独立北斗定位4G智能安全帽在热电厂安全生产风险管控系统中的应用

发布时间: 2025-09-27 09:14:48

一、技术背景与痛点分析

在热电厂、化工厂建设及容器装置检修等场景中，受限空间作业（如冷水塔内部、锅炉炉膛、管道管廊等）安全监管是一大核心难点。以常见的热电厂冷水塔建设为例，其内部空间封闭狭窄（直径约15~20m、高度超30m）、光线昏暗、存在潮湿/粉尘环境，且可能伴随有害气体（如焊接作业产生的烟尘、设备泄漏的微量有害气体），若采用传统安全监管模式存在以下三大核心痛点：

1.1可视化监管缺失

受限空间内视线受阻，后台无法实时掌握作业动态，仅靠人员“口头汇报”或“定点巡查”，隐患发现滞后（如违规操作、局部结构风险），事故发生后难以追溯过程。

1.2传统设备性能固化

传统监控设备（如固定摄像头、有线对讲装置）需提前布线安装，冷水塔内部施工面动态变化，设备无法随作业人员灵活移动，存在大量监管盲区。

应急响应效率低：受限空间内人员若发生跌落、撞击或气体中毒，传统“呼救-定位-救援”流程耗时久（需先确认人员位置、再调配救援力量），且无法实时传输现场画面，专家难以远程指导救援。

1.3风险感知单一

仅依赖人员主观判断环境风险（如有害气体、近电），缺乏实时数据支撑，易因“疏忽”导致安全事故（如误触带电设备、吸入超标气体）。

针对上述痛点，本方案以智能安全帽为核心载体，结合“硬件功能+云端平台”一体化架构，打造受限空间作业“实时可视、动态预警、快速应急”的安全监管体系，已在江苏某热电厂冷水塔建设中完成场景验证。

二、解决方案

本方案采用“4G智能安全帽硬件+融合通信监管平台”的架构，核心优势在于将“安全防护”与“智能监管”集成于安全帽这一“随身设备”，无需对受限空间进行复杂改造，即可实现作业人员全流程安全管控。

2.1核心设计：受限空间适配优化

针对冷水塔内部“空间封闭、信号波动、环境复杂”的特点，对智能安全帽进行场景化适配：

通信增强：强化LTE分集天线与北斗定位天线信号增益，确保在冷水塔金属结构遮挡下，4G图传与定位仍稳定（实测定位误差≤3m，视频传输帧率≥25fps）；

环境适配：依托IP66防护等级（支持酒精喷洒清洁），抵御冷水塔内潮湿、粉尘环境；标配1W LED头灯与激光辅助指向，解决昏暗环境下“看不清、指不准”问题；

轻量化设计：整体重量仅590g（含4000mAh电池），作业人员佩戴8小时无明显疲劳，适配冷水塔内攀爬、弯腰等灵活作业需求。

2.2系统构成与功能实现

三、核心优势

3.1场景适配性强

全场景移动监管：无需布线，安全帽随人员移动，覆盖冷水塔内“攀爬梯段、作业平台、设备周边”等所有区域，消除固定设备的监管盲区；

极端环境耐受：-10℃~60℃工作温度适配冷水塔夏季高温、冬季低温环境；IP66防护可应对内部潮湿与粉尘，设备故障率低于0.5%；

低依赖外部条件：支持离线存储（标配64GB ROM Flash，最高扩展512GB双TF卡），即使4G信号短暂中断，视频/报警数据也可本地保存，恢复信号后自动上传。

3.2安全监管维度全面

“人-机-环”三维预警：

对“人”：监测脱帽、跌落、未系安全带、疲劳作业等（通过姿态分析）；

对“机”：近电感应报警（避免误触冷水塔内带电设备）；

对“环”：选配气体检测模块，实时监测有害气体浓度，超标立即预警；

SOS应急保障：一键SOS报警成功率100%，触发后自动上传当前位置与画面，后台可通过双向对讲直接指导救援，缩短应急响应时间。

3.3易用性与经济性高

免培训快速上手：仅4个按键（开关机、对讲、SOS、拍照），安全人员15分钟即可掌握核心操作（如“短按SOS报警、长按对讲”），无需专业技术背景；

低维护成本：可拆卸5000mAh电池支持8小时连续工作（满足单日作业需求），磁吸充电+Type-C双充电方式，充电便捷；设备符合GB2811-2019安全帽标准，无需额外配备传统安全帽，降低重复投入。

3.4扩展性强

支持蓝牙连接生命体征监测手环，实时获取作业人员心率、血氧数据（适配冷水塔内高强度作业的健康监管）；

可接入使用场景的现有安全管理平台，实现“智能安全帽数据+原有监控系统”联动，无需重构监管体系。

四、主要功能详解

4.1受限空间实时可视化监管

高清画面传输：通过4G网络回传1080P高清视频（2100万像素摄像头），后台可通过语音指令（如“开启录像”“拍照”）远程控制，捕捉冷水塔内关键作业节点（如焊接质量、结构安装细节）；

微光适配：1WLED头灯开启时，可在光照不足50lux的冷水塔底部清晰成像，解决“昏暗环境画面模糊”问题；激光辅助指向功能可标记隐患位置（如“此处螺栓松动”），便于后台精准识别。

4.2多维度安全预警

4.3应急联动与数据追溯

双向对讲指挥：安全人员长按“对讲按键”可与后台实时沟通，若发生突发情况（如人员被困），后台可通过视频画面远程指导自救（如“沿左侧爬梯撤离”）；

数据全量存储：云端自动保存72小时视频、报警记录、定位轨迹，支持按“时间/报警类型”检索（如“查询X月X日14:00冷水塔3层的跌落报警画面”），事故后可快速追溯责任与原因。

4.4人员健康与合规监管

生命体征监测：蓝牙连接生命体征手环，实时上传心率（正常范围60-100次/分）、血氧（正常范围95%-100%）数据，若出现心率＞120次/分（高强度作业疲劳）或血氧＜90%（气体中毒前兆），立即触发健康预警；

合规性检查：通过AI行为识别（选配），自动识别“未系安全带”“违规吸烟”（冷水塔内严禁烟火）等行为，触发分级预警（一级：语音提醒；二级：后台通知管理人员介入）。

五、实施步骤与培训方案

5.1热电厂冷水塔场景部署流程

5.2培训方案

针对热电厂安全人员（一线作业者+后台监管人员），采用“理论+实操”轻量化、极简式培训，确保快速上手：

一线作业人员培训（1小时）：

核心操作：开关机（长按3秒）、SOS报警（短按）、对讲（长按）、拍照/录像（短按拍照键）、LED头灯开启（功能键切换）；

应急处理：如何识别报警类型（声光/语音提示）、SOS触发后如何配合后台指挥；

辅助材料：发放图文操作手册（含按键示意图）、录制10分钟操作短视频（可反复观看）。

后台监管人员培训（1.5小时）：

平台操作：实时视频查看、报警信息接收、电子围栏设置、数据检索与导出；

应急响应：收到报警后如何“定位人员位置→查看现场画面→发起对讲指挥→通知救援团队”；

实操演练：模拟“气体超标报警”“人员跌落报警”场景，演练全流程响应。

六、热电厂冷水塔场景场景案例

6.1试用背景

某热电厂机组建设项目，2024年7月开展冷水塔（直径18m、高度32m）内部结构安装作业，投入5台智能安全帽（选配气体检测模块），由安全监管人员佩戴，负责实时监控施工人员操作规范、环境风险与应急响应，试用周期30天。

6.2试用效果

监管效率提升：后台无需进入受限空间，即可实时查看冷水塔内各作业面动态，发现“未系安全带”“违规堆放工具”等隐患12起，均在10分钟内完成整改（传统模式需30分钟以上）；

风险预警有效：2次触发气体超标报警（焊接作业烟尘导致CO短暂升至35mg/m³），系统实时语音提醒撤离，避免人员中毒风险；1次触发“撞击报警”（作业人员不慎碰撞爬梯），smarteye后台立即定位并确认人员安全，响应时间＜1分钟；

用户反馈：安全人员表示“佩戴轻便，不影响攀爬作业，视频传输清晰，报警及时”；管理人员反馈“减少80%现场巡检次数，监管人力成本降低60%”。

6.3经济性分析（单台设备对比传统监管方案）

七、效益分析

7.1安全性显著提升

通过“实时预警+动态监管”，冷水塔受限空间作业的“碰撞/跌落/气体中毒”等事故风险降低90%以上，气体监测范围符合《受限空间作业安全技术规范》（GB30871-2022）与常见化工园区的要求。

应急响应时间从传统“30分钟”缩短至“5分钟内”，大幅提升突发事故的响应速度，从而提升救援成功率。

7.2管理效率优化

减少现场80%巡检人力投入，后台可同时监管多台设备（支持10台以上并发），适配热电厂多区域（如锅炉、管道井）受限空间作业监管需求；

数据化记录（视频/报警/轨迹）便于安全审计，满足政府监管部门“作业过程可追溯”的合规要求。

7.3成本持续节约

全生命周期（按3年计算），单台智能安全帽可节省“部署成本+人力成本+整改成本”约2.8万元；

设备支持多场景复用（如冷水塔建设完成后，可转移至锅炉检修、管道维护等场景），避免重复采购。

本方案以智能安全帽为核心，有效解决了热电厂冷水塔等受限空间中存在的“监管难、移动性差、应急响应慢”等突出问题。江苏某热电厂的试点应用验证了该方案在复杂环境下的可靠性与经济可行性。南京周全安全咨询有限公司期待与更多电力、化工及建筑行业的企业展开合作，推动该“轻量化、高适配性”的受限空间安全监管方案在更广泛场景中的应用，提升受限空间作业的安全预防水平，切实消除安全隐患。

支持红外夜视IRCUT的4G智能安全帽BW620Y，内部主板型号有，SAE01, asr8601 ，W20, k61v1_32_bsp_1g, k62v1_64_bsp， soq_azw_05_Natv，soq_azw_01_Natv，AZW003，aqm6816，soq_azw_01_Natv，SC161, W25，比传统的白光照明灯效果要好很多，可以避免图像中间大块的亮光斑，可以在雾天使用。https://www.bilibili.com/video/BV1594y1E7tB/