全；所述电子锁，安装于设备上，与手持机配合，与手持机的当前操作对象进行比对，比对结果一致时，电子锁打开； 所述手持机，放置于各个变电站，与身份验证单元通信，具有指纹识别功能，记录了检修人、权限、检修对象及流程，对检修流程进行语音提示； 所述报警单元，与信息采集单元通信，用于发出声光报警。
2.如权利要求1所述的一种变电站设备检修安全监控系统，其特征是:所述工作许可电子证为非接触式电子卡片设备，该设备设有紧急求救按钮，该设备存储人员信息及操作信息。
3.一种采用上述变电站设备检修安全监控系统的操作方法，其特征是:其具体步骤如下: (1)获取工作授权:电力检修服务中心向维修人员提供工作许可电子证，并在工作许可电子证中写入维修人员信息和需要操作设备的信息，并将两项信息同时输入数据库； (2)信息检测:维修人员进入变电站，获取手持机后，接近维修设备，人体传感器检测是否有人员进入设备周围，工作许可电子证感应器检测进入人员是否持有工作许可电子证，摄像单元工作； (3)核对信息:身份验证单元对检测到的信息与数据库中存在的信息进行对比检测，若验证正确，身份验证单元发送信号，手持机提示维修人员进行指纹核对； (4)指纹核对:手持机提醒进入人员，进入人员将手持机插入电子锁中，按下指纹，进行指纹识别，对指纹进行认证； (5)授予权限:若指纹正确，电子锁打开，维修人员进行相关操作，报警单元不动作，否贝U，报警单元动作； (6)进行维修:电力检修服务中心通过身份验证单元向手持机发送相关维修流程、注意事项，维修人员依照流程和标准规范完成维修任务； (7)指纹通知:维修人员工作完成后，再次按下指纹，所有设备回归初始状态。
4.如权利要求3所述的变电站设备检修安全监控系统的操作方法，其特征是:所述步骤(I)中，获取工作许可授权方式分为两种: (I)常规情况:数据库对维修人员进行任务配发，在步骤(1)完成的同时授权；(II)紧急情况:维修人员在现场需要临时获取工作授权，进行工作远程授权，维修人员通过个人通讯设备向数据库发出授权请求，若请求被允许，数据库向个人通信设备发送工作区域控制室设备验证的维修人员个人信息、工作信息以及权限等级，维修人员于工作区域控制室内填写授权信息，由工作区域控制室内设备向维修人员所持工作许可电子证授权,并记录授权时间及授权信息。
5.如权利要求3所述的变电站设备检修安全监控系统的操作方法，其特征是:所述步骤(2)中，传感单元的分布方法具体为:人体传感器和工作许可电子证感应器的监测范围均为扇形，将若干个人体传感器均匀放置于需要监测的设备四周，组成总监测范围，使以设备为圆心，η为半径的圆在总监测范围内，其中，η为自然数，单位为米，取值依据设备的等级；将若干个工作许可电子证感应器均匀放置于需要监测的设备四周，组成综合监测范围，使以设备为圆心，m为半径的圆在综合监测范围内，其中，m为自然数，单位为米，取值依据设备的等级。
6.如权利要求3所述的变电站设备检修安全监控系统的操作方法，其特征是:所述步骤(2)中，传感单元的工作方法具体如下: 当若干个的设备相邻较近，且每个设备传感单元的检测范围有重叠时，多个人体传感器检测到有人员进入，多个工作许可电子证感应器感应到工作许可电子证信息，此时，身份验证单元核对工作许可电子证中记录的需要维护的设备A，开启手持机，提示插入A设备的电子锁，要求进入人员验证指纹，提示发出后10秒内，若无指纹录入，报警单元工作，进行报警；若其他设备的电子锁插入手持机，报警单元进行报警；若有正确指纹录入，其他设备回到初始状态； 当若干个的设备相 邻较近，但每个设备传感单元的检测范围无重叠时，按照步骤顺序进行操作。
7.如权利要求3所述的变电站设备检修安全监控系统的操作方法，其特征是:所述报警单元的动作情况，包括: 若人体传感器检测到有人员进入被靠近电力设备的检测范围内，但人体传感器检测到信号后5秒内工作许可电子证感应器未检测到有效信号，则视为有非法人员进入，报警单元工作，进行报警； 身份验证单元核对工作许可电子证的信息后，手持机发出提示，要求进入人员验证指纹，提示发出后10秒内，若无指纹录入，报警单元工作，进行报警； 身份验证单元核对工作许可电子证的信息后，手持机发出提示，要求进入人员验证指纹，若手持机插入错误电子锁，报警单元工作，进行报警； 身份验证单元对录入指纹的信息和数据库存储的维修人员指纹信息进行对比后，信息不符，报警单元工作，进行报警。
8.如权利要求3所述的变电站设备检修安全监控系统的操作方法，其特征是:所述步骤(5)中，当现场维修人员发生意外人身事故，其他人员手动启动设在工作许可电子证上的紧急求救按钮，发出求救信号，身份信息采集单元接收求救信号，并把求救信号直接传送至数据库以及相应工作区域控制室，数据库记录、备档并启动相应报警单元；若现场维修人员离开设备，传感单元、电子锁、信息采集单元、身份验证单元以及摄像单元，恢复到初始工作状态。
【文档编号】G05B19/418GK103995507SQ201410187081
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】王彦良, 程新功, 刘祥国, 朱海鹏, 王振忠, 张磊, 张西鲁, 周科, 孙鹏, 宋坤, 周巍岩, 梁奎, 宗西举, 王成友, 任宏伟, 李石清, 殷文月, 张静亮, 丁冬睿, 邵振振, 王玉真, 于明珠 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司济宁供电公司, 济南大学