一种多功能水轮机组水车室安全管理系统及运行方法与流程

本发明属于水轮机组安全，具体为一种多功能水轮机组水车室安全管理系统及运行方法。

背景技术：

1、现有的水电站厂房采用开放式布局，同一厂房内的不同水轮机组相对独立但联系相对紧密，相互之间没有明显的门禁或道闸进行隔离。水轮机组的水车室根据机组特性布置在高程较低的位置，通常设有1-2个进出通道。为了方便日常的维护巡检，水车室的进出通道通常采用两种进出管理方式，其一是全开放式，即不设立任何阻隔装置；其二是设立带机械锁具或门禁系统防盗门，即进行简单隔离。

2、开放式门禁方式无法对水车室的人员进出做到监控，无法有效满足人员、设备的安全。

3、带机械锁具或门禁系统防盗门的进出方式，该方式只能简单的识别授权用户进出，对于机组正常运行、机组检修、设备调试等多种情况下水车室不同的进出要求无法做到有效区分。

4、尤其在机组试验期间，试验负责人通常会将指挥位置设立在远离水车室的机组发电层，以便于对机组各系统进行全局监控，同时会根据试验内容模拟机组所有系统进行运转，而当前的水车室进出管理方式无法实时监视水车室的进出状况，无法保证运转的系统或机组的旋转部位无交叉作业，存在极大的人员和设备安全隐患。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种多功能水轮机组水车室安全管理系统及运行方法，通过开发一套系统满足水轮机组在多种工况下水车室不同的进出要求，解决当前必须通过专人值守的方式，才能实现实时监视水车室的进出状况，保证运转系统或机组旋转部位无交叉作业带来安全隐患的问题。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：1、一种多功能水轮机组水车室安全管理系统，其特征在于，包括水轮机旋转大轴，所述水轮机旋转大轴设置在水车室环形走道的中心位置，所述水车室环形走道的一侧连通有水车室副通道，所述水车室环形走道的另一侧连通有水车室搬运廊道；

3、所述水车室环形走道的内部设置有多个用于监视整个水车室环形走道与水轮机旋转大轴所围成的环形区域；

4、所述水车室副通道和水车室搬运廊道与水车室环形走道相交界的位置分别对应安装有道闸。

5、所述机器视觉相机共有三组，其中一组设置在水车室副通道的内部，并与水车室环形走道相交界的位置；另一组设置在水车室搬运廊道的内部，并与水车室环形走道相交界的位置；最后一组设置在水车室搬运廊道的内部，并与另两组机器视觉相机呈等圆心角均匀布置。

6、多组所述机器视觉相机覆盖的监视范围共同构成机器视觉相机监视区域集合。

7、所述水车室副通道和水车室搬运廊道内部的道闸所在部位分别对应设置有红外探头和视频通讯及门禁识别摄像头。

8、所述机器视觉相机采用图像采集和分析一体化的摄像机。

9、一种多功能水轮机组水车室安全管理系统的运行方法：

10、通过将水轮机组水车室安全管理系统部署在水电站安全i区下，通过水电站安全i区控制网交换机直接与水电站计算机监控系统及其子系统相连，同时通过防火墙与部署在水电站安全ii区的水电站门禁系统相连；

11、水轮机组水车室安全管理系统正常运行时能够切换三种模式，包括静默模式、试验警戒模式和运行警戒模式；

12、静默模式下，水轮机组水车室安全管理系统不接收信号，不处理信号，此时视频通讯及门禁识别摄像头的门禁功能处于激活状态；

13、运行警戒模式下，水轮机组水车室安全管理系统接收、处理信号并发出报警，但不自动操作调速器电控系统或水轮机辅控系统，同时门禁功能失效；

14、试验警戒模式下，水轮机组水车室安全管理系统接收、处理信号并发出报警，且自动控制调速器电控系统或水轮机辅控系统，同时门禁功能失效；

15、三种模式在信号接收、逻辑处理方法相同，且试验警戒模式适用的情况更复杂，启用的功能更全面。

16、水轮机组水车室安全管理系统处于试验警戒模式下的具体运行方法：

17、道闸处于关闭状态，集成在道闸上的红外感知及声光报警功能会实时检测人员或物体的穿越行为，在道闸内外均布置红外探头，单个红外探头动作，声光报警会播放预设的试验内容及注意事项；单个道闸的多个红外探头同时动作，水轮机组水车室安全管理系统将发出声光蜂鸣报警及安全警示，同时将报警信号传输至远方终端，提醒终端持有人及时处理当前水车室内的异常情况；

18、水轮机组水车室安全管理系统处于试验警戒模式下，如若有其他人员需临时进入水车室，则通过嵌入在道闸上的视频通讯及门禁识别摄像头，激活实时视频及语音通讯功能，与终端持有人进行远程视频通讯，终端持有人根据试验具体情况确认是否立即解除系统试验警戒模式，以便于人员或物体通过道闸，当人员或物体通过道闸后，终端持有人在等待临时进入人员或物体离开水车室后再激活试验警戒模式，也能够与临时进入人员协商后选择直接激活试验警戒模式，进行水车室交叉作业；

19、因水轮机旋转大轴自上而下贯穿整个水车室，单点位视觉存在盲区，通过三个机器视觉相机形成的机器视觉相机监视区域集合，从而完全覆盖水车室环形走道以及旋转部位边界，消除视觉盲区，通过机器视觉相机自带的采集分析系统，动态判断进入监视区域内人员和物体的运动轨迹，一旦人员和物体越过旋转部位边界，水轮机组水车室安全管理系统将自动控制该机组的调速器电调系统，将调速器的控制方式切至机手动方式，防止控制环或导叶拐臂运动；自动控制该机组的水轮机辅控系统，停止水车室内所有的水轮机辅控系统，及时切断危险源；此时水轮机组水车室安全管理系统接收到大轴蠕动信号动作，自动投入机组风闸系统，并将相关报警信号传输至远方终端及水电站计算机监控系统，提醒终端持有人和运行值班人员当前水车室内的异常情况；机器视觉相机若检测到仍有人员或物体停留在旋转部位边界内侧超过30秒，触发高危报警，并自动控制调速器电调系统将导叶运动至50%开度，确保导叶拐臂不会夹伤人员或物体。

20、水轮机组水车室安全管理系统处于静默模式下的具体运行方法：

21、道闸处于关闭状态，集成在道闸上的红外感知及声光报警功能处于关闭状态，水轮机组水车室安全管理系统将不会发出声光蜂鸣报警及安全警示，也不会将报警信号传输至远方终端，但门禁识别摄像头的门禁功能处于激活状态，通过面部识别控制人员进出，机器视觉相机处于关闭状态，只进行视频采集，不进行分析控制。

22、水轮机组水车室安全管理系统处于运行警戒模式下的具体运行方法：

23、道闸处于关闭状态，集成在道闸上的红外感知及声光报警功能会实时检测人员或物体的穿越行为，在道闸内外均布置红外探头，单个红外探头动作，声光报警会播放预设的试验内容及注意事项；单个道闸的多个红外探头同时动作，水轮机组水车室安全管理系统将发出声光蜂鸣报警及安全警示，同时将报警信号传输至远方终端，提醒终端持有人及时处理当前水车室内的异常情况；

24、水轮机组水车室安全管理系统处于运行警戒模式下，如若有其他人员需临时进入水车室，则通过嵌入在道闸上的视频通讯及门禁识别摄像头，激活实时视频及语音通讯功能，与终端持有人进行远程视频通讯，终端持有人根据试验具体情况确认是否立即解除系统运行警戒模式，以便于人员或物体通过道闸，当人员或物体通过道闸后，终端持有人在等待临时进入人员或物体离开水车室后再激活运行警戒模式，也能够与临时进入人员协商后选择直接激活运行警戒模式，进行水车室交叉作业；

25、因水轮机旋转大轴自上而下贯穿整个水车室，单点位视觉存在盲区，通过三个机器视觉相机形成的机器视觉相机监视区域集合，能够完全覆盖水车室环形走道以及旋转部位边界，消除视觉盲区，再通过机器视觉相机自带的采集分析系统，动态判断进入监视区域内人员和物体的运动轨迹，一旦人员和物体越过旋转部位边界，水轮机组水车室安全管理系统将相关报警信号传输至远方终端及水电站计算机监控系统，提醒终端持有人和运行值班人员当前水车室内的异常情况；机器视觉相机若检测到仍有人员或物体停留在旋转部位边界内侧超过30秒，则触发高位报警。

26、本发明有如下有益效果：

27、1、本发明能够实现自动判断，安全性高，可及时阻止安全隐患。

28、2、本发明能够节约人力成本，提高工作效率。

29、3、本发明能够满足多种工况，适应不同需求。

30、4、本发明能够监控手段多样，可靠性强。