引言：电力系统作为国民经济的重要基础设施，在推动工业化、信息化、城镇化发展中发挥着不可或缺的作用。输变电工程是电力系统的重要组成部分，承担着电能传输和分配的任务，其规模和技术水平直接影响电网的安全稳定运行。近年来，随着我国经济社会的快速发展，电力需求持续攀升，特高压、智能电网、新能源并网等新技术不断涌现，对输变电工程建设提出了更高要求。

一、输变电工程施工现场安全管理系统的总体架构

本系统基于精益化管理理念，从人、机、料、法、环五个维度入手，重点聚焦人的不安全行为管控，通过"制度+技术"双管齐下，构建全方位、动态化的施工现场安全防护网，实现对人员、设备、环境的精准管理，持续提升本质安全水平。系统由人员定位系统、现场管理机制和组织架构三大模块组成，各模块既相对独立又紧密联系，形成完整、科学的管理闭环^[1]。

（一）人员定位系统

人员定位系统是现场安全管理的核心，直接决定着管理的精细化程度。本系统采用超宽带（UWB）无线定位技术，克服了传统RFID、WiFi定位精度低、穿透性差等缺陷，能够实现厘米级的高精度室内外定位。系统由定位标签、基站、服务器、可视化软件等部分组成，施工人员佩戴装有UWB芯片的定位标签，在现场布设的基站接收标签信号并将数据传输至服务器进行解算，由可视化软件直观呈现人员实时位置、轨迹回放、区域报警等信息。根据交叉定位原理，只需四个基站即可实现三维定位，大大降低了系统复杂度和建设成本。

（二）现场管理机制

科学完善的现场管理制度是保障施工安全有序进行的基石。施工单位应结合工程实际，制定严谨细致的安全管理制度和操作规范，明确各岗位职责，规范作业流程，细化安全防护措施。同时，加大日常安全教育培训力度，采取案例教学、情景模拟等多种形式，增强全员安全意识和技能，筑牢思想防线。针对临时用电、吊装作业、动火作业等关键环节，实行"一岗一责""一机一档"等专项管理措施，强化过程管控。遇特殊天气、重大节假日等时段，制定专项安全方案，落实安全防范措施，及时消除各类隐患^[2]。

（三）现场管理组织架构

健全的组织架构是开展现场安全管理的重要保障。施工单位应成立以项目经理为首的安全管理委员会，下设安全管理部，配备专职安全员，对现场安全工作实施统一领导。同时，成立若干个安全小组，由各作业队长担任组长，负责对本作业面的日常安全检查和隐患整改。项目部定期召开安全例会，总结安全工作开展情况，部署下阶段重点任务。安全管理部每日对现场进行全面安全检查，对查出的问题建立台账，跟踪整改到位。各作业队坚持班前安全教育，严格执行安全技术交底，确保每名员工掌握安全注意事项。多维度、立体化的组织架构，为现场安全管理提供了强有力的人员和制度保障。

二、基于超宽带技术的人员定位系统设计

（一）人员定位系统结构设计

本系统以UWB技术为核心，采用分布式架构，可灵活适应不同规模、不同地形的输变电工程。硬件由定位标签、基站、汇聚节点三部分组成。定位标签佩戴于作业人员安全帽或臂章等部位，内置UWB芯片和传感器，可实时采集人员位置、生命体征等数据。基站布设于现场主要建筑、塔架等关键位置，用于接收标签信号并将数据传输至汇聚节点。汇聚节点部署于现场办公区，负责数据过滤、压缩和转发，最终将数据上传至后台服务器进行处理和存储。硬件选型需充分考虑定位精度、覆盖范围、功耗、成本等因素^[3]。本系统定位标签采用DecaWave DWM1000芯片，静态定位精度可达10cm，电池续航超过1年；基站选用CC1352R片上系统，集成了ARM Cortex-M4处理器和多协议无线收发器，满足低功耗、高可靠需求。不同电压等级输变电工程所需硬件配置存在差异，设计时应因地制宜，优化资源配比，具体配置标准见表1。

表1不同电压等级输变电工程人员定位系统硬件配置

（二）人员定位系统功能设计

为满足输变电工程施工现场安全管理需求，本系统设计了定位跟踪、电子围栏、越界报警、视频联动、数据分析等功能，实现对人员、区域、设备的精细化管控。

1.定位跟踪。连续记录人员位置变化，生成实时轨迹，并可按时间、人员等维度进行历史回放，直观呈现人员作业动态。

2.电子围栏。在危险区域、禁止区域设置虚拟围栏，当人员误入时及时预警提示，并联动现场音视频设备，引导人员安全撤离。

3.越界报警。针对塔架、管廊等特殊作业场所，设置高度阈值，当人员超出安全高度时自动语音提醒并向主管部门报警，防止高空坠落^[4]。

4.视频联动。与智能视频监控系统对接，实现人员定位与画面叠加，并可根据定位数据自动调整摄像头焦距和跟踪目标，提升预警响应速度。

5.数据分析。采集人员位置、时间、活动频次等数据，运用大数据分析技术，对人员行为进行建模和风险评估，为优化布局、完善制度、纠正违规提供决策参考。

上述核心功能的有机结合，构建起全天候、无死角的人员安全防护网，大幅提升了现场安全管控水平。未来，随着5G、物联网、人工智能等新技术的进一步发展，还可拓展姿态识别、远程交互、专家诊断等功能，为打造本质安全型工程奠定坚实基础。

三、输变电工程施工现场安全管理系统的软硬件设计

系统软硬件是现场安全管理的物质载体，科学合理的系统设计是保证各项管理职能有效履行的关键。本章从硬件选型、软件架构、接口设计等方面进行阐述。

（一）硬件系统设计

定位系统硬件主要包括定位标签、基站、汇聚节点、服务器等，外场设备需满足防水、防尘、防腐蚀、工业级电磁兼容性等要求。定位标签搭载UWB定位芯片和多种传感器，采用IP67防护等级外壳，内置锂电池，支持无线充电^[5]。基站采用分布式部署，通过太阳能电池板和市电混合供电，配备2*2 MIMO天线，提升信号覆盖范围。汇聚节点采用工业级计算机，配置千兆以太网口、4G LTE cat.6模块，实现高速、稳定的数据传输。服务器采用DELL R740机架式服务器，配置2路Intel Gold 5218处理器，512G内存，4T SSD硬盘，满足海量数据存储和实时处理需求。硬件参数如表2所示。

表2定位系统主要硬件参数

（二）下位机软件程序设计

下位机程序主要负责硬件底层驱动、数据采集处理和网络通信等任务，针对不同硬件平台采用模块化设计，提高代码复用性和可移植性。定位标签嵌入式软件基于FreeRTOS实时操作系统，调用DW1000 Driver实现定位数据解算，调用ST LIS2DH12驱动采集加速度数据，调用Bosch BMP280驱动采集气压数据，调用TI CC1352R SDK完成数据打包和发送。基站软件可基于OpenWRT或Raspbian系统进行定制化开发，调用UHD驱动完成天线阵列的波束赋形，调用Packet Forwarder程序将数据转发至汇聚节点。汇聚节点软件采用Python语言，基于Scrapy框架对数据进行清洗和压缩，基于MQTT协议与云端服务器通信。

（三）上位机软件设计

上位机软件采用B/S架构，前端使用Vue.js开发，后端采用Spring Boot+MySQL提供RESTful API接口。系统遵循微服务设计理念，划分为用户管理、定位管理、告警管理、统计分析、系统管理等服务，各服务之间通过Apache Dubbo实现通信。前端重点开发实时定位、轨迹回放、电子围栏、报表统计等功能模块，借助图表、百度地图API等工具库，实现数据可视化展示。后端重点设计MySQL+HDFS+HBase的存储方案，采用读写分离、分库分表等优化措施，提升查询性能。同时规范接口参数，完善调用流程，确保与下位机的无缝对接。系统整体采用容器化部署，引入编排工具，支持弹性扩容和故障自愈。

四、工程案例

（一）某输变电工程施工现场概况

以某±800kV特高压直流输电工程为例，线路全长3324km，跨越8个省区，设计输送容量800万千瓦，投运后将显著提高东部沿海地区能源供给保障能力。工程于2018年12月开工，计划2025年建成投产。施工内容涉及杆塔基础、组立、架线等环节，累计投入施工人员约5000人，机械设备1000余台，呈点多、线长、面广的特点，给现场安全管理带来极大挑战。

（二）输变电工程施工现场安全管理系统的应用

经过充分调研和方案比选，项目部决定引入基于UWB的施工现场安全管理系统。硬件方面，在各施工作业面和临建区共布设定位基站500个，为3600名一线工人和管理人员配备了定位佩戴，实现了关键区域的信号全覆盖。在特高压塔附近划设40余处禁入区，在施工便道、材料堆放区等设置30余处限速区。软件方面，开发了集人员定位、轨迹回放、告警推送等功能为一体的综合管理平台，与气象、视频监控等系统实现了数据共享和联动分析。管理人员可通过大屏幕实时查看人员分布热力图，并可自定义人员和时间段进行轨迹回溯，直观掌控人员作业动态。当发现人员误入危险区域或出现长时间静止等异常情况时，系统自动语音提示并向总控室报警，第一时间引导人员撤离或组织施救，最大限度降低事故风险。

（三）应用效果评估

自2019年9月系统正式投用以来，各项功能运行平稳，定位精度稳定在30cm以内，响应时延小于1s，有效满足了现场安全管理需求。据不完全统计，截至2022年12月，系统累计采集人员轨迹数据80亿条，触发各类预警5300余次，检测到重大危险行为18起，成功避免3起势必导致人员伤亡的险情。2022年现场检查发现"三违"行为180人次，同比2021年下降46.7%。得益于系统的科学调度，日施工人员到位率从92%提升至98%以上。实践表明，智慧安全管理系统将人的行为管控贯穿于施工全过程各环节，从源头消除违章隐患，为落实企业安全生产主体责任、促进依法治安提供了有力抓手，受到了各参建单位的一致好评。

结语

输变电工程关乎国计民生，直接影响电网的安全稳定运行。然而，由于施工环境复杂、工序交叉频繁，各类风险错综复杂，给现场安全管理带来严峻考验。当前，新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，物联网、大数据、人工智能等新技术新应用不断涌现，智慧安全管理系统建设面临难得的历史机遇。本文以某特高压直流输电工程为例，探索实践了融合新理念、新技术、新方法的现场安全管理新模式，为解决制约工程建设的安全管理瓶颈问题提供了可资借鉴的思路。未来，随着装备智能化、管理信息化、作业规范化水平的不断提升，必将助推输变电工程安全管控能力再上新台阶，以高质量发展全面服务国家能源战略和"双碳"目标，谱写电网建设新篇章。

参考文献：

[1]虞黎华.浅析输变电工程施工现场安全管理系统设计[J].中国设备工程,2023(19):68-70.

[2]于江跃.大型建筑工程施工过程中的安全管理技术研究[J].中国科技期刊数据库工业A,2024(4):111-114.

[3]郑建勋.输变电工程施工现场的质量控制要点探讨[J].中国科技期刊数据库工业A,2023(5):14-17.

[4]杨玉庆.输变电工程设计中的可靠性与安全性研究[J].电力系统装备,2023(10):33-35.

[5]庄翔华.110 kV输变电工程现场施工组织设计的研究与管理[J].科技与创新,2018(18):101-102.