1新型電力系統(tǒng)人因安全概念初探電力人因安全典型場景剖析電力人因安全技術(shù)展望與結(jié)語23電力人因安全概念初探4研究背景一新型電力系統(tǒng)中“人”的安全管理層面技術(shù)層面管理層面技術(shù)層面電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定機(jī)理發(fā)生變化；工作人員誤操作風(fēng)險(xiǎn)；受極端天氣影響……海上風(fēng)電的海底電纜、風(fēng)機(jī)等；>沙戈荒大型風(fēng)光電基地的大規(guī)模、屋頂光伏，家家都是“發(fā)電廠”網(wǎng)絡(luò)暴露面增大；網(wǎng)絡(luò)安全邊界防護(hù)不足，存在失惡劣工作條件；電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)生的有害氣體……風(fēng)光發(fā)電設(shè)備質(zhì)量良莠不齊；充電樁使用不當(dāng)引發(fā)火……停電引發(fā)的輿情；政策宣講不充分引發(fā)的輿情……來源：國家能源局電力安全監(jiān)管司糖整合設(shè)計(jì)流程糖整合設(shè)計(jì)流程統(tǒng)適人性要求統(tǒng)適人性要求活動(dòng)匯報(bào)人：陳善廣陳善廣人因工程在工業(yè)中的核心意義在于以人為中心人因工程在工業(yè)中的核心意義在于以人為中心優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)安全、高效與宜人的目標(biāo)。陳善廣指出，通過適配人體特性與認(rèn)知規(guī)律，減少操作失誤與職業(yè)傷害，如航天、高鐵領(lǐng)域應(yīng)用人因設(shè)計(jì)后，重大事故率顯著降低，推動(dòng)工業(yè)從“人適應(yīng)機(jī)”轉(zhuǎn)向“機(jī)適應(yīng)人”。在智能制造時(shí)代，高端制造與民生領(lǐng)域深度融合，它更成為提升生產(chǎn)力與保障可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，彰顯”科技服務(wù)于人”的本質(zhì)。5風(fēng)險(xiǎn)類風(fēng)險(xiǎn)類型風(fēng)險(xiǎn)因素與控制手段傷害等6讓風(fēng)險(xiǎn)“可見”:基于物聯(lián)網(wǎng)可穿戴傳感器、歐盟積極倡導(dǎo)的工業(yè)5.0愿景讓工作“更輕松”:協(xié)作機(jī)器人、自動(dòng)化物流7年齡數(shù)據(jù)年齡數(shù)據(jù)性別體檢指標(biāo)作業(yè)飽和度提醒、疲勞風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、異常狀態(tài)警告典型作業(yè)場景高處作業(yè)作業(yè)人身安全風(fēng)險(xiǎn)綜合監(jiān)督和輔助決策系統(tǒng)8電力人因安全典型場景剖析9不良，易造成有毒有害、易燃易爆物質(zhì)積聚或氧含量不足的空間。可能出現(xiàn)的生理狀態(tài)有限空間作業(yè)危險(xiǎn)因素設(shè)備設(shè)施相關(guān)因素生理信息監(jiān)測重點(diǎn)體溫、血氧、心率、心電在密閉空間中，氧氣供應(yīng)不足或有毒氣體散發(fā)可能引起頭暈、疲勞和呼吸急促等癥狀。心臟會(huì)加快跳動(dòng)以增加血液循環(huán)，導(dǎo)致心率和呼吸頻率增加，血氧飽和度降低。此外，密閉空間通常缺乏良好的通風(fēng)條件，可能導(dǎo)致潮濕和高溫環(huán)境。這些因素會(huì)影響作業(yè)人員的心率和體溫，嚴(yán)重時(shí)甚至可能引發(fā)中暑。技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)1:基于柔性基底材料的多傳感器設(shè)計(jì)如何實(shí)現(xiàn)無妨礙、舒適的工作人員生理信號(hào)收如何實(shí)現(xiàn)無妨礙、舒適的工作人員生理信號(hào)收集(柔性傳感器)?如何充分收集人體多維度生理信號(hào)(復(fù)雜多傳感器)?如何實(shí)現(xiàn)多傳感器硬件集成(設(shè)備設(shè)計(jì))?單傳感器柔性設(shè)計(jì)單傳感器柔性設(shè)計(jì)多傳感器集成設(shè)計(jì)軟件器?如何實(shí)現(xiàn)多傳感器的集成?傳感層信號(hào)處理層數(shù)據(jù)傳輸層傳感層信號(hào)處理層數(shù)據(jù)傳輸層◆基于柔性基底材料的生物電勢傳感器、光電傳感器、溫度傳感器、應(yīng)變傳感器構(gòu)成傳感陣列實(shí)時(shí)捕獲生理信號(hào)。大器(如TI的ADS129x系列ECGAFE),同時(shí)使用手機(jī)APP。應(yīng)變傳感器數(shù)據(jù)傳輸其他傳感器底層信號(hào)處理光電傳感器柔性多傳感器功能與集成信號(hào)處理與數(shù)據(jù)傳輸+基于柔性基底材料的技術(shù)路線11b△R/R,△R/R,d△R/R△R/R?柔性傳感器在無線運(yùn)動(dòng)柔性傳感器在無線運(yùn)動(dòng)無線實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警5柔性傳感器可通過藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)的傳輸，新型可穿戴設(shè)備--更全面的人身狀態(tài)檢測可穿戴慣性傳感網(wǎng)絡(luò)可穿戴慣性傳感網(wǎng)絡(luò)傳感器設(shè)置：傳感器設(shè)置：加速度計(jì)高度計(jì)陀螺儀加速度計(jì)高度計(jì)陀螺儀微控制器微控制器微控制器加速度計(jì)陀螺儀0°溫度計(jì)●—心電計(jì)無線收發(fā)器平滑處理數(shù)據(jù)分割姿態(tài)傳感器監(jiān)測裝備小型化設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)2:人體生理信息多模態(tài)融合人體人體生理信號(hào)如何在線實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)雜波解耦(偽影消除)?如何充分利用人體多維度生理信號(hào)(多模態(tài)信息融合)?可穿戴設(shè)備-數(shù)據(jù)收集可穿戴設(shè)備-數(shù)據(jù)收集后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)模型-融合處理提取技術(shù)生理數(shù)據(jù)分析生理數(shù)據(jù)分析風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)增強(qiáng)信號(hào)融合特征提取◆收集作業(yè)人員的心率、體溫、血氧、心電等數(shù)據(jù)，再對(duì)原始生理數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)解耦濾波。◆由于實(shí)際采集數(shù)據(jù)過程中高風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)較少，因此需要通過使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法模擬真實(shí)情況中的生理特征概率分布，以便增強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行模型訓(xùn)練?！魹榱私鉀Q電力作業(yè)場景中多源信息的異質(zhì)性和互補(bǔ)性問題,要充分結(jié)合多源信息，以增強(qiáng)對(duì)作業(yè)人員身體狀態(tài)的評(píng)估能力?！魯?shù)據(jù)預(yù)處理步驟將信息中不同維度特征進(jìn)行統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了多模態(tài)信息特征尺度整合。并且利用特征分析方法來獲取信息變化的規(guī)律，進(jìn)而構(gòu)建出高維特征矩陣。風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫增強(qiáng)多模態(tài)特征提取生理信號(hào)分段作業(yè)場景多模態(tài)信號(hào)預(yù)多模態(tài)信號(hào)處理與特征提取+人體生理信息多模態(tài)融合技術(shù)路線14人體生理信息多模態(tài)融合-生理數(shù)據(jù)分析11PPG信號(hào)細(xì)節(jié)2*二人體生理信息多模態(tài)融合-生理數(shù)據(jù)分析通過通過ECG信號(hào)計(jì)算心跳頻率，并實(shí)時(shí)監(jiān)測心臟健康a0心電信號(hào)數(shù)據(jù)TPR間期CT間期人體生理信息多模態(tài)融合-風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)增強(qiáng)由于實(shí)際采集數(shù)據(jù)過程中高風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)較少，因此需要通過使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法模擬真實(shí)情況中的生理特征概率分布，以便增強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行模型訓(xùn)練。數(shù)據(jù)點(diǎn)與整理本接受三世高斯分布模型30計(jì)算數(shù)據(jù)陣布參數(shù)代數(shù)據(jù)狀態(tài)獲取候選樣本數(shù)據(jù)計(jì)算樣率EQ\*jc3\*hps38\o\al(\s\up1(下),375)EQ\*jc3\*hps38\o\al(\s\up1(圖),425)樣本異常狀態(tài)體溫1窒息37.45071心率29中毒2中毒37.732353窒息37.438554133窒息4正常36.791235中毒36.7649234室息7窒息36.7410337窒息8中毒37.81864EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up6(室),1中)EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up6(息),毒)6043窒息窒息窒息46窒息47正常中毒48中毒49中暑50窒息中暑窒息37.4075751中毒觸電36.5769852中暑53窒息中暑40.89777窒息36.7410354觸電中毒37.8186455正常56窒息中暑57中毒窒息58窒息觸電59窒息37.13767460/正常6060中毒37.52167583/5人體生理信息多模態(tài)融合-信號(hào)處理與特征提取為了解決電力作業(yè)場景中多源信息的異質(zhì)性和互補(bǔ)性問題，提出了一種基于知識(shí)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)信息融合方法。該方法充分結(jié)合多模態(tài)信息，以增強(qiáng)對(duì)作業(yè)人員身體狀態(tài)的評(píng)估能力。數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟將信息中不同維度特征進(jìn)行統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了多模態(tài)信息特征尺度整合。并且利用特征分析方法來獲取信息變化的規(guī)律，進(jìn)而構(gòu)建出高維特征矩陣，從而更深入地理解和分析作業(yè)人員的生理狀態(tài)。多模態(tài)信息融合生理信號(hào)收集數(shù)據(jù)預(yù)處理分割生理信號(hào)收集數(shù)據(jù)預(yù)處理分割同步時(shí)序正?；^濾標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)頻分析→脊線特征提取核特征映射時(shí)頻分析→脊線特征提取核特征映射高維特征矩陣體檢報(bào)告技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)3:跨場景泛化的作業(yè)人體狀態(tài)檢測如何通過生理數(shù)據(jù)進(jìn)行異常狀態(tài)識(shí)別?通過何種方如何通過生理數(shù)據(jù)進(jìn)行異常狀態(tài)識(shí)別?通過何種方式界定工人工作是否飽和，如何評(píng)估工人工作飽和度?如何通過體檢報(bào)告與在線多源生理信號(hào)判斷工人是否疲勞?可穿戴設(shè)備-人機(jī)交互可穿戴設(shè)備-人機(jī)交互后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)模型-推理評(píng)估識(shí)別識(shí)別別跨場景泛化◆利用專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)規(guī)則建立知識(shí)庫，根據(jù)體檢報(bào)告、工作數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，得出異常狀態(tài)結(jié)果與原因。◆提出了個(gè)性化作業(yè)飽和度權(quán)重制定策略。同時(shí)結(jié)合深層卷積循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定工人動(dòng)作行為后，進(jìn)行時(shí)間積分加權(quán)累加，最后以提供個(gè)性化作業(yè)飽和度估計(jì)。◆通過雙向異構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)多模態(tài)信息的高維特征矩陣進(jìn)行處理，提高疲勞檢測的準(zhǔn)確性和魯棒性?！翎槍?duì)不同電力場景下人員工作狀態(tài)分類算法泛化能力差問題，提出了基于多源數(shù)據(jù)遷移學(xué)習(xí)的跨場景泛化方法，提高在變化性場景下作業(yè)人員工作狀態(tài)識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性。推理結(jié)果缺氧多模態(tài)特征數(shù)據(jù)飽和度評(píng)估工作飽和度估計(jì)與疲勞風(fēng)險(xiǎn)異常狀態(tài)識(shí)別跨場景泛化跨場景泛化的作業(yè)人體狀態(tài)檢測技術(shù)路線19類型危害中毒呼吸加深加快、血氧飽和度下降、心率異常，體溫失衡中暑中暑是由于體溫調(diào)節(jié)中樞功能障礙或汗腺功能衰竭，以及水、電解質(zhì)丟失過多所引起的急性疾病，主要表現(xiàn)為中樞神經(jīng)和心血管功能障礙。中暑時(shí)，體溫顯著升高，身體通過增加血液流動(dòng)來散熱，導(dǎo)致心率加快。高溫干擾呼吸和氧氣交換，進(jìn)一步影響血氧飽和度。大量出汗使血液濃縮、血氧波動(dòng)，心跳加快、體溫升高窒息窒息是由于呼吸過程受阻或異常，導(dǎo)致全身各器官組織缺氧的嚴(yán)重狀態(tài)。此時(shí)，組織細(xì)胞的代謝障礙、功能紊亂，并出現(xiàn)形態(tài)結(jié)構(gòu)損傷。窒息時(shí)，氧氣供應(yīng)被切斷，血氧氧氣供應(yīng)不足，血氧飽和度顯著下降，心率短時(shí)間內(nèi)急速上升后下降觸電電流通過心臟會(huì)嚴(yán)重影響其功能，導(dǎo)致心率異常，包括心動(dòng)過速或心動(dòng)過緩。同時(shí)，電擊會(huì)導(dǎo)致呼吸困難或呼吸停止，降低血液中的氧氣水平。此外，電流可能會(huì)導(dǎo)致血管、動(dòng)脈和靜脈破裂，切斷血液供應(yīng)，進(jìn)一步影響血氧水平。電流通過身體時(shí)還可能導(dǎo)致體溫異常升高。血氧飽和度降低，體溫異常升高個(gè)性化權(quán)重制定生理因素風(fēng)險(xiǎn)因子個(gè)性化權(quán)重制定個(gè)性化工作個(gè)性化工作飽和度權(quán)重作業(yè)信息工作狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子作業(yè)信息傾斜、震動(dòng)等。陀螺儀：測量設(shè)備的角速度，用于檢測用戶的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如手腕轉(zhuǎn)動(dòng)、身體轉(zhuǎn)向。測心率、血氧飽和度等生理指標(biāo)。三者結(jié)合，可穿戴設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)全面的運(yùn)動(dòng)追蹤、健康A(chǔ)m陀螺儀加速度計(jì)陀螺儀加速度計(jì)amm所通過尋峰算法找到心跳峰值并計(jì)數(shù)。傳統(tǒng)的單一信號(hào)疲勞檢測方法對(duì)環(huán)境變化和設(shè)備噪聲等外界因素敏感度高，檢測結(jié)果容易受到干擾。通過雙向異構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)多模態(tài)信息的高維特征矩陣進(jìn)行處理，分別利用多尺度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行空間特征提取和雙向循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時(shí)間特征提取，從而提高疲勞檢測的準(zhǔn)確性和魯棒性。卷積層C1作業(yè)Bi-LSTM模塊高維特征矩陣雙向跨模態(tài)注意力工作健康風(fēng)險(xiǎn)全方位判別技術(shù)-測試平臺(tái)結(jié)果展示體檢報(bào)告情況已上傳12人未上慘21人姓名姓名3#7878933335林榴5林榴z奔地視7k71K1K地放的舞黎世1澤anutm澤anutmt4典典報(bào)告分析的8陽□a.監(jiān)1i11禁1c人因安全管控可穿戴設(shè)備投產(chǎn)展示軌收分所結(jié)里71課羅應(yīng)時(shí)的測主庭放謝四色分級(jí)引擎高預(yù)警體檢分酷策為投貼作住務(wù)過均0高處作業(yè)危險(xiǎn)因素高處作業(yè)危險(xiǎn)因素物的故障物的故障人的失誤環(huán)境因素高處作業(yè)通常伴隨著緊張和恐懼，從而導(dǎo)致心率增加。高強(qiáng)度體力勞動(dòng)和陽光直射，會(huì)導(dǎo)致血氧飽和度出現(xiàn)波動(dòng)、體溫會(huì)顯著升高。走錯(cuò)間隔危險(xiǎn)因素高強(qiáng)度作業(yè)危險(xiǎn)因素走錯(cuò)間隔危險(xiǎn)因素高強(qiáng)度作業(yè)危險(xiǎn)因素第5列第3列第5列第3列列管理因素人員因素管理因素人員因素設(shè)備因素組織因素配電房屏柜操作不規(guī)范，工人未按照工作票要求粗心配電房屏柜操作不規(guī)范，工人未按照工作票要求粗心走錯(cuò)間隔，或處在疲勞失神狀態(tài)而誤操作，導(dǎo)致倒閘合閘誤操作。長時(shí)間的高強(qiáng)度作業(yè)會(huì)顯著增加身體負(fù)擔(dān)和心理壓力，導(dǎo)致心率波動(dòng)性上升，血氧飽和度降低，更容易出現(xiàn)疲勞甚至異常狀態(tài)。電力人因安全技術(shù)展望場景3場景3監(jiān)控視角：水平視角監(jiān)控內(nèi)容：變電站多人作業(yè)監(jiān)控視角：水平視角監(jiān)控內(nèi)容：變電站多人作業(yè)監(jiān)控內(nèi)容：變電站單人作業(yè)邊緣智能芯片實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測安全距離實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測安全距離深度圖深度圖視差圖二維二維點(diǎn)云檢測檢測12變電品作交場泉深發(fā)保13變電站作業(yè)場筑序度網(wǎng)12變電品作交場泉深發(fā)保邊緣計(jì)算裝置(3變電站作業(yè)場繁三維點(diǎn)云圖技術(shù)展望2:非視域方法③完全非視距誤差7.2cm3.3m②部分非視距①視距內(nèi)誤差6.2cm針對(duì)配電房場景，實(shí)現(xiàn)視距環(huán)境下的高精度定位、半視距環(huán)境(部分遮擋)下的穩(wěn)定定位，以及完全非視距(全遮擋)下的可靠定位，確保作業(yè)人員復(fù)雜配電房環(huán)境中的精準(zhǔn)感知與安全監(jiān)管。擬解決關(guān)鍵問題電磁干擾影響定位穩(wěn)定性，高壓場區(qū)電磁噪聲強(qiáng)，多徑效應(yīng)顯著,現(xiàn)有定位方法精度低、適應(yīng)性差。復(fù)雜視距下監(jiān)測手段局限，視覺/RFID受環(huán)境影響大難實(shí)現(xiàn)全場景、無接觸、高精度的人員定位安全管控。