基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法，所述系统包括：室内UWB定位模块、室外RTK定位模块、定位终端、数据接收服务模块、安全隔离模块、数据分析处理模块、运检工作台、作业安全管控平台，通过各模块之间的配合实现根据定位数据实现虚拟电子围栏功能，及时提醒现场工作人员进入危险或未授权区域，避免出现走错间隔、误入带电间隔等情况；根据定位数据联动摄像头，对工作区域进行实时监控。本发明专利技术通过设置电子围栏，减少原有的繁复的工作区域警戒布置工作，减轻现场工作量并提高现场工作安全性；通过作业安全管控平台可实时掌握现场工作情况，实现现场作业的远程实时监护。业的远程实时监护。业的远程实时监护。

【技术实现步骤摘要】
基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法


[0001]本专利技术涉及输变电安全生产领域，具体涉及一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法。

技术介绍

[0002]变电站现场施工、运检作业存在点多面广，大型检修作业人员数量庞大、人员素质参差不齐的情况，依靠传统的“人盯人战术”进行现场监管效率低下，且管控效果不佳。现有的定位技术，通过在变电站内架设RTK基站，采用差分定位技术可以在变电站室外空旷场景下达到较高定位精度；但是在室内场景下RTK定位因信号遮挡无法实现精确定位。现有的变电站安全管控方案通过在现场划设工作区域进行警戒标识，借助摄像头进行视频监控，但工作量大且安全性不高。为了确保现场作业安全风险可控、能控、在控，亟需采取技术手段实现基于高精度定位技术的作业安全管控解决方案。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术提供一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统和方法，至少部分地解决现有技术中的问题。
[0004]技术方案：一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统，包括：
[0005]室内UWB定位模块，包括UWB定位基站和UWB定位控制器，根据房间的大小和设备布局情况，吊顶/壁装数量不等的UWB定位基站，UWB定位基站接收定位终端报文，经过UWB定位控制器运算，计算出定位终端的位置信息并转发到数据接收服务模块，完成室内定位；
[0006]室外RTK定位模块，包括RTK定位基站和卫星定位接收部分，根据变电站布局，在变电站建筑物顶部安装RTK定位基站，安装位置上方可视范围无遮挡，RTK定位基站接收卫星信号并计算RTK差分数据，通过站内无线网络将差分数据发送到定位终端，定位终端融合差分数据计算出定位数据，通过站内无线网络转发到数据接收服务模块，实现室外定位；
[0007]定位终端，用于定位数据的接收、计算和转发，与数据接收服务模块进行通讯，实现定位数据的实时传输和就地声光告警功能；
[0008]数据接收服务模块，用于接收、解析、定位数据格式转换，实现定位数据与变电站地图数据的坐标系的统一；
[0009]安全隔离模块，用于做数据传输加密与解密，实现变电站定位数据与生产内网的应用平台安全交互；
[0010]数据分析处理模块，用于将外网传入的定位数据进行分析处理，获取工作信息绘制电子围栏，实现作业人员的误入间隔告警、超范围作业告警、告警视频联动抓拍、不安全行为的视频分析与告警功能；
[0011]运检工作台，用于定位终端充电和管理、工作人员身份与定位终端绑定、工作票查看、唱票功能，实现工作票流转和定位终端的管理；
[0012]作业安全管控平台，用于工作票解析、电子围栏展示和互动、现场作业人员定位在
三维地图的实时展示、违章越界告警和视频联动显示、运行轨迹回放功能。
[0013]优选地，所述定位终端通过改进型TDOA算法结合RTK定位算法计算得到定位数据，然后利用粒子群算法得到定位终端的最终定位结果，最终定位结果传输至数据接收服务模块，所述改进型TDOA算法用TDOA计算当前定位点数据，用当前定位点数据和上一次的定位点数据计算位移、速度、加速和航向角参数，并结合这些参数预测下一次定位数据，通过卡尔曼滤波算法将定位数据与预测数据进行融合，剔除无效定位数据；所述粒子群算法通过对UWB定位的参数和RTK定位的参数进行评估，当UWB的评估参数优于RTK定位评估参数时，评判为在室内，当UWB的评估参数劣于RTK定位评估参数时，判定在室外，实现室内外的全局定位。
[0014]优选地，所述数据分析处理模块绘制电子围栏包括：根据变电站的设备布局，参考变电站运行规程和拉扯实物围栏的原则，在三维地图对变电站的工作区域进行电子围栏绘制，通过在三维地图里选点画框的方式，获取电子围栏的顶点的坐标，并对每个电子围栏赋唯一id和描述信息，将电子围栏的顶点坐标、id、描述信息存入数据库，用于电子围栏的匹配和越界的运算。
[0015]优选地，所述数据分析处理模块根据定位终端上传的定位数据，调动相应区域的摄像头对定位终端所在区域的进行视频监拍，对视频内的人员进行身份识别、未戴安全帽、未穿工装、吸烟、不合理使用工器具的违章违规行为实时识别，并将识别结果在作业安全管控平台上进行弹窗告警和视频抓拍截图，形成告警记录存入数据库。
[0016]优选地，所述运检工作台通过读取工作人员的身份信息，将工作人员的身份信息与定位终端的ID进行关联，并将关联后的定位终端发放给工作人员，实现定位数据和人员身份的唯一对应。
[0017]优选地，所述作业安全管控平台通过读取工作票信息，利用关键字搜索算法解析工作票获取工作内容、工作班组成员、监护人信息，将工作内容的工作区域关键字筛选出来，并与电子围栏的关键字进行匹配，得到工作区域的电子围栏id号，并启用电子围栏。
[0018]优选地，所述作业安全管控平台连接变电站室内外的视频系统，实现对进入变电站内的人员的实时视频跟踪和行为分析、告警联动抓拍功能。
[0019]一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控方法，包括以下步骤：
[0020]1)根据变电站室内区域房间大小和设备部署情况，每个房间安装指定数量的UWB定位基站，实现室内定位；根据变电站室外情况，在建筑物顶部部署安装RTK定位基站，用于实现室外定位；
[0021]2)通过三维点云扫描设备，构建变电站三维地图，并将构建的变电站三维地图与定位数据统一坐标系，用于展示人员位置、轨迹绘制、区域人数统计、热力图、电子围栏设置、告警展示和视频联动展示功能；
[0022]3)通过在变电站三维地图上绘制工作区域，设置虚拟电子围栏，每个电子围栏有唯一编号，可根据工作内容自动设置电子围栏，实现虚拟电子围栏的功能；
[0023]4)运维人员在作业安全管控平台将工作票导入作业安全管控系统，系统自动解析工作票内容，获取工作人员名单和工作区域，确认无误后，启动工作流程；
[0024]5)工作人员到运检工作台获取工作内容，运检工作台具备发放定位终端和自动唱票的功能，工作人员点击开始工作，系统根据工作票内容完成工作票唱票和定位终端发放；
完成唱票后工作人员完成身份认证并领取自己的定位终端，开始工作并启用电子围栏功能；
[0025]6)工作人员佩戴好定位终端后，定位数据将通过站内无线安全网络实时上传到作业安全管控平台，平台上可实时查看作业人员的位置，根据人员位置进行作业安全管控；
[0026]7)根据作业人员的位置，联动视频摄像头实时监视工作人员画面，作业安全管控平台可展示监视画面，并对视频画面进行未戴安全帽、未穿工装、吸烟、翻越安全警示护栏、攀高的违章或不安全行为进行视频分析，如果计算出有告警，将通过定位终端进行声光告警，提示工作人员存在违章行为，并将违章类型和违章截图和告警弹窗；
[0027]8)根据作业人员的实时位置，结合电子围栏进行越界计算，当工作人员正常行走在安全通道或者授权的工作区域内，定位终端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于室内外融合定位的变电站作业安全管控系统，其特征在于，包括：室内UWB定位模块，包括UWB定位基站和UWB定位控制器，根据房间的大小和设备布局情况，吊顶/壁装数量不等的UWB定位基站，UWB定位基站接收定位终端报文，经过UWB定位控制器运算，计算出定位终端的位置信息并转发到数据接收服务模块，完成室内定位；室外RTK定位模块，包括RTK定位基站和卫星定位接收部分，根据变电站布局，在变电站建筑物顶部安装RTK定位基站，安装位置上方可视范围无遮挡，RTK定位基站接收卫星信号并计算RTK差分数据，通过站内无线网络将差分数据发送到定位终端，定位终端融合差分数据计算出定位数据，通过站内无线网络转发到数据接收服务模块，实现室外定位；定位终端，用于定位数据的接收、计算和转发，与数据接收服务模块进行通讯，实现定位数据的实时传输和就地声光告警功能；数据接收服务模块，用于接收、解析、定位数据格式转换，实现定位数据与变电站地图数据的坐标系的统一；安全隔离模块，用于做数据传输加密与解密，实现变电站定位数据与生产内网的应用平台安全交互；数据分析处理模块，用于将外网传入的定位数据进行分析处理，获取工作信息绘制电子围栏，实现作业人员的误入间隔告警、超范围作业告警、告警视频联动抓拍、不安全行为的视频分析与告警功能；运检工作台，用于定位终端充电和管理、工作人员身份与定位终端绑定、工作票查看、唱票功能，实现工作票流转和定位终端的管理；作业安全管控平台，用于工作票解析、电子围栏展示和互动、现场作业人员定位在三维地图的实时展示、违章越界告警和视频联动显示、运行轨迹回放功能。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位终端通过改进型TDOA算法结合RTK定位算法计算得到定位数据，然后利用粒子群算法得到定位终端的最终定位结果，最终定位结果传输至数据接收服务模块，所述改进型TDOA算法用TDOA计算当前定位点数据，用当前定位点数据和上一次的定位点数据计算位移、速度、加速和航向角参数，并结合这些参数预测下一次定位数据，通过卡尔曼滤波算法将定位数据与预测数据进行融合，剔除无效定位数据；所述粒子群算法通过对UWB定位的参数和RTK定位的参数进行评估，当UWB的评估参数优于RTK定位评估参数时，评判为在室内，当UWB的评估参数劣于RTK定位评估参数时，判定在室外，实现室内外的全局定位。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述定位终端为可穿戴设备，形式包括工牌、对讲机、安全帽挂件、车载定位终端中的任何一种或多种。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据分析处理模块绘制电子围栏包括：根据变电站的设备布局，参考变电站运行规程和拉扯实物围栏的原则，在三维地图上对变电站的工作区域进行电子围栏绘制，通过在三维地图里选点画框的方式，获取电子围栏的顶点的坐标，并对每个电子围栏赋唯一id和描述信息，将电子围栏的顶点坐标、id、描述信息存入数据库，用于电子围栏的匹配和越界的运算。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据分析处理模块根据定位终端上传的定位数据，调动相应区域的摄像头对定位终端所在区域的进行视频监拍，对视频内的人员进行身份识别、未戴安全帽、未穿工装、吸烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：单长旺，周华良，苏战涛，卢璐，黄进，于浩，李斌，王辉，周宏宇，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：