電氣化鐵路供電生產(chǎn)調(diào)度指揮中心平臺(tái)研究與建設(shè)

敖曉峰，葉眾兵，陳文貴

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電氣化鐵路供電生產(chǎn)調(diào)度指揮中心平臺(tái)研究與建設(shè)

敖曉峰，葉眾兵，陳文貴

提出了以供電管理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)供電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息平臺(tái)化、各生產(chǎn)系統(tǒng)有效融合、各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)卡控為特點(diǎn)的生產(chǎn)調(diào)度指揮中心建設(shè)方案。該生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)以構(gòu)建供電大數(shù)據(jù)平臺(tái)為核心，為供電設(shè)備的日常檢修和應(yīng)急處置提供運(yùn)行預(yù)測(cè)、決策支持，為全面提高供電安全、質(zhì)量管理水平提供技術(shù)保障。

生產(chǎn)調(diào)度指揮；大數(shù)據(jù)；6C

0 引言

鐵路供電信息化旨在提高鐵路供電生產(chǎn)信息技術(shù)應(yīng)用和信息資源利用水平，從而提高鐵路供電領(lǐng)域的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。我國(guó)的鐵路供電管理信息系統(tǒng)（EMIS）歷經(jīng)十余年的建設(shè)，積累了很多成功經(jīng)驗(yàn)?！肮╇娫O(shè)備履歷管理”的全路應(yīng)用，各鐵路局開展的“接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修”、“變電運(yùn)行檢修”、“協(xié)同辦公”以及“6C數(shù)據(jù)中心”等子系統(tǒng)的研發(fā)試用，都取得了良好的效果，信息化建設(shè)在鐵路供電系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理中逐漸發(fā)揮出越來越重要的作用。這些系統(tǒng)在推廣使用的過程中也存在一些問題和不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）既有各系統(tǒng)不能構(gòu)成有機(jī)整體，系統(tǒng)間信息共享非常困難，綜合應(yīng)用難以開展，整體效益難以發(fā)揮；

（2）既有系統(tǒng)智能化程度不夠，對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程卡控不足；

（3）既有系統(tǒng)對(duì)應(yīng)急搶修指揮的支持不足；

（4）數(shù)據(jù)資源未得到有效利用，數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)計(jì)比較薄弱。供電系統(tǒng)既有各種管理信息、生產(chǎn)信息未得到有效整合，基于數(shù)據(jù)整合的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用不足。

本文基于南昌供電段信息化建設(shè)的實(shí)踐，提出一種鐵路供電生產(chǎn)調(diào)度指揮中心建設(shè)方案，以供電大數(shù)據(jù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，以管控安全生產(chǎn)全過程以及指導(dǎo)設(shè)備故障應(yīng)急處置為重點(diǎn)，整合既有系統(tǒng)資源，統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，解決供電系統(tǒng)信息共享和大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的問題，為全面提高供電安全、質(zhì)量管理水平，打造現(xiàn)代化的安全、優(yōu)質(zhì)、高效供電網(wǎng)提供技術(shù)支撐與保障。

1 系統(tǒng)分析

鐵路供電段的主要工作目標(biāo)是通過對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行日常運(yùn)行檢修以保證設(shè)備運(yùn)行安全，確保電氣化鐵路安全供電，所以供電設(shè)備管理是供電信息化管理的核心內(nèi)容。而針對(duì)各種原因引起的供電安全問題，須及時(shí)追蹤處理，并達(dá)到閉環(huán)管理。同時(shí)所有生產(chǎn)、管理活動(dòng)都要求由具備相應(yīng)技能認(rèn)證、安全等級(jí)認(rèn)證的人員實(shí)施，以保證工作有效性。據(jù)此，本文提出了以“人員、設(shè)備、問題”為核心的管理理念，以“人員的全職業(yè)管理、設(shè)備的全壽命周期管理、問題的全流程管理”為主線，以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)全流程卡控、應(yīng)急處置全過程在線指揮為目標(biāo)，構(gòu)建保證作業(yè)過程受控、應(yīng)急處置有序的智能生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)。

作為供電段全站式生產(chǎn)管理平臺(tái)，生產(chǎn)調(diào)度指揮中心系統(tǒng)的實(shí)施需要以供電管理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，整合既有段內(nèi)各生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合、流程貫通以支持綜合應(yīng)用。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為以供電生產(chǎn)組織過程為主干，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)生態(tài)閉環(huán)控制。按管理層次可分為大、小2種循環(huán)，如圖1所示。

圖1 業(yè)務(wù)生態(tài)閉環(huán)流程

小循環(huán)體現(xiàn)在部門之間、專業(yè)之間、人員之間的流轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)卡控生產(chǎn)過程，過程管理促進(jìn)工作細(xì)節(jié)完善，提升線下員工自主性，線下工作的規(guī)范性保證了數(shù)據(jù)的完整性與準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)再次卡控生產(chǎn)過程，最終實(shí)現(xiàn)過程卡控保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性保證卡控的及時(shí)性，卡控的及時(shí)性保證過程的完整性。

大循環(huán)主要體現(xiàn)在管理與運(yùn)營(yíng)之間的循環(huán)。大數(shù)據(jù)支撐運(yùn)營(yíng)決策、搶修以及工作管理。管理上優(yōu)化工作過程，工作過程改進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量，生產(chǎn)質(zhì)量提供精細(xì)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)再次提供支撐，逐次迭代，實(shí)現(xiàn)線上數(shù)據(jù)的高可用、高復(fù)用和線下管理的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用分層架構(gòu)，具備靈活的擴(kuò)展性、寬泛的兼容性、高度的開放性，如圖2所示[2]。

按照鐵路總公司供電管理信息系統(tǒng)建設(shè)總體框架，建設(shè)總公司、局、段、車間、班組5級(jí)機(jī)構(gòu)的供電設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)[1]，同時(shí)通過安全接口與供電信息共享平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)6C、SCADA、視頻安全監(jiān)控、軌道車監(jiān)控及運(yùn)用管理、GPS地理信息等系統(tǒng)信息資源的有效整合；在供電設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，依據(jù)供電作業(yè)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)建立供電運(yùn)行檢修平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)供電運(yùn)行檢修的電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化；采用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對(duì)所有設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)、巡視數(shù)據(jù)、問題庫(kù)等進(jìn)行挖掘分析，對(duì)問題多發(fā)設(shè)備、事故多發(fā)處所進(jìn)行針對(duì)性分析，實(shí)現(xiàn)防災(zāi)預(yù)警、故障預(yù)警等功能，形成供電運(yùn)行預(yù)測(cè)平臺(tái)。

建立供電運(yùn)行決策平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行多維統(tǒng)計(jì)分析，形成各種圖形報(bào)表，使決策層準(zhǔn)確知悉各個(gè)部門的工作執(zhí)行情況以及設(shè)備的使用和檢修情況，從根本上將運(yùn)營(yíng)的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成高價(jià)值的可獲取信息，從而幫助決策層在可靠信息的基礎(chǔ)上做出更快速、更科學(xué)的決策。

另外，建立供電基礎(chǔ)信息平臺(tái)，對(duì)鐵路供電部門結(jié)構(gòu)、工種、線別等基礎(chǔ)編碼信息進(jìn)行統(tǒng)一管理；采用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立供電移動(dòng)終端平臺(tái)，結(jié)合供電運(yùn)行檢修平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入智能化、檢測(cè)檢修的移動(dòng)化；建立應(yīng)急處置平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)一閘一檔故障信息自動(dòng)推送，自動(dòng)調(diào)取故障區(qū)段內(nèi)各類設(shè)備的關(guān)聯(lián)資料信息、運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)匹配與本次故障跳閘相似的搶修預(yù)案，自動(dòng)調(diào)閱事故附近的搶修路線圖、平面布置圖等，輔助搶修工作快速有效開展，提高搶修決策效率。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

依據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)分別從以下幾方面闡述系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。

4.1 信息共享、流程貫通

優(yōu)先建設(shè)統(tǒng)一的、具備高擴(kuò)展性的供電基礎(chǔ)信息平臺(tái)，為各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)信息服務(wù)，使基礎(chǔ)信息一次維護(hù)、全面共享，也為各子系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程交互提供基礎(chǔ)，輔以通用的權(quán)限認(rèn)證管理服務(wù)，從而規(guī)避各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)分離建設(shè)所導(dǎo)致的信息不能交互、流程不能貫通等問題。

南昌供電段既有各生產(chǎn)系統(tǒng)包括供電管理信息系統(tǒng)、6C數(shù)據(jù)中心、SCADA系統(tǒng)等。以供電管理信息系統(tǒng)和6C數(shù)據(jù)中心為例，2個(gè)系統(tǒng)都基于公用的人員、部門結(jié)構(gòu)、線別、站區(qū)等供電基礎(chǔ)信息構(gòu)建（圖3），實(shí)現(xiàn)在供電管理信息系統(tǒng)中查閱6C數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)中的缺陷、在6C數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)中查閱生產(chǎn)業(yè)務(wù)模塊的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)入面，快速查詢，同時(shí)缺陷也可以在任意系統(tǒng)中一次銷號(hào)，多處應(yīng)用，避免重復(fù)工作。

圖3 供電管理信息系統(tǒng)和6C數(shù)據(jù)中心融合

4.2 安全生產(chǎn)、智能卡控

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為對(duì)生產(chǎn)過程中的各業(yè)務(wù)流程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)約束，實(shí)現(xiàn)智能卡控、精細(xì)管理。對(duì)作業(yè)計(jì)劃、施工過程、作業(yè)工作票、作業(yè)人員、作業(yè)范圍、安全閾值管理等整個(gè)有關(guān)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了智能卡控，環(huán)環(huán)相扣，有機(jī)地實(shí)現(xiàn)了人防、物防、技防。

例如接觸網(wǎng)檢修作業(yè)工作票的開具過程（圖4），通過關(guān)聯(lián)持證上崗、教育培訓(xùn)等情況，使無(wú)證或者安全等級(jí)不相符人員不能上工作票參與施工作業(yè)。同時(shí)，對(duì)違規(guī)上崗、點(diǎn)外作業(yè)等違章作業(yè)不納入工作量，可有效消除干部職工違章作業(yè)的主觀意識(shí)；工作票的停電作業(yè)范圍強(qiáng)制關(guān)聯(lián)調(diào)度下發(fā)的網(wǎng)檢施工計(jì)劃的停電供電臂，停電作業(yè)范圍超出停電供電臂則不允許填寫；開票過程中可選擇處理施工站區(qū)內(nèi)的缺陷問題，超出施工作業(yè)范圍的缺陷問題無(wú)法選入工作票，強(qiáng)行作業(yè)不能在系統(tǒng)中進(jìn)行銷號(hào)，有效防止偷點(diǎn)借點(diǎn)、超范圍作業(yè)和無(wú)計(jì)劃施工現(xiàn)象發(fā)生；另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)閾值卡控功能，在檢修臺(tái)賬填寫值超出閾值范圍時(shí)，將自動(dòng)標(biāo)紅提示，確認(rèn)后自動(dòng)轉(zhuǎn)入問題庫(kù)。

圖4 網(wǎng)檢作業(yè)流程卡控

4.3 應(yīng)急處置有序

以供電設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)為依托，建設(shè)集異常分析、搶修組織和指揮、事后總結(jié)于一體的供電應(yīng)急搶修指揮體系[3，4]，體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 應(yīng)急搶修指揮體系結(jié)構(gòu)

發(fā)生異常緊急情況時(shí)，調(diào)度中心對(duì)發(fā)生的情況進(jìn)行登記、分析，確定事件的類型、等級(jí)、是否需要啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。根據(jù)分析結(jié)果，分配任務(wù)到工區(qū)進(jìn)行應(yīng)急事件處置。搶修過程中，在調(diào)度指揮中心可以隨時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)傳回的照片、視頻錄像、文字、語(yǔ)音匯報(bào)等信息，以便決策分析。同時(shí)，系統(tǒng)可快捷綜合展示應(yīng)急預(yù)案、歷史搶修記錄、SCADA復(fù)示、6C檢測(cè)歷史數(shù)據(jù)、一桿一檔、圖形圖紙、生產(chǎn)視頻、應(yīng)急視頻、汽車軌道車信息等，各種信息展示以GIS電子地圖作為載體，為指揮分析、決策提供依據(jù)。

搶修結(jié)束后，需要對(duì)搶修過程進(jìn)行總結(jié)分析，形成相應(yīng)的搶修記錄、應(yīng)急預(yù)案等。

4.4 大數(shù)據(jù)挖掘分析

生產(chǎn)調(diào)度指揮中心系統(tǒng)需全面收集、管理來自變電、電力、接觸網(wǎng)等專業(yè)的基礎(chǔ)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以支撐系統(tǒng)應(yīng)用。數(shù)據(jù)是生產(chǎn)調(diào)度指揮中心平臺(tái)的核心，系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源包括各類供電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、巡視數(shù)據(jù)等。隨著各類檢測(cè)、檢修信息化技術(shù)的推廣應(yīng)用，系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)模越來越大，比如僅接觸網(wǎng)安全狀態(tài)巡檢系統(tǒng)每小時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量約為20 GB，如何管理并合理應(yīng)用這些數(shù)據(jù)并高效地從海量數(shù)據(jù)中分析、挖掘所需的信息和規(guī)律，結(jié)合已有的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型，獲得各類分析、評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，為供電設(shè)備運(yùn)行檢修、應(yīng)急處置等提供決策支持是該系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。該系統(tǒng)引入大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、挖掘分析技術(shù)對(duì)供電生產(chǎn)管理全景數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)分析應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)

數(shù)據(jù)資源層主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度指揮中心系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與計(jì)算。利用分布式文件系統(tǒng)HDFS和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)HBase對(duì)海量多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用MapReduce計(jì)算框架對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算；在應(yīng)用層，通過數(shù)據(jù)資源層為供電運(yùn)行檢修、應(yīng)急處置提供數(shù)據(jù)支持；在展現(xiàn)層，實(shí)現(xiàn)以地理信息平臺(tái)、圖形圖表、移動(dòng)App等方式交互展現(xiàn)；在用戶層，系統(tǒng)應(yīng)用面向最終的鐵路供電系統(tǒng)業(yè)務(wù)執(zhí)行部門、業(yè)務(wù)管理部門以及運(yùn)營(yíng)決策部門。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出的電氣化鐵路供電生產(chǎn)調(diào)度指揮中心系統(tǒng)應(yīng)用方案，在保持各生產(chǎn)系統(tǒng)獨(dú)立性的前提下，整合供電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)了鐵路供電數(shù)據(jù)信息的有效共享，提升了供電信息化綜合應(yīng)用水平，為供電管理工作提供更多技術(shù)保障。該系統(tǒng)已在南昌供電段投入運(yùn)行，應(yīng)用效果良好，值得進(jìn)一步推廣。

[1] 王小強(qiáng). 牽引供電運(yùn)營(yíng)管理信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[D]. 西南交通大學(xué)，2002.

[2] 王峰. 高速鐵路工程系統(tǒng)接口技術(shù)研究[D]. 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2013.

[3] 李芳芳. 綜合維修體制下故障搶修決策支持系統(tǒng)研究[D]. 西南交通大學(xué)，2009.

[4] 魏瑩. 鐵路牽引供電運(yùn)營(yíng)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 蘭州大學(xué)，2009.

A scheme is put forward for building of a production dispatching & commanding center, on the basis of the power management information system, to realize a platform for power supply fundamental data information with effective integrity of various production systems, control of various of service links. The production dispatching & commanding system focuses on building of a power supply big data platform to provide supports for operation prediction and strategy-making for daily inspection and emergency rescue of power supply equipment, and provide the technological guarantee for fully improvement of safety and quality management level of power supply system.

Production dispatching & commanding; big data; 6C

U226.2

A

1007-936X(2018)02-0001-04

2018-01-18

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.02.001

敖曉峰.中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)有限公司供電處，高級(jí)工程師；葉眾兵，陳文貴.中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)有限公司南昌供電段，技術(shù)員。