新型配电网生产作业安全数字化防控技术及智能装备-西安理工大学_51页_21mb

新型配电网生产作业安全数字化防控技术及智能装备总结

核心内容

新型配电网生产作业安全数字化防控技术及智能装备研究，旨在通过数字化手段提升电力生产安全水平，构建以平面-立体-全息为特征的数字化安全防控技术体系。该体系融合了人工智能、边缘计算、多物理场感知等先进技术，实现对电力生产作业过程中静态和动态安全风险的智能识别与防控。

主要观点

1. 电力生产安全现状
   电力生产过程中存在多种风险诱因，包括人员不规范操作、设备状态异常、环境因素等，导致事故频发。2017-2022年，共发生278起电力事故，平均每起事故造成1.554人死亡，凸显了电力安全防控的紧迫性。

2. 数字化安全防控技术体系
   该体系包含平面、立体和全息三个层次：

   • 平面防控：基于固定视频监控、布控球、执法仪等设备，通过视觉处理技术识别人员着装、安全标识牌、动态违章行为等。
   • 立体防控：利用双目立体匹配、点云数据等技术，实现对作业人员与带电设备之间安全距离的精准测量。
   • 全息防控：结合声、光、热等多物理场数据，提升对设备内部缺陷和复杂作业场景的识别能力。

3. 智能装备研发
   研究团队提出了多种智能装备，如单目和双目防护装置，通过边缘计算和AI算法实现对违章行为的实时识别与告警，显著提高了作业现场的安全管理水平。

关键信息

平面数字化安全防控技术

• 技术内涵：利用固定视频监控、布控球、执法仪等设备采集平面影像，结合视觉处理方法实现对安全风险的智能识别。
• 关键问题：如何精准识别形态相似的安全防护工具。
• 关键突破：基于细粒度目标检测的静态安全防护工具识别方法，通过深度代表性特征学习实现高精度辨识。
• 效果：识别精度达到95%，可辨识20种风险类型，性能指标优于同类产品。
• 技术应用：包括人员着装、安全标识牌识别、动态违章动作检测等。

立体化安全距离防控技术

• 技术内涵：利用双目立体匹配、点云数据等技术，实现对作业人员与带电设备之间安全距离的精准测量。
• 关键问题：如何在复杂作业场景中精准测量安全距离。
• 关键突破：基于深度卷积和逐点卷积的轻量化网络设计，结合多摄像头联动实现距离判别。
• 效果：测量精度达到分米级，适用于变电站、起重设备等场景。
• 技术应用：包括人员安全距离监控、施工机械防碰撞告警等。

全息化多物理场融合技术

• 技术内涵：融合声、光、热等多物理场数据，提升对电力设备缺陷和复杂作业场景的识别能力。
• 关键问题：如何有效融合多物理场数据以提高识别精度。
• 关键突破：提出基于时序声像图的缺陷定位方法和声光热多物理场耦合技术。
• 效果：提升对设备内部缺陷和复杂场景的识别能力，实现多物理场数据的协同分析。
• 技术应用：包括电弧故障识别、过热缺陷检测、电缆头缺陷识别等。

电力视觉边缘智能技术

• 技术内涵：基于边缘计算和AI技术，实现对安全风险的轻量化处理和实时识别。
• 关键问题：如何在资源有限的前端设备上实现高效的风险识别。
• 关键突破：提出基于判别力驱动的模型通道剪枝方法，减少模型计算量。
• 效果：模型压缩后精度损失控制在6%，智能盒产品销售量达3000套。
• 技术应用：包括人员轨迹跟踪、违章行为识别、设备状态监测等。

智能装备应用

单目防护装置

• 技术特点：适用于10kV~110kV变电站，集成边缘计算和AI技术。
• 功能：识别人员着装风险、安全标识牌、动态违章动作等。
• 应用成效：有效替代人工监管，提升作业现场安全效率。

双目防护装置

• 技术特点：适用于110kV~220kV变电站，采用双目立体匹配和场景元素识别。
• 功能：实现安全距离检测、防碰撞告警等。
• 应用成效：测量精度达分米级，适用于大型施工机械和复杂作业场景。

研究展望

1. 构建大安全分析格局
   电力安全涉及多风险主体和诱因，需从系统思维出发，构建综合安全分析框架。

2. 跨模态感知手段
   多种风险诱因具有不同的数据特征，需研究跨模态数据融合方法，以实现更全面的风险识别。

3. 人机混合增强智能风险认知
   智能系统将作为辅助工具，与人类协同工作，提升整体安全防控能力。

总结

新型配电网生产作业安全数字化防控技术及智能装备研究，通过平面、立体和全息技术体系，结合边缘计算和AI算法，显著提升了电力生产现场的安全识别与防控能力。未来，需进一步构建大安全分析格局，探索跨模态感知方法，发展人机混合增强智能系统，以实现电力系统本质安全的全面升级。