近电手环：智能安全预警佩戴装置 CNR220-347

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了近电手环：智能安全预警佩戴装置，有效提高了作业效率与安全水平。2023年3月，某省检修公司变电运维一班在220kV变电站巡检，两台主变、三十余组开关柜巡检耗时近4小时，纸质记录还需人工录入电脑生成报表。近电手环：智能安全预警佩戴装置针对此类场景研发，将电场感应、距离检测与告警功能集成于手环形态，实时监测作业人员与带电体距离及电场强度，接近安全阈值时发出分级声光振动告警，将安全防护从"规程约束人"转变为"装置提醒人"。

存在问题

调研梳理出五类问题：一是巡检效率低，两名运维人员完成一次220kV变电站标准化巡检平均耗时3.5小时，事务性工作占比超40%；二是数据记录依赖纸质表单，缺少带时间戳的连续数据，设备趋势无法追溯；三是强电磁干扰、高温高湿及粉尘环境导致市售检测仪器漂移死机；四是不同厂家设备接口不开放，数据难以汇入统一平台；五是安全管控被动，安全距离保持完全依赖个人经验与现场监督。

创新目标

项目设定三项量化指标：单次标准化巡检时间由3.5小时压缩至40分钟以内；建立自动化数据采集链路，每次巡检生成带时间位置标记的连续数据序列，数据留存率达99.5%以上；接近带电体告警响应不超过2秒。工程层面要求形成涵盖"感知—记录—传输—提醒"的完整作业辅助闭环，使运维人员专注于设备状态判断。

技术方案

装置采用手环式结构，由电场感应探头、测距模块、振动马达、声光报警器及主控单元构成。电场感应探头配合自适应数字滤波算法，在220kV强电磁环境下测量误差控制在±5%以内。测距模块基于超声波渡越时间原理，有效范围0.3至6米，响应小于100毫秒。主控单元预设三档阈值：进入6米启动监测并每5秒记录一次；进入3米低频振动提示；进入1.5米连续声光告警并同步推送至工作负责人终端。内置存储可保存不少于90天分钟级数据，支持USB或低功耗无线组网导出。锂电池一次充电支持连续工作16小时，整机防尘防水，重量85克以内，经26名作业人员试戴反馈改进。

创新亮点

• 分级告警机制：电场强度与测距综合判断，振动、声光、远程推送三级递进，避免单一阈值误报漏报
• 数据自动留痕：自动生成带时间戳的电场强度曲线，替代人工记录，可追溯可回放
• 双模感知融合：电场感应判断是否带电，超声波测距量化距离，交叉验证降低误报率
• 现场环境适应性：宽温设计（-20℃至60℃），防尘防水，通过盐雾试验，适用于户外敞开式与室内GIS变电站
• 佩戴轻量化：85克表带式设计，连续佩戴8小时无不适感

落地应用效果

2023年6月至2024年5月，装置在某省电力公司下属三个地市公司的6座220kV、14座110kV变电站试用，覆盖变电运维、检修试验、基建施工三类场景，配发127套，参与作业1860余人次。220kV变电站单次巡检平均耗时由3.5小时降至35分钟，效率提高6倍。试用期间自动生成带时间戳数据记录超12万条，无丢失事件。累计触发告警214次，经复核207次有效，有效率96.7%，其中3次对应作业人员实际进入带电间隔的危险行为，工作负责人依据推送信息及时叫停。126名一线人员中112人认为装置有实质帮助，占比88.9%。

常见问题

问：装置在强电磁环境下测量是否稳定？
答：装置采用高精度采样单元与自适应滤波算法，在220kV变电站设备区实测电场强度数据波动小于±5%，连续运行未出现死机或数据跳变。

问：手环告警会不会干扰正常作业？
答：告警阈值依据《国家电网公司电力安全工作规程》安全距离要求设定，正常作业距离内不会触发。试用期间误报率约3.3%，主要集中在超声波测距受临时遮挡物干扰场景。

问：数据如何导出和查看？
答：装置支持USB直连导出及低功耗无线组网自动上传，数据为标准CSV文件，可直接导入设备台账系统或Excel进行趋势分析。

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提升、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续优化改进，进一步提升性能和适用性。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。