像素编码的通信电源专业危险因素探讨范文
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摘要：做好安全生产重点环节危险因素辨识和防控工作是通信电源专业确保从业人员人身安全和业务安全的最基本要求，也是生产经营单位落实安全生产责任制的重要内容。文章从电源专业普遍从事的特种作业、储能设备、危险化学品、作业许可管理四个重点场景如何做好危险因素的辨识和防控工作，进一步提出了一种利用像素编码的信息传递和识别方法，通过对比现有识别方式，新的编码方法，可有效提高系统响应速度和识别准确率，为通信电源专业风险识别和防控，提供了新的思路。
关键词：通信电源；危险因素；辨识；防控；像素编码；自适应识别
0引言
“通信电源专业”一般负责通信电源、机房空调、动环监控系统及防雷接地等系统的日常维护工作。其作为通信网络关键基础设施，其维护工作是保障通信畅通的最基本要素之一。电源专业一般隶属于网络维护部门，为保障电源与机房环境基础设施稳定、可靠地运行，在日常生产维护工作中，会经常涉及到特种作业、储能设备、危险化学品、作业许可等对操作人员和其他工作人员的人身、财产可能存在较大危险因素和安全风险的场景，因此加强重点环节危险因素辨识和防控工作，是保障业务安全、预防安全生产事故、落实企业安全生产责任的重要内容。危险因素是指可能对作业人员造成伤亡、影响人的身体健康的因素，当前我国各类工贸行业普遍依照《生产过程危险和有害因素分类与代码》[1]（GB/T13861）进行危险有害因素辨识，并制定切实有效的风险防控措施。防控措施可分为技术类措施和管理类措施。技术措施一般从消除危险源、防止有害物质聚集、物理隔离、配备劳动防护装置和应急救援设施、加强监测等方面开展；管理措施一般从完善安全生产规章制度和操作规程、做好应急预案和演练、确保安全投入有效实施、加强重大危险源排查和治理、推进安全教育和培训等方面开展。
1特种作业
1.1危险因素
辨识通信机房对供电可靠性和机房环境稳定性有严格要求，一般其电源和空调设备要保持全年不间断工作，因此电源专业从业人员日常工作中会普遍涉及到电工作业和制冷作业。电工作业是对电气设备进行运行、维护、安装、检修、改造、施工、调试等操作，根据电压等级划分（1kV），电工作业分为低压电工作业和高压电工作业。制冷作业指对大中型制冷与空调设备运行操作、安装与修理的作业。操作人员对电源作业过程中可能会存在触电、雷击、火灾、爆炸、静电等危险有害因素，对空调设备操作过程中可能会存在烫伤、冻伤、触电、机械伤害、打击伤害等危险有害因素。
1.2风险防控
《中华人民共和国安全生产法》第二十七条规定：“生产经营单位的特种作业人员必须按照国家有关规定经专门的安全作业培训，取得相应从业资格证，方可上岗作业”。由于大型通信机房内普遍配置10KV配电柜、10KV/380V变压器，高压发电机组、高压冷水机组等设备，因此取得高压电工证成为电源维护人员上岗作业的标配[2]。需要指出，在取得特种作业操作证后每3年要进行1次复审，在申请复审前，应当参加必要的安全培训并考试合格，且安全培训时间不少于8个学时。维护人员应依据《中国电信通信网络维护规程-动力环境基础设施分册》开展日常作业，其倒闸或割接过程要严格按照“停电、放电、验电、挂牌上锁、操作”流程操作；对高压设备操作应保证一人操作，一人监护；对老旧电源和空调设备存在的风险因素，应及时进行评估和更新，避免设备长期超负荷运行；按要求给维护人员配置各类安全检测装置和防护手套、防护鞋等劳动防护用品；按时组织通信楼宇和电源设备防雷及接地测试，对重要楼宇，应邀请有相应资质的第三方专业检测机构进行检测和隐患整治。
2储能设备管理
2.1危险因素
辨识机房的网络设备需要全年7×24小时在线工作，安全可靠的供电是其正常工作的先决条件。蓄电池是能够在市电异常或中断时能立即提供不间断电能给负载的一种储能设备。目前机房普遍使用的是阀控式铅酸蓄电池，部分机房使用了磷酸铁锂电池，不论使用哪种电池，均是电源专业需要重点关注的设备。蓄电池的维护管理不当会导致电池提前失效，特别严重时甚至会引发火灾和爆炸。蓄电池发生着火时，极短时间就能发展为剧烈燃烧，伴随燃烧还会释放多种有毒有害气体，十分危险。
2.2风险防控
在日常维护作业中，电源专业人员应定期检查蓄电池单体端子连接情况，应连接紧固，满足对应螺栓力矩要求；检查蓄电池及连接条外观，应无鼓胀、爬酸、漏液、腐蚀等现象；每季度对单体电池端电压和内阻进行测量，每半年进行一次电池放电测试。A、B类机房电池应配置BMS，具有单体温度及单体电压的检测功能。电池室应安装有气体灭火装置，出现火情时严禁用水或泡沫灭火剂灭火。UPS、高压直流等使用的高电压蓄电池组的维护通道应铺设绝缘胶垫。特别指出，根据规格等级不同，蓄电池的使用寿命一般在5-8年之间，对已超过有效使用年限的电池应及时退出A、B类机房。蓄电池对温度较为敏感，电池室温度应不超过30℃，并做好通风换气。
3危化品管理
3.1危险因素辨识
危险化学品是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质，且对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品。通信枢纽楼和数据中心内，均配置有柴油发电机房和储油室，储油室内设置储油箱，其内存储一定容量的液态柴油。柴油属于危险化学品，固电源专业还涉危化品存储的安全管理工作。储油室管理不当会存在燃烧、爆炸、触电、中毒和窒息等潜在危险因素，因此柴油发电机房历来是各级安全生产监督管理部门和消防部门安全检查的重点。
3.2风险防控
电源专业应对柴油发电机房和储油室落实安全管理职责，制定发电、加油操作手册，加强储油、用油台账管理；机房内配备完整消防器材，且放置在明显固定位置，禁止挪作它用，并按照规定要求定期检测确保性能合格；严格遵守安全用电的有关规定，严禁私拉乱接电线，柴发机房内要使用防爆照明和防爆电器，避免产生点火源；单个油库储油量应符合消防规定，不超过1m3；维护人员应熟练掌握加油机的性能特点和操作技能，能判断和排除一般故障；油库内要保持正常通风，并安装可燃气体检测和报警装置。柴发机房内对机器的重要操作也应实现双人管理，一人操作，一人监护。
4作业许可管理
4.1危险因素
辨识机电工程的新建、改建、扩建施工或设备的安装、检修、改造等工作，可能会涉及动火作业、高处作业、吊装作业、带电作业、临时用电作业等具有较大风险的操作环节。例如，机房空调管路的维修可能会使用电焊、气焊，即动火作业；对大型中央空调系统的冷却塔的清洗和维修，需要登上设备顶部，顶部距楼顶平台基准面已超过2m，涉及高处作业；对设备更新替换的安装工程可能涉及吊装作业，机房内检修设备可能涉及带电作业、临时用电作业等。虽然这些作业一般会委托第三方公司专业人员进行具体施工操作，但其作业本身存在较大危险性，存在灼烫、火灾、坠落、起重伤害、机械伤害、触电等潜在的危险因素。因此电源维护部门作为业主方，必须严格各类作业环节的许可管理，加强作业过程的安全监督，预防各类事故发生。
4.2风险防控
在作业前，维护部门和施工方要对现场作业安全情况进行交底，明确现场负责人、监护人员和作业人员各自的职责分工，并针对可能存在的风险制定防范措施。维护部门按照审批流程，确认已办理作业许可证后再允许施工方进行作业，施工方应确保操作人员具备相应的从业资质和安全技能。作业过程中，项目负责人、监护人要重点关注作业过程，及时发现、处理异常情况。作业后，应及时清理现场，恢复原状后方可离开。需要特别指出，维护部门对作业许可证的审批应根据作业危险或影响程度，按照分级管控原则进行审核。作业许可证应写明有效期限，超过有效期应重新办理，且不得随意涂改和转让，不得异地使用或扩大使用范围。
5数据机房分类
主流运营商IDC数据机房按照空调类型一般分为2类：风冷和水冷。（1）根据制冷原理，IDC机房可分为风冷类机房与水冷类机房。风冷类机房多为一些早期建设的机房。其原理为冷媒在室内机蒸发器蒸发吸热后，送到位于室外的室外机，通过室外机内压缩机将气体低温低压气体压缩为高温高压气体，再经过冷凝器进行散热，成为高温高压液体，循环到室内再次吸热。水冷类机房的制冷设备由水冷机组与室内末端空调组成。水冷类机房通过比热容较大的水在水冷主机与冷却塔、水冷主机与末端空调之间进行热交换。水冷类机房多见于集中建设的大型数据中心。水冷机房的制冷能耗主要由水冷主机的能耗、泵的能耗、冷却塔的能耗与末端空调的能耗4部分组成。（2）根据送风IDC机房可分为下送风类机房与其他类机房。下送风指空调输出的冷风，通过机房架空地板下的静压箱，经出风地板导出，为机柜制冷。下送风的方式更符合物理规律，可以有效避免热气流回流，大部分IDC机房采用下送风的方式。下送风机房也分为两种：机柜下送风式、冷热通道封闭式。其他类机房指除下送风类机房以外其他送风方式的机房，比如上送风机房、背板空调等。数据中心的数据主要来自于动态环境系统（动环系统），动环系统一般是在机房建设阶段就开发好的监控系统，通过机房内设置的传感器，列头柜、空调传感器，可以采集机房温湿度、IT设备功耗、空调运行参数、制冷功耗等信息。动环系统的数据基本可以描述一个机房内的运行情况，但由于早期机房建设未考虑数字化改造需求；因此数据缺失情况较严重，甚至未保存历史数据。
6像素编码识别
像素编码通信作为一种新的通信传输方式，成为通讯行业的一个新的研究方向。特别是随着移动设备的迅速普及，使移动终端制造成本逐步降低，因此降低了系统的使用成本。本文提出了一种结合像素编码实现的数据传输识别方法。通过对比三种传输编码方式，对传输和识别的性能进行了分析。最终采用的自适应屏幕识别算法相对现有固定编码识别算法，在数据的恢复上准确率更高。
6.1系统模块
系统包括发射和接收单元。在发射部分，移动终端的屏幕用于显示传输编码。在接收端，摄像头可接收传输屏幕编码，系统结构见图1。
6.2显示屏
终端屏幕通常采用薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）并由电压驱动。屏幕一般由背光、底层偏振片、液晶层、滤镜和上层偏振片组成。液晶层可通过变化的电场控制改变，从而产生不同的光学传输特性[3]。一个3×3像素矩阵可以用于描述电压驱动的屏幕。X轴是数据信号而Y轴是扫描信号。扫描电压施加到Y轴，X轴提供数据电压来显示像素，见图2。
6.3摄像头
图像传感器像素直接暴露于光源下，将光信号转换为电压信号。行选择逻辑单元根据预定义的规则选择相应像素。选定像素的图像信号通过相应的模拟信号处理单元通过信号总线传输，最后通过模-数字转换器（ADC）转换为数字信号。这个过程可见图3。
6.4像素编码
像素编码可以采取不同的形式。在本文系统中，主要涉及三种编码类型。第一种方法是键控编码（OOK）的变体。数字“1”可以由黑色像素标识，数字“0”可以由白色像素代表。键控编码的数据帧可生成屏幕帧，通过摄像头捕捉后，屏幕帧根据映射规则解码。键控编码可通过添加不同级别的灰色色阶，方便地扩展为多级编码，通过比较预设的灰度级数值，可以得到传输的数据灰度数值。第二种编码算法是QR编码。QR编码的好处是自带容错。QR码的缺点是可携带的信息量相对较少。第三种编码方法是独立像素调制，此编码具有更快的传输速率，三种编码示例见图4。三种编码的特征比较可见表1：
6.5图像识别为了从屏幕帧恢复数据，需要将接收到的数据帧进行处理，通过识别算法得到原始的传输数据。
6.5.1固定步长采样
固定步长采样即平均采样法，用相等的步长分割线沿水平和垂直方向对样本取样。可以通过沿垂直和水平方向分别求平均值实现。
6.5.2自适应采样
自适应采样算法可提高恢复精度，通过一个递归过程，例如：首先基于平均采样法通过估算平均值得到一个初步的栅格区域，之后，通过得到的数据找到与数据不匹配的栅格划分区域，采用自适应采样方法，直到所有不匹配区域都被替换为匹配区域。设置垂直方向作为基线，得到第i列的像素的灰度值，从行的顶部到底部的灰度值列向量，可用下面公式来表示：（1）其中，m为图像区域所有列的平均长度，i取值范围为图像区域所有行的平均长度，定义从第i列移动到i+1列的表达为公式（2）相邻模块列的异或，当i位于2个模块交线上时，公式（2）得到峰值。设定一个极小值，根据平均法求出步长，得到最佳栅格线的大概区域，在这个区域内从左向右进行滑动，滑动时计算峰值。当峰值小于等于最小值的时候，继续滑动，否则当前位置为最佳位置。图6和图7比较了平均采样和自适应采样方法[4]。图6平均采样屏幕帧识别图7自适应采样屏幕帧识别比较图6和图7可以看到，自适应采样识别方式，栅格区域与数据拟合较好，而固定步长采样识别会出现栅格与数据帧的对准偏差。对像素点的识别输出，自适应识别方式更好的映射到对应的像素区间。图8机房蓄电池信息识别系统利用移动终端和设备信息系统，可以快速识别和辨识相关设备的运行状态，并实现潜在风险监测，由于信息系统的参数由设备北向接口提供，因此可以得到实时的设备状态信息，通过抽检，可以实现设备的总体运行态势感知。
7结语
对生产过程中的危险因素进行辨识和防控是安全生产工作的重要组成部分。特种作业、储能设备、危险化学品、作业许可管理作为电源专业维护人员安全生产重点环节，其作业过程中存在较大的危险因素，需要有效辨识并采取合理的技术措施和管理措施加以预防。电源维护人员应始终牢记“安全第一、预防为主、事先化、主动化”的原则，不断地坚持和完善危险因素辨识和防控工作，才能有效落实企业安全生产责任、杜绝安全生产事故的发生。通过在通信电源专业领域应用像素编码方法，可以为相关设备提供一种危险因素辨识和防控的新途径。与现有的蓝牙、WiFi等无线通信手段相比，像素编码系统具有结构简单，对现有设备无需硬件改造的特点。本文提出的自适应数据帧识别算法，相比固定步长采样方法，新方法能更有效的匹配栅格与数据帧，并可减少数据恢复错误。本文提出的技术，可以应用于符合国家“双碳”策略的新一代数字数据中心，实现数据中心的智能化管理[5]。
作者：张渊 林武隽 曾宇 单位：中国电信股份有限公司北京分公司 中国电信股份有限公司北京研究院