智能安全帽在电力应急工作中的应用

国网甘肃省电力公司酒泉供电公司 吴有鹏 王 勇

电力能源高质量供应是社会平稳运作的关键要素，因为专业设施使用周期过长、操作不规范等都有几率会引发电力系统故障问题，因为故障区域的确认性不足亦或是出现多区域故障阶段，会引发相关维护工作难度全面提升，特别是不能进行有效的工作交互，也会进一步导致抢修周期提升，更有甚者，由于匮乏系统化的监督管理，也会因为违规操作等出现重大安全事故。对于目前电力行业各类输电设备检修、试验和验收工作来说，现场工作人员除需携带各类安全工器具以外，还需携带照相机、摄像机、对讲机，该智能安全帽的应用可完全满足作业现场需求，极大减少公司对照相机、摄像机、对讲机的配备数量。通过4G(可拓展5G 网络)智能安全帽，引导相关工作人员可动态化探究故障所在区域、诱因以及开展进度，第一时间开展维修的专项指导[1]。

1 背景技术及新型智能安全帽工作原理

电力企业员工现场工作离不开安全帽，对安全帽的正确使用和保护已成为每个电力工人习以为常的工作习惯。无论地面工作还是高处作业，安全帽提供了最原始但最有效的人身保护。但现有电力企业员工佩戴安全帽智能单纯的起防护作用，对操作现场的反馈、员工操作指示监控等均通过携带其余各类设备进行，各类设备均为手持式或者固定式，手持式导致员工操作方便性差，固定式无法清楚捕捉每一个操作步骤。由于应急抢修工作要求高效、高质，在应急检修现场需应急指挥人员及时掌握现场情况、保持现场通讯，进行有效指挥，并对于现场安全管控、纠正违章、规范员工行为需实时掌握、监督指导。

本实用新型提供了一种智能安全帽，有效的解决了现有安全帽功能单一的问题，通过设置SIM 卡同时附带摄像、照明等设备，集高清拍照、视频录像、语音通话等为一体。

本装置采用高速处理器为主板、集高清视频、音频，3G/4G(可拓展5G 网络)和WiFi 无线通讯模块、GPS 存储、报警模块。可适时记录现场情况、收集证据、规范施工等。并通过3G/4G(可拓展5G网络)、WiFi 无线网络进行实时音视频信息传输，语音对讲等功能。具备WiFi 自组网的功能，在无公网信号的区域，可将装置进行自组网，将装置作为热点输出覆盖周边区域，使其组成一个大的网络，这样各个装置之间可进行通信，且装置自带存贮功能，可将在无信号区域的视频回传至监控平台[2]。结合后端功能齐全化的监控调控运作平台，来整体化达成对户外非固定式个人的动态化调控作用。

图1 协同后端监控调度指挥平台

实际的开展步骤主要包括：在其内部的主板当中放置智能卡，以实现在终端方面的自动化拨号功能，并可实现接入附近的通信供应商基站；设施借助专属通信网络，依据调配服务器的地址来实现与指挥平台的有效对接；指导平台人员借助多样化终端设备来控制平台，动态化了解设备所上传的实时信息，同时借助科学的调配来完成相关的功能应用[3]。

2 新型智能安全帽技术方案

本实用新型产品提供了一种智能安全帽，解决了现有安全帽功能单一的问题。在安全帽体的前端外表面设有安装盘，安装盘上纵向安装有激光灯、摄像头和照明灯，在安全帽体后端内表面安装有蓄电池和主板，同时使得蓄电池和主板均与激光灯、摄像头和照明灯通过导线连通，在安全帽体前边沿位置安装有照明激光灯开关、电源键、录像指示键、播放器、拾音单元、充电指示灯和开机指示灯。

提高员工在输电线路检修工作中的安全技术水平和技能水平，减少员工手部操作设备，保证人身安全，对安全监督机构而言更是代替了安全监管人员的眼睛和嘴巴，可实现远程安全监控，及时发现作业人员安全隐患，杜绝事故的发生；通过设置SIM 卡同时附带摄像、照明等设备，实现远程指导、监视的目的，提高电力设备维修、操作的规范性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

新型智能安全帽包括：安全帽体1，其特征在于，在安全帽体1的前端外表面设有安装盘2，安装盘2上纵向安装有激光灯3、摄像头4和照明灯5，在安全帽体1后端内表面安装有蓄电池6和主板7，同时使得蓄电池6和主板7均与激光灯3、摄像头4和照明灯5通过导线连通，在安全帽体1前边沿位置安装有照明激光灯开关9、电源键10、录像指示键11、播放器12、拾音单元13、充电指示灯14和开机指示灯15，照明激光灯开关9、电源键10、录像指示键11、播放器12、拾音单元13、充电指示灯14和开机指示灯15均与主板7通过导线连通，所述主板7附带有用于安装SIM 卡的SIM 卡安装槽、基带芯片和电源管理芯片、射频处理器和射频功放、CPU 内存和控制器。所述主板7上设置有USB 口8，所述摄像头4优选高清广角摄像头。

图2 本实用新型结构示意图

图3 前、后端安全帽体安装结构示意图

图4 数据传送原理图

图5 本实用新型安全帽外观

3 技术效果及优点

集高清拍照、视频录像、语音通话等为一体，对员工的操作规范性和技术性难题进行远程监视指导，并可在员工高空作业时减少手中器材携带量，如照相机、对讲机等，充分保障人员作业安全，降低人员高空作业安全风险；系统可由线路班组自行维护，可随现场工作随时移动，无需大量后台支持；采用低功耗芯片管理技术，有效的减少装置的能量损耗，增热时管理系统，可设置温度报警值，解决自发热带来得的问题，提高整体性能；先进的视频压缩编码技术，提高图像质量，另外装置可外扩摄像头，可同时查看不用方向的视频，方便运维人员安全作业。

对于目前公司各类检修、取样、验收及事故应急抢修工作来说，现场工作人员除需携带各类安全工器具以外，还需要携带照相机、摄像机、对讲机，该成果现场应用后可完全满足作业现场需求，极大减少公司对照相机、摄像机、对讲机的配备数量，只需一顶“新型智能安全帽”即可。工作人员配备的照相机3500元+摄像机6800+对讲机500元，仅此三项花费10800元；“新型智能安全帽”目前仅为手工制作，包含研发、设计、开模及各类检测费用，单顶价格为6600元，若申请专利后转为厂家批量生产，费用将大幅下降。

4 在实践应用中的创新特性

4.1 头骨震动式通讯装置

声音亦是声波，是经过空气来传导的一种震波，当人在说话时声音的震动产生强弱疏密的震波，经由口腔散播至空气来传送到四面八方，而此震动的音波亦震动到人的头骨，例如说话时，触摸头顶的头骨会有些震动的感觉。设备中骨骼传导声音的麦克风便是基于以上的现象原理来设计。高灵敏度的震动感应麦克风置于头顶，收集经由骨骼传导的声音震动音波，传送到高科技数字微电脑处理器（CPU），将收集的音频震动信号（类比信号）转换成数字信号，数字化的音频信号经由中央处理器内的频率筛检视窗，将人类声带所能发出的频率以外的噪音自动消除，使发话者的音质清晰无失真。

4.2 无线信息图传系统

综合成本低，性能更稳定。组网灵活，可扩展性好，即插即用。管理人员可迅速将新的无线监控点加入到现有网络中，不需要为新建传输铺设网络、增加设备，轻而易举地实现远程无线监控。无线监控系统是监控和无线传输技术的整合，它可将不同地点的现场信息实时通过无线通讯手段传送到无线监控中心，并自动形成视频数据库便于日后的检索[4]。

4.3 其他

无线短波无网络对讲系统；集高清拍照、视频录像、语音通话、线路夜巡时提供光亮照明于一体；可通地面平台实时接收现场视频，便于工作现场安全管控，及时发现违章操作并纠正，保护现场人员人身安全；系统可由线路班组自行维护，可随现场工作随时移动，无需大量后台支持，并且可屏蔽带电作业时电磁现象对通讯装置的干扰；使用聚合物锂离子电池，连续拍摄时间大于4小时。

5 在电力应急工作中的应用

为验证新型智能安全帽在电力应急工作中的实用性，该产品2018年5月至9月在±1100kV 吉泉线路验收和±800kV 祁韶线检修中进行实际应用，有效提高员工在输电线路高空工作中的安全监督和可视化管理。2019年5月在进行敦煌电缆隧道电缆故障应急抢修演练过程中，该安全帽发挥了极大的现场实用性，通过指挥人员对现场情况的了解及每一个点位、工况情况的掌握，及时对现场应急抢修工作进行安排部署，对人员定位、电缆走向等情况做到心中有数，通过实时视频保障了即时通讯，使工作有点可循、有点可抓、监控到位，从而保障了应急抢修演练的顺利完成。

主要用途如下：新型智能安全帽可形成安全、完善、简单快捷的电力行业一线员工现场安全监督；有利于杜绝习惯性违章，规范人员行为，保障人身、设备安全；有效减少了工作人员携带对讲机、照相机等设备登高和操作时的安全风险；将智能安全帽、4G(可拓展5G 网络)基站、监控中心及多种客户端融为一体，指挥调度人员可实时了解工作现场情况，及时进行指导抢修、安全监督，从而构建一体化的电力应急联动系统，会使应急指挥、安全管控的方法和手段更加灵活有效[5]。