面向电力安全巡检作业的可穿戴式设备研究

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智能穿戴设备在变电站巡检中的应用及辅助决策

2021.02科学技术创新智能穿戴设备在变电站巡检中的应用及辅助决策陶梦江翁良杰蒋欣峰朱涛（国网安徽省电力有限公司检修分公司，安徽合肥230000）1系统设计智能运维穿戴系统应用研究由PC端应用、智能安全帽、服务端软件等组成。

系统通过4G/5G无线网络与后端监控中心系统进行数据交互。

1.1总体架构智能运维穿戴系统总体架构由业务架构、应用架构、数据架构、技术架构、物理架构、安全架构和应用集成等部分组成。

各组成部分既独立地支撑边缘物联代理一体化平台的某个部分，相互之间又协调配合，总体架构如下图1所示：图1智能运维穿戴系统总体架构图1.2应用架构应用架构是通过对业务模型的理解，以系统分析的方法，对智能运维穿戴系统的业务应用过程和目标进行分析抽象和归纳，形成智能运维穿戴系统的功能模块及对应的功能域。

应用架构由三大部分组成：接口功能、服务功能、管理功能。

接口功能提供前端系统或设备视频接入功能和上级平台或业务系统视频调用功能；服务功能由通信服务模块、管理服务模块、流媒体服务模块、定位模块和红外成像部分模块组成。

通过管理功能实现对平台以及平台内的用户及资源进行权限、日志、参数配置、事件等管理功能以及性能分析。

1.3数据架构数据架构对智能运维穿戴系统涉及的数据（包括实时数据、历史数据、资源数据和管理数据）进行分类处理、确定各类数据的消息流程以及消息内容。

1.4物理架构物理架构是为上层的应用提供软硬件支撑的平台，其设计的内容主要包括软件平台、服务器、网络、存储等软硬件设施。

物理架构的设计需重点考虑智能运维穿戴系统的高可靠性和高效性，需要达到系统高效稳定运行的目的。

2硬件设计2.1安全帽帽体设计（如图2）图2安全帽帽体设计2.2安全帽部件设计（如图3）图3安全帽部件设计2.3开模完成后，将帽体各部件进行组装成品效果图（如图4）图4组装成品效果图3VR眼镜参数配置（如图5）型号：BT-30C；视场角：23度；屏幕材质：OLED；传感器陀螺仪：IMU单元；基本信息：机身宽度174mm；净重：95g；高摘要：随着电力行业的高速发展，电网规模加大和所需的变电站检修人员数量严重不匹配，安全风险不断增加。

电力作业现场可穿戴安全保障系统设计与实现

电力作业现场可穿戴安全保障系统设计与实现发表时间：2020-08-13T10:10:03.160Z 来源：《中国电业》2020年3月第8期作者：文钊[导读] 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。

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。

一种智能报警可穿戴式绝缘工作鞋的研制

一种智能报警可穿戴式绝缘工作鞋的研制引言可穿戴设备即直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。

可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能，可穿戴设备将会对电力生产、感知带来很大的转变。

可穿戴式绝缘工作鞋对于到带电现场工作的一线班组人员，在智能报警等应用上有很好的辅助功能。

一、目前存在的问题当前随着电网建设力度持续发力，电网内设备越来越多。

随着电网人身安全事故近年多发。

对于人员工作安全也提出了更高的要求。

如何保证人员安全是摆在员工面前的现实问题。

尤其是如何保证员工不违规一人进入工作场所的问题。

当高压电线掉落在地面时，标准操作流程是在关了电闸后，维修人员再穿绝缘鞋进入掉线区域进行高压电线维修。

但是，虽然关闭了已知断线的高压线电闸，但是通常还伴随有未知的高压电线缺陷，此时维修工人由于不知是否还有其他落地高压线，工作区域是否仍存在高压电场，如果维修人员在高压电场内工作时，例如两只手臂同时触地，则可能存在着触电危险，存在安全隐患。

二、研制可穿戴式绝缘工作鞋主要措施研制过程包括的主要措施：制作一款可以采用蓝牙连接，并能在穿戴该鞋员工一人进入工作场所的情况下自动报警的绝缘工作鞋。

进度计划：1、对现在的绝缘靴型号款式进行调查2、目标设定（选择能够进行蓝牙连接智能报警的装置将其安装在绝缘鞋内）及可行性分析3、提出多种方案（如何满足不同款式绝缘鞋要求，提出多种报警装置方案）并选择最佳方案4、根据最佳方案设备组装、调试5、装置实用性验证。

采用了电压感应器，使得在其探头非接触的感应到工作环境的电压电场时，电压感应器的控制端驱动蜂鸣器发出报警，警示灯闪烁，达到遇电报警的目的；另鞋底设有用于电池组充电的充电器，可方便为电池组充电，工作便捷。

一种智能报警可穿戴式绝缘工作鞋的研制思路,主要包括带有警示器的高压验电器和鞋套,高压验电器固定在鞋套上,其探头与导线连接,导线沿着鞋套的外沿固定在鞋套的底部。

新形势下电厂人员安全的穿戴设备的研究与应用

1时代新形势1.1“互联网+”深入发展随着科学技术的飞速发展，网络在人民的生活中已经逐渐普及，在互联网飞速发展的情况下，人类已经进入“第四次革命时代”，即信息化革命时代。

在这样的时代背景下，经济发展模式在时代的驱动下迅速转型，“互联网+”已逐渐成为催生经济发展的强有力的动力支持。

网络以其高效、普遍、综合的优势不断拉动我国经济持续健康的发展。

网络化信息化以其顽强的生命力和不可比拟的绝对性优势推动我国经济形态不断变化，为社会经济实体注入不竭的活力，从而为我国改革、创新、发展提供广阔的网络平台[1]。

1.2智能穿戴设备迅速发展随着互联网的发展，智能穿戴设备获得了极大的发展，经过数年的发展智能穿戴设备已经成为全球范围内增长快速的高科技市场之一，具有巨大的发展潜力。

我们这里所说的智能穿戴设备就是指在科学技术迅速发展下兴起的一种在借鉴普通穿戴设备的基础上综合运用识别、连接、传感、交互、储存等多种高科技的新型日常穿戴移动智能终端，其体积较小，携带较为方便，通过配戴不同的部位可充分实现人类健康检测、生活娱乐、互动交互等目的。

就目前情况来看智能穿戴设备种类较多，如智能手表类、智能手环类、智能眼镜头盔类、智能服装类和智能鞋类等。

智能穿戴设备作为高科技的衍生物，其在产生之初就受到各界人士的关注。

经过数年的发展，智能穿戴设备获得了极大的发展，其所占据的市场份额不断增加，大众对其认可程度越来越高，科技龙头企业和创业团队对智能穿戴设备的重视程度越来越高，就目前情况来看当今社会智能穿戴设备被应用在越来越多的领域之中，并取得了较大的成就。

1.3安全生产观深入人心安全与生产的是相互影响相互依存的，步入21世纪安全的重要性更是不断突出。

就目前情况来看，我国仍处于社会主义初级阶段，即事故易发时期，在这一时期限制经济、社会发展的主要因素便是各类事故。

由此可见，安全生产已经不仅仅关系到人民群众的生命财产安全，更关系到改革的深化和社会大局的稳定，在国家、社会的大力宣传下安全生产观念已深入人心。

线路作业人员可穿戴健康与安全监测装置研究

线路作业人员可穿戴健康与安全监测装置研究王璋奇;黄增浩;葛永庆;周晨光【摘要】基于可穿戴传感器和 ZigBee 无线网络通信技术，构建1套线路作业人员可穿戴健康与安全实时监测系统，研究线路作业人员在作业和培训中的安全信息监测以及效果评价问题。

对该系统的物理结构和数据处理算法等主要的技术关键进行了详细地分析，并以作业人员体温和脉搏信号为评价参数，编制了信号采集及分析处理软件，实现对作业人员健康与安全状态的分析评价。

制作了监测系统样机，通过对电力高空作业人员的体温和脉搏信息的监测、显示及状态分析，说明监测系统的有效性。

%Based on wearable sensor and ZigBee wireless network communication technology,a set of wearable health and se-curity monitoring system for line operating personnel was constructed to study problems of safe information monitoring and effect evaluation of line operating personnel in operating and training.Analysis on main key technologies such as physical structure and data dealing algorithm was carried out and information acquisition and analyzing processing software was pro-grammed by taking body temperature and pulse signals of operating personnel as evaluation parameters so as to realize analy-zing evaluation on health and security of operating personnel.Model machine of the monitoring system was made and by mo-nitoring,displaying and state analysis on body temperature and pulse signals of operating personnel,effectiveness of the mo-nitoring system was proved.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】6页(P66-71)【关键词】安全监测;ZigBee无线网络;线路作业人员;可穿戴设备;移动监护【作者】王璋奇;黄增浩;葛永庆;周晨光【作者单位】华北电力大学机械工程系，河北保定 071003;华北电力大学机械工程系，河北保定 071003;华北电力大学机械工程系，河北保定 071003;华北电力大学机械工程系，河北保定 071003【正文语种】中文【中图分类】TP399高压输电线路目前主要还是依靠人工巡线方式来保养和维护，作业人员要定期进行登塔、走线作业来检查绝缘和连接情况［1］。

构建可穿戴式电力运检现场管控系统的几个关键技术及应用

构建可穿戴式电力运检现场管控系统的几个关键技术及应用摘要：一直以来，电力运检现场管控系统都是大型设备，主要是对电力运行检修现场进行全面控制，但随着科学不断进步，我国电力部门已经发现了这一类电力运检现场管控系统本身太过笨重，而且耗资巨大，根本不适合全面的普及。

这种情况下，就需要研究出更加便利的电力运行检修管控系统，目前主要的研究方向就是可穿戴式电力运行检修管控系统。

由于其可穿戴，则大大的降低了其建设的成本，甚至可以一套设备，多个电力场所通过使用，让电力运行检修现场管控系统的投资大大的降低。

但目前来看，这种系统本身存在一定的问题，主要是几个关键的技术内容没有被解决，则本文将从我国电力输电线路运检现状入手，全面的展开构建可穿戴式电力运检现场管控系统的几个关键技术及应用探究。

关键词：可穿戴式电力运检现场管控系统关键技术应用；电力运检现场管控系统；可穿戴式电力运检现场管控系统电力运行检修管控系统是电力系统运行检修中的重要组成部分，其承担了对电力运行检修现场全面控制的任务。

但目前来看，我国的电力运行检修管控系统本身较为笨重，而且建设费用高昂，导致我国的电力行业发展极为缓慢。

为了有效的解决此类情况，则我国的电力部门提出要构建可穿戴式电力运行检修管控系统，即从大型电力运行检修管控系统转变为小型或微型穿戴式电力运行检修管控系统，这样可以实现多场地使用同一套设备。

但目前我国对于可穿戴式电力运行检修管控系统研究尚浅，想要有效的应用，还需要一定的时间。

这就需要对其进行全面的强化，尤其是在可穿戴式电力运行检修管控系统之中，牵扯到了一部分关键技术和其应用，其具体探究如下：一、我国电力输电线路运检现状目前，我国输电线路运行检修的情况并不容乐观，其主要呈现为如下几个问题：第一，输电线路运行检修速度太慢。

在绝大部分的输电线路运行检修现场，其问题定位的速度都太慢，导致输电线路运行检修很难第一时间发现问题，也就耽误了整体输电线路运行检修的时间。

面向电网作业智能可穿戴系统体系架构设计与研究

面向电网作业智能可穿戴系统体系架构设计与研究鲍兴川【摘要】With the growing scale of the power grid,the traditional mode of operation cannot adapt to the development of power grid,while smart wearable equipment is an important development direction of future computer form and system. The smart wearable technology based on argmented reality ( AR) can improve the quality,efficiency and safety of grid operations. Through investigating the application scenarios of power grid,including transmission,transformation and distribution,and combining with smart wearable and communication network and background service technologies,the solution of smart wearable system for power grid is proposed. The overall technical architecture of smart wearable system and communication network system suitable for grid operation are designed,including the front end equipment hardware,system software and application software architecture,and the terminal application software architecture background service,etc. The whole structure of the design has been verified in a number of scientific research projects in the power industry; the application effects improve the work quality and efficiency of the grid operation,and enhance the level of standardization and the safety of operation staffs. The design provides guidance and reference for research and implementation of smart wearable technology in power grid applications.%随着电网规模日益扩大,传统作业模式已不能适应电网发展,而智能可穿戴设备是未来计算机形态和体系的重要发展方向.基于增强现实的智能可穿戴技术可以提升电网作业工作质量、效率及安全作业水平.通过面向电网输、变、配作业应用场景调研,结合智能可穿戴、通信网络及其后台服务技术,提出了针对电网作业的智能可穿戴系统解决方案,设计了适合电网作业的智能可穿戴系统体系总体技术架构,包括其前端电网作业智能可穿戴终端设备的硬件系统、系统软件和应用软件架构,以及为前端应用服务的后台服务软件架构等.该套架构设计方案已经在多个科研项目的电力作业现场试点验证.应用效果证明,该方案切实改进了电网作业工作方式,提高了作业质量、工作效率及标准化水平,并能够辅助解决作业人员人身安全监护问题.该方案对当前智能可穿戴技术在电网作业的应用研究和实施具有一定的指导、示范意义.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2017(038)010【总页数】5页(P86-90)【关键词】电力能源;人工智能;智能可穿戴系统;增强现实;智能终端;后台服务;云服务;无线通信网络【作者】鲍兴川【作者单位】全球能源互联网研究院信息通信研究所,江苏南京 211106【正文语种】中文【中图分类】TH89;TP368随着电网规模的日益扩大和新型设备的投产，电网设备安装、运行、检修面临资料繁多、步骤复杂、设备拆装精准度高以及人员水平不一等问题，传统作业模式已不能适应电网发展要求。

可穿戴式设备在电力安全巡检作业中的应用

可穿戴式设备在电力安全巡检作业中的应用摘要：随着电力电子技术的发展，以及各国在开展经济活动的过程中离不开电能的支持，从岸桥运输作业，再到机械加工都离不开电能，所以需要整个供、输电系统始终维持在一个高效稳定的运行状态。

就我国目前的情况来看，主要还是通过开展电力安全巡检工作，确保整个电力系统始终能够维持在一个健康的状态。

本文主要介绍可穿戴式设备的主要特点，以及该设备对整个电力安全巡检工作的必要性。

关键词：可穿戴式设备；电力安全巡检；应用引言：对远距离传输的电网而言，传统的电力安全巡检工作模式效率过低，无法在规定的巡检时间内对相应的电网进行全面、系统的检查工作，而且整个巡检工作的质量完全由相应的巡检人员的主观意识所决定。

如果相应的质检人员能够严格遵守相应的巡检制度，则能确保检测结果的准确性，而如果检测人员为了完成工作进度而敷衍了事，而会埋下安全隐患，导致该段电网得不到及时维保和护理，最终势必诱发突发性的安全事故。

可穿戴式设备诞生于美国，是由麻省理工的科研团队研制出来的，设备中融合了影像采集技术、传感器技术以及无线通信技术等可以用于检测电网质量的技术。

可穿戴式设备的出现简化了电力巡检工作，而且还提高了所有检测人员在实际巡检作业过程中的安全系数。

一、主要要求浅析电力安全巡检工作对可穿戴式设备的要求有：首先，可穿戴式设备要具备强大的续航能力，由于一次安全巡检工作的持续时间较长，如果可穿戴式设备的耗电量过大，需要巡检人员频繁的上下电力塔更换设备，这样做显然影响整个巡检工作的效率。

其次，可穿戴式设备的功能要全面，只有可穿戴式设备的功能满足实际巡检工作中的各种需求，才能切实保证整个巡检工作的效率。

最后，可穿戴式设备要具有较高的自动化程度，巡检人员在佩戴可穿戴式设备进行电力安全巡检工作的过程中不需要进行过多操作，可穿戴式设备在开机后可以自己运行。

二、实际应用浅析（一）智能头盔1.硬件智能头盔是通过对传统的防护头盔进行改良得到的，基本的安全防护功能不变，在此基础上还加装了视频监控模块、无线通信模块以及传感器模块，整个头盔的控制芯片选择的是型号为STM32F429的集成芯片，该芯片可以实现对整个头盔的各个子模块进行统一控制，而与此同时却不会产生较大的能力消耗，可以满足巡检工作长时间的工作要求。

国网江苏电力研制成功可穿戴智能巡检设备

对常见高压开关柜普遍存在的安全风险分析，制定
３．３加强开关柜防误装置改造（１）后部上柜门可开启且打开后就可直接触及带电部位的高压开关柜，应加装 “ 五防” 挂锁。（２）对开关柜柜门加装简易锁扣，在不破坏柜体结构情况下，组合 “ 五防”挂锁对开关柜后、侧门进行强制闭锁管理。（３）建立健全防误装置相关的技术标准、运行规程、巡视制度、验收规范加强防误装置日常巡视和维护，将其与主设备同等对待。
短路；接地小车未纳入 “ 五防”管理程序，容易造
成遗漏，可能造成近区金属ｆ生短路，对主变冲击较
孙庭岚（ｉ９８１一），男，工程师，主要从事电网安全监督管理工
作。
大，因此也存在一定的风险，使用率一直不高。建
黄作。
了针对性的预防和整改措施，对提升高压开关柜作业安全有良好的借鉴意义。
参考文献：
１赵冀．高压开关柜安全操作规程及事故案例解析［Ｊ］．现代制造，２０１３，１８（１２）：９５．
３．４采用自带验电功能的接地小车
可能造成验电笔接近或碰触挡板金属部分造成接地
收稿日期：２０１６ — ０６ —３０。作者简介：李萍（１９６４一），女，高级工程师，主要从事电网安全监督管
理工作，ｅｍａｉｌ：ｓｕｎｔｉｎｇｌａｎ＠１６３．Ｃｏｎ。ｒ

变电站智能安监可穿戴设备设计

㊀㊀㊀㊀收稿日期:2021-04-27;修回日期:2021-07-26基金项目:国家自然科学基金面上项目(51877012);湖南省教育厅科学研究项目(重点项目)(18A 121)通信作者:李泽文(1975-),男,博士,教授,主要从事电力系统保护与控制方面的研究;E -m a i l :820288556@q q.c o m 第37卷第4期电力科学与技术学报V o l .37N o .42022年7月J O U R N A LO FE I E C T R I CP O W E RS C I E N C EA N DT E C H N O L O G YJ u l .2022㊀变电站智能安监可穿戴设备设计李泽文1,王志刚1,2,穆利智1,彭维馨1,梁流涛1(1.长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南长沙410114;2.湖南省常德市水利局,湖南常德415003)摘㊀要:随着变电站的智能化程度不断提升,设备的更新换代越来越快,变电站检修工作的安全风险正逐步加大㊂为了降低检修工作中的安全风险,设计可用于变电站检修工作智能手环㊂首先,对可穿戴手环进行整体功能设计并对涉及到的关键技术进行简要概述;然后,完成手环主控芯片㊁心率检测模块㊁跌倒检测模块及近电告警模块等关键功能模块的芯片选型㊁调试以及软件流程设计;最后,测试手环的各项功能,验证各部分功能的实用性㊂所设计的可穿戴设备能提升检修作业的安全性,有利于促进变电站安监系统的智能化㊂关㊀键㊀词:安全监控;可穿戴技术;智能手环;近电告警D O I :10.19781/j .i s s n .1673-9140.2022.04.025㊀㊀中图分类号:TM 08㊀㊀文章编号:1673-9140(2022)04-0217-10D e s i g no fw e a r a b l e e q u i p m e n t f o r i n t e l l i g e n t s e c u r i t y m o n i t o r i n gi n s u b s t a t i o n s L I Z e w e n 1,WA N GZ h i g a n g 1,2,MU Li z h i 1,P E N G W e i x i n 1,L I A N GL i u t a o 1(1.S c h o o l o fE l e c t r i c a l&I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ,C h a n g s h aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y ,C h a n gs h a 410114,C h i n a ;2.H u n a nC h a n g d eW a t e rC o n s e r v a n c y B u r e a u ,C h a n gd e 415003,C h i n a )A b s t r a c t :A s t h e i n t e l l i g e n t o f s u b s t a t i o n i s c o n t i n u o u s l y i m p r o v e d ,t h e p o w e r e q u i p m e n t i s u p d a t e d f a s t .T h e s e c u r i t yr i s ko f s u b s t a t i o nm a i n t e n a n c e i s g r a d u a l l y i n c r e a s i n g .U n d e r t h eb a c k g r o u n d ,as m a r tb r a c e l e t f o r t h em a i n t e n a n c e w o r ko f s u b s t a t i o n s i s d e s i g n e d t o r e d u c e t h e s e c u r i t y ri s k i n t h em a i n t e n a n c ew o r k .T h em a i n f u n c t i o n so fb r a c e l e t a r eh e a r t r a t em o n i t o r i n g ,e x e r c i s e d e t e c t i o na n dn e a r -e l e c t r i c i t y a l a r m.F i r s t l y ,t h eo v e r a l l f u n c t i o no f t h ew e a r a b l e b r a c e l e t i s d e s i g n e da n d i n v o l v e dk e y t e c h n o l o g i e sa r eb r i e f l y s u mm a r i z e d .T h e n ,t h ec h i p s e l e c t i o n ,d e b u g g i n g an d s o f t w a r e f l o wd e s i g n o f t h e k e y f u n c t i o n a lm o d u l e s s u c h a s t h em a i n c o n t r o l c h i p o f t h e b r a c e l e t ,t h e h e a r t r a t e d e t e c -t i o nm o d u l e ,t h e f a l l d e t e c t i o nm o d u l e ,a n d t h e n e a r p o w e r a l a r m m o d u l e a r e c o m p l e t e d .I n t h e e n d ,t h e h a n d r i n gi s t e s e d t ov e r i f y t h e p r a c t i c a b i l i t y o f e a c h f u n c t i o n .T h ew e a r a b l e d e v i c e c a n i m p r o v e t h e s e c u r i t y o fm a i n t e n a n c e o p e r a -t i o n s a n d t h e i n t e l l i g e n c e o f s u b s t a t i o n s a f e t y m o n i t o r i n g s ys t e m.K e y wo r d s :s e c u r i t y m o n i t o r i n g ;w e a r a b l e t e c h n o l o g y ;s m a r t b r a c e l e t ;n e a r -e l e c t r i c i t y a l a r m ㊀㊀电能的稳定可靠供应离不开电力系统,电力系统的安全可靠运行是保障电力供应的基本要求㊂近几年随着国内经济的高速发展,中国逐步加大了对电网的投入建设,市场对电力供应的需求也越来越高,电力系统安全稳定运行的要求越来越高[1-2]㊂然而,电力产业设备更换频率高,部分检修人员不能适Copyright ©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年7月应新设备的特性,专业能力难以满足维护和检修的需要㊂电力检修作业人员安全意识较低,失误操作频发造成电力系统震荡㊁电力运行设备烧毁㊁大范围停电,对电力系统运行造成严重威胁[3]㊂因此,为了满足生产生活用电日益增长的安全性和可靠性要求,电力工程检修㊁作业安全管控是当前重要工作之一㊂国内学者对安全监控体系的研究内容多为操作流程㊁设备安全与风险管控等[4]㊂电力检修最重要的3个因素为工作人员㊁电力设备㊁工作环境㊂工作人员对设备的使用具有比较强的主观作用,是重点监控的对象[5]㊂基于电力产业设备更换频率高的现状,可以尝试用低风险㊁高效能的设备替换低效能㊁高风险的设备,或使用现代化调节系统取代传统的调节系统,减少电力检修作业中的不安全因素[6]㊂电力检修作业安全管理意识对事故风险管理具有重要作用,通过培训可以提高工作人员防范重大危险事故的能力[7-9]㊂电力安全检查工作人员须不断增强安全责任意识和专业水平,提升自身素质及时发现不安全因素,及时进行处理,减少电力安全事故的发生[10]㊂对于在检修过程中的安全管控方面,大部分都是从安全管理策略和企业文化等方面着手的,少有对检修工作过程中实时的监测[11]㊂从而无法从源头避免由于人为因素引发的电力事故㊂在安全技术方面,现在还仅限于无人机巡检㊁机器人巡检等,但是这个对于地理环境复杂多变㊁检修精准度要求较高的电力检修行业,并不能做到完全的代替人工检修㊂近年来,可穿戴技术取得了重大突破,在人工智能领域有了长足进展㊂可穿戴设备的功能和种类开始多样化㊂逐渐在医疗管理㊁安全监护㊁移动通信㊁运动健身㊁军事㊁教育和工业[12-13]等行业展示出重要的应用价值和发展潜力㊂通过可穿戴技术,可以在工作人员的头盔,手环上嵌入定位㊁视频监控㊁生命体征监控㊁无线通讯等多种技术,实现对现场工作人员定位㊁实际操作的监控㊁安全警示㊁实时指挥等多种功能;对提升工作人员的安全意识和技术水平有促进作用,能在很大程度上避免误操作引起的严重故障㊂针对目前变电站检修作业现场存在的信息化水平仍较低㊁安全监管以及防范手段等方面的不足,本文进行变电站智能安监的可穿戴设备设计,以提升电力检修过程中的安全性,为电力检修作业的安全专业性提供支撑和传统安检系统智能化发展提供新思路㊂1㊀智能手环整体设计方案与关键技术研究1.1㊀智能手环整体设计方案智能手环系统整体采用的是模块化设计,不但可以对程序进行部分或整体调试㊁修改,也便于对手环进行定期检测维护㊂可穿戴式监测手环以低成本㊁功耗低㊁携带方便等优点的可穿戴方式,可以实现利用心率检测模块㊁跌倒检测模块㊁近电告警模块㊁通信模等功能模块的相互配合来实现作业人员在变电站检修时的身体状态监测和近电告警;最后将测到的数据传输到后端智能安监系统平台供后台专家以及技术人员实时查看㊁分析与应急处理㊂手环系统整体框架如图1所示,主控芯片通过其内部资源与各个功能模块连接㊂首先,通过心率检测㊁跌倒检测及近电告警模块进行采集;然后,通过显示模块进行各模块功能的显示;最后,通过通信模块进行数据传输到后端安监系统,由电源模块实现供电功能㊂其中,心率检测模块用来采集检修人员的心率指标,跌倒检测模块用来采集作业人员的运动状态,以防不慎跌落或摔倒等意外发生造成严重后果,通过近电告警模块实现当检修人员靠近高压带电设备时的示警功能,避免误触带电设备㊂主控芯片跌到检测通信模块近电告警心率检测显示模块电源模块图1㊀手环系统整体框架F i g u r e1㊀O v e r a l l d e s i g no f b r a c e l e t s y s t e m1.2㊀心率检测技术人体在正常情况下脉搏和心率是相同的,且不812Copyright©博看网. All Rights Reserved.第37卷第4期李泽文,等:变电站智能安监可穿戴设备设计会出现过大的波动,一般成年人正常心率为每分钟60~100,而老年人的心率则在每分钟55~60[14]㊂如果心率大于100,则称为过快;如果心率小于60,则为行动过缓㊂为保证智能可穿戴设备的灵活性㊁实用性,智能手环的设计采用非侵入式的心率检测方法,主要有3种检测方法:心电信号法㊁动脉血压法和光电容积脉搏波描记法㊂其中,光电容积脉搏波描记法即当一束恒定光源照射人体皮肤时,人体皮肤和肌肉组织吸收的光量是恒定的,但由于心脏送血的影响人体吸收的光量将出现周期性的变化,于是便可以通过光源发射和接受装置采集光电容积描记(p h o t o p l e t h y s m o g r a p h y,P P G)信号的规律变化,确定人体的心率数值㊂前两种方法检测难度大且不方便,同时设备费用高,不适合电站检修人员长期佩戴使用;光电容积脉搏波描记法具有精确度高㊁功耗低㊁操作上更简便等优点,更适合本文智能手环的设计需求㊂P P G信号可通过透射和反射2种方式进行测量,从而实现心率的检测,这2种方法都基于朗伯比尔定律和扩散理论[15-16]㊂其中,透射法的光源发射和接收装置分开放置,分别位于心率检测模块的两侧,一端将光束发出,另一端采集透射光㊂由于透射法一般要采用指夹式传感器,夹取人体外表组织,并将光源发射和接收装置分别摆放到人体薄组织的两边,因此,长时间的心率检测容易导致人体不适,影响佩戴者日常生活与工作㊂反射法的测量原理如图2所示,该方法的光源发射和接收装置放置在一起,接收装置采集反射光波㊂相比于透射法,反射法更加灵活便捷,可以贴在额头㊁手腕㊁颈部㊁脚背等身体区域的表面进行心率检测,避免了夹取人体组织,让佩戴者更加舒适㊂因此,对于本文采用反射式的穿戴手环来获取P P G信号更合适㊂接收管发光管反射光入射光体表反射图2㊀反射式光电传感器F i g u r e2㊀R e f l e c t i v e p h o t o e l e c t r i c s e n s o r反射法主要通过光线反射测出心率,一般多用绿光作为检测光源㊂绿光有2个优点:①当温度变化时会引起信号失真,而绿光受到的影响最小;②人体血液对光的吸收程度不同,通常具有很强的绿光吸收能力,因此,采用反射式测量方法的智能手环内部集成了2个绿色发光二极管㊂当手环的内部光源照亮人体皮肤时,光束将通过反射的方式到达光电接收器,光电接收器收集的光强度可以反映出人体被照射部分的组织特征㊂在此过程中,由于皮肤肌肉和血液对光波存在一定的吸收衰减作用,且特定皮肤㊁肌肉和骨骼对光的吸收数值不会改变,但皮肤中的血液量会出现波动性变化,因此,检测器采集到的光强度也将会呈现周期性的变化㊂根据该原理,最终可以得出心率的测量方法:接收装置将采集的P P G信号转换为电信号,并通过心率检测算法计算得到人体心率㊂1.3㊀跌倒检测技术变电站结构较复杂,检修人员意外跌倒可能会危及自身安全,所以需要引入跌倒检测功能,对电力检修工作人员予以监控告警㊂人体跌倒检测主要通过3种途径实现:基于视频图像㊁周围环境的音频或无线电信号以及可穿戴设备检测㊂基于视频图像的检测方法不用额外投入检测设备,只需利用周围监控视频画面便可以进行检测,但受图像处理技术㊁监控摄像头性能以及人体所处环境的光线㊁离摄像头的远近等因素的影响,该方法难以准确实现人体的跌倒检测;基于周围环境的音频或无线电信号的检测方法,需要在现场布设检测信号发生装置,检测方案经济性㊁可行性差的同时,还可能给周围其他设备的正常稳定运行带来隐患,且检测过程中周围环境的影响巨大,因此该方法适用性小㊁精度低;基于可穿戴设备的检测方法,利用穿戴设备的运动信息采集模块获取人体在不同方向的加速度㊁旋转角速度等运动数据,并通过运动检测算法,实现人体跌倒行为的检测,该方法成本低廉㊁体积小巧㊁检测精度高且功耗极低,因此被各种行业所广泛采用㊂本文设计选用三轴加速度传感器,如图3所示,实时获取3个不同方向的加速度和旋转角速度,以实现人体跌倒行为的检测㊂912Copyright©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年7月图3㊀三轴加速度传感器F i g u r e3㊀T h r e e-a x i s a c c e l e r a t i o n s e n s o r1.4㊀近电告警技术为防止事故的发生只依靠人为的注意是不可靠的,必须采取先进辅助手段,采用针对性的技术措施,甚至是综合性的技术措施,才可以减小事故发生的概率㊂智能手环中嵌入近电告警装置是利用电场感应技术开发的带电显示㊁带电警告安全设备㊂1)检测方法概述㊂由于变电站作业电磁环境非常复杂,简单地测量场强并不能有效地起到预警监护的作用,因此,提出一种采用可应对复杂环境下梯度电场的多电极电场强度梯度检测方法㊂多电极如图4所示㊂图4㊀多电极F i g u r e4㊀M u l t i e l e c t r o d e通过同时采集各个电极上的感应电动势,可计算各电极之间的差值来屏蔽电阻,获得较为精准的电场场强梯度值,根据梯度值的变化来判断具体电场场强大小㊂在方向识别上,由于各个采集电极分布的区域不尽相同其在电场中所处的位置也不相同,借此可以通过多电极的不同场强来预估电场发生源的方向㊂在高压带电体的周围,其电场梯度更稳定,多电极电场梯度检测法可以很好地减轻人体感应电磁场产生的干扰,可以更有效㊁更精确地预估被测带电体的距离㊂2)检测方法原理㊂假设在三维空间中p点存在一个电偶极子源,其偶极矩为P,坐标为r p(x p,y p,z p)㊂根据相关理论推导,可以得到电偶极子源在o处产生的电势:φ0=e x(r o-r p)P x+e y(r o-r p)P y4πσ|r o-r p|3+e z(r o-r p)P z4πσ|r o-r p|3(1)式中㊀e x㊁e y㊁e z为三维直角坐标系下的单位方向向量;P=(P x,P y,P z)㊂同理,可得另一观测点k电势为φk=e x(r o-r k)P x+e y(r o-r k)P y4πσr o-r k3+e z(r o-r k)P z4πσr o-r k3(2)㊀㊀假设布置接受电极数量为n+1的接收电极,且以o点作为电势参考点,令ϕi=φi-φ0(i=1, 2, ,n)㊂为此将得到n个电压值构建成矩阵形式:V(rp,P)=ϕ1ϕ2︙ϕnæèöø=10 001 0︙︙⋱︙︙︙⋱︙00 1æèöøφ1φ2︙φnφ0æèöø=A(r p,P)(3)㊀㊀由于放置的接收电极位置已知,故易知式(3)中的V(r p,P)仅与电偶极子源的位置和其电偶极矩有关㊂因此,可以将多电极电场测距问题归结为最小化目标函数J(r p,P),估计电偶极子的位置参数与电偶极矩参数(r p,P)的非线性优化问题㊂多电极检测示意如图5所示㊂J(rp,P)= V(r p,P)测-V(r p,P) 2(4)式中㊀V(r p,P)测为实际测量的电压矩阵;V(r p,P)为估计电压矩阵㊂图5㊀多电极检测示意F i g u r e5㊀S c h e m a t i c d i a g r a mo fm u l t i-e l e c t r o d e d e t e c t i o n022Copyright©博看网. All Rights Reserved.第37卷第4期李泽文,等:变电站智能安监可穿戴设备设计2㊀智能手环硬件设计智能手环的硬件设计需要考虑各模块的数据处理能力与信号采集精度能否实现各功能的要求,综合各模块的功耗㊁接口方式及运行条件等参数对各模块进行硬件选型和电路设计,保证手环能够准确采集佩戴者的心率信号㊁运动状态信息及周边电场数据㊂同时,还要保证手环能够将数据通过无线通信网络发送到后台监控端,从而实现对现场的监控㊂智能手环硬件总体设计包括微处理器㊁心率检测㊁跌到检测㊁近电告警㊁电源模块显示和通信模块㊂智能手环硬件总体框架和样机分别如图6㊁7所示㊂图6㊀手环硬件总体框架F i gu r e 6㊀G e n e r a l f r a m e w o r ko f s m a r t b r a c e l e t h a r d w a r e图7㊀智能手环样机F i gu r e 7㊀S m a r t b r a c e l e t p r o t o t y p e 其中,微处理器模块采用N o r d i c n r f 51822作为主控核心对智能手环采集到的作业人员的心率㊁运动状态及电场强度等信息进行解析处理;心率检测模块选用物理光电传感器H X 3313,利用P P G 光学信号将人体脉搏信号转化为电压模拟信号;跌倒检测模块以六轴传感器M P U 6050为核心,利用3个方向的加速度和角速度实现佩戴人员运动步数和跌倒状况的检测;近电告警模块采用J W 0828芯片,通过电极阵列检测电场强度梯度和方向实现近电告警功能㊂手环配置有一个4.5V 的锂电池,通过稳压电路为手环的各个模块稳定供电㊂显示模块选用一个0.96寸的有机电激光显示屏,实现手环各种信息的直观显示;通信模块以芯片E S P 8266为核心,将采集到的数据传输到后台监控端㊂2.1㊀主控芯片模块本文选用嵌入蓝牙协议的N o r d i c n r f 51822为主控芯片对各数据进行解析处理㊂N o r d i c n r f 51822配有256k B f l a s h +16k BR AM 的32位A R M 处理器,不仅集成度高㊁片上资源丰富,而且功耗低㊁价格低廉㊁代码运行速度快且占用内存资源小㊂N o r d i c n r f 51822芯片支持非并行多协议运行,具备灵活的电源管理以及丰富的外设模块和接口,具体包括:2.4G H z 无线收发器,31个通用I /O ,1个32位和2个16位带计数模式的定时器,2个可配置S P I 主端㊁双线主端(兼容I 2C )㊁U A R T 以及10位A D C 等,充裕的引脚数量和端口使得N o r d i c -n r f 51822配置灵活㊂2.2㊀心率检测模块本文采用物理光电传感器H X 3313作为心率检测模块,该模块是一款包含P P G 心率传感器以及接近传感器功能的光学传感器,可以采集P P G 的光学心率信号(一般采用绿光二极管作为P P G 的激发光),并通过模数转换器量化为光强的数值,再通过I 2C 接口供C P U /M C U 等设备读取,最后,通过心率检测算法解析得到人体心率值㊂2.3㊀跌倒检测模块M P U 6050是一种非常流行的空间运动传感器芯片,整合了六轴运动状态组件,可以实时获取3个不同方向的加速度和旋转角速度㊂M P U 6050由于解决了在焊接过程中陀螺仪和加速度计的轴间差问题,体积小巧便于手环的整体设计,同时配备了数字可编程低通滤波器,信号采集与滤波能力突出,可根据实际需求设置程序滤除高频振动,被广泛应用于便携式智能设备㊂为此,本文采用M P U 6050作为跌倒检测硬件模块,以实现步数统计㊁里程计算㊁卡路里消耗计算以及跌倒检测等功能,其电路设计如图8所示㊂122Copyright ©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年7月0.1μF 0.1μF10nF GNDGNDGND C 2C 4C 1VDDAUX DACLKINGNDMPU 鄄6050GNDA U X C L V L O G I C A D C F S Y N C I N T S D LS D A 2.2nFC 3242322212019181716151413123456789101112图8㊀M P U 6050电路设计F i gu r e 8㊀M P U 6050c i r c u i t d e s i g n 2.4㊀近电告警模块变电站内电磁环境复杂,检修工作环境内存在误触带电设备的可能,从而带来安全隐患㊂为此,手环设计了近电告警模块,以提高检修工作的安全性,降低误触电风险㊂该模块采用J W 0828芯片,引入多电极组阵技术,通过电极阵列检测电场强度梯度和方向,通过设定不同阈值可实现不同电压等级的近电报警,电路调试模块如图9所示㊂当具备近电告警功能的智能手环靠近带电设备时,芯片检测到电场超过阈值开始震动报警并发出蜂鸣声音,同时上传报警信息㊁位置等㊂R 362K ANTENNAER 8470K12348765TIN VREF OSC1OSC2VDD VREFO OUT GND U32.768KH X JW0828C 422PC 322PC 2103PR 4360K R 5430K R 6610K R 7820KR 120MC 1150PbBELL R 23.6KQ 9014SBAT 3VC 6104GND图9㊀J W 0828调试模块F i gu r e 9㊀J W 0828d e b u g m o d u l e 2.5㊀其他模块硬件设计1)电源模块㊂充电电路控制芯片选择B Q 24040充电芯片,该芯片主要应用于硬件空间较小的锂离子线性充电器上㊂一般使用交流适配器或通过U S B 端口进行充电操作㊂在放电电路设计上,为了保证足够的电源效率,设计使用了高效率㊁带轻载优化的D C -D C 芯片T P S 62260㊂因主控芯片N o r d i c n r f 51822内有低压差线性稳压器,故为了提高工作效率,系统电压应该越低越好,最终确定的系统电压为2.8V ㊂在完成充电后,智能手环能够连续工作2~3d ,续航能力满足电力检修的工作需求㊂2)显示模块㊂显示模块有液晶显示器(l i q u i dc r y s t a l d i s p l a y,L C D ))和有机电激光显示(o r g a n i cl i g h t -e m i t t i n gd i o de ,O L E D )2种选择模块㊂相比于L C D ,O L E D 厚度仅为L C D 的1/3,分辨率高㊁显示效果好㊁适用温度范围较大㊁构造简单;同时具备自发光㊁高对比度㊁广视角以及反应速度快等特点㊂O L E D 是当前主流的显示屏解决方案㊂本文从手环硬件的整体设计出发,综合考虑显示模块的重量㊁厚度㊁功耗㊁尺寸以及接口,最终选用0.96寸的O L E D 显示屏作为智能手环的显示模块㊂显示模块内置S S D 1306点阵驱动芯片,能够驱动有机/聚合发光二极管点阵图形显示系统,具有显222Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第37卷第4期李泽文,等:变电站智能安监可穿戴设备设计示R AM㊁晶振㊁对比度控制器等多个单元,可以根据用户的功耗要求和外部电路设计需求,实现亮度的256级调节㊂3)通信模块㊂实时通信是手环与后端安监系统平台的通信重要桥梁,按照合适的通信协议方式,将佩戴智能手环的检修工作人员的生命体征信息㊁运动状态信息㊁体温信息等发送给后端监控系统㊂本文选择E S P8266芯片做为通信模块的核心芯片㊂通信模块能在后端安监系统平台与智能手环之间实现无线通信㊂该芯片不仅性能稳定而且性价比高,片上处理能力强大,前期开发和运行中占用系统资源少㊂E S P8266具有完整的T C P/I P协议栈,支持I E E E802.11b/g/n标准协议,通信频率为2.4 G H z,最大传输速率为54M b p s,稳定通讯距离达40m,不仅能构建独立的网络控制器,还能嵌入其他系统,协助设备连接网络㊂3㊀智能手环软件设计C语言表达能力强,可以分模块进行程序的设计,同时设计出来的程序结构简单㊁表达简洁,可以实现程序的高效率运行㊂本文将采用C语言作为程序设计语言,对各个硬件模块进行程序设计㊂在软件开发环境的选择上,本文选用与主控芯片N o r d i c n r f51822内核相配套的K e i lU v i s i o n5开发软件进行软件的编译㊂K e i lU v i s i o n5拥有强大的程序编译和调试功能,可以提供多种不同工业标准的组件以及安装包芯片种类,满足实际生产中不同用户的具体需求㊂3.1㊀心率检测软件设计H X3313是一个光学数字式心率传感器,通过I2C接口读取原始数据,在M C U的程序中计算出心率的值㊂心率检测整体流程如图10所示,手环实现心率检测的具体过程如下㊂1)初始化㊂对I2C通信进行初始化处理,并将芯片上电请求延时5m s㊂2)检查传感器工作状态㊂若传感器不能稳定采集到心电信号,显示请正确佩带手环 ,并计算时延的时间㊂3)通过定时器设置2m s溢出,采用中断方式配置高电平或上升沿中断,高电平宽度为10μs,实现每隔2m s的中断,在定时器中断时触发A D采样,达到每2m s进行一次采样㊂将每个采样值与其前㊁后采样值进行比较,得出当前脉搏信号幅值呈现上升或下降趋势㊂当信号由上升转为下降趋势时,则检测为一次心跳波峰,并记录此刻时间㊂当检测到下一个心跳波峰后,计算与上一心跳波峰的时间差,则为一次心跳的时间,并通过各个数据的对比确定心率的变化趋势,最终判定每次心跳的时长㊂4)停止心率测试,判断心率是否在正常范围内㊂当心率过快时,显示心率过快,请注意休息! ,并显示结果,将结果上传至后台㊂当心率正常时,直接显示检测结果,并将数据上传至后台㊂初始化申请延时5ms开始传感器工作正常显示“请正确佩带手环”N心跳数据采样Y心率计算心率在正常范围内？显示“心率过快，请注意休息！”NY显示心率计算结果并上传结果至后台结束图10㊀心率检测流程F i g u r e10㊀F l o wc h a r t o f h e a r t r a t e d e t e c t i o n3.2㊀跌倒检测软件设计人在正常行走的情况下,其3个方向加速度之和约为1.0~2.5倍重力加速度㊂但当人不慎跌倒时,其垂直方向的加速度以及人体俯仰角必然会产生巨大变化㊂在此期间,人体加速度先变小㊁再增大(最大可达6.6倍重力加速度),最后趋于平稳㊂跌倒过程中人体的姿态也会发生改变,通过采集人体俯仰角和侧翻角数据,将加速度变化和人体姿态变化进行综合整定,便可以更加准确地检测手环佩戴者的行走状态,实现精确的跌倒感知㊂本文设有触发和持续阈值2个判定阈值㊂其中,触发阈值为2.5g,用于检测方向加速度和角加速度的突然322Copyright©博看网. All Rights Reserved.电㊀㊀力㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀与㊀㊀技㊀㊀术㊀㊀学㊀㊀报2022年7月增加,让手环在人体跌倒初始时刻进入判定流程;进行50个周期的加速度大小检测,若是超过80%的采样数据都大于持续阈值2.2g ,则最终判定人体出现跌倒的情况㊂本文的跌倒检测流程如图11所示,具体检测流程如下:1)完成初始化后加速度传感器开始采集数据;2)判断检测加速度是否大于跌倒阈值,若结果小于跌倒触发阈值,则继续采集加速度数据;若结果大于跌倒触发阈值,则开始计算之后50个周期内的检测数据;3)判断50周期内的加速度检测数据,若有超过80%的时间检测加速度结果超过跌倒阈值,则判断佩戴者发生跌倒;否则返回加速度传感器,继续采集加速度数据;4)判断发生跌倒后立即将结果上传至后台并示警,由后台监控人员完成后续联系现场工作人员及救助事宜㊂初始化加速度传感器采集数据开始大于跌倒触发阈值N计算50个周期Y是否有80%的时间超过跌倒阈值判断跌倒并上传结果至后台NY结束图11㊀跌倒检测流程F i gu r e 11㊀F l o wc h a r t o f f a l l d e t e c t i o n 3.3㊀近电告警软件设计近电告警以J W 0828芯片为核心,在不同的电压等级下设置不同的示警阈值㊂近电告警程序流程如图12所示,具体检测流程如下:1)初始化;2)手动设定当前工作环境下的近电告警电压等级;3)基于电极阵列检测电场强度梯度和方向数据;4)判断数据是否在正常范围内,若数值正常则继续计算电场数据;否则进行蜂鸣示警;5)示警后继续检测并计算电场数据,直到电场强度㊁梯度数据小于设定值后,停止蜂鸣示警,并将数据信息上传至后台㊂初始化电场强度、梯度测量开始数值在正常范围内？N蜂鸣报警N 数值在正常范围内？停止报警，上传信息至后台YY结束电压等级设定电场强度、梯度测量图12㊀近电告警流程F i gu r e 12㊀F l o wc h a r t o f n e a r -e l e c t r i c i t y a l a r m 4㊀智能手环功能测试4.1㊀心率检测测试分别用电子心率检测仪和手环测量佩戴者心率,通过检测结果的对比判断手环心率检测的准确性㊂手环心率检测功能测试结果如表1所示,可知手环与电子心率检测仪检测的结果相差不大,能够准确地检测出佩戴者心率㊂手环设定的正常心率范围为60~120次/m i n ,当佩戴者心率上升至120次/m i n 以上时,手环能及时在后台示警,并提示佩戴者注意休息㊂表1㊀心率检测功能测试结果T a b l e 1㊀T e s t r e s u l t s o f h e a r t r a t e d e t e c t i o n f u n c t i o n序号检测结果/(次/m i n)电子心率仪手环是否示警17675否28584否38990否47876否58889否69595否79494否8100102否9132130是10124125是422Copyright ©博看网. 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电力应急抢险智能穿戴设备技术研究

电力应急抢险智能穿戴设备技术研究发布时间：2022-09-13T08:42:13.961Z 来源：《中国电业与能源》2022年第9期作者：陈虓[导读] 本文从电力应急抢险作业可视化指挥、作业安全监管、应急通信需求出发，对电力应急抢险智能穿戴设备的功能需求进行了分析陈虓云南电网有限责任公司曲靖供电局云南曲靖 655000摘要：本文从电力应急抢险作业可视化指挥、作业安全监管、应急通信需求出发，对电力应急抢险智能穿戴设备的功能需求进行了分析，提出一种结合智能安全帽、智能安全带、智能手环为一体的智能穿戴设备技术框架，对该技术框架下的智能穿戴关键技术和电力抢险典型应用开展了相关研究和探索。

智能穿戴设备的应用，为电力抢险作业安全、可视化抢险决策、应急指挥提供了技术基础，极大的提升了电力抢险的作业效率，提高了作业人员的安全保障。

关键词：应急；电力抢险；可穿戴设备；引言电力系统发生故障时，需要电力企业在最短时间内完成电路抢修工作，电力抢修的效率直接影响着社会生产与人们的生活质量。

我国电力网络覆盖广泛，在需要电力应急抢险时，往往伴随着通信中断或者通信信号弱等问题，此时为满足电力抢险可视化指挥以及作业安全监管的需求，电力作业人员除了穿戴必须的安全帽、工作服、安全带之外，往往还需要携带应急通信终端、执法记录仪、视频对讲设备等终端，增加负重且过多的设备导致作业人员无法解放双手，严重影响了抢险作业效率和作业安全。

有必要结合电力应急抢险的需求，开展高度集成公/专网自适应通信、语音交互、视频对讲、定位为一体的电力应急抢险智能穿戴设备技术研究，同时对其典型应用进行了探索。

1需求分析近几年，电网内在现有工作头盔的基础上，通过整合智能设备的相关元器件，结合现场作业人员，在电力检修、巡检、试验、应急抢修过程中的业务需求，形成具有公网通信、定位、视频、照明等功能的智能头盔。

而能够兼顾应急通信、人员作业状态监测、生理状态监测电力应急抢险成套智能穿戴设备，尚属起步研究的阶段，没有成熟的产品或可推广实施的方案。