北斗高精度定位终端在变电站人员安全防护领域的应用--电力应用_中海达解决方案

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北斗高精度定位终端在变电站人员安全防护领域的应用



项目背景

由于变电站传统作业方式技防不足,缺乏科学高效的管控手段,容易导致作 业人员安全预警滞后,管理者无法实时监控作业过程、无法进行轨迹回放、无法 实时指挥调度等问题,进而在一定程度上造成人员伤亡、财产损失。受客户委托, 中海达为国网某变电站提供人员安全防护技防升级,精准保障作业人员安全。

▲国网某变电站作业现场

痛点分析 

本项目面临三大痛点:一是变电站作业环境复杂,电磁干扰影响严重,将导 致定位设备精度不准确;二是项目需打通室内外一体化定位难题。传统的定位方 式都较为单一,无法在同一个设备上实现室内外定位;三是对定位设备的精度要 求较高,需要对区域内作业人员入侵进行实时预警告警。

实施方案

针对本项目要求,中海达提供北斗基站与 UWB 基站建设,高精度地图采集等基础设施服务。通过使用自主研发的北斗高精度智能安全帽 Qbox S30、北斗高精度手机 Qmini A10(UWB)、UWB 工卡等多款厘米级高精度定位终端,与电网北斗高精度位置服务系统进行连接,形成一套完整的变电站作业安全防护系统,通过技防手段确保电力作业安全。

方案中,北斗高精度智能安全帽 Qbox S30、北斗高精度手机 Qmini A10(UWB)等因含小型化全方向螺旋天线,具备较强的抗电磁干扰能力,能保障定位设备数据传输与精度的准确性;同时,中海达的北斗高精度终端产品形态多,小巧可穿戴,具备厘米级定位、通信、拍摄等功能,在同一个设备上就能实现变电站人员室内外一体化定位,对作业人员进行实时预警告警。

北斗高精度智能安全帽

▲北斗高精度智能安全帽 Qbox  S30  ▲北斗高精度手机 Qmini  A10(UWB  ▲UWB 工卡


作业过程

一、北斗基站与 UWB 基站建设

根据现场条件和作业需求,项目进行北斗基站、UWB 基站等基础设施建设。

1.北斗基站建设

选点与踏勘

在实地踏勘前,先向客户发送拟定站点情况调查表,落实土地或屋顶使用以及供电、通信、供水、站址安全防护等基础设施支撑条件,制定勘选工作计划, 准备好仪器设备和资料;在选点地址上架设大地型扼流圈天线,天线架设的高度应与拟建观测墩的高度一致,采集与下载观测数据并转换为标准文件,采用数据质量分析软件对观测数据进行处理分析,测试结果中观测数据可用率应不小于95%,平均多路径影响 MP1 应小于 0.5m,MP2 和 MP3 应小于 0.65m,测试结果填入“站址实地测试结果表”。


 

▲选点与踏勘作业现场

 

观测墩建设

为了更快更好地建设观测墩,在混凝土浇灌前,将预先定制加工好的大理石板垂直固定在墩体底部四周,并且应以不锈钢圆桶为中心,侧面四块大理石板垂直固定,大理石之间的接合用胶水粘合,外围用细铁丝捆绑固定。当观测墩浇灌的混凝土凝结后,应对观测墩柱体整饰,包括清理不锈钢圆桶的外包装胶纸,去除柱体的水泥污点,保证柱体不锈钢圆桶光亮,无污点。同时,观测墩底部至观测室之间铺设 PVC 穿线管,避免天线电缆外露,保证室外观测墩美观、一体化和规范化。

▲观测墩施工

 

数据中心设备安装及高精度解算软件部署

安装调试包括数据中心网络布设、服务器和网络设备安装以及高精度解算软件部署,网络调通后,接收机的观测数据通过网络通道传输至服务器,解算软件完成配置后即可播发差分服务。

精度验证

在基站覆盖范围选择三个已知点, 北斗高精度定位终端连接北斗基站达到固定解后,放置在已知点上平滑采集20 次,获取的坐标与已知点坐标求差,误差在 2 厘米以内,那么基站精度符合要求。

 


▲北斗高精度手机 Qmini  A10(UWB)精度验证


2、UWB 基站建设

UWB 基站建设主要施工内容包括基站架设,交换机机柜固定,穿线管固定, 通讯线缆敷设,电源线敷设,内部接线,设备调试等。

 

▲UWB 基站壁装与吊装安装

 

在项目建设过程中和试运行过程中安排具有认证工程师资格的技术工程师现场进行调试。调试内容包括系统运行状况分析、系统性能调整,在经客户同意的情况下实施系统性能调整、进行系统备份与系统测试,最后将系统交付客户正常运行。

 

二、高精度地图采集(变电站数据采集)

通过使用中海达自主研发的 RTK  设备,连接北斗基站后精度可达厘米级,能采集精准的矢量数据。变电站数据采集内容包括变压器、电容器、接地刀闸等各类带电设备。除设备外,也能采集变电站范围内的道路、房屋、草地、空地、围墙等地类。

变电站数据采集结束后,通过 Arcgis 绘制设备、道路以及其他图层。依照现场情况,对各个区域进行属性录入,最终绘制成专题地图。

▲变电站数据采集

 





成果展示

通过使用多种北斗高精度定位终端,实现的功能如下:

人员位置定位:通过使用北斗高精度智能安全帽 Qbox S30北斗高精度手机Qmini A10(UWB)UWB 工卡,管理者可实时查看作业人员位置与行动轨迹,获取人员信息,进行可视化指挥调度。

 北斗高精度定位终端

▲查看历史轨迹


电力设备巡检:通过使用北斗高精度手机 Qmini A10(UWB),能关联作业计划,进行设备保护记载,并依据线路——巡检点——设备进行标准化巡检。支撑标准选项、文字录入、拍照上传、现场录音等多种记载方法,支撑数据安全与存储,无缝集成后台处理体系,许多巡检数据导出查阅,然后结束对巡检内容的实时把控和安全呼应,实现电力设备巡检信息化。

 电力设备巡检

▲电力设备巡检

 

作业安全预警:通过使用北斗高精度智能安全帽 Qbox S30、UWB 工卡,可实现人员室内外厘米级定位;同时,划定二三维电子围栏、进出围栏报警,后台指挥中心和北斗高精度安全帽 Qbox S30 可实现双向声光报警、智能报警(脱帽、跌落、登高、静默、SOS 报警等),进行全方位、全天候远程智能监控。

电子围栏

▲划定电子围栏


远程指挥协助:通过使用北斗高精度智能安全帽 Qbox S30,可实现音视频通话(后台指挥中心与北斗安全帽实现视频对讲,现场作业可视化),语音对讲(后台监控中心与北斗高精度智能安全帽单呼对讲或群呼对讲),无覆盖距离限制。遇到紧急情况,作业人员可第一时间远程请求支援并采取应急措施;同时,北斗高精度智能安全帽 Qbox S30 上的摄像头可实时采集作业实况并回传图片、视频, 管理者通过远程监控,可实时了解作业人员工作情况并规范工作流程。

北斗高精度智能安全帽

▲远程指挥协助

 

项目总结

通过在变电站使用北斗高精度智能安全帽 Qbox S30、北斗高精度手机 Qmini A10(UWB)、UWB 工卡等多种北斗高精度定位终端,能实现地图精准显示,人员厘米级定位及安全防护,作业可视化、规范化并实时安全预警,用技防手段保障电网作业安全,大幅提升作业效率。