本發明涉及一種近電施工作業安全預警方法和系統，屬于近電施工作業設備預警領域。
背景技術：
1、近電施工作業是基建安全管控的重點、難點，近年來電力系統內在輸電、變電改擴建施工中多次發生人員觸電、機械誤碰運行設備、運行線路的事故，直接原因就是對帶電體安全距離防控不足，缺少人員、機械與帶電體距離的實時監測手段，無法有效保證安全防控距離，近電施工作業安全技術措施無法有效落實，導致作業過程中事故的發生。
2、目前，現場作業人員、機械近電施工作業的安全管控存在四大痛點。
3、首先，地面的安全管控范圍可以通過安全防護欄進行劃區管理，但是安全圍欄以上的縱向、橫向空間，缺少有效的安全區劃和安全距離監測方法。
4、其次，機械作業過程中，作業人員主要通過目視進行距離判斷，與實際距離存在較大誤差。
5、然后，采用感應電原理的預警裝置，精度低，誤報頻繁，無法按照電壓等級進行精確預警。
6、最后，人員、機械臂在作業過程中的空間位置動態變化，機械物理的限位和防誤碰措施簡單粗暴，實地作業難以應用。
技術實現思路
1、根據背景所述問題，本發明要解決的問題是：提供一種近電施工作業安全預警方法和系統，利用三維激光掃描輸變電工程建設現場，形成高精度激光點云三維數據模型；在三維激光點云模型里快速劃分帶電體和非帶電體，并將安全距離范圍與帶電體進行屬性掛接；在作業人員和施工機械上安裝rtk定位傳感器，利用北斗rtk實現對作業人員、機械的高精度實時定位和空間距離測量；基于安全距離檢測算法監測作業人員、機械與帶電體的實時空間距離，并根據安全作業規程要求設定安全警示、禁止警報等不同模式的提醒，確保人員、機械等與帶電體保持足夠的安全距離。
2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：提供一種近電施工作業安全預警方法，包括以下步驟：
3、(1)利用三維激光掃描輸變電工程建設現場，形成高精度激光點云三維數據模型；
4、(2)在三維激光點云模型里快速劃分帶電體和非帶電體，并將安全距離范圍與帶電體進行屬性掛接；
5、(3)在作業人員和施工機械上安裝rtk定位傳感器，利用北斗rtk實現對作業人員、機械的高精度實時定位和空間距離測量；
6、(4)設計現場數據轉發終端，用于現場多定位模塊數據接入、轉發，接收平臺告警信息現場提示，便于現場監護人員直觀獲取信息。
7、(5)基于安全距離檢測算法監測作業人員、機械與帶電體的實時空間距離，并根據安全作業規程要求設定安全警示、禁止警報等不同模式的提醒，確保人員、機械等與帶電體保持足夠的安全距離。
8、優選的，所述步驟(1)還具體分為以下步驟：
9、(1.1)采用數字建模技術、激光點云掃描設備對輸變電現場進行點云采集，實現作業現場環境1：1還原到計算機虛擬場景中進行渲染展示；
10、(1.2)建立不同的近電施工作業工程文件，實現不同格式的點云數據導入、噪點去除功能，實現配置工程坐標系、工程名稱、分類以及為接入rtk所定義的投影坐標體系。
11、優選的，所述步驟(2)還具體分為以下步驟：
12、(2.1)實現地面、建筑物、桿塔、絕緣子、導線和引流線這類不同的點云分類功能；
13、(2.2)實現對導線(對拉母線、下引線)為帶電體的設置，將安全距離范圍與帶電體進行屬性掛接。
14、優選的，所述步驟(3)中rtk定位傳感器采用rtk定位技術，通過rtk厘米級空間位置輸出和“單點監測”向“機械臂、吊索等”的線狀部件轉換，實現佩戴rtk傳感器的作業人員、機械的空間位置和其與帶電體的最小凈空距離實時計算和顯示，實現作業現場三維場景還原且實時檢測安規要求的各種電壓等級下的空間距離。
15、優選的，所述步驟(4)中現場數據轉發終端按照2hz的頻率向云端中心發送實時空間坐標位置并將其展示在三維空間中。
16、優選的，所述步驟(5)還具體分為以下步驟：
17、(5.1)在系統中手動設置安全作業“預警距離”和“禁止距離”；
18、(5.2)基于安全距離檢測算法監測作業人員、機械與帶電體的實時空間距離；
19、(5.3)當安全作業距離小于預先設置的安全閾值時，系統進行預警、報警；通過不同聲音、燈光等形式向人員終端和安全預警系統終端發送提醒信息；提醒作業人員及時調整作業方式和路徑。
20、本發明還提供一種近電施工作業安全預警系統，包括三維激光數據處理和渲染展示模塊、近電施工作業安全距離管理模塊和近電施工安全預警模塊；
21、所述三維激光數據處理和渲染展示模塊利用手持式三維激光掃描設備掃描運行設備，形成高精度三維空間地圖；
22、所述近電施工作業安全距離管理模塊通過電壓等級、禁止距離、預警距離和是否帶電來建立安全距離與帶電體電壓等級的管理關系，為三維空間地圖提供判斷依據；
23、所述近電施工安全預警模塊利用北斗rtk實現對作業人員、機械的高精度實時定位，并融入三維地圖，再基于安全距離檢測算法計算作業人員、機械與帶電體的實時凈空距離，并根據安規要求設定安全預警、危險禁止兩種模式，實時計算安全閾值，實現人員、機械與帶電設備凈空距離的實時監測，并在超過安全閾值時警示反饋提醒。
24、優選的，所述三維激光數據處理和渲染展示模塊通過三維激光掃描將采集到的施工作業現場的三維激光點云進行加載渲染展示，構建三維作業現場環境，并通過人工交互的方法對三維激光點云進行分類，將帶電體從整體的激光點云中分類標識出來。
25、優選的，所述近電施工作業安全距離管理模塊根據變電、輸電安全作業規程中不同電壓等級的不停電安全距離，建立管控距離和禁止距離的數據庫和10kv至1000kv及±20至±1100kv人員和機械的管控距離和禁止距離數據庫，以此來建立安全距離與帶電體電壓等級的管理關系。
26、優選的，所述近電施工安全預警模塊通過rtk定位，根據不同編號組合的rtk傳感器的空間位置信息，還原人員、車輛、機械的三維空間模型，并實時計算人員、車輛、機械的三維空間模型與帶電體的最小凈空距離，當監測到最小凈空距離小于管控距離或禁止距離時，系統發出對應的告警信號。
27、在現有的成果中通過現實與虛擬技術的結合，利用數字化手段對近電施工作業現場動態和靜態目標進行三維實景的全方位精確安全管控，將施工作業過程中存在的各種帶電安全距離隱患進行無死角動態定量監測，在危險發生前提前預警防止、阻止事故的發生。
28、本發明的有益效果是：
29、1、實現了在三維實景中實現工程人員、車輛、機械等的實時動態位置監測。
30、2、實現了人員、車輛、機械等與帶電體的實時凈空距離監測，超過閾值做出告警提示。
31、3、獨立式系統工具，可在現場快速安裝、部署、運行、監控。
32、4、系統頻率和穩定性大幅提升，已初步具備試點應用條件。