煤炭企業(yè)智能化調(diào)度指揮大屏系統(tǒng)技術(shù)研究

冀偉朋 沈洋洋

摘 要：煤炭企業(yè)相對(duì)于其它行業(yè)，工作環(huán)境復(fù)雜，而且每個(gè)環(huán)節(jié)都存在著眾多危險(xiǎn)源，安全在煤礦企業(yè)顯得尤為重要。沒有安全就沒有生產(chǎn)，安全重于一切。要對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的“地下宮殿”做到掌握實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、監(jiān)控，就需要一套完善的智能化應(yīng)急指揮大屏系統(tǒng)。只有這樣才能做到對(duì)井下環(huán)境完全掌握，對(duì)突發(fā)事件及時(shí)處理。為井下安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：智能化;應(yīng)急指揮;DLP技術(shù);分布式傳輸

國(guó)內(nèi)很多煤礦企業(yè)在自動(dòng)化、智能化建設(shè)上還不夠發(fā)達(dá)，有些處于初級(jí)階段。對(duì)于井下工作環(huán)境不能實(shí)時(shí)監(jiān)控，不能實(shí)時(shí)掌握井下生產(chǎn)狀態(tài)。雖然煤礦企業(yè)都有自己的調(diào)度中心，但很多只是將一些控制電腦拼湊在一起，或使用幾塊液晶電視簡(jiǎn)單的組對(duì)成一個(gè)電視墻。從規(guī)模和功能上不能完全滿足現(xiàn)階段煤礦企業(yè)向智能化、自動(dòng)化的發(fā)展方向。因此急需一套完善的調(diào)度指揮系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)并不是簡(jiǎn)單的擴(kuò)大調(diào)度中心規(guī)模，升級(jí)調(diào)度大屏那么簡(jiǎn)單。而是對(duì)煤礦各個(gè)方面，各個(gè)環(huán)節(jié)的升級(jí)、改造。

工欲善其事，必先利其器。要建設(shè)智能化調(diào)度指揮大屏系統(tǒng)，必須做好準(zhǔn)備工作。首先，必須搭建一條快速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)還在使用千兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，有的甚至還停留在百兆網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段設(shè)備需求。比如我們的工業(yè)視頻從之前的模擬攝像頭已經(jīng)逐漸替換為高清網(wǎng)絡(luò)攝像儀。這在清晰度上得到了極大提高。但隨之而來(lái)的是占用帶寬的極大增加。因此原有的千兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境已經(jīng)不能滿足，必須提升為主網(wǎng)絡(luò)萬(wàn)兆甚至更高，而到各個(gè)分站千兆網(wǎng)絡(luò)這一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的改造。

調(diào)度大屏是調(diào)度指揮系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的大屏展示系統(tǒng)采用DLP技術(shù)。這種技術(shù)要先把影像信號(hào)經(jīng)過數(shù)字處理，然后再把光投影出來(lái)。其原理是將通過UHP燈泡發(fā)射出的冷光源通過冷凝透鏡，通過Rod（光棒）將光均勻化，經(jīng)過處理后的光通過一個(gè)色輪（Color Wheel），將光分成RGB三色，利用BSV液晶拼接技術(shù)鏡片過濾光線傳導(dǎo)，再將色彩由透鏡投射在DMD芯片上，最后反射經(jīng)過投影鏡頭在投影屏幕上成像。這種技術(shù)相對(duì)于LED屏的優(yōu)點(diǎn)在于：從顯示效果上，DLP拼接屏無(wú)像素點(diǎn)，分辨率高，清晰度高，而LED屏像素點(diǎn)，分辨率較低，需要大面積、遠(yuǎn)距離才可顯示高清畫面，在清晰度上不如DLP;使用壽命上DLP可以達(dá)到8000小時(shí)左右;后期維護(hù)上DLP系統(tǒng)穩(wěn)定、故障率極低，后期維護(hù)較少，LED故障率相對(duì)較高，故障點(diǎn)多，使用維護(hù)次數(shù)較多，并且局部屏幕更換后可能出現(xiàn)亮度不均勻的現(xiàn)象。因此，使用先進(jìn)的大屏顯示系統(tǒng)可以更好的為調(diào)度指揮服務(wù)。

調(diào)度應(yīng)急指揮系統(tǒng)的核心在于如何將各個(gè)子系統(tǒng)匯聚并顯示在調(diào)度大屏上。通常信號(hào)源通過VGA、DVI、HDMI等接口傳輸?shù)酱笃恋墓庠纯刂颇K上，然后輸出到大屏幕上。但在傳輸方式上可以分為兩種。一種是集中式，一種是分布式。集中式信號(hào)傳輸即在大屏機(jī)房添加視頻分割、拼接矩陣，將大屏所有屏幕接入視頻輸出端口，然后將所有信號(hào)源接入視頻輸入端口，通過相應(yīng)管理軟件對(duì)大屏幕進(jìn)行拼接或分割成不同區(qū)域，再將信號(hào)源根據(jù)需要顯示在不同的區(qū)域內(nèi)。之所以稱之為集中式是因?yàn)閷⑿盘?hào)的輸入、輸出都匯聚在一臺(tái)視頻矩陣上。這種方式主要優(yōu)點(diǎn)是在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上比較直觀，對(duì)于信號(hào)源管理上比較集中。但傳輸上主要使用VGA線、HDMI線或者DVI線，因?yàn)檫@些線路在傳輸距離上一般不能超過20米，這就要求信號(hào)源和輸出大屏位置比較集中，所以在線路傳輸上有一定的局限性。與之相對(duì)應(yīng)的是分布式，分布式信號(hào)傳輸對(duì)于信號(hào)源和輸出設(shè)備位置上沒有過多要求，只需要它們?cè)谝粋€(gè)局域網(wǎng)內(nèi)。因此在傳輸上可以使用雙絞線或光纖，而使用光纖相對(duì)于網(wǎng)線在傳輸距離和帶寬上更具優(yōu)勢(shì)，更具有抗干擾、損耗小的優(yōu)點(diǎn)。在信號(hào)輸入端添加信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，將信號(hào)從視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)或電信號(hào)，通過光纖或網(wǎng)線傳輸;而另一端是信號(hào)輸出端，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，將接收到的光纖信號(hào)或網(wǎng)線傳輸?shù)碾娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成光源信號(hào)輸出到大屏幕上。通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將兩端連接，然后通過信號(hào)拼接處理服務(wù)器來(lái)對(duì)屏幕進(jìn)行分割、拼接處理。這種方式相對(duì)比較靈活。信號(hào)的輸入輸出是多對(duì)多的關(guān)系，用戶可以根據(jù)自己需要隨意切換信號(hào)或者切換顯示位置。也可以一個(gè)信號(hào)源在多處大屏幕上顯示，只要它們?cè)谝粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。

最后，在顯示內(nèi)容上也需要優(yōu)化。傳統(tǒng)的調(diào)度中心只是將幾個(gè)自動(dòng)化控制工控機(jī)的電腦信號(hào)傳輸?shù)狡聊簧?，然后將幾個(gè)重要位置的視頻監(jiān)控畫面顯示在大屏幕上。這種方式可以基本滿足對(duì)井下環(huán)境的了解、監(jiān)控，但是要實(shí)現(xiàn)“智能化”是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們需要利用更先進(jìn)的技術(shù)，將這些數(shù)據(jù)整合在一起，形成我們所謂的“大數(shù)據(jù)”。而不是一個(gè)個(gè)的數(shù)據(jù)孤島。我們可以通過構(gòu)建一個(gè)軟件系統(tǒng)將所有數(shù)據(jù)匯集起來(lái)，進(jìn)行集中處理。比如我們可以在大屏幕上顯示井下一個(gè)工作面的環(huán)境狀況，這個(gè)時(shí)候可以通過調(diào)用安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)顯示瓦斯、一氧化碳濃度、溫度、水位等基本情況，也可以調(diào)用人員定位系統(tǒng)對(duì)該工作面下井人員進(jìn)行查看，同時(shí)可以調(diào)用該處視頻監(jiān)控對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行查看，進(jìn)而通過視頻智能分析處理、移動(dòng)偵測(cè)、人臉識(shí)別等功能可以自動(dòng)識(shí)別是否有入井員工進(jìn)行違章作業(yè)等。將所有可用信息進(jìn)行整合處理，大數(shù)據(jù)分析，這樣才能在調(diào)度大屏上顯示我們最需要的數(shù)據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)“智能化”。

從調(diào)度中心向智能化調(diào)度應(yīng)急指揮中心改造是煤礦企業(yè)必須走的一步。要打造智能化調(diào)度應(yīng)急指揮大屏系統(tǒng)不僅需要升級(jí)網(wǎng)絡(luò)、改造調(diào)度大屏，也需要整合數(shù)據(jù)、優(yōu)化顯示內(nèi)容。調(diào)度中心是煤礦的指揮大腦。而一個(gè)“智能”的大腦更能讓我們有條不紊，處亂不驚。

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