基于改进五防锁的倒闸操作智能监护系统

谢宗喜 石磊 许佳

摘要：分析了当前倒闸操作模式的弊端，提出一种智能终端倒闸操作监护系统。该系统基于改进五防锁的接收装置，开发一种具备语音识别、图像处理和视频通讯功能的智能监护系统。该监护系统终端根据操作项目顺序唱票，并利用语音识别技术自动识别操作人员复诵内容，验证无误后发出开锁命令，打开五防锁具；每项操作完成后，通过AR视频技术对一次设备、二次压板等操作结果状态进行识别验证。通过对倒闸操作全过程按操作顺序进行管控，可有效杜绝无票操作，漏项、跳项操作行为。可有效解决今后单人操作、检修人员操作的安全监护问题。

关键词：倒闸操作，监护，智慧，语音， AR，图像

前言

倒闸操作是变电生产中最基础一项的重要工作。安全高效地完成每一项操作任务，不仅关系到电力系统的稳定运行，还和操作人员安全及设备安全息息相关。

为了加强现场管控，保障每次倒闸操作的顺利进行，公司不仅出台了多项倒闸操作实施细则，而且从监控系统到测控装置再到就地机构箱设置了逻辑闭锁、电气闭锁、机械闭锁等多重防误闭锁措施。但是，误操作事件仍时有发生^[1]。分析发现，规章制度与五防系统都是“无声”的，不能在关键时刻给予操作人员正面的、指向性的引导，无法及时告知操作人员对异常情况的正确处置方法。

在大数据、语音和图像识别、VR服务技术流行的今天，电力系统的智能信息化程度越来越高^[2-4]。电力工作者可在市面上寻求成熟的、便捷的技术与设备，将其引入到变电站倒闸操作流程中，来支撑原有模式的改进。从而实现远方监护，在降低操作风险的同时极大提高了倒闸操作效率，此外还可减少对现场人员的需求，更合理地配置运维人员力量。

本设计基于改进五防锁的接收装置，开发一种具备语音识别、图像处理和视频通讯功能的智能监护系统。该监护系统终端通过对倒闸操作全过程按操作顺序进行管控，可有效杜绝无票操作，漏项、跳项操作行为。可有效解决今后单人操作、检修人员操作的安全监护问题。

1目前倒闸操作模式分析

在各项规范细则的补充下，当前倒闸操作的安全性可得到很好地保障，然而对于操作人员来说，流程繁琐、冗余，主要存在以下不足^[5]:

1监护人对操作人的操作起监护作用，对整个操作的正确性负责，容易养成操作人对监护人的依赖。

2目前对倒闸操作的记录仅为录音方式，伪造难度低，无法达到从侧面约束操作人员规范操作的效果。

3在操作工具方面，操作人员需携带钥匙、对讲机、万用表、安全工器具及录音笔等工具，数量较多，容易遗漏。

4目前，变电站中的设备普遍运行时间较长，一、二次设备的可靠性低，操作过程中出现异常的概率增大。

变电站正朝着无人值守的方向发展，倒闸操作模式同样需要做出相应的调整，在保证倒闸操作正确性与安全性的前提下，减少现场工作人员数量，合理配置运维人员力量。针对当前倒闸模式的缺点，以及变电站未来的发展方向。本文提出一种改进的倒闸操作智慧监护系统。

2智慧监护系统

本系统由改进的智能五防锁、数据处理服务器、智慧监护APP组成。系统框架图如图1。

图1倒闸操作智慧监护系统框架

智慧监护系统的开发的核心防误模块为语音识别和图像识别模块算法。操作票进入操作流程，监护系统移动端会按操作票步骤逐条朗读，等待操作人员进行复诵，操作人员复诵过程中，自动核对操作人员复诵语音内容是否正确，若出现错误则提醒操作人员仔细核对。操作票根据特定设备和特定操作任务而编写，根据操作规程，设备类型和操作术语倒闸票管理模块设定中的操作票专家数据库，可以很好的与现场情况匹配，满足实际操作票安全执行的需要^[6]。

2系统组成部分

2.1改进的自动五防锁

改造五防锁具有GPS定位功能，信号接收装置能够接收识别程序确定后自动开启解锁。

2.2数据处理服务器

具有倒闸操作票管理模块、用户权限管理模块、视频通信模块、通信模块。强大的支持平台是实现智能操作票管理的基础，可以有效进行操作的管理、保存、流转、倒闸操作情况统计分析汇总。

2.3智慧监护系统

APP具有语音提示功能和内置式摄像头。基于安卓系统的APP 具有倒闸操作票监护模块、语音识别模块、图像识别模块、视频通信模块、通信模块。

1. 倒闸操作票监护模块

根据倒闸操作任务生成电子操作票，利用APP程序对倒闸操作进行监护。

（2）语音识别模块功能

监护系统终端根据操作项目顺序唱票，系统自动核对操作人员复诵语音内容是否正确，若出现错误则提醒操作人员仔细核对。

还可以同步进行操作录音，保证操作人复诵操作票内容正确无误。语言识别系统在PC 系统上完成模板训练，能在保证识别率的条件下提高实时响应速度，具有很高的实用性。

（3）图像识别模块功能

根据特定设备类型设定监控系统中的一次设备、二次压板状态专家数据库，可以很好的与现场情况匹配，满足实际操作安全执行的需要。对设备的操作状态进行拍照处理，利用专家库中的数据，进行状态识别，若满足操作票要求，则进行操作票下一步骤。

（4）视频通信模块功能

终端设备移动摄像头采集操作人员面前的设备编号，进行文字化处理，然后与操作票中设备编号进行比对是否正确，若两者一致则向五防专责负责人发出申请。五防专责人通过现场视频确认，远程授权解锁。改造五防锁使其能够接收识别程序，确定后自动开启解锁。

监控系统也可远程摄像，远方监控人员可以通过视频确定设备的操作结果状态以及操作人员的操作进展。发现不规范或违规操作，及时提醒并制止。

3系统特点

该系统基于新型电网操作票智能安全执行系统，调度员或者值班员采用视频远程监护，现场操作人员与电脑进行人机操作票复诵核对，采用图像识别和语音识别模式完成倒闸操作过程。与传统的倒闸操作模式相比，减少了操作人员和监护人员工作量，提高了工作效率，原来需要2 个人在现场共同完成的工作变成只需要1 个工作人员在现场独立完成，无需手持操作票、录音笔和记录操作时间等工作。系统操作票执行过程如图2。

图2倒闸操作票执行流程

（1） 可靠地安全校验功能。

文字识别功能：可以使用电脑代替人眼识别站所名称， 开关编号间隔是否正确；语音识别功能：可以使用电脑代替监护人员与操作人进行操作票复诵核对，保证操作人员复诵准确无误。若有复诵信息和设备状态图方面的错误，系统立即给出告警提示，同时调度员与值班员亦会收到告警信息。

（2） 完善的操作全过程安全管理功能， 系统通过流程环节，实现操作票整个周期的无纸化作业。

4 系统开发难点与工程实用价值

电力公司运维部门对电网倒闸操作过的操作票复诵环节有着严格的用语要求， 操作人员和监护人员采用标准普通话完成操作任务的复诵和确认工作。电网操作票采用标准流程和标准化用词， 因此对于建立语音识别所需的语音数据库要有可操作性和识别准确度，主要难度在于对环境噪声的滤除。系统采用先进的语音识别系统的实现方法，在嵌入式系统上完成语音识别功能、在电脑系统上完成模板训练功能的软件架构。

采用智慧监护系统代替现场监护人的工作， 可以使常规的电网倒闸操作工作减少人工时，可最大限度避免误操作的发生，减少因误操作导致的设备、人身的损失。

参考文献

[1]袁东栋,吴展锋.基于可视化终端的变电站倒闸操作新模式探讨[J].电工技术,2019(21):124-125+127.

[2]谭诚,姜润东,刘成源,吕忠玲,刘怀东.基于VR的倒闸操作票模拟与培训仿真技术初探[J].东北电力技术,2017,38(02):57-59+62.

[3]董晓峰,顾晓文,王业,朱国防.电网倒闸操作票智能监护系统设计[J].中国电力,2015,48(12):16-22.

[4]董晓峰,顾晓文,周恒,朱国防.基于智能穿戴设备的电网操作票安全执行系统设计[J].江苏电机工程,2015,34(03):64-66.

[5]戴昊,陈鲲,邵心元,张虎.变电站倒闸操作全程实时防误技术研究与应用[J].电工技术,2019(10):84-86.

[6]邓其军,周洪,吴昌博,鲁觉,张子扬.一种新型配电网倒闸操作票生成及防误系统[J].电力自动化设备,2009,29(06):123-126.ⁱ

i作者简介：

许佳（1991—），男，湖北咸宁，硕士研究生，从事高压一次设备方面的研究。Email：[e-mail]