原文发表在《电力电容器与无功补偿》2024年第6期。
https://www.chndoi.org/Resolution/Handler?doi=10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2024.06.010
地线作业人员状态感知的可穿戴设备研究
马超1，袁昌斌1，杨治国1，刘家1，娄瑶2
(1. 中铁电气化局集团西安电气化工程有限公司，西安 710000；2. 西安理工大学电气工程学院，西安 710054)
一 内容简介
为保障牵引供电的可靠性，接触网日常停电检修作业必不可少，实时掌握地线作业人员的状态，有助于保障检修人员的人身安全，提高接触网停电检修现场的安全管理水平。针对挂接地线作业过程中缺少对地线作业人员状态感知的问题，研制了一种面向挂接地线作业人员的可穿戴设备。可穿戴设备能够实时感知地线作业人员的健康状态，从而保障作业人员的人身安全和检修效率，通过LoRa自组网与原有系统通信，实现地线作业人员信息在后台的远程监测。实验结果表明，设备能够实现地线作业人员健康状态的监测。
二 主要内容
电气化铁路的核心组成部分之一是接触网，为了进行停电检修作业，通常会使用临时挂接地线作为一项安全措施。然而，临时挂接地线存在多种不确定因素，这可能导致严重安全事故的发生。随着我国电气化铁路的迅速发展，铁路供电段供电维修机构面对着日益频繁和高强度的接触网线路维护工作。接触网挂接地线工作是一种高度的重复性劳动，这项任务需要长时间完成，工作量大，并且需要专人监督执行。这些因素导致工作人员容易产生身体不适和过度疲劳，如体温、血压、心率异常等健康问题，进而会增加误操作的可能性。如果停电检修现场挂接地线作业时发生异常状况，管理员无法实时监控作业人员的健康状态，就会使得调整检修和防护工作变得不便。这种情况可能导致管控盲区的出现，同时也可能产生安全隐患。有作者基于4G技术的信息交互安全帽，其通过人工智能技术实现现场交互和后台管理工作。该安全帽通过高速4G进行摄像头和声音信息的传输，依赖于基站支持的通信技术。然而，这种设备的通信受到网络覆盖的限制，缺乏边缘计算的能力，导致智能化水平不高。有作者研究了一种利用可穿戴技术和互联网开发的电力营销数字化服务系统，包括智能眼镜、电力5G专网和后台系统。这些智能可穿戴设备之间使用蓝牙或Wi-Fi进行连接，并通过电力5G专网与后台系统进行通讯与交互。系统利用人脸识别技术、智能终端设备、电力SCADA系统等数据，对作业人员进行安全预警。然而，多种可穿戴设备的连接增加了管理、维护和学习的成本以及操作的复杂性。
为了提高接触网停电检修作业管控的可靠性，本文提出并研发了一种面向挂接地线作业人员状态感知的可穿戴设备。本设备能够实时感知地线作业人员的健康状态和位置等信息，以确保作业人员的检修进度和人员安全。在原有系统中通过LoRa自组网与挂接地线作业人员可穿戴设备进行通信，在后台实现对作业人员状态数据的实时监控。实验结果表明，设备能够实现对地线作业人员健康状态的监测。
1 设备硬件设计
2 设备软件设计
2.1 主程序
2.2 心率血压监测程序
2.3 定位程序
2.4 体温监测程序设计
2.5 OLED显示程序设计
2.6 电量监测程序设计
2.7 通讯程序设计
3 实验测试及结果
3.1 AT指令下发阈值设置测试
3.2 通讯功能测试
3.3 联调实验功能测试
三 结论
本文研制的地线作业人员状态感知的可穿戴设备可以实时监测地线作业人员的健康状态，并通过LoRa自组网将数据上传至上位机。同时，实验验证了可穿戴设备的AT指令远程更改阈值功能、各设备的通讯功能以及联调实验功能，并给出测试结果。设备的研制能够实时监测地线作业人员的健康状态并进行定位，通过LoRa自组网将地线作业人员的状态数据上传至后台，保障了接触网停电检修作业的顺利、安全进行。
作者简介
马超（1993—），男，工程师，主要从事地铁供电系统运营维护工作。
袁昌斌（1983—），男，工程师，主要从事地铁刚性接触网供电技术研究。
杨治国（1977—），男，高级工程师，主要从事地铁运维安全管理工作。
刘家（1984—），男，高级工程师，主要从事地铁供电系统施工、运维技术管理工作。
娄瑶（1998—），女，硕士研究生，研究方向为电力系统测量与控制。E-mail：2962305475@qq.com。
本文索引
马超，袁昌斌，杨治国，等. 地线作业人员状态感知的可穿戴设备研究[J]. 电力电容器与无功补偿，2024，45(6)：69-75.
MA Chao，YUAN Changbin，YANG Zhiguo，et al. Research on wearable devices for state perception of ground wire operators[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation，2024，45(6)：69-75.
功补偿》简介
《电力电容器与无功补偿》是我国电力电容器行业唯一公开发行的科技期刊。以其技术性强、信息快、发行广，在电工行业有着广泛的知名度和影响力。2015年、2018年连续2次入编中文核心期刊。自创刊以来，先后被《中国核心期刊（遴选）数据库》、中国学术期刊综合评价数据库（CAJCED）、《中国学术期刊（光盘版）》、中国期刊全文数据库（CJFD）、知网数据库、万方数据库、重庆维普资讯数据库等收录。《中国学术期刊（光盘版）检索与评价数据规范》首届《CAJ—CD规范》执行优秀期刊奖， 2016、2017年、2018年连续三年获第四届、第五届、第六届陕西省科技期刊优秀期刊奖。2021年获西部科技期刊联盟首届“西牛奖”十佳优秀中文科技期刊奖。
《电力电容器与无功补偿》原名《电力电容器》，1980年创刊。2007年经中华人民共和国新闻出版总署批复，陕西省新闻出版局批准，更名为《电力电容器与无功补偿》。主管、主办单位为中国西电集团有限公司，双月刊，邮发代号：52-13，国际标准连续出版物号为ISSN 1674-1757，国内统一连续出版物号为CN61-1468/TM。国内外公开发行。
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