摘要：以气压传感器、GPS等为基础开发一个三维坐标基准器，把该设备放置在作业现场施工点附近的地面上，以该基准器为三维坐标基准点0点，在施工作业现场建立起三维坐标。在安全工器具上也安装上传感器，与坐标基准器配合实现空间定位。通过各个安全工器具的编号及空间位置、时间等参数的变化，可得知：谁动用了安全工器具？有没有发生无计划作业问题？是否完全按照停电、验电、挂地线等作业流程执行？是否有跳过流程、简化操作步骤的行为？谁的安全带正在低挂高用？谁的安全帽私自摘了下来？几号接地线的接地棒埋深不足等。最终实现安全工器具对作业流程及违章的反向管控。
关键词：气压传感器；三维坐标基准器；空间定位；气压差值
一、引言
几乎每一次安全事故，都是人员违章造成的。如何在安全管理中去掉人为因素，通过技术手段将安全管理工作由“人控”改为“设备控”。强制人员无法违章，是本方案的目的。
二、思路
开发一个三维坐标基准器，把该设备放置在作业现场施工点附近的地面上，以该基准器为三维坐标基准点0点，在施工作业现场建立起三维坐标。在安全工器具上也安装上传感器，与坐标基准器配合实现空间定位。我们要登上的任何地点都是以该0点为基准的相对高度。比如某条检修线路需要爬上去的所有电杆位置都是在11米处。通过各个安全工器具的编号及空间位置、时间等参数的变化，得知：谁动用了安全工器具？有没有发生无计划作业问题？是否完全按照停电、验电、挂地线等作业流程执行？是否有跳过流程、简化操作步骤的行为？谁的安全带正在低挂高用？谁的安全帽私自摘了下来？几号接地线的接地棒埋深不足……
三、技术方案
（一）基准器
建立一个以海拔高度传感器（气压传感器）和北斗、GPS等传感器组成的三维坐标0点基准器，方便携带。
（二）其他安全工器具
安全帽：内侧额头位置加装接近传感器、气压传感器、GPS传感器、通讯模块。
安全带：腰部位置、腰带最远点、后备绳各安装一个气压传感器、GPS传感器、通讯模块。
验电器：气压传感器、GPS传感器、通讯模块。其中气压传感器需加装在靠近验电头的位置。
地线：气压传感器、GPS传感器、通讯模块、导电探针。其中，气压传感器需加装在挂钩位置，接地桩标准埋深处加装导电探针。
（三）管理软件
建立一个作业控制系统用以对安全工器具进行通信和管控。
（四）保管
1、工器具室加装人脸识别门禁。
2、在工器具室设置基于定位原理的虚拟电子围栏。
四、运行原理
基于海拔高度传感器（气压传感器）和北斗、GPS等传感器开发的三维坐标基准器，把该设备放置在作业现场地面处，以该基准器为三维坐标的基准0点，在施工作业现场建立起三维坐标。
在安全工器具上也安装上气压传感器和定位传感器，与坐标基准器配合实现空间定位。通过各个安全工器具的编号及空间位置、时间的变化即可得知很多信息。并通过对该类信息的利用再加上其他传感器的配合，可解决以下一些问题：
（一）是否完全按照停电、验电、挂地线等作业流程执行，是否有跳过流程、简化操作步骤的行为。例如：
1、如果在控制系统未收到调度已经停电的指令情况下，去验电，由于验电器带有气压传感器，按照流程顺序，在控制软件未授权的情况下，将触发报警提示。
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2、接地线线钩夹端的气压传感器监测到早于验电器高出三维坐标基准器2米。可得知该人员未验电就去挂地线去了，也将触发报警。
（二）是否按照正确方式使用安全工器具。
例如：
1、安全带腰部位置、腰带最远点、后备绳各安装一个气压传感器。气压传感器与三维坐标基准器比对后，可得到各个传感器的相对高度。进而得出该安全带各个位置是否在符合要求的位置。如：由安全带腰部的气压传感器与三维坐标基准器比对后，感受人员是否在高空作业。如果是，在到达电杆指定高度后启动第二步监测，如果腰带最远点、后备绳的气压传感器高于安全带腰部位置的传感器则证明正在低挂高用，将触发报警。通过该安全带在软件中的编号，也可提醒并记录是谁在违章。
2、安全帽内侧额头位置加装接近传感器。如果工作期内安全帽被摘下，则触发接近传感器报警，工作负责人或安全员也将得知谁的安全帽私自摘了下来。
3、由于在接地线的接地桩标准埋深处加装了导电探针，当埋深达到导电探针深度时则导通电信号，可进行下一步挂地线操作，如果没有导通电信号，而验电器或者接地线的线钩夹端的气压传感器监测到高出三维坐标基准器2米，则触发报警信号。也可得知第几号接地线的接地棒埋深不足。
（三）是否严格保管保存工器具
1、工器具室加装人脸识别门禁，实现对进入安全工器具人员的身份识别，规范化领用。并发送信息至安全员、班长。通过与作业计划核对，随时掌握动态，避免私自领用工器具，无计划作业、干私活。
2、工器具室建立基于定位原理的虚拟电子围栏。确保任何安全工器具的领用都能被识别。取走了什么设备、什么时间取走的、什么时间还回的都实现智能化管控。通过与PMS2.0系统中工作票上的任务描述对比，确保领取的工器具种类、数量和型号符合要求。
（四）工器具信息化管理
1、由于所有安全工器具已经编号联网，通过后台管理也可监督安全工器具的周期校验，避免到期未校验的设备被使用。
2、工作人员对已经损坏的工器具可上报，软件将实现自动监控提醒，避免维修前被其他工作人员取走使用。
五、解释为什么要建三维坐标基准器。
1、卫星定位经纬度还可以，且本系统对平面坐标要求并不高。但卫星定位系统中高度的精度偏差很大，往往偏差10米以上，本系统又对高度要求比较高。
2、气压传感器会受外界温度等因素影响，造成测量不准确，比如，博世的气压传感器bmp 280 标称的灵敏度是0.12hPa，也就是说应该是可测得的高度可精确到+-1CM。但受环境影响实际只能到+-1米。
所以基于以上原因，包括智能手表，车载导航定位和百度高德的室内导航在内关于高度的应用始终存在问题。
如果用基准器，那么在高度测量时由于所有气压传感器都在一个很小的范围内，环境因素变化一致，完全不用考虑外界干扰问题。只需要对比两个气压传感器的气压差值和当前温度，就可以精确得出相对高度。
六、结论
以气压传感器、GPS等为基础组成一个三维坐标基准器，把三维坐标基准器放置在作业现场施工点附近的地面上，以该基准器为三维坐标基准点0点，在施工作业现场建立起三维坐标。在安全工器具上也安装上传感器，与坐标基准器配合实现空间定位。通过各个安全工器具的编号及空间位置、时间等参数的变化，最终实现安全工器具对作业流程及违章的反向管控。通过技术手段将安全管理工作由“人控”改为“设备控”。强制人员无法违章。
参考文献：
[1]梁胜展，郭雪梅，余晓填；基于BMP085气压传感器及BP算法的高度测量研究与实现；传感器技术学报2013年5月
[2]柯金朴；空间三维坐标转换原理及实现；江西测绘；2008年第3期，总第74期16-20
[3]孔祥元，大地测量学基础，武汉大学出版社，2001年。
论文作者:高娣,杨定衡,张金亮
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/22
标签：传感器论文; 气压论文; 器具论文; 坐标论文; 基准论文; 作业论文; 位置论文; 《电力设备》2019年第13期论文;