可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)對(duì)于銅冶煉工廠(chǎng)的作用

楊輝華

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠(chǎng)，江西 貴溪 335424）

1 引言

2016年3月31日，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展智能制造試點(diǎn)示范2016專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)的通知》，并下發(fā)了《智能制造試點(diǎn)示范2016專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》，并且在全國(guó)范圍內(nèi)選擇了63家單位作為試點(diǎn)示范企業(yè)，江西銅業(yè)股份有限公司申報(bào)的“銅冶煉智能工廠(chǎng)試點(diǎn)示范”項(xiàng)目位列其中，貴溪冶煉廠(chǎng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“貴冶”）成為銅冶煉行業(yè)唯一家智能制造試點(diǎn)示范工廠(chǎng)。

按照總體規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)，分步實(shí)施、務(wù)實(shí)推進(jìn)的原則，貴冶智能工廠(chǎng)項(xiàng)目分兩期建設(shè)。本項(xiàng)目為一期建設(shè)子項(xiàng)之一，目標(biāo)是建立基于多數(shù)據(jù)源融合的可視化聯(lián)合指揮中心，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合、動(dòng)態(tài)指揮，提高應(yīng)急處理能力。

2 貴冶的調(diào)度指揮現(xiàn)狀和必要性分析

貴冶生產(chǎn)管控指揮的范圍包括全廠(chǎng)3760畝的廠(chǎng)區(qū)，從原輔料、產(chǎn)成品火車(chē)、汽車(chē)的進(jìn)出廠(chǎng)業(yè)務(wù)的編組站，到備料、熔煉一系統(tǒng)、二系統(tǒng)、電解、硫酸、檢化驗(yàn)中心、動(dòng)力、選礦、一車(chē)間等配套的車(chē)間有20多個(gè)，涵蓋采購(gòu)供應(yīng)、生產(chǎn)、設(shè)備、物流倉(cāng)儲(chǔ)、銷(xiāo)售、安全、環(huán)保、應(yīng)急等企業(yè)全流程經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)。

目前貴冶配置有生產(chǎn)調(diào)度指揮、安全保衛(wèi)調(diào)度指揮，沒(méi)有一個(gè)聯(lián)合指揮中心及包括全廠(chǎng)匯聚級(jí)的監(jiān)控大屏，各部門(mén)的生產(chǎn)調(diào)度依然是傳統(tǒng)模式，協(xié)同基本靠“打電話(huà)、跑現(xiàn)場(chǎng)、開(kāi)會(huì)議”，效率低下。隨著智能工廠(chǎng)建設(shè)業(yè)務(wù)的不斷拓展，新增業(yè)務(wù)不斷接入，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)指揮調(diào)度、應(yīng)急處理等提出了更高的要求，現(xiàn)有的調(diào)度指揮模式，難以滿(mǎn)足新增業(yè)務(wù)展示的需求。同時(shí)數(shù)字化的智能工廠(chǎng)還缺少一個(gè)對(duì)外展示智能工廠(chǎng)建設(shè)成果的窗口。

在智能工廠(chǎng)的整體架構(gòu)中，若把網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)比作神經(jīng)、信息系統(tǒng)比作大腦，則指揮中心就是大腦的中樞神經(jīng)，它能夠及時(shí)的、全方位的、快速的把各類(lèi)應(yīng)急信息、圖像數(shù)據(jù)、環(huán)境位圖及現(xiàn)場(chǎng)情況真實(shí)并且實(shí)時(shí)的進(jìn)行充分展示和預(yù)警，通過(guò)各類(lèi)預(yù)警信息的智能推送和切換，給予調(diào)度指揮人員更準(zhǔn)確及時(shí)的引導(dǎo)和提示，及時(shí)發(fā)出準(zhǔn)確的指揮調(diào)度指令，處理和跟蹤現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的解決情況，大大提高指揮協(xié)同的能力及工作效率。

3 可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

針對(duì)廠(chǎng)區(qū)現(xiàn)有各類(lèi)音頻系統(tǒng)進(jìn)行融合解決方案，保留原有通信方式，對(duì)接原有內(nèi)部行政電話(huà)、調(diào)度電話(huà)、無(wú)線(xiàn)對(duì)講、手機(jī)等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行整合，真正實(shí)現(xiàn)一呼百應(yīng)，簡(jiǎn)化調(diào)度操作階層，提高生產(chǎn)指揮效率。

針對(duì)廠(chǎng)區(qū)已有視頻監(jiān)控子系統(tǒng)等視頻部分做整體融合，建設(shè)各視頻子系統(tǒng)互聯(lián)互通的音視頻融合通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控圖像分發(fā)至手機(jī)、視頻會(huì)商等功能，精簡(jiǎn)設(shè)備、簡(jiǎn)化操作。

對(duì)標(biāo)同行業(yè)調(diào)度指揮水平，推進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)管控模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，基于科學(xué)的手段和系統(tǒng)智能預(yù)警推送，調(diào)整和優(yōu)化生產(chǎn)組織架構(gòu)，整合資源，合理配置人力資源，提高執(zhí)行效率，降本增效。

4 建設(shè)內(nèi)容

新建指揮中心大廳，負(fù)責(zé)全廠(chǎng)運(yùn)行監(jiān)視、聯(lián)合指揮及參觀(guān)展示。

大廳建設(shè)面積150m2，在選址考察后，閑置的貴冶西區(qū)綜合樓一樓大廳在空間、結(jié)構(gòu)、面積上都符合建設(shè)要求，利舊減少了投資。

拆除現(xiàn)有大會(huì)議室舞臺(tái)，沿弧度新建預(yù)估尺寸為3.41m（高）×11.62m（寬）全彩LED大屏，左右兩側(cè)各擴(kuò)展一塊3.41m（高）×1.238m（寬）三色LED顯示屏, 全彩LED大屏間距規(guī)格小于等于1.667mm，并利用大屏幕后方空間作為維護(hù)通道和機(jī)柜布置區(qū)域。新建大屏采用弧形布置在大廳靠圓弧玻璃幕墻一側(cè)。為提高調(diào)度臺(tái)至大屏的距離，新建大屏左右兩端的顯示單元靠大廳立柱安裝，采用后維護(hù)支架安裝，簡(jiǎn)潔方便。

建設(shè)包括大屏、大屏拼接控制器、視頻矩陣、中控、圖形工作站、移動(dòng)多點(diǎn)觸控終端、服務(wù)器機(jī)柜、調(diào)度大廳控制臺(tái)和控制機(jī)房線(xiàn)纜整改等，及建設(shè)配套的可視化調(diào)度指揮系統(tǒng)，用于支撐呈現(xiàn)以上業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)大屏組態(tài)，綜合監(jiān)視、聯(lián)合指揮。

系統(tǒng)將把高清晰數(shù)字顯示技術(shù)、超窄邊拼接技術(shù)、多屏圖像處理技術(shù)、信號(hào)切換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等科技手段的應(yīng)用綜合為一體，形成一個(gè)擁有高亮度、高清晰度、技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大、使用方便的大屏幕顯示系統(tǒng)，從而為企業(yè)提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控平臺(tái)、信息資源共享平臺(tái)、分析決策平臺(tái)和指揮調(diào)度平臺(tái)。

通過(guò)大屏幕顯示系統(tǒng)，可以輕松實(shí)現(xiàn)直觀(guān)、實(shí)時(shí)、全方位地集中顯示各個(gè)系統(tǒng)的信息，各系統(tǒng)信息在大屏幕上可根據(jù)需要以任意大小、任意位置和任意組合進(jìn)行顯示，并且對(duì)顯示信息進(jìn)行智能化管理，以便于指揮中樞準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)全面的觀(guān)看和掌握各方面信息并做出正確的決策，大大提高了指揮調(diào)度決策（尤其在緊急情況處置時(shí)）的效率，增強(qiáng)了各信息顯示的直觀(guān)性和可操作性。

（1）前廳部分：面積大約40m2，分為接待室和茶水間。

（2）指揮大廳：面積約100m2，LED面積42m2，設(shè)置調(diào)度席位6個(gè)。

（3）機(jī)房設(shè)備區(qū)：面積大于10m2，設(shè)置大屏控制及融合通訊裝置及維護(hù)空間。

圖1 指揮中心平面布置圖

指揮中心整體技術(shù)架構(gòu)：

圖2 總體架構(gòu)圖

圖3 可視化指揮調(diào)度中心建設(shè)效果

5 可視化調(diào)度指揮系統(tǒng)的融合新應(yīng)用

本可視化調(diào)度指揮系統(tǒng)融合了多種新技術(shù)和新功能，面對(duì)多業(yè)務(wù)多場(chǎng)景多系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)度指揮需求，系統(tǒng)憑借獨(dú)具的智能預(yù)警和控制預(yù)案，通過(guò)音視頻多種級(jí)別及權(quán)限模式的控制，實(shí)現(xiàn)上級(jí)的管理者向下級(jí)發(fā)布指揮和調(diào)度命令，上下級(jí)各個(gè)部門(mén)、各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)與下屬之間實(shí)時(shí)音、視頻信息的雙向交流，對(duì)突發(fā)應(yīng)急情況，通過(guò)融合GIS、3維等新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)指揮、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)指揮、多組指揮、插入指揮等多種融合可視化指揮調(diào)度方式?？赏扑秃驼{(diào)用監(jiān)視任意監(jiān)控點(diǎn)的圖像，并可廣播該圖像;多組指揮調(diào)度可同時(shí)調(diào)用監(jiān)控任意監(jiān)控點(diǎn)的圖像；支持指揮調(diào)度者對(duì)被指揮者，在指揮調(diào)度前的預(yù)覽。

主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）多種音頻融合接入與交互，實(shí)現(xiàn)單兵與指揮中心的協(xié)同溝通無(wú)縫互通。

通過(guò)融合通信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有各種音頻系統(tǒng)（辦公電話(huà)、調(diào)度電話(huà)、對(duì)講系統(tǒng)、移動(dòng)單兵、手機(jī)等）的統(tǒng)一接入，實(shí)現(xiàn)所有音頻系統(tǒng)的集中管理與調(diào)度，并通過(guò)融合通信與調(diào)度平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各種音頻系統(tǒng)之間的無(wú)縫互通，以及與視頻系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的交互。

（2）視頻智能推送和融合接入與交互，提高事件及突發(fā)現(xiàn)場(chǎng)定位和切入。

通過(guò)應(yīng)急融合通信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有各種視頻系統(tǒng)（廠(chǎng)區(qū)視頻安防監(jiān)控、工業(yè)電視監(jiān)控、視頻會(huì)議、移動(dòng)單兵、智能手機(jī)等）的統(tǒng)一接入，實(shí)現(xiàn)所有視頻系統(tǒng)的集中管理與調(diào)度，并通過(guò)融合通信與調(diào)度平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各種視頻系統(tǒng)之間的無(wú)縫交互，以及與音頻系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的交互。

通過(guò)借助應(yīng)急融合通信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有各種視頻系統(tǒng)（廠(chǎng)區(qū)安保監(jiān)控、工業(yè)監(jiān)控、視頻會(huì)議、移動(dòng)單兵、智能手機(jī)等）的統(tǒng)一接入，實(shí)現(xiàn)所有視頻系統(tǒng)的集中管理與調(diào)度，并通過(guò)融合通信與調(diào)度平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各種視頻系統(tǒng)之間的無(wú)縫交互，以及與其他音頻系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的交互［2］。

（3）多業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入與交互，實(shí)現(xiàn)6大業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合和聯(lián)動(dòng)。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)SDK接口實(shí)現(xiàn)和智能制造管理系統(tǒng)的融合對(duì)接，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)平臺(tái)和各種音、視頻系統(tǒng)的協(xié)同交互， GIS、3維可視化應(yīng)用、PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合對(duì)接，還實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、供應(yīng)鏈、能源、設(shè)備、安環(huán)及輔助決策6大業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的接入和融合交互。

（4）移動(dòng)通信接入與交互，實(shí)現(xiàn)全廠(chǎng)范圍現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況和處理信息的無(wú)縫集成。

提供基于4G/4G公網(wǎng)、LTE寬帶專(zhuān)網(wǎng)手持終端的多媒體調(diào)度業(yè)務(wù)，如公網(wǎng)集群對(duì)講通信、音視頻通話(huà)、應(yīng)急會(huì)議、視頻采集回傳、視頻轉(zhuǎn)發(fā)/分發(fā)、定位信息回傳等。NB環(huán)境監(jiān)測(cè)信息的采集和接入，便于指揮中心實(shí)時(shí)監(jiān)控企業(yè)的安全環(huán)境數(shù)據(jù)和指標(biāo)。

（5）扁平化調(diào)度聯(lián)動(dòng)指揮，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急突發(fā)預(yù)案的執(zhí)行和統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)指揮。

在可視化智能指揮系統(tǒng)中涉及多種指揮調(diào)度手段，主要包括公網(wǎng)、專(zhuān)網(wǎng)（無(wú)線(xiàn)集群、PSTN、寬帶多媒體集群等）、視頻監(jiān)控及短信、GIS等。為提高效率，搭建一個(gè)不僅能夠和現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)相結(jié)合，還能夠充分適應(yīng)統(tǒng)一調(diào)度需要的多系統(tǒng)融合指揮平臺(tái)。在這個(gè)統(tǒng)一的可視化調(diào)度平臺(tái)上，指揮人員僅靠使用單一的終端就能夠完成有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)、常規(guī)、集群、視頻以及短信等調(diào)度操作，及時(shí)有效的解決多系統(tǒng)接入、可視化多目標(biāo)指揮調(diào)度等問(wèn)題，不僅能夠提高生產(chǎn)效率，而且還能夠簡(jiǎn)化操作。

報(bào)警聯(lián)動(dòng)：支持視頻設(shè)備、語(yǔ)音設(shè)備、設(shè)備融合聯(lián)動(dòng)，支持設(shè)備報(bào)警聯(lián)動(dòng)，報(bào)警后可以聯(lián)動(dòng)視頻、音頻、指揮大屏幕設(shè)備。

接警會(huì)議：中心人員接警后，形成以案件編號(hào)為名稱(chēng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。中心人員可以邀請(qǐng)其他人員（手機(jī)app，調(diào)度臺(tái)，PC操作臺(tái)，單兵等）加入形成多方會(huì)議。

框選邀請(qǐng)：GIS地圖上框選事發(fā)地點(diǎn)周?chē)脑O(shè)備，多選邀請(qǐng)加入群聊共同處理緊急事件。

信息共享：群聊中可以互相推送文字、語(yǔ)音、錄像、圖片、地理位置，同時(shí)可以共享設(shè)備的點(diǎn)位信息，查看實(shí)時(shí)視頻。

（6） 預(yù)案管理，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急演練及突發(fā)事件的統(tǒng)一指揮和協(xié)同調(diào)度。

預(yù)案是指揮調(diào)度過(guò)程中的核心依據(jù)，預(yù)案依情況制定，規(guī)定了指揮調(diào)度過(guò)程中的指揮體系、保障體系、事件分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和響應(yīng)機(jī)制。同時(shí)，體現(xiàn)指揮調(diào)度過(guò)程中的指導(dǎo)監(jiān)控機(jī)制、部門(mén)協(xié)作機(jī)制和上下級(jí)聯(lián)動(dòng)機(jī)制等。預(yù)案管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了事前規(guī)劃指導(dǎo)，事中快速響應(yīng)，事后歸檔查詢(xún)［3］。

自定義配置：支持根據(jù)業(yè)務(wù)需求自定義配置標(biāo)準(zhǔn)流程，流程節(jié)點(diǎn)可以配置審批、任務(wù)發(fā)送、短信發(fā)送、播放視頻、視頻上墻業(yè)務(wù)功能。

預(yù)案執(zhí)行記錄：流程節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行可實(shí)時(shí)記錄更新，以時(shí)間軸的形式展示，推送的圖片、視頻信息可以直接通過(guò)日志回放。

流程臨時(shí)編輯：預(yù)案流程執(zhí)行過(guò)程中，還未執(zhí)行到的節(jié)點(diǎn)，可以臨時(shí)修改配置，臨時(shí)修改的配置只在此次流程執(zhí)行過(guò)程中有效。

任務(wù)處理：流程中給配置的用戶(hù)發(fā)送任務(wù)處理，處理人進(jìn)行任務(wù)的反饋，可以附帶圖片、視頻等參考信息。

（7）事件預(yù)警和定位，實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警和推送，快速事件定位和響應(yīng)。

事件預(yù)警：通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)警處理模型，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)指標(biāo)或異常事件的預(yù)警和消息、視頻推送，極大提高調(diào)度指揮人員的事件處理效率。

實(shí)現(xiàn)事發(fā)地點(diǎn)在GIS地圖上的定位，提供單事件、多事件定位功能。有助于調(diào)度人員了解事發(fā)地點(diǎn)周?chē)畔ⅰ?/p>

當(dāng)特定情況報(bào)警后，可以在地圖上顯示報(bào)警源位置，并且可以快速與報(bào)警源可視通話(huà)。

（8）應(yīng)急指揮，預(yù)置應(yīng)急預(yù)案處置流程，演練與實(shí)操，全方位提升應(yīng)急處理能力。

應(yīng)急指揮功能主要保障兩大方面工作，一是日常值班值守工作，二是突發(fā)事件處置工作。通過(guò)大屏幕顯示系統(tǒng)、視頻圖像資源整合系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、綜合調(diào)度系統(tǒng)（有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)）、綜合應(yīng)用系統(tǒng)、移動(dòng)指揮6大系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)應(yīng)急值守、應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急演練、信息發(fā)布、綜合研判、視頻會(huì)商、輔助決策、應(yīng)急救援、應(yīng)急回溯業(yè)務(wù)管理，建立企業(yè)集預(yù)警、處置、回溯一體化的應(yīng)急指揮平臺(tái)，提高工廠(chǎng)對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急指揮處理能力。

6 可視化調(diào)度指揮系統(tǒng)作用及特點(diǎn)

銅冶煉行業(yè)第一個(gè)集中可視化綜合調(diào)度指揮中心，集成了音視頻、多種業(yè)務(wù)系統(tǒng)、處置預(yù)案和預(yù)警預(yù)報(bào)，解決了企業(yè)之前調(diào)度指揮需要電話(huà)通知、現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察響應(yīng)慢，處理依賴(lài)調(diào)度人員能力的情況，固化了企業(yè)常見(jiàn)問(wèn)題及歷史事件的處理流程，實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合業(yè)務(wù)及應(yīng)急事件的快速定位處理和可視化統(tǒng)一指揮和協(xié)同。

系統(tǒng)融合了GIS地理信息、車(chē)輛軌跡跟蹤、人臉識(shí)別、3D、NB環(huán)境監(jiān)控、PI實(shí)時(shí)工藝參與監(jiān)控等多種洞察現(xiàn)場(chǎng)的手段和新技術(shù)，使調(diào)度指揮人員足不出戶(hù)，就能準(zhǔn)確掌握和處理現(xiàn)場(chǎng)情況，極大提高調(diào)度指揮對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的響應(yīng)時(shí)間和處置能力，同時(shí)具備后續(xù)新業(yè)務(wù)、新技術(shù)或系統(tǒng)的接入、擴(kuò)展和升級(jí)。

系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息化、視頻監(jiān)控、可視化會(huì)議電話(huà)超融合應(yīng)用，數(shù)據(jù)的交互和流轉(zhuǎn)，模型的計(jì)算和預(yù)測(cè)，預(yù)案的固化和升級(jí)迭代，構(gòu)建了企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制，便于企業(yè)的統(tǒng)一指揮和協(xié)同水平的進(jìn)一步提升和不斷優(yōu)化。

建立了指標(biāo)異常、關(guān)鍵工藝參數(shù)、視頻監(jiān)控異常等方面的知識(shí)庫(kù)和計(jì)算分析模型，通過(guò)異常情況的聯(lián)動(dòng)分析、智能預(yù)警和消息推送應(yīng)用，主動(dòng)提醒和預(yù)警調(diào)度指揮人員進(jìn)行快速定位和及時(shí)響應(yīng)，為后續(xù)的緊急事件處理提供了寶貴的前置時(shí)間。

移動(dòng)指揮調(diào)度app的全面接入，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、安全環(huán)保監(jiān)控區(qū)域全覆蓋，便于企業(yè)360度無(wú)死角的生產(chǎn)調(diào)度、事件處理、應(yīng)急指揮，實(shí)現(xiàn)指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)崗位人員及單兵的無(wú)縫聯(lián)動(dòng)。