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电气安全操作智能管控系统


1.开发背景

电力生产必须把安全生产放在首位,为了保证电力生产的安全,规定在倒闸操作和检修工作中必须使用工作票和操作票,即"两票"制度。两票管理系统作为安监部门实现两票电子化的重要管理手段,是电厂安全操作的重要措施和保障。操作票是电力系统安全生产、防止误操作的重要安全保障,发电厂操作票按照功能分类主要有电气倒闸操作票和热力机械操作票。
电厂操作中的一点疏漏就有可能造成较大的安全事故且没有挽回余地,随着先进的科技进步不断地应用于现场生产,电力行业防止误操作已有相当完善的制度和措施,目前,在电气操作安全上,主要技术手段是依靠电气回路闭锁和机械闭锁(微机五防装置)来进行防护,能够在很大程度上避免五类恶性电气误操作事故。但是人为因素的不可控性仍然是电厂防误操作比较薄弱的环节,每个人的认知程度、技能水平和身心因素等都是不可控的,操作执行不规范,操作时走错位置、漏项、跳项操作等不能从根本上杜绝。目前电厂操作存在的一些不安全情况:
1)走错设备位置、间隔
目前一般一个集控室担负着两台机组的控制运行,操作时有可能出现操作#1机组XX系统A设备,结果去了#2机组XX系统A设备,由于这两个设备名称、编号信息就是一个数字(#1或#2)的区别,其它都一样,操作人员就很有可能走错位置而造成误操作。目前因走错位置引起的电气的误操作时有发生,轻者误停设备或者误破坏备用,重者会造成严重的人身伤害和设备损坏,给企业带来巨大的损失。
2)漏项、跳项操作
当前电厂操作票执行的组织措施就是操作人员手持纸质操作票去执行,操作项目少则几十项,多则上百项,而且有的一条操作项目会占用两行,这种状况易造成人员漏项操作而不易发现;同时,有的操作涉及几个操作地点,操作人员有可能自作聪明会选择将同一地点的操作项目一并操作完,出现跳项的违章操作,这些情况给操作安全埋下较大隐患。
3)不规范操作
电厂操作的规范性和正确性是保证安全的基础。目前的操作过程没有实时过程监督手段,不能进行过程监督,操作执行如唱票、复诵等难免会出现不规范的情况,一般操作也只能通过对操作票的票面执行情况进行检查,确认其是否规范,无法实现实时过程监督,人员易出现违章现象。一个违章可能不会有什么后果,但是几个违章巧合的碰在一起,事故就有可能不可避免的出现了。所以对操作票执行进行过程监督而不是结果检查尤为重要,能确保人员遵章规范操作。
各种不安全因素造成的误操作可以看一下下面的统计数据(来自中国电力出版社 《电气误操作事故100例及原因分析》):走错间隔占13% + 跳项、漏项占11% + 不规范操作占47%(野蛮13% +擅自更改工作范围2% +擅自解锁11% +单人或无票操作21%),这三项加起来就占到误操作事故的70% ,数据相当的惊人。
由此可见,要想从根本上解决目前电气、热机操作中存在的操作不规范、可能走错设备位置(间隔),以及漏项操作、跳项操作等弊端,研制开发电厂安全操作智能管控系统是一个非常重要和迫不及待的工作。

2.设计思想

电厂安全操作智能管控系统使用互联网+的概念,根据生产现场运行专业工作的实际需要,依托4G智能移动终端作为信息载体,研究并开发防误操作安全操作智能管控系统APP,通过有效的人机信息交互来满足现场的实际需要,同时完成现有纸质操作票的电子化转变,实现发电厂运行专业操作票的申请、审批、执行、监护、批阅、统计、存档、回溯等全过程的信息化管理,使得监护、操作及安监管理人员能够随时审批、浏览操作票,并查看操作票统计等信息内容。该系统利用二维码技术、电子通讯和视频采集技术将逻辑防误、数据存储等功能有机的融合为一体,践行了防止误操作中“人防”变为“技防”的核心理念。将安全生产中最不可控的人员因素降到最低,有效防止了误操作,在电厂操作安全上实现了本质性进步,为创建本质安全型企业的打下了良好基础。

3.系统架构

      电厂安全操作智能管控系统主要包含以下模块:数据管控模块、监控视频模块、操作客户端、数据传输存储模块。基于此设想,构建网络架构,实现同一个网络上实现数据传输,同时还可以传输语音和宽带信号。   

   数据控制中心:是一个数据处理服务器,系统的核心部位,整个系统运行的中枢控制中心,对其它模块进行下发指令或接受信息,完成对整个操作管控的协调控制。
   监控视频:利用高清数字摄像镜头,对操作过程进行视频采集、发送;在集控室(远方)显示就地操作过程;实现实时图像和语音对讲。
   操作客户端:前台微机和移动pad,与数据管控中心、两票系统互联互通,完成电子操作票的获取、下发、执行、回填等任务。   
   数据传输、存储:根据系统要求,采用点对点和点对多点相结合的方式搭建通讯网络,实现操作管控系统与两票系统(FAM等系统)、监控系统的数据互联互通;实现对操作过程的实时管控;将执行完的操作保存为具有声音和图像的多媒体文件;同时对采集的各数据文件分类进行存储和备份,实现操作过程、设备信息网络化共享。

4.网络拓扑


       电厂安全操作智能管控系统主要由数据控制中心(服务器)、管理客户端及移动PAD终端三个部分组成。数据控制中心与电厂MIS系统服务器通过局域网的有线网路进行通讯;4G 手机、平板等移动设备通过WIFI与系统交互,通过扫描设备标识牌二维码,操作、审批、监护各级人员确认操作设备的正确性。

5.业务流程图



6.系统特点

1)将传统的纸质操作票变为电子操作票,以手持机为载体,其版面布局与原来纸质操作票一样,方便使用;利用电子技术实现操作项目逐条显示,操作一条弹出下一条,所有项目操作不完不允许终结操作票,有效避免漏项、跳项和连续打钩操作,防止误操作发生。
2) 在操作的关键点、关键步骤植入具有唯一性的二维码设备信息,只有扫描正确后方可进行操作,可有效防止走错设备位置、间隔,实现本质性安全。    
3)  操作过程实现实时自动跟踪监控,突破了传统监控固定不变的模式,将操作过程中的关键点与操作票绑定,与二维码信息形成了规范化生产的多重保护。实时语音与图像通讯,发现有问题可以远程立即终止操作,同时技术管理人员也可远程协助重大操作,即安全又便捷。
4)  利用先进的电子技术,规范了操作票的执行程序,同时利用监控镜头自动跟踪监督,强制规范人员遵章操作,利于养成严谨、认真、负责的工作态度和习惯,提高人员的技术素养。
5)   生成了集原始操作票信息、语音信息、视频信息与一体的多媒体操作票,便于日后审阅、学习培训和追溯。
6)   操作时自动生成当前的实时时间,操作完成后可以一键回填,系统自动回填操作开始、结束时间以及人员和设备信息,提高效率,节约人力。 
7)   电厂操作实现无纸化,节约墨盒和纸张,践行了低碳环保理念。
8)   自动对接地刀闸、接地线的操作过程及最后状态进行记录,生成报表,一目了然,可有效控制危险源。
9)   利用监控镜头的追踪功能,可实现开关室实时监控报警,当有人进入开关室时远程自动弹出监控画面,进行实时跟踪监控,确保开关室安全。 

7.系统功能介绍

       电厂安全操作智能管控系统的主要功能包括调用典型票开票、当前任务查询、操作票审批、操作票执行、操作中止、历史票查询统计、系统配置和用户管理等功能模块。

操作票历史票调用。用户可以在“典型票” 模块查看系统所有典型票,选择不同类型(文件夹) 可以查看所属类型的典型票。移动端APP自动从服 务器获取数据并缓存到本地,用户可应用专业分类进行典型票过滤,快速查找并选取所需操作票。选中所需典型操作票后,通过调用操作票功能,完成典型票调用操作,并形成一张新的操作票。
操作票当前任务查询。在当前任务界面,可以查看当前厂站所有正在进行的任务列表,根据登录人员权限,用户可对当前任务进行查看、执行以及删除等操作。
操作票审批。操作票建立成功后,票状态为 “待批准”。系统将自动推送需审批操作票信息给相关审批人员,审批人员使用终端等录入APP后,可在 “待办”界面中查看待审批操作票信息。审批通过则自动进人下一步流程,审批不通过则返回给开票人,重新修改操作票。
操作票执行。操作票审批通过后,票状态为 “可执行”,监护人可以在“当前任务列表”查看到可执行的票,并在可执行操作票后显示“执行”按钮,点击“同步执行”按钮可进人执行票详情。进人执行票详情后,当前操作项后有“确认操作按钮”。确认当前操作项后,操作按钮将跳转下一操作项。
历史票查询统计。历史操作票查询界面,可查询系统记录的所有历史票。系统APP程序提供的过滤功能帮助用户快速定位所需信息,通过点击历史票后的“查看”按钮,可以查看操作票的详细信息。
7.1.管理工作站功能介绍

7.1.1.系统界面

系统的主要功能模块:实时控报警,操作票实时功能,报警查询功能,操作过程回溯,系统介绍等。
7.1.2.实时监控功能

功能描述
点击【实时监控报警】按钮可进入实时监控报警界面。
实时监控支持多路摄像头监控同时显示,显示个数可以自由设置,单一摄像头画面支持鼠标双击放大功能,带摄像头可通过云台进行调焦。
监控位置如有人员闯入会有红色窗口弹出报警。
7.1.3.操作票实时对讲
功能描述

点击【操作票实时功能】按钮进入操作票实时操作画面。


票数据来源
操作票的来源有两种:一种是本系统与电厂的两票系统实现了无缝集成,即实现了从两票系统中自动获取操作票功能,且操作完成后能够实现操作内容的自动回填;二是无法直接跟电厂两票系统对接,需要手动从电厂两票系统中下载操作票为pad格式的文件,然后通过防误操作系统导入。
1)如果操作票是从电厂现有两票系统中下发的操作票,点击程序左上角的检索按钮,再在下拉列表中选择生成票,即可在列表视图中看到刚才下发的票,如下图所示:
2)如果是从电厂两票系统中下载的票,则点击程序左上角的【新建】按钮,选择相应pad文件,点击【确定】即可。 
票下发到PAD
1)二维码扫描控制信息植入票面中,确定哪些操作项目需要进行二维码扫描,并植入操作项目对应的监控信息。如下图所示:
2)点击【下发到Pad】按钮,弹出在线的所有pad,并选择相应的pad进行下发票据操作。如下图所示:
控制端和pad端实时交互
1)由IPAD操作执行开始同后,就可同现场进行语音对讲,同时观察现场的实际操作情况,集控室中的监管人员如有发现现场操作有误时可以“中止操作”,直到语音提示集控室人员正确操控设备后,再开启同步,实时控制如下图所示:
2)当现场工作执行完毕之后发出工作结束指令,PC控制端相应票面自动显示“已执行” ,并自动保存pad端传输的所有内容。
7.1.4.操作票回溯功能
功能描述
点击【操作过程回溯】按钮进入操作过程回溯界面依次点击检索按钮然后从检索条件中选择“已执行票”,选择相应的操作票,点击“打开票”按钮观看已执行完操作票。
之后点击【打开语音视频按钮】如图中所示的红色按钮,对操作过程进行回溯。如下图所示:
7.1.5.报警视频查询
功能描述
用户通过点击主界面中的“报警查询功能”,显示出报警查询主界面,设置查询报警的时间和设备房间,然后点击“查询”,在下图显示出报警信息,然后双击报警信息就可以观看报警时的录像。
7.1.6.系统维护操作
通过管理员权限点击“系统管理”,将会出现“部门设置”,“用户设置”,“角色设置”,“设备信息维护”,“设备房间维护”,“Ipad信息维护”等系统维护功能。
7.2.移动终端功能介绍

7.2.1. 工业级移动终端

7.2.2. 电子票参数设置
功能描述
1)点击pad页面上的移动操作票图标
2)进入电子票123696com澳门六尾中特面时,点击右上角 【设置】按钮
3)设置界面中包括pad是否横屏或者竖屏显示、清理历史记录、等待时间、pad和pc端语音对讲房间号、当前pad名称、服务器地址。
7.2.3.PC端下发电子票接收
功能描述
点击右上角【刷新】按钮,“我的操作(5)票”统计出当前pad接收了PD端下发的票的张数,并显示所有票的信息:操作票票号、操作用户、下发时间。
7.2.4.电子票和PC端实时对讲操作
功能描述
1)操作人、监护人、值班负责人、值长(可选)手写签字。签字之后点击【开启同步】开始和PC端实时对讲操作,此时PAD本地开启录音功能、摄像头开始录像。
2)操作内容按照顺序一致执行打钩。
3)当正要执行的操作项目中包含扫描二维吗信息时,打半√时弹出扫描设备信息二维码窗口进行核对。
4)操作内容包含的设备信息和扫描的设备不一致时提示:
并发出警告声,如果一致继续执行下一步操作。
7.2.5.操作票操作完毕
功能描述
点击【终结票】按钮,完成对票的所有操作。同时上传本地录音,截取监控摄像对当前票操作时间范围内的视频。

8. 技术创新

1)创新将传统的纸质操作票变为电子操作票,奠定电气操作智能管控的基础;无纸化操作节约了墨盒和纸张,实现了低碳环保。 
2)应用电子技术的严谨逻辑防误功能,实现用了操作项目操作完一条弹出一条,确保按序操作,避免漏项、跳项和连续打钩操作;同时规范了操作票的执行程序,有效避免习惯性违章,规范了人员操作。
3) 创新应用了具有唯一性的二维码技术,防止走错设备位置、间隔,并保证操作检查到位。                 
4)创新实现了实时过程音影远方同步监控,突破了传统监控固定不变的模式,将操作过程中的关键点与操作票绑定,实现自动跟踪,发现问题远方可以立即终止;同时重大操作可以远程协助,安全又方便。实现实时过程自动跟踪监督,强制规范人员遵章操作,利于人员养成严谨、认真、负责的工作态度和习惯,提高人员的技术素养。
5)执行完的操作票变为有声音、有图像的多媒体文件保存,方便追溯、培训和学习,实现了操作过程管理痕迹化。        
6)自动生成操作信息,提高工作效率,并可利用网络共享操作信息,实现生产数据互联互通;自动对接地刀闸、接地线的操作过程及目前状态进行记录,生成报表,一目了然,可有效控制危险源。        
7)利用监控镜头的追踪功能,可实现开关室实时监控报警,当有人进入开关室时远程自动弹出监控画面,进行实时跟踪监控,确保开关室安全。
    

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