文浩東

（溪洛渡水力發(fā)電廠，云南 永善 657300）

根據(jù)水電站廠房與擋水建筑物的相對(duì)位置及結(jié)構(gòu)特征，水電站廠房可分為引水式、壩后式和河床式。引水式廠房一般位于河岸，若是建設(shè)在地下山體中，則稱為地下廠房。與戶外環(huán)境相比較，水電站地下廠房洞室群環(huán)境復(fù)雜，建筑物的布局、結(jié)構(gòu)、類型等均會(huì)對(duì)定位的準(zhǔn)確度和效果產(chǎn)生影響。通常北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)在室外定位導(dǎo)航應(yīng)用能力強(qiáng)，在地下廠房?jī)?nèi)則不適用；紅外線定位方式存在覆蓋范圍小且易受到干擾等問題；超聲波定位精度比較高，但造價(jià)昂貴且擴(kuò)展性在地下廠房?jī)?nèi)有局限[1]。隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的普及，在地下廠房已經(jīng)完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況下，通過無(wú)線網(wǎng)的室內(nèi)定位系統(tǒng)有定位精度高、分布范圍廣、速率快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以解決地下廠房人員定位問題[2]。同時(shí)，接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能定位設(shè)備能夠不間斷自動(dòng)搜索并連接已設(shè)定的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將詳細(xì)人員信息反饋到中央控制室管理系統(tǒng)終端，保證實(shí)時(shí)信息共享。

1 人員智能定位的重要性和技術(shù)可行性

隨著大型水電站地下廠房通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)發(fā)展，水電站地下廠房全廠區(qū)域可以通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)。作為保證電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行值班負(fù)責(zé)人，貫徹“預(yù)防為主、安全第一、以人為本”的安全生產(chǎn)理念，在發(fā)生事故等緊急情況下，需要第一時(shí)間迅速掌握當(dāng)班期間廠房?jī)?nèi)人員信息，確保在緊急事態(tài)時(shí)地下廠房?jī)?nèi)工作人員安全。根據(jù)某水電站的實(shí)例，其地下廠房洞室群巨大，盡管在部分區(qū)域裝設(shè)固定電話可以與中控室通信，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)定位。在緊急事態(tài)下，中控室運(yùn)行值班負(fù)責(zé)人必須清楚兩方面信息，一是現(xiàn)場(chǎng)人員信息，二是實(shí)際設(shè)備狀態(tài)。在地下洞室復(fù)雜環(huán)境條件下，許多地方手機(jī)信號(hào)差，工作人員信息多是與工作負(fù)責(zé)人或維護(hù)分部負(fù)責(zé)人電話溝通了解，在需要爭(zhēng)分奪秒應(yīng)急處置時(shí)，這種情況會(huì)使應(yīng)急處置時(shí)效大打折扣，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及工作人員安全。運(yùn)行值班負(fù)責(zé)人如果能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確知曉人員位置，清楚知道工作人員當(dāng)前工作狀態(tài)，在火災(zāi)、水淹廠房、地震等應(yīng)急處置中，就能夠及時(shí)高效指揮運(yùn)行值班員進(jìn)行事故處理，指引廠房?jī)?nèi)工作人員逃生。因此信息化智能化的定位導(dǎo)航作為主動(dòng)應(yīng)急處置的輔助功能，對(duì)值班負(fù)責(zé)人進(jìn)行電力安全生產(chǎn)管理十分重要。

目前某水電站正在建設(shè)三維技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)平臺(tái)，構(gòu)建水電站機(jī)電設(shè)備和地下廠房洞室群三維模型，可作為實(shí)現(xiàn)人員準(zhǔn)確實(shí)時(shí)定位的支撐性技術(shù)。某水電站通過激光掃描儀對(duì)電站設(shè)備及地下廠房構(gòu)建的G3 級(jí)三維模型，可滿足人員智能定位信息準(zhǔn)確反饋的要求。人員智能定位系統(tǒng)將在三維模型基礎(chǔ)上，編制對(duì)應(yīng)水電站內(nèi)詳細(xì)位置點(diǎn)，工作人員位置信息通過其攜帶的安全設(shè)備，反饋至中央控制室信息顯示終端、精益生產(chǎn)智控平臺(tái)和應(yīng)急指揮平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)位置信息上送。安全設(shè)備位置反饋功能可通過智能手機(jī)、安全帽內(nèi)置專用定位芯片、智能手表等實(shí)現(xiàn)。傳送至中控室顯示終端的實(shí)時(shí)定位信息，再通過中央控制室人員信息投影大屏幕，在三維圖形上詳細(xì)顯示現(xiàn)場(chǎng)工作人員頭像、姓名、聯(lián)系電話、工作狀態(tài)和位置信息，使值班管理人員統(tǒng)攬廠房人員位置信息，對(duì)廠內(nèi)工作一目了然，極大提高應(yīng)急狀態(tài)下信息匯報(bào)和統(tǒng)一指揮的便利性。

圖1 人員智能定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 人員智能定位系統(tǒng)在某電站的運(yùn)用設(shè)想與研究過程

目前正在建設(shè)的某水電站運(yùn)行管理系統(tǒng)，包括統(tǒng)籌整合設(shè)備狀態(tài)、實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析和輔助決策，但是未有涉及人員協(xié)調(diào)管理方面內(nèi)容。例如正常值班和應(yīng)急處置狀態(tài)下人員信息，尤其機(jī)組檢修期間工作復(fù)雜，工作人員眾多并且交叉作業(yè)多，管理人員若能準(zhǔn)確掌握人員實(shí)時(shí)信息，就能夠預(yù)防人的不安全行為，將大大增強(qiáng)值班人員掌握當(dāng)班期間安全生產(chǎn)信息能力，極大提高運(yùn)行值班人員的應(yīng)急響應(yīng)速度，高效完成安全生產(chǎn)工作。

以某水電站的實(shí)例分析，在正常運(yùn)行值班管理工作中，除特殊情況外，值班員交班前0.5 h、接班后15 min 內(nèi)一般不進(jìn)行重大操作和辦理工作票。工作負(fù)責(zé)人不清楚值班人員交接班狀態(tài)，在班前班后會(huì)期間，要求辦理工作票，不僅中斷正常進(jìn)行的班前班后會(huì)，而且增加溝通負(fù)擔(dān)。針對(duì)這種情況，可在電站信息網(wǎng)中對(duì)運(yùn)行值班狀態(tài)予以顯示，詳細(xì)可分為“交班中”、“值班中”、“接班中”、“應(yīng)急處置”，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 運(yùn)行值班工作狀態(tài)

“交班中”狀態(tài)指交班前0.5 h，用于整理當(dāng)班期間生產(chǎn)信息，開好班后會(huì)；“值班中”狀態(tài)指運(yùn)行人員正常值班，可辦理工作票，執(zhí)行設(shè)備操作；“接班中”狀態(tài)指接班后15 min，開展接班后的班前會(huì)；“應(yīng)急處置”狀態(tài)指發(fā)生緊急事件，需要集中人力及時(shí)處置，是當(dāng)前最緊急且重要的安全生產(chǎn)工作。值班狀態(tài)根據(jù)設(shè)定的時(shí)間在“交班中”、“值班中”、“接班中”自動(dòng)變更，“應(yīng)急處置”狀態(tài)由值班負(fù)責(zé)人手動(dòng)設(shè)置，具有最高優(yōu)先級(jí)。實(shí)現(xiàn)運(yùn)行值班狀態(tài)信息顯示，并且可添加當(dāng)班期間“自然災(zāi)害預(yù)警”相關(guān)發(fā)布和解除信息，各生產(chǎn)人員通過主動(dòng)查閱值班信息，可減少不必要的電話聯(lián)系，保證值班人員工作的流暢性和連續(xù)性。

由于該水電站采用調(diào)控一體化兩地值班模式，各值班點(diǎn)分散，值班員到達(dá)各值班點(diǎn)路程各不相同。以中班14：00 上班出發(fā)為例，值班人員到達(dá)電站左岸廠房值班室約需20 min，值班人員到達(dá)電站右岸廠房值班室約需15 min，到達(dá)電站控制樓值班室約需5 min，到達(dá)遠(yuǎn)方電站調(diào)度大廳約需10 min。實(shí)現(xiàn)基于信息化智能化的人員智能定位后，在到達(dá)各值班點(diǎn)后完成工作交接的值班人員，可以接入網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)，值班負(fù)責(zé)人只需查看位置信息即可確認(rèn)各值班點(diǎn)人員是否完成工作交接，再進(jìn)行線上班前會(huì)，無(wú)需再電話確認(rèn)。

對(duì)于當(dāng)班期間的巡檢工作，當(dāng)前是采用對(duì)各設(shè)備點(diǎn)掃碼記錄再上傳的方式，巡檢記錄中只有巡檢點(diǎn)位和時(shí)間信息。在實(shí)現(xiàn)基于信息化智能化的人員智能定位后，值班負(fù)責(zé)人可通過定位信息，實(shí)時(shí)刷新巡檢人員的路線狀態(tài)，掌握正常的巡檢工作信息。巡檢路線通過各定位點(diǎn)，自動(dòng)對(duì)設(shè)備條碼點(diǎn)巡檢確認(rèn)，不再需要手動(dòng)掃條碼確認(rèn)，并且可以根據(jù)定位點(diǎn)自動(dòng)形成三維巡檢路線軌跡，立體顯示巡檢路線記錄，不僅可以使巡檢人員專注檢查設(shè)備，而且可以通過回溯路線防止漏檢。

在設(shè)備檢修期間，多工作面同時(shí)開展工作，廠房?jī)?nèi)人員眾多，分布廣泛，安全隱患增多，人的不安全行為會(huì)成為最大的安全隱患。實(shí)現(xiàn)基于信息化智能化的人員智能定位，工作人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，能夠動(dòng)態(tài)掌握工作班成員位置信息，尤其有利于對(duì)動(dòng)火消防安全的預(yù)防管理，工作人員在指定位置進(jìn)行動(dòng)火，使消防管理人員對(duì)動(dòng)火人員和位置一目了然，提高了針對(duì)性和便利性。對(duì)于操作人員和維護(hù)人員，準(zhǔn)確的位置信息不僅有利于指揮應(yīng)急處置和指引疏散危險(xiǎn)區(qū)域工作人員，還可增加求救信號(hào)，保證對(duì)廠房突發(fā)身體疾病的工作人員的緊急救援，使安全生產(chǎn)工作更具有主動(dòng)性和針對(duì)性。

以電站右岸某帶融冰裝置的線路由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修操作流程為例，詳細(xì)流程如圖3 所示。

圖3 帶融冰裝置的線路由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修操作流程

（1）收到操作通知，操作人和監(jiān)護(hù)人提前準(zhǔn)備好操作票，到電站GIS 室對(duì)應(yīng)500 kV 開關(guān)處等待調(diào)度正式下令；

（2）調(diào)度正式下令后，操作500 kV 開關(guān)轉(zhuǎn)熱備用，在斷開500 kV 開關(guān)后，現(xiàn)場(chǎng)操作人員檢查開關(guān)狀態(tài)；

（3）拉開線路側(cè)6 刀閘，現(xiàn)場(chǎng)操作人員檢查6 刀閘是否正確動(dòng)作；

（4）前往右岸出線場(chǎng)，從右岸GIS 室到右岸出線場(chǎng)3 刀閘處路程需要用時(shí)約13 min；

（5）拉開線路側(cè)融冰3 刀閘，現(xiàn)場(chǎng)操作人員檢查融冰3 刀閘是否正確動(dòng)作；

（6）500 kV 開關(guān)由熱備用轉(zhuǎn)冷備用，需要現(xiàn)場(chǎng)人員回到右岸GIS 室檢查其動(dòng)作情況，同樣需要用時(shí)約13 min；

（7）合上線路側(cè)融冰317 地刀及37 地刀，現(xiàn)場(chǎng)人員再次到達(dá)右岸出線場(chǎng)，同樣需要用時(shí)約13 min；

（8）合上線路617 地刀及67 地刀，500 kV 開關(guān)由冷備用轉(zhuǎn)檢修，現(xiàn)場(chǎng)人員再次回到右岸GIS 室，同樣需要用時(shí)約13 min；

（9）退出500 kV 線路保護(hù)及開關(guān)保護(hù)，操作人員到達(dá)右岸保護(hù)盤室需要3 min；

（10）線路由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修操作完成，匯報(bào)調(diào)度。

綜上所述，右岸500 kV 線路操作一般情況下需要現(xiàn)場(chǎng)人員在右岸GIS 室、右岸保護(hù)盤室、右岸出線場(chǎng)3 個(gè)地方不斷行動(dòng)，在出現(xiàn)特殊情況，如監(jiān)控系統(tǒng)突然出現(xiàn)線路相關(guān)報(bào)警信息需要現(xiàn)場(chǎng)人員檢查確認(rèn)時(shí)，更需要值班負(fù)責(zé)人準(zhǔn)確知曉現(xiàn)場(chǎng)操作人員位置，實(shí)現(xiàn)人員的最優(yōu)高效調(diào)度。

具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，首先可通過智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)定位功能[3]?？稍谠O(shè)備工作室行政電話或調(diào)度電話處張貼定位二維碼，在智能手機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)應(yīng)用中新增“掃碼定位”模塊，掃描二維碼定位碼后，現(xiàn)場(chǎng)人員在應(yīng)用中選擇工作狀態(tài)和停留時(shí)間。工作狀態(tài)可選擇待令、操作、應(yīng)急檢查、緊急求助等，停留時(shí)間可根據(jù)工作情況選擇大概時(shí)間，例如5 min、10 min、15 min、20 min 至3 h（每間隔5 min），在終端顯示人員位置信息，顯示直到停留時(shí)間，到時(shí)間后人員信息不再顯示。對(duì)于運(yùn)行值班員工作，值班負(fù)責(zé)人可直接查看確認(rèn)值班員位置和狀態(tài)，例如某某值班員目前在右岸副廠房辦票室，狀態(tài)為待命；某某值班員目前在6F 發(fā)電機(jī)層，狀態(tài)在操作（或應(yīng)急檢查）中；某某值班員在18F 機(jī)組技術(shù)供水室，狀態(tài)是求助，需要立即派人協(xié)助。這種方法需要現(xiàn)場(chǎng)工作人員主動(dòng)選擇定位，值班負(fù)責(zé)人能夠大概知曉人員信息及工作狀態(tài)，相比于目前通過電話匯報(bào)當(dāng)前位置，值班負(fù)責(zé)人靠自己記住人員工作信息，這種方法有利于值班負(fù)責(zé)人概覽全廠人員狀態(tài)信息，把控全局，履行人員調(diào)度管理職責(zé)，保證電力安全生產(chǎn)。

其次可通過安全帽內(nèi)置專用定位芯片實(shí)現(xiàn)定位功能。芯片可以集成使用者的身份信息，在廠房工作必須佩戴安全帽，當(dāng)佩戴內(nèi)置芯片的安全帽時(shí)，芯片開始工作，通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)，傳輸實(shí)時(shí)工作人員位置信息，位置信息可以每5 s刷新一次，在中控室實(shí)時(shí)準(zhǔn)確顯示位置信息。相比于智能手機(jī)定位功能，安全帽內(nèi)置芯片能實(shí)現(xiàn)更加實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的位置信息，但是不能顯示實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的人員狀態(tài)信息。

最后可通過智能手表實(shí)現(xiàn)定位功能。工作人員在廠房作業(yè)時(shí)，通過佩戴工作專用智能手表，連接廠房?jī)?nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確發(fā)送位置信息和人員狀態(tài)信息。智能工作手表可定制身份信息，或者手動(dòng)設(shè)置身份信息；智能工作手表在廠房?jī)?nèi)連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)后，可以每隔10 s 通過定位芯片，向監(jiān)控終端發(fā)送位置信息；智能工作手表可以連接智能手機(jī)，在嘈雜的廠房環(huán)境中完成手機(jī)來(lái)電提醒；智能工作手表還可以直接選擇人員工作狀態(tài)、身體狀態(tài)、簡(jiǎn)要工作內(nèi)容等。

3 優(yōu)勢(shì)與解決的問題

（1）提高電站生產(chǎn)管理效率。大型水電站內(nèi)洞室眾多，環(huán)境復(fù)雜，對(duì)于水電站工作人員的配置和安全生產(chǎn)有著嚴(yán)格的要求，既需要現(xiàn)場(chǎng)人員做到安全高效施工作業(yè)，又需要中控室值班人員及時(shí)準(zhǔn)確與作業(yè)人員溝通交流，保證值班人員掌握全電站工作狀況，基于“以人為本，科技優(yōu)先”的發(fā)展理念，建設(shè)基于信息化智能化的人員智能定位系統(tǒng)，可以提高溝通協(xié)調(diào)效率，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)工作人員安全施工，規(guī)范作業(yè)，可以極大提高全電站生產(chǎn)管理效率[4]。

（2）提高突發(fā)狀況下電站緊急疏散能力。大型水電站若是發(fā)生水淹廠房、地震、火災(zāi)等重大險(xiǎn)情，保證現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的生命安全是第一要?jiǎng)?wù)。建設(shè)基于信息化智能化的人員智能定位系統(tǒng)，在充分了解水電站結(jié)構(gòu)和人員作業(yè)位置情況下，應(yīng)對(duì)不同險(xiǎn)情時(shí)爭(zhēng)分奪秒，優(yōu)先疏散面臨最嚴(yán)重生命威脅的人員。例如發(fā)生水淹廠房，立即通知并指引廠房最低高程的作業(yè)人員向上迅速撤離；發(fā)生地震或火災(zāi)，立即通知并指引廠房?jī)?nèi)作業(yè)人員通過就近逃生通道向廠房外迅速撤離[5]。

（3）提高電站信息化智能化水平。電站生產(chǎn)信息具有涉及部門多、內(nèi)容復(fù)雜、工作面廣的特點(diǎn)，中央控制室作為實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息匯集中心，應(yīng)具有分層次、分級(jí)別綜合處理信息能力。目前的生產(chǎn)信息綜合處理方式，主要是值班負(fù)責(zé)人員手動(dòng)總結(jié)歸納，建設(shè)基于信息化智能化的人員智能定位系統(tǒng)，可以提高生產(chǎn)信息的集中度和準(zhǔn)確性，對(duì)于不同的生產(chǎn)工作，可以調(diào)取不同類別的信息，及時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行反饋，提高了獲取生產(chǎn)信息便利性，同時(shí)提高了電站信息化智能化水平。

（4）提高生產(chǎn)安全信息報(bào)送能力。無(wú)論是電網(wǎng)調(diào)度還是公司內(nèi)部管理，對(duì)信息匯報(bào)均有明確且嚴(yán)格的要求，電站運(yùn)行值班人員必須保證安全生產(chǎn)信息匯報(bào)的及時(shí)性和正確性。建設(shè)基于信息化智能化的人員智能定位系統(tǒng)，電站具有較高的信息化智能化水平，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)，電站中央控制室顯示屏能夠分層次、分級(jí)別地全面顯示安全生產(chǎn)信息，有利于值班人員及時(shí)獲取第一手準(zhǔn)確的設(shè)備狀態(tài)和人員信息，保證在時(shí)限內(nèi)向調(diào)度部門和領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)正確的生產(chǎn)信息。

4 可能存在的疑難與解決提升方向

建設(shè)覆蓋全水電站的人員智能定位系統(tǒng)可能存在部分疑難問題：①部分洞室與廊道沒有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，一般情況下沒有人，例如導(dǎo)流洞排水泵房、大壩各層廊道等，這些地方覆蓋無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性較差。這一類很少開展工作無(wú)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的偏遠(yuǎn)泵房或廊道，可建立特殊工作地點(diǎn)名錄，提示這些地方有無(wú)法及時(shí)聯(lián)系工作人員的風(fēng)險(xiǎn)，要求在這些地方工作的人員，工作前后必須通過行政電話或調(diào)度電話通報(bào)基本信息，包括工作內(nèi)容和人數(shù)。②網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)定或中斷，定位設(shè)備故障導(dǎo)致人員信息上送滯后或卡頓等困難，這種情況需要建立完善的通信中斷應(yīng)急處置機(jī)制，及時(shí)聯(lián)系通信值班人員處理。③現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員不夠重視，廠房?jī)?nèi)定位設(shè)備與人員分離，導(dǎo)致定位信息不準(zhǔn)確，需要及時(shí)聯(lián)系的人員聯(lián)系不上，這種情況要加強(qiáng)所有進(jìn)入廠房作業(yè)人員的安全教育，明確在廠房工作時(shí)人員與定位設(shè)備不分離，并且只適用廠房環(huán)境，離開廠房不使用人員定位系統(tǒng)，不泄露個(gè)人隱私。

5 結(jié)語(yǔ)

建設(shè)基于信息化智能化的人員智能定位系統(tǒng)，通過智能工作手表兼具定位芯片的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位功能和智能手機(jī)的選擇人員工作狀態(tài)信息功能，在廠房無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完備的情況下，可以通過智能手表+無(wú)線網(wǎng)絡(luò)+顯示終端來(lái)實(shí)現(xiàn)廠房工作人員實(shí)時(shí)準(zhǔn)確位置信息和工作狀態(tài)的顯示，有利于值班負(fù)責(zé)人概覽全廠人員狀態(tài)信息，把控全局，合理高效安排日常工作，履行人員調(diào)度管理職責(zé)，保證電力安全生產(chǎn)；有利于緊急狀態(tài)下，應(yīng)急指揮人員統(tǒng)攬廠房工作人員信息，指揮應(yīng)急處置和指導(dǎo)人員疏散，在地下廠房、隧道等洞室或地下洞室群環(huán)境與視頻監(jiān)控、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)一起形成安全管理一體化平臺(tái)，有效完成人員安全管理及緊急情況下的人員搜救工作，可以降低事故損失，減小事件影響；有利于智能水電站的建設(shè)，提高生產(chǎn)運(yùn)行效能，展示高效智能化水電站的良好形象。