基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法及系统与流程

本发明涉及变电站安全监测，更具体地说，它涉及基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法及系统。

背景技术：

1、在变电站业务应用中，智能检修是其中很重要的一环，如果对人员作业环境、设备、人员安全行为管控不到位，时有发生人员伤亡事件；特别是针对吊车业务、带电作业等；所以在变电站应用中，除了最重要的设备的安全保障之外，人员行为安全也成为了变电站业务应用中非常重要的环节。

2、目前，针对变电站巡检作业中所面临的人员行为安全问题，主要是运用了三维激光扫描技术对变电站室内外进行精细的三维建模，从而构建变电站数字模型；再利用uwb+北斗的高精度定位技术，变电站室内外作业人员通过配戴智能手机，实现对其实时定位；最后根据作业内容规划作业路径、绘制电子围栏，根据作业人员的位置信息，对跨越危险区域的违规行为进行自动识别，并在系统上和手环上同时发出危险警告信号。但是，现有的安全检测通常是笼统的绘制电子围栏，不能可靠的适应不同类型的带电设备；且只能在跨越电子围栏时才能进行报警，无法对跨越行为进行提前预警。

3、为此，发明人提出基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法及系统，解决上述问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法及系统，通过带电设备的属性信息及空间位置信息合理构建危险区域和安全区域，基于交叉检测算法分析人员是否可能跨越区域边界，对可能跨越的人员进行距离计算，对小于预警阈值的距离进行报警，实现人员安全的提前预警。

2、本申请第一方面，提供基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法，包括：

3、s1、基于变电站数字模型获取带电设备的属性信息及空间位置信息，基于智能穿戴安全帽获取人员的位置信息；

4、s2、根据带电设备的空间位置信息和属性信息构建危险区域，根据作业范围构建安全区域；

5、s3、分析所述人员的位置信息是否落入所述危险区域内或所述安全区域外，如落入则立即进行报警，如未落入则基于交叉检测算法计算人员的位置信息与区域边界的距离，若距离小于预警阈值则进行报警。

6、采用上述技术方案，将变电站的数字模型、人员位置信息和带电设备有机结合在一起。基于带电设备的空间位置信息和属性信息构建危险区域，根据作业范围构建安全区域；危险区域的尺寸根据带电设备的属性信息设置，能够满足不同类型带电设备对安全距离的需求，对人员行为安全进行准确的预警；同时，基于交叉检测算法分析人员是否可能跨越边界，对于可能跨越边界的人员进行距离计算实现提前预警。

7、在一种可能的实施方式中，步骤s3包括：

8、s31、将人员的位置信息转化为变电站数字模型中的人员坐标，将危险区域和安全区域转化为区域平面方程组；

9、s32、分析所述人员坐标是否落入危险区域平面方程组的范围内或安全区域平面方程组的范围外，如落入则进行报警；如未落入则执行步骤s33；

10、s33、根据人员坐标和行进方向分析人员是否可能跨越区域平面方程组中的平面，如可能则计算人员坐标与该平面交点的距离，如距离小于预警阈值则进行报警。

11、在一种可能的实施方式中，步骤s33包括：

12、基于人员坐标和人员行进方向构建直线方程，分析所述直线方程的方向向量与区域平面方程组中各平面的法相量是否相交，如相交则表示人员可能跨越所述平面并计算交点坐标；

13、计算人员坐标与平面交点坐标的距离，如距离小于预警阈值则进行报警；

14、如果人员坐标与平面重合，则直接进行报警；

15、如果人员坐标与平面平行，则基干预警阈值进行判断，小于则进行报警。

16、在一种可能的实施方式中，步骤s31包括：在人员进行平面作业时，将危险区域和安全区域转化为x、y方向的二维平面方程，构成区域平面方程组；

17、在人员进行登高作业时，将危险区域和安全区域转化为x、y、z方向的三维平面方程，构成区域平面方程组。

18、在一种可能的实施方式中，步骤s33包括：在多个人员进行平面作业时，分别分析各个直线方程与区域平面方程组是否存在交点，如存在且人员坐标到交点坐标的距离小于预警阈值则进行报警。

19、在一种可能的实施方式中，步骤s33包括：在多个人员进行平面作业时，计算各个人员之间的距离，将距离小于阈值的人员进行组合，当组合中任一人员获得警报时，组合中的其他人员将同步获得警报。

20、在一种可能的实施方式中，步骤s2中还包括：人为绘制危险区域和安全区域，所述危险区域的尺寸根据区域内带电设备的属性信息设置，所述安全区域的尺寸根据作业范围设置。

21、在一种可能的实施方式中，方法还包括：s4、根据实时获取的人员的位置信息绘制人员的运行轨迹图，在变电站数字模型上实时展示和回放。

22、本发明第二方面提供基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测系统，包括：

23、信息采集模块，用于基于变电站数字模型获取带电设备的属性信息及空间位置信息，基于智能穿戴安全帽获取人员的位置信息；

24、区域构建模块，用于根据带电设备的空间位置信息和属性信息构建危险区域，根据作业范围构建安全区域；

25、安全监测模块，用于分析所述人员的位置信息是否落入所述危险区域内或所述安全区域外，如落入则立即进行报警，如未落入则基于交叉检测算法计算人员的位置信息与区域边界的距离，若距离小于预警阈值则进行报警。

26、在一种可能的实施方式中，所述安全监测模块包括：

27、模型构建模块，用于将人员的位置信息转化为变电站数字模型中的人员坐标，将危险区域和安全区域转化为区域平面方程组；

28、范围监测模块，用于分析所述人员坐标是否落入危险区域平面方程组的范围内或安全区域平面方程组的范围外，如落入则进行报警；

29、算法监测模块，用于根据人员坐标和行进方向基于交叉检测算法分析人员是否可能跨越区域平面方程组中的平面，如可能则计算人员坐标与该平面交点的距离，如距离小于预警阈值则进行报警。

30、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：根据带电设备的空间位置信息和属性信息构建危险区域，根据作业范围构建安全区域，区域更具真实性，可以适应不同类型带电设备，安全监测更为可靠；进一步基于交叉检测算法将人员行为安全判断转化为判断人员与区域边界是否相交。对于可能发生相交的人员，计算人员位置坐标与交点位置坐标的距离，并将其与预设的预警阈值进行比较，可在人员即将跨入危险区域或即将跨出安全区域时进行预警。最后还可以输出人员行为轨迹图，能够有效针对人员行为安全问题，进行实时监测与预警，为智能化检修和人员行为管控提供安全保障。

技术特征：

1.基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法，其特征在于，步骤s3包括：

3.根据权利要求2所述的基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法，其特征在于，步骤s33包括：

4.根据权利要求2所述的基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法，其特征在于，步骤s31包括：在人员进行平面作业时，将危险区域和安全区域转化为x、y方向的二维平面方程，构成区域平面方程组；

5.根据权利要求2所述的基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法，其特征在于，步骤s33包括：在多个人员进行平面作业时，分别分析各个直线方程与区域平面方程组是否存在交点，如存在且人员坐标到交点坐标的距离小于预警阈值则进行报警。

6.根据权利要求2所述的基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法，其特征在于，步骤s33包括：在多个人员进行平面作业时，计算各个人员之间的距离，将距离小于阈值的人员进行组合，当组合中任一人员获得警报时，组合中的其他人员将同步获得警报。

7.根据权利要求1所述的基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法，其特征在于，步骤s2中还包括：人为绘制危险区域和安全区域，所述危险区域的尺寸根据区域内带电设备的属性信息设置，所述安全区域的尺寸根据作业范围设置。

8.根据权利要求1所述的基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法，其特征在于，方法还包括：s4、根据实时获取的人员的位置信息绘制人员的运行轨迹图，在变电站数字模型上实时展示和回放。

9.基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求8所述的基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测系统，其特征在于，所述安全监测模块包括：

技术总结
本发明公开了基于变电站交叉区域检测算法的人员安全监测方法及系统，涉及变电站安全监测技术领域，解决了现有电子围栏绘制不准确、安全行为不能提前预警的问题，技术方案为：获取带电设备的属性信息及空间位置信息，获取人员的位置信息；根据带电设备的空间位置信息和属性信息构建危险区域，根据作业范围构建安全区域；分析人员的位置信息是否落入危险区域内或安全区域外，如落入则立即进行报警，如未落入则基于交叉检测算法计算人员的位置信息与区域边界的距离，若距离小于预警阈值则进行报警。本方法基于带电设备构建危险区域适应不同类型的带电设备，通过交叉检测算法对可能跨域边界的人员进行提前预警。

技术研发人员：罗加明,冯瑶,刘伊健,朱刘佳,刘娇玉
受保护的技术使用者：国网四川省电力公司凉山供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15