智能近电预警系统：守护作业安全的创新科技 CNR223-136

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了智能近电预警系统：守护作业安全的创新科技，有效提升了作业效率与安全水平。电力作业现场中，设备带电部分与作业人员之间没有直接物理联系，且一方静止、一方运动，安全距离的判断长期依赖目视观察与经验判断。在视野受限、注意力分散或夜间作业时，误入、误登带电设备的风险始终存在。

传统带电区域管理主要依靠佩戴臂章、设置警示标识等方式，这些手段只能提示区域范围，无法感知作业人员与带电体之间的实际距离。当人员接近或误碰带电设备、电动工器具发生触电、倒闸操作触电、运行维护工作触电及低压触电时，现场缺乏实时预警机制。

基于上述问题，项目组研发了智能近电预警系统，利用空间电场信号实时监测作业人员与电力设备的距离，在小于规定安全距离时发出告警，填补误入带电区域无法感知带电体的空白。

存在问题

• 距离判断依赖人工经验。作业人员对安全距离的把握主要靠目测和记忆，不同电压等级对应不同安全距离，现场判断容易出现偏差。
• 传统标识无法动态感知。臂章和警示牌只能静态提示区域，不能随人员移动实时反映与带电体的距离变化。
• 视野受限场景风险高。在狭窄空间、夜间或设备密集区域，作业人员难以看清带电部位，误碰风险明显增加。
• 多类触电场景缺乏统一预警。误登带电设备、电动工器具类触电、倒闸操作触电、运行维护工作触电及低压触电等场景，缺少涵盖多种危险行为的预警手段。
• 现有防护手段扩展性不足。不同作业场景对佩戴和安装方式要求不同，传统方式难以灵活适配安全帽、手腕或作业机械等多种载体。

创新目标

项目目标是研发一套基于MEMS微型电场传感技术的智能近电预警系统，能够准确检测作业人员与带电设备之间的距离，在小于规定安全距离时发出连续声光告警，涵盖误入、误登、误碰带电设备及多种触电危险行为，并支持佩戴、安装等多种产品形态，适用于线路检修、变电检修、基建电气安全管理等近电作业场景。

技术方案

系统核心为MEMS微型电场传感技术，通过静电梳齿驱动的谐振器、感应单元等组件，实现对外电场强度的精确测量。该技术具有体积小、空间分辨力高、低功耗、易于集成化等优势，为近电预警提供了可靠的感知基础。

作业现场中，电场强度是判断安全距离的重要依据。系统利用空间的电场信号，实时监测作业人员与电力设备的距离，当距离小于规定的安全距离时，立即发出连续的声光告警信号，防止因视野受限或疏忽大意导致的安全事故。

操作流程上，系统可根据佩戴或安装需求灵活扩展，如佩戴在安全帽、手腕等位置，或安装在作业机械上。设备启动后持续采集电场信号，自动比对安全距离阈值，触发告警后提醒作业人员调整位置，实现全方位安全防护。

创新亮点

• MEMS电场传感：采用静电梳齿驱动的谐振器与感应单元，实现对外电场强度的精确测量，体积小、空间分辨力高、低功耗、易于集成。
• 多场景触电预警：可精准检测并预警误入、误登带电设备，以及误碰带电设备、电动工器具类触电、倒闸操作触电、运行维护工作触电、低压触电等多种危险行为。
• 动态距离监测：利用空间电场信号实时监测作业人员与电力设备的距离，距离小于规定安全距离时立即发出连续声光告警。
• 灵活产品形态：可根据佩戴或安装需求进行灵活扩展，如佩戴在安全帽、手腕等位置，或安装在作业机械上，实现全方位安全防护。
• 多电压等级适配：能够在靠近或进入不同电压等级的安全距离之外发出告警，如10KV（0.70米）、220KV（3.00米）、500KV（5.00米）等，确保作业人员在安全范围内作业。

落地应用效果

该系统适用于线路检修、变电检修、基建电气安全管理等近电作业场景，同时也可广泛应用于通信、轨道交通、石化、广电、冶金等行业。实施后将改变传统的带电区域管理方式，告别佩戴臂章识别带电区域的局限，填补误入带电区域无法感知带电体的空白。

对于产业单位而言，转化该成果将带来显著的安全效益，提高作业效率，降低事故风险，实现经济效益与社会效益的双重提升。未来，智能近电预警系统有望成为电力行业安全管理的标配，为作业人员提供更加系统、可靠的安全保障。

产出物：智能近电预警系统硬件装置及配套告警模块，支持安全帽、手腕佩戴及作业机械安装等多种形态。

适用场景：线路检修、变电检修、基建电气安全管理等近电作业场景，以及通信、轨道交通、石化、广电、冶金等行业。

常见问题

Q：系统在哪些电压等级下可以发出告警？

A：系统能够在靠近或进入不同电压等级的安全距离之外发出告警，如10KV（0.70米）、220KV（3.00米）、500KV（5.00米）等，确保作业人员在安全范围内作业。

Q：系统如何判断作业人员与带电设备的距离？

A：系统利用空间的电场信号，通过MEMS微型电场传感技术实时监测作业人员与电力设备的距离，当距离小于规定的安全距离时立即发出连续声光告警。

Q：系统可以应用在哪些作业场景？

A：适用于线路检修、变电检修、基建电气安全管理等近电作业场景，同时也可广泛应用于通信、轨道交通、石化、广电、冶金等行业。

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。

本文由中广研创新整理。