煤炭集團智能調(diào)度信息平臺的研究應用

郝志偉 彭嘉

摘? 要：該文以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等現(xiàn)代技術為支撐，以S煤炭集團為研究對象，以智能調(diào)度信息平臺為建設目標，充分整合集團下屬企業(yè)各項生產(chǎn)指標，通過對比分析，找出企業(yè)生產(chǎn)過程中存在的偏差及原因，同時與銷售、運輸數(shù)據(jù)進行數(shù)字化整合，實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)集約化、生產(chǎn)決策智能化，全面提升了企業(yè)生產(chǎn)的管理指揮效率和經(jīng)濟效益，在煤炭行業(yè)具有可復制性和非常廣闊的市場應用推廣價值。

關鍵詞：煤炭集團;智能調(diào)度;信息平臺;研究應用

中圖分類號：TD672? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著國家產(chǎn)業(yè)轉型調(diào)整的步伐加快，煤炭生產(chǎn)行業(yè)在能耗、環(huán)保、安全等方面都面臨著巨大挑戰(zhàn)。煤炭產(chǎn)能過剩、成本居高不下、替代能源產(chǎn)能增加等因素導致煤炭企業(yè)必須努力提高自身創(chuàng)收能力，因此保安全、降內(nèi)耗、降成本成為煤炭企業(yè)目前關注的重點。集團調(diào)度中心是煤炭集團生產(chǎn)調(diào)度信息的樞紐，應能全面、動態(tài)、及時地獲取集團多業(yè)務板塊的經(jīng)營狀況;應能在各板塊之間的橫向縱向溝通協(xié)作，結合發(fā)電、煤化工的煤炭需求和集團產(chǎn)、運、銷情況進行統(tǒng)一協(xié)同調(diào)度;應能橫向與運銷板塊溝通、做到及時響應市場變化、以銷定運，以運定產(chǎn)，根據(jù)合同和物流情況及時調(diào)整生產(chǎn)計劃，及時控制、糾正煤炭生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題和偏差。

隨著煤炭企業(yè)信息化水平不斷提升，兩化融合的深入推進，更多的企業(yè)充分認識到信息時代數(shù)據(jù)資產(chǎn)對企業(yè)安全生產(chǎn)、高效運營的重要性，在集團統(tǒng)籌規(guī)劃的基礎上利用信息化手段，將生產(chǎn)一線的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)充分采集，結合現(xiàn)有的調(diào)度指揮手段，使企業(yè)產(chǎn)、運、銷、存鏈條高效運轉，并通過海量數(shù)據(jù)的處理、分析、對比，找到問題的關鍵點，進一步提升企業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本，同時進一步加強企業(yè)對安全生產(chǎn)過程的管控力度，所以，煤礦智能調(diào)度信息平臺建設的研究顯得尤為重要。

1 研究背景

以S集團為例，它是以煤炭開采加工為主，集煤機制造、發(fā)供電、化工、建筑安裝、建材、運輸、進出口貿(mào)易以及三產(chǎn)服務業(yè)于一體的主業(yè)突出、綜合發(fā)展的多元化大型集團。2009年部署的語音應急指揮調(diào)度系統(tǒng)，主要提供語音融合指揮調(diào)度功能，該平臺采用軟交換為基礎通信平臺，通過接入網(wǎng)關實現(xiàn)了公網(wǎng)、專網(wǎng)（內(nèi)部PBX等）融合組網(wǎng)，實現(xiàn)各類語音通信終端的接入。由于系統(tǒng)運行時間長、軟件版本低、存在BUG等原因，導致系統(tǒng)常出現(xiàn)宕機等狀況;同時也無法與上級單位應急指揮調(diào)度系統(tǒng)互聯(lián)互通。調(diào)度報表管理系統(tǒng)在系統(tǒng)的運行過程中發(fā)現(xiàn)集團下屬煤炭、發(fā)電、煤化工等橫向板塊之間相互獨立，運銷數(shù)據(jù)不全面，無實時環(huán)保數(shù)據(jù)，“信息孤島”情況嚴重，沒有有效地解決信息融合的問題，無法為集團公司調(diào)度信息中心的日常工作提供數(shù)據(jù)支撐，且數(shù)據(jù)多以報表的形式簡單展現(xiàn)，缺少對企業(yè)運營宏觀數(shù)據(jù)的深度挖掘分析，使企業(yè)領導決策缺乏數(shù)據(jù)支撐，無法有效實現(xiàn)集團公司的宏觀調(diào)控。工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，在各子分公司其他地面單位象電廠、焦化廠等單位的視頻監(jiān)控系統(tǒng)也基本完善，但集團公司卻無法瀏覽查看。

隨著兩化融合的深入推進、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術的興起，在集團各礦井及地面生產(chǎn)單位重要工作點實現(xiàn)了基礎自動化控制，進入了自動化、信息化綜合集成階段，信息化系統(tǒng)將所有底層現(xiàn)場的電氣控制、過程控制、運動控制和各種儀器儀表測試系統(tǒng)都高度、有機地融合在綜合自動化網(wǎng)絡中。但各生產(chǎn)單位的PLC、DCS、FCS等自動化控制系統(tǒng)實為一座座孤島，信息數(shù)據(jù)散落，配套的管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)決策系統(tǒng)相互獨立，未進行融合，無法實現(xiàn)集團全方位、多維度、多角度管理。

為保證突發(fā)事件時的應急通信信息資源傳遞的暢通、指揮命令的上傳和下達，提高應急處置效率，減少人、財、物等方面的損失，需要在原有的應急指揮系統(tǒng)的基礎上進行軟硬件方面的升級改造。

2 研究目標

大型煤炭企業(yè)由于覆蓋面廣、管理層級多，在項目實施過程中會出現(xiàn)大量的管理體系和協(xié)調(diào)配合問題，各子分公司都必須配合該項目完善各自的網(wǎng)絡和硬件環(huán)境，同時由于多系統(tǒng)的對接，要求不同的部門和單位之間也要相互協(xié)調(diào)配合，這種多層次、大量的組織協(xié)調(diào)會對工期和項目質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響。

智能調(diào)度信息系統(tǒng)平臺是一個綜合性的調(diào)度指揮平臺，如何將大量不同來源的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的標準整合使用，是技術上的首要難點;其次把采集的海量數(shù)據(jù)如何進行大數(shù)據(jù)分析以及通過將大數(shù)據(jù)分析結果進行可視化展現(xiàn)，提升決策指揮者的應對效率;最后如何從繁雜的數(shù)據(jù)當中找到彼此之間隱性的關聯(lián)，讓企業(yè)的管理、指揮更加自動化、智能化。該文以解決現(xiàn)有調(diào)度系統(tǒng)核心技術問題為主要目標，通過對煤礦智能調(diào)度信息平臺建設的研究，實現(xiàn)基層生產(chǎn)單位的數(shù)據(jù)鉆取，融合現(xiàn)有信息化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)指標、生產(chǎn)過程的可視化，結合大數(shù)據(jù)、云計算等先進技術手段，對企業(yè)基層各項指標數(shù)據(jù)采集、整合，通過分析、對比嘗試找出海量數(shù)據(jù)的內(nèi)在關聯(lián)，從而找出企業(yè)產(chǎn)、運、銷、存過程中的管理不足，使調(diào)度指揮部門能夠及時協(xié)調(diào)企業(yè)生產(chǎn)運營過程中的進度，提升企業(yè)運轉效率和盈利能力，同時向企業(yè)管理層提供快速判斷與決策的數(shù)據(jù)支撐。

3 研究內(nèi)容

煤礦智能調(diào)度信息平臺按照“頂層設計，統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施”的原則進行建設。利用云計算、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動編程、SOA架構等多種信息技術，借助HTML、JAVA、PYTHON、數(shù)據(jù)庫等多種技術工具，通過建設可視化應急調(diào)度系統(tǒng)、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)、工業(yè)視頻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、模擬盤集成顯示系統(tǒng)，形成生產(chǎn)調(diào)度數(shù)據(jù)倉庫，最終建成智能調(diào)度信息平臺，從根本上提升調(diào)度信息化水平，提高工作效率，實現(xiàn)多角度、多維度的調(diào)度指揮管理。

在系統(tǒng)建設過程中要充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)，對不滿足條件的系統(tǒng)在原有基礎上進行完善。將主要資金應用于系統(tǒng)的功能定制開發(fā)和新技術應用，將各項生產(chǎn)指標以不同維度進行編輯、搜索、展現(xiàn)，成功實現(xiàn)生產(chǎn)信息從基層單位多維度鉆取的同時，將數(shù)據(jù)靈活地應用于編輯界面，根據(jù)自定義需求方便快捷地查看到各類數(shù)據(jù)的橫縱向比，并可隨意組合，查找不同數(shù)據(jù)間的隱性關聯(lián)，通過云計算技術將企業(yè)的生產(chǎn)指標與移動終端實現(xiàn)同步及漫游，大大提升企業(yè)的管理效率。

4 關鍵技術

創(chuàng)新采用基于能源云+邊緣云的多級云基礎設施架構，通過建設云計算中心，為煤炭企業(yè)提供設備互聯(lián)服務，同時在各礦廠建設邊緣計算節(jié)點，提供更低延遲、本地化處理的邊緣計算能力。深度結合Openstack技術，提供松耦合的眾多模塊、靈活的組件配置方案以及標準二次開發(fā)接口能力，將分布的計算、存儲、網(wǎng)絡、設備等資源有序組織起來。在快速部署應用、快速擴展應用、無縫對接新應用功能以及優(yōu)化硬件資源方面具有明顯優(yōu)勢。

創(chuàng)新采用平臺和邊緣網(wǎng)關工業(yè)協(xié)議協(xié)同解析技術，通過云平臺和邊緣網(wǎng)關實現(xiàn)工業(yè)協(xié)議的協(xié)同解析，邊緣網(wǎng)關不僅可通過連接云平臺智能下載相應的工業(yè)協(xié)議解析算法而且支持離線工業(yè)協(xié)議算法導入。

創(chuàng)新采用工業(yè)APP應用開發(fā)，提供PaaS與微服務開發(fā)架構，幫助企業(yè)打造創(chuàng)新工業(yè)APP應用，為應用開發(fā)提供更好的能力支持，努力在提高自身平臺服務的同時，著力打造繁榮的第三方應用創(chuàng)新生態(tài)。

5 項目建設

該項目以S集團云平臺為載體，建立了集團主數(shù)據(jù)標準和數(shù)據(jù)倉庫，通過ESB與各生產(chǎn)業(yè)務系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，利用邊緣計算技術實現(xiàn)兩化深度融合，實現(xiàn)集團生產(chǎn)調(diào)度的大數(shù)據(jù)分析，為集團集群調(diào)度、提高運營效率提供決策依據(jù)，大大提高生產(chǎn)效率。通過信息化手段將全集團的產(chǎn)、運、銷、存情況集中收集，打通企業(yè)的生產(chǎn)運營鏈路，從而實現(xiàn)企業(yè)對自身生產(chǎn)狀況全面、準確地掌握，結合現(xiàn)代化的通信手段，實時指揮、調(diào)度運營過程中的每個環(huán)節(jié)，有效提高管理效率，降低生產(chǎn)成本，同時依托現(xiàn)有各項自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度信息系統(tǒng)融合，將生產(chǎn)過程可視化，有效保障企業(yè)安全生產(chǎn)的可持續(xù)性，電力、環(huán)保實時數(shù)據(jù)的首次聯(lián)網(wǎng)上傳及展示更提升了集團的調(diào)度監(jiān)管能力。

5.1 生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)

生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)作為全集團收集各類指標的綜合數(shù)據(jù)分析平臺，充分發(fā)揮了平臺的數(shù)據(jù)優(yōu)勢，從原來的被動爆發(fā)問題的事后補救變?yōu)橹鲃影l(fā)現(xiàn)問題的提前預防，讓數(shù)據(jù)成為集團全局調(diào)度的有力支撐。生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)通過集團、子公司、礦廠三級調(diào)度收集數(shù)據(jù)，形成集團的數(shù)據(jù)倉庫，通過倉庫的綜合分析生產(chǎn)集團所關注的重點信息，為集團的綜合處理決策提供支撐。同時集團可以對結果信息進行數(shù)據(jù)挖掘和鉆取，主動發(fā)現(xiàn)問題，主動預防。同時系統(tǒng)的全局預警機制，也為集團的主動預防提供有力保障。

5.2 模擬盤集成顯示系統(tǒng)

模擬盤集成顯示系統(tǒng)對生產(chǎn)、銷售、運輸、監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)進行數(shù)字化整合，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互“標準化”、生產(chǎn)調(diào)度指揮“精準化”、數(shù)據(jù)展現(xiàn)“直觀化”。

一是將往來用戶、發(fā)運信息與生產(chǎn)、銷售信息關聯(lián)，大大提高了企業(yè)產(chǎn)、運、銷的銜接水平，實現(xiàn)了產(chǎn)、運、銷過程的結合展示及分析。

二是將所屬生產(chǎn)單位現(xiàn)有自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進行分類與整合，利用目前先進物聯(lián)網(wǎng)和4G傳輸技術，對環(huán)保在線監(jiān)測監(jiān)控、安全監(jiān)測監(jiān)控、電廠監(jiān)控、重大設備監(jiān)控等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行了實時采集和關聯(lián)分析。

5.3 工業(yè)視頻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

在現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，實現(xiàn)非煤礦井等地面生產(chǎn)單位監(jiān)控信號整合，實現(xiàn)以集團公司為中心，子公司為分中心的統(tǒng)一監(jiān)管、指揮調(diào)度功能;同時完成不同監(jiān)控平臺之間的對接工作。中心級視頻接入平臺部署于集團調(diào)度信息中心，用于接入分中心已經(jīng)匯聚的工業(yè)視頻資源;分中心部署于子公司調(diào)度中心，用于接入對應管轄范圍內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)控信號，象電廠、焦化廠等，按照監(jiān)控點配置相應數(shù)量的監(jiān)控軟件授權。

5.4 可視化應急調(diào)度系統(tǒng)

可視化應急指揮調(diào)度系統(tǒng)把各種通信終端、視頻終端，象模擬話機、IP話機、可視話機、移動終端、對講組、視頻會議終端、寬帶集群終端等各種音視頻終端，集中定義在綜合調(diào)度界面上，可自定義分組策略。提供視頻調(diào)度界面可實現(xiàn)對可視話機、視頻監(jiān)控終端、單兵終端、寬帶集群終端的視頻調(diào)度功能;提供GIS顯示界面，可集成顯示告警位置狀態(tài)信息、通信終端位置分布，同時提供語音呼叫資源。

5.5 移用應用

通過云計算的深度應用，智能調(diào)度信息系統(tǒng)平臺實現(xiàn)手機端的同步展現(xiàn)和漫游處理功能，提升企業(yè)的管理效率。系統(tǒng)采用前瞻性設計，具有良好的可擴展性，不僅滿足綜合調(diào)度的需求，同時可與其他業(yè)務應用系統(tǒng)聯(lián)動。

6 結語

該研究應用是在S集團現(xiàn)有系統(tǒng)和標準的基礎上完成的一次集約化項目集成和開發(fā)，實現(xiàn)了大型煤企海量生產(chǎn)管理類數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、集中存儲、靈活調(diào)用的架構方式，為大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術如何與煤炭行業(yè)相結合提供了參考標準和依據(jù)，為集團管理體系和模式提供了可借鑒可延伸思路，完善了大型生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)大數(shù)據(jù)應用建模，形成了體系化、標準化的數(shù)據(jù)管理及應用模式，確保企業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，為企業(yè)實現(xiàn)全面應用大數(shù)據(jù)分析技術打下了堅實的基礎。

智能調(diào)度信息平臺采用了實時數(shù)據(jù)與生產(chǎn)信息管理數(shù)據(jù)相結合的模式，各生產(chǎn)單位關鍵生產(chǎn)指標已逐級聯(lián)網(wǎng)上傳至集團公司，并將數(shù)據(jù)加以分析利用，實現(xiàn)了對全局生產(chǎn)過程的智能調(diào)控。調(diào)度指揮部門不僅掌握了準確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可通過固話、移動終端、PC等設備，借助內(nèi)部網(wǎng)絡、移動網(wǎng)絡及互聯(lián)網(wǎng)絡實現(xiàn)直達現(xiàn)場的語音、視頻等多種指揮手段，還可通過可視化交互終端實現(xiàn)語音、文件、視頻的同步交互，在調(diào)度協(xié)同、應急指揮、快速響應方面取得了快速的進步，也進一步保障了企業(yè)安全生產(chǎn)的可持續(xù)性。

通過項目建設，S集團管理體系更加精細化，分級管理更加明確，加強了管理縱深，提升了企業(yè)效益，給同等類型的企業(yè)帶來很好的示范效應，對企業(yè)的產(chǎn)、運、銷、存狀況有了更準確的掌握，同時對于生產(chǎn)過程中的效率、安全狀況有了更精準的判斷，加強了集團對企業(yè)整體生產(chǎn)運營的監(jiān)管力度，從而在提升生產(chǎn)效率的同時降低了生產(chǎn)成本，有效降低企業(yè)違規(guī)生產(chǎn)的風險。

參考文獻

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