摘要：可穿戴设备作为一种便捷的移动终端，在电力系统运维中的应用范围日趋广泛。该设备的可靠性不仅取决于设备本身，还受到通信网络的影响。通信网络作为可穿戴设备与控制主站的连接通道，其运行异常必将影响可穿戴设备的正常运行。可穿戴设备在电力系统中的应用，指出随着可穿戴技术发展，其在电网设备运维中的作用将显著提升。并从电力系统实际业务出发，深入研究可穿戴设备在电力系统中可能的应用场景。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对电力作业现场可穿戴安全保障系统设计与实现提出了一些建议，仅供参考。
关键词：电力作业现场；可穿戴；安全保障系统；设计与实现
引言
针对电力作业现场，分析可穿戴安全保障系统在工作人员身上进行保护安全管控，其工作原理与应用效果，以提升人员、设备、环境、制度的全要素安全保障力度和安全管理效率。
1、电力现场作业管理和控制的现状
1.1不能确保现场视频违章判定的准确性
由于电力建筑现场范围较大，操作人员数量较多并且十分复杂，施工现场通常包括了项目管理者、技术人员、监理者、施工人员等，在传统的视频监控和现场采集中包括了多专业与类型的工作人员，其信息极为复杂，仅仅依靠人工远程不能对其操作的违法性进行正确、全面的判断。
1.2视频监控数量较多，监管者利用视频收集对现场进行检查
通常在对现场查看完成后的10分钟以后，由于疲劳和注意力不集中，将会导致工作人员错过90%的视频信息，使得远程视频监控失去了自身的可操作性。例如在省级电力公司中，三千多台视频终端设备通常每个月平均产生的视频容量为150T，视频时长可达768小时。这些数据通常是依靠人工进行整理，因此工作量较大并且容易出现差错。
1.3传统视频监控往往为事后处理
在一般情况下，传统视频监控在发生异常状况时，都采用事后处理的方式，对于因为违法作业造成的严重人身安全事故，不能做到事先预防。
2、可穿戴式智能手臂监测装置
2.1系统架构设计
（1）信息采集装置。采用业务分离及模块化的设计思路，将可穿戴智能手表分为手表模组与生理信号采集两部分。（2）信息处理网关。信息处理网关是数据汇聚、处理和输出的关键设备。监测信息包括生命体征信息、位置信息与环境信息，它们包含不同具体指标，来源于不同的可穿戴设备。
2.2人员健康状态评价
（1）生理体征衡量指标。人体生理信号分为周期性生理信号和非周期性生理信号两类。（2）生命状态评价分类。系统传感器采集人体的心电、心率、血压等特征参数，通过时频分析、多尺度熵分析等方式预处理提取出特征因子向量，并将其划分为训练样本集和测试样本集，利用机器学习中的多分类支持向量机(DAG－SVMS)根据训练样本集来确定最优分类超平面算法。（3）人员安全度判别。将人员的疲劳度等级Gn分为5级，即状态良好、轻度疲劳、疲劳、比较疲劳及非常疲劳，分别对应G1至G5，取值为1～5。根据X对作业人员疲劳程度进行判别，X越小，安全度越高，其中f的取值在0和1之间。
2.3安全管理软件系统
采用大数据分析，基于工作人员健康采集数据，结合历史数据和环境参数，实时监测和预测作业人员的健康状态、疲劳度分析及预警，防范人身意外，为人员分工、作业计划时间安排及劳动防护提供辅助决策。基于地理信息和人员定位，可视化显示人员作业点位置、任务协作和人员健康实时状态。
将数据存储和处理均放在服务器端，可穿戴手表与网关之间通过蓝牙通信，网关通过4G网络及虚拟专用网，接入服务器。
2.4系统实现及应用
使用该系统后，人员生命体征、环境信息、人员历史状况等进行了信息化展现，作业场景安全防护水平大大提高。
3、泛在电力物联网架构和技术
5G通信速率高、延时短，能实现海量数据的及时采集，实现更细粒度的“次重要”数据统一采集和集中分析，将有价值但不经常使用、不舍得投资硬接线接入的数据，真正接入大数据中心，打通厂级数据链的“最后一公里”。智能可穿戴设备、临时摄像头、临时传感器、临时标签、温度测点、电伴热投运等产生的不经常使用的数据或开关量均可采集至企业中台。通过光纤等有线网络连接万物，成本较高、适用性较差，所以泛在电力物联网必须通过无线网络进行补充连接。5G通信有利于海量对象的协调，降低通信成本，有助于真正实现“虚拟电厂”。
4、通信对可穿戴设备影响机理分析与建模
4.1通信网络是可穿戴设备与其控制
主站之间信息传递的通道。可穿戴设备将采集现场状态，通过通信网络传输至控制主站；控制主站根据可传输设备所采集的反馈现场状态信号，进行综合判断分析且生成控制策略，并将控制信号通过通信网络传输至现场的可穿戴设备上。因此，通信网络的异常状态均对可穿戴设备正常运行产生影响，具体包括以下两方面：1）当通信网络故障瘫痪时，可穿戴设备不能与控制主站之间进行正常信息交互，则直接导致可穿戴设备失效；2）当通信网络运行异常，但尚未失灵时，则需要根据具体异常类型来分析对可穿戴设备的影响范围和影响程度。当前，我国电力系统中通信网络通常采用一主一备的双套配置标准。因此，通信装置故障瘫痪的概率已相对较低。然而，从实际运行而言，更为常见的情况是通信系统发生运行异常，干扰可穿戴设备的正常运行。该种情况下潜在地存在由于传输的信息被改变，对现场运行操作人员、电网运行设备造成损害的可能性。为此，可穿戴设备系统设计时，必须考虑通信网络防误设计，降低由于通信异常造成可传输设备运行异常的情况。根据当前我国通信网络的研究，时延、误码、中断是当前最为主要的3类通信异常。考虑到通信异常状态类型庞大、种类繁多，且实际研究分析中难以遍历。
4.2综合评价
当需要在可穿戴设备可靠性评价中考虑通信影响时，必须明确两者间的关系。实际上，由于通信系统是可传递设备与控制主站之间信息的传递通道。因此，考虑通信影响的电力系统运维可穿戴设备可靠性评价函数S可表示为：S=S1S2中，通信可靠性与可穿戴设备可靠性为顺序执行关系，故其可靠性为两者各自可靠性的乘积。
结束语
综上所述，伴随智能电网建设的不断发展，将来电力作业现场管理控制的发展将以智能化、网络化为基础，实现安全问题事件的自动识别和管控。上述研究为电力作业现场的人身安全智能识别与监控打下了坚实的基础，与此同时，智能识别技术处理了复杂电力运行环境的适应性，完善了高效算法，减少了误报率以及漏报率，有效提高了电力行业智能应用的水准，减少了作业现场的安全隐患与风险，确保电力生产作业能够安全开展，拥有极为强大的社会效益与经济效益。
参考文献
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