摘要：水电站具有封闭、多层等复杂环境特点，人员日常设备巡检、操作等作业过程安全风险高，加之安全管控大多采用人盯人，存在随意性强、时效性差且无法量化等问题。依托先进的物联网、UWB定位技术，研制了具有多维度感知功能的可穿戴物联网标签和具有高精度定位功能的分布式物联网设备，并基于云平台的水电站人员安全监护系统，能够实时获取现场作业人员的生命体征、空间位置等作业过程安全信息，为水力发电企业提供了一种可参考的现场作业过程安全风险智能化管控手段。
　　关键词：水电站;物联网;UWB;智能穿戴;安管管理
　　1 引言
　　目前大多数水电厂现场作业过程安全监控依靠人来实现，安全监控措施及管理办法较为离散，且发现问题后实时处置能力随人素质影响因素大，比如：作业人员走错间隔生产事故和人身伤亡、因不同作业人员之间的沟通不畅造成的误操作导致他人伤亡等事故[1-3]。因此，本课题拟结合水电厂作业环境、安全管理现状，依托先进物联网、智能感知等技术，开展具有多维度感知功能的可穿戴设备和系统，实现水电厂作业安全风险管控数字化、智能化。
　　2 系统总体设计及功能
　　水电厂人员作业过程安全监控安全监护系统设计，首先基于物联网-工业互联网技术，采用经典的工业互联网平台三层架构实现整体设计，涵盖了人员定位、3D数字化、应急指挥等内容，并开发了安全监控、过程跟踪、智能预警、语音通讯以及系统配置等安全管理功能，形成了水电站现场作业相对闭环的人员安全监护智能化系统。
　　2.1 系统智能设备组成
　　本系统主要通过集成适应于水电厂特殊环境的多种状态感知功能的可穿戴物联网标签和具有高精度定位功能的分布式物联网设备，实时获取水电站现场人员作业过程安全风险信息，其系统设备组成如图1所示。
　　（1）人员定位技术：主要采用了超宽带（UWB）协议进行高精度定位和末端通信，定位精度不低于10cm，单超宽带定位基站监测距离达50m，系统监测范围可大于500万平方米。
　　（2）智能穿戴设备：主要包含了手環（手表式）、智能安全帽、缚带式（智能安全带、智能头灯等）等，其中手表式具有心率监测、跌落监测等功能，实现员工在核心生产区的实时定位、生命体征监测等功能;智能安全帽具备精确定位、违章提示、视频对讲等功能，实现通过自动辨识安全隐患和违章行为，及时发出预警信息。
　　2.2 系统主要功能
　　人员安全监护系统在水电厂核心生产区域和厂房中实现对现场人员的安全监护和高精度定位，具体功能包括：
　　（1）精确定位：复杂多径环境中定位精度可达20厘米;
　　（2）生命监护：发生心率突变或超过阈值时，后台报警;
　　（3）坠落报警：发生高空坠落时，后台报警;
　　（4）事前警告：发生位置异常时，手环立刻震动并有文字提示，同时后台报警;
　　（5）临时布设：移动型基站无弱电施工，可以用于炉膛等封闭空间;
　　（6）一键呼救：现场人员可以通过安全手环上的紧急按钮一键呼救;
　　（7）电子围栏：可以分组、分人设置临时或者永久电子围栏;
　　（8）数据管理：历史轨迹重演、历史数据统计、历史报警统计;
　　3 工程应用实例
　　项目以国能大渡河公司某水电站为例，结合该水电站厂房结构、设备布置等特点，依据电厂日常人员作业安全风险防控要求，针对其主厂房主变室、发电机层、电气夹层、水轮机层、GIS室等重点区域进行了定位环境搭建，通过存在性零维定位、一维定位和二维定位相融合的业务功能需求研究，实现了该水电站主厂房关键场景人员精准定位，其系统设备组成如图2所示。
　　该系统及相关智能设备在国能大渡河公司所属某水电站生产现场安装应用，实现了作业现场人员实时定位;实现了智能穿戴设备人员与系统实时通信，且管理人员可通过语音、视频对现场施工人员进行指挥，现场人员也可时汇报现场作业情况等功能，有效地提升了现场作业人员安全监护智能化水平和形成了可追溯的数据资料。
　　4 结语
　　水电站人员安全监护平台作为一款集成智能穿戴设备和UWB定位技术的高级应用软件，经现场运行调试表明，它能弥补水电站现场作业人员过程管控无智能化手段而造成的人因事故，实现了水电站作业过程安全风险管控数字化、智能化，使得现场作业过程可追溯、透明化。
　　参考文献
　　[1]沈顺钬，肖伟豪.水电厂外委工程安全管理[J].电力安全技术，2019，21（10）：10-12.
　　[2]余洋.水电厂运行安全管理研究[J].科技创新与应用，2017（32）：132-133.
　　[3]卢娟.向家坝水电厂企业标准体系建设实践[J].水力发电，2014，40（10）：20-23.
　　作者简介：
　　叶亚林（1984-），女，湖北黄冈，助理工程师，学士，研究方向为水电站设备管理及业务系统开发。
　　刘育（1989-），男，四川平昌，工程师，硕士，研究方向为水电站设备状态监测与故障诊断技术研究。