基于TD-LTE 技術(shù)實現(xiàn)安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)

丘永桂，邱學(xué)宏，張 磊，勞 偉

（1.淮北礦業(yè)集團(tuán)，安徽 淮北235000；2.安徽華塑氯堿工程技術(shù)研究中心，安徽 滁州233200）

1 基于TD-LTE 技術(shù)實現(xiàn)安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的背景

1.1 適應(yīng)外部環(huán)境的發(fā)展趨勢

淮北礦業(yè)集團(tuán)于2016 年發(fā)布 《淮北礦業(yè)集團(tuán)“十三五”兩化融合建設(shè)規(guī)劃》，指出基礎(chǔ)平臺是實現(xiàn)十三五“兩化”融合的基石，并將支撐后續(xù)新礦、新廠的不斷升級、接入。國家應(yīng)急管理部于2019 年12 月26 日下發(fā)《應(yīng)急管理部科技和信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室關(guān)于印發(fā)地方應(yīng)急管理信息化2020 年建設(shè)任務(wù)的通知》， 指出各地方單位要完善應(yīng)急指揮體系，要具備音視頻指揮、快速調(diào)度、移動通訊等功能，形成風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警能力，促進(jìn)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

1.2 實現(xiàn)企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)的內(nèi)在要求

以企業(yè)信息化帶動工業(yè)化是國內(nèi)中大型制造型企業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展的必由之路。 華塑股份公司基于TD-LTE 技術(shù)實現(xiàn)安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)體現(xiàn)了當(dāng)前企業(yè)運(yùn)營的實際需求， 也符合企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，是實現(xiàn)企業(yè)管理規(guī)范化、集約化、智能化協(xié)同發(fā)展的有效措施。 通過搭建LTE 寬帶集群，未來實現(xiàn)一網(wǎng)支持多媒體集群語音、視頻調(diào)度，高清無線視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和移動辦公等業(yè)務(wù)，同時對通訊業(yè)務(wù)進(jìn)行融合，并實現(xiàn)視頻調(diào)度、視頻上傳及分發(fā)等功能，使得整個調(diào)度過程做到“現(xiàn)場可見，指揮可達(dá)”，打造網(wǎng)絡(luò)寬帶化、承載統(tǒng)一化、業(yè)務(wù)可視化、系統(tǒng)融合化、工廠透明化、管理高效化的智能管理平臺。

2 基于TD-LTE 技術(shù)實現(xiàn)安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)涵和主要做法

2.1 內(nèi)涵

隨著科學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展， 對企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度管理的安全化、精細(xì)化、透明化的要求越來越高，要求用及時和透明的監(jiān)測手段，以可視化的方式，通過多種信息傳輸方法，多視角反映生產(chǎn)運(yùn)行的實際情況，全面提升管理決策的準(zhǔn)確性、及時性和靈活性，最終達(dá)到管理直觀、高效的目的。

2.2 主要做法

2.2.1 TD-LTE 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

在華塑園區(qū)、華塑鹽礦、無為華塑三地搭建華為eLTE 無線網(wǎng)絡(luò)基站。 基于業(yè)界先進(jìn)的LTE 無線寬帶技術(shù)，采用華為分布式基站DBS3900，實現(xiàn)接口管理、接入控制、移動性控制、用戶資源分配等無線資源管理功能。

2.2.2 業(yè)務(wù)系統(tǒng)搭建

基于TD-LTE 的傳輸技術(shù)， 圍繞智能工廠的建設(shè)思路，采用“一個中心、一張地圖、一個平臺”的整體設(shè)計理念，發(fā)揮“一個平臺知全局，一個中心控全局，一張地圖管到底”的作用。一個中心：指提供企業(yè)信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐平臺， 包含企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度應(yīng)急指揮中心、數(shù)據(jù)中心等。調(diào)度中心實現(xiàn)企業(yè)主要生產(chǎn)運(yùn)營業(yè)務(wù)的智能化調(diào)度管理，以監(jiān)控大屏幕，智能化的信息系統(tǒng)為載體，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)、設(shè)備、安全等多種業(yè)務(wù)的扁平化、集中化的公司級管控。一張地圖：是整個智能工廠框架的基礎(chǔ)，充分結(jié)合二維矢量GIS 地圖開發(fā)技術(shù)，重點體現(xiàn)廠房建筑信息、設(shè)備信息、管網(wǎng)信息、安全環(huán)保信息、生產(chǎn)運(yùn)行、音視頻通訊、視頻等內(nèi)容，為構(gòu)建最終的數(shù)字化運(yùn)營管控平臺奠定基礎(chǔ)。

（1）搭建電子地圖展示平臺

搭建了華塑園區(qū)、鹽礦、無為華塑電子地圖展示平臺，依托高德地圖的開發(fā)平臺，結(jié)合GPS 北斗定位系統(tǒng)將該公司地理信息輸入、處理、分析后用圖形結(jié)合文字、列表、視頻等可視化方式顯示并進(jìn)行交互處理，利用可視化原理、技術(shù)和方法，形象地展示該公司多種數(shù)據(jù)源（安全、生產(chǎn)、經(jīng)營、工藝等）、視頻、管線、設(shè)備、智能終端、電子圍欄，并在大屏上進(jìn)行展示，將空間信息與數(shù)據(jù)信息有機(jī)地結(jié)合。

（2）融合通訊系統(tǒng)建設(shè)

以LTE 網(wǎng)絡(luò)為信息傳輸骨架，GIS 電子地圖為業(yè)務(wù)承載，建設(shè)了華塑融合通訊系統(tǒng)。

該系統(tǒng)將園區(qū)的辦公電話、 調(diào)度電話配合現(xiàn)有搭載LTE 網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)智能防爆終端、PC 調(diào)度端等新式通訊手段加以整合， 幾者之間可以相互撥打通訊，同時設(shè)定通訊權(quán)限，實現(xiàn)分層分級可控式通訊，具備強(qiáng)插、強(qiáng)拆、組呼、群呼以及電話錄音等應(yīng)急指揮功能。 利用融合通訊系統(tǒng)接入GIS 地圖電子平臺的數(shù)據(jù)接口API，通過PC 調(diào)度端查看手持終端人員的實時定位， 查詢并回放查看任意時間手持終端人員的動態(tài)運(yùn)動軌跡， 并能與之實時撥打語音電話或者視頻通話。 融合通訊系統(tǒng)見圖1。

圖1 融合通訊系統(tǒng)

（3）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設(shè)

華塑股份結(jié)合自身特色一體化循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)體系，構(gòu)建了電石廠、熱電廠、氯堿廠、動力廠、水泥廠、鹽礦、無為華塑7 大生產(chǎn)板塊，涉及大量生產(chǎn)安全數(shù)據(jù)。 這些數(shù)據(jù)離散在現(xiàn)場DCS、PLC、SCADA、現(xiàn)場智能儀表等控制系統(tǒng)中，蘊(yùn)含巨大的分析價值，通過搭建以實時數(shù)據(jù)庫為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對各裝置生產(chǎn)管控數(shù)據(jù)的集中采集、統(tǒng)一存儲、展示應(yīng)用，同時開發(fā)了數(shù)據(jù)填報、報表管理、數(shù)據(jù)展板、安全管控、生產(chǎn)平衡等功能， 配合該公司各類大屏進(jìn)行針對性的可視化展示。 對園區(qū)有毒有害氣體、可燃?xì)怏w、重大危險源等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集利用，結(jié)合生產(chǎn)安全要求，設(shè)置多種報警級別，實現(xiàn)超限報警、短信推送等功能，并且聯(lián)動園區(qū)監(jiān)控視頻，即時查看報警點位現(xiàn)場情況。

（4）特殊作業(yè)全監(jiān)控

配合專用防爆智能終端， 對該公司現(xiàn)場特殊作業(yè)進(jìn)行全面監(jiān)控， 通過視頻直播和視頻錄制離線上傳兩種方式將作業(yè)數(shù)據(jù)上傳，用戶可隨時進(jìn)行調(diào)閱，實現(xiàn)了對現(xiàn)場作業(yè)的全監(jiān)控， 極大提升了企業(yè)的安全管理水平。同時進(jìn)行安全風(fēng)險梳理，在電子地圖上區(qū)分‘紅、橙、黃、藍(lán)’四級安全風(fēng)險，確保安全風(fēng)險始終處于受控范圍內(nèi)。

（5）智能巡檢系統(tǒng)建設(shè)

華塑股份公司正積極探索智能巡檢的應(yīng)用，依托現(xiàn)有平臺，未來實現(xiàn)以下業(yè)務(wù)：日常巡檢。 主關(guān)鍵設(shè)備主要包括重要的風(fēng)機(jī)、泵、空壓機(jī)等設(shè)備，通過振動測量可判斷動設(shè)備常見故障，動設(shè)備點檢。采用無線傳感單元組成的智能點檢系統(tǒng)完成動設(shè)備的精密點檢，可用于設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)點檢、精密點檢、故障診斷和現(xiàn)場動平衡，為業(yè)務(wù)部門提供質(zhì)量過硬、可靠性更高、操作更方便的數(shù)據(jù)采集與分析工具。

3 基于TD-LTE 技術(shù)實現(xiàn)安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的實施效果

3.1 夯實網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，實現(xiàn)“現(xiàn)場可見，指揮可達(dá)”

TD-LTE 系統(tǒng)的建成， 解決了華塑沒有覆蓋全園區(qū)的統(tǒng)一無線網(wǎng)絡(luò)， 沒有核心無線數(shù)據(jù)平臺這一問題，將華塑園區(qū)、鹽礦、無為華塑以LTE 網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)為統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，對原有有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了無線延伸，實現(xiàn)了一網(wǎng)支持多媒體集群語音、視頻調(diào)度，高清無線視頻監(jiān)控，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和移動辦公等業(yè)務(wù)，同時對通訊業(yè)務(wù)進(jìn)行融合，并實現(xiàn)視頻調(diào)度、視頻上傳及分發(fā)等功能。 整個調(diào)度過程做到“現(xiàn)場可見，指揮可達(dá)”，打造網(wǎng)絡(luò)寬帶化、承載統(tǒng)一化、業(yè)務(wù)可視化、系統(tǒng)融合化、工廠透明化、管理高效化的智能管理平臺。

3.2 促進(jìn)互聯(lián)互通，實現(xiàn)業(yè)務(wù)拓展延伸

LTE 滿足多種業(yè)務(wù)接入， 降低了華塑股份公司信息化投資，采用eLTE 無線傳輸，縮短網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時間。 同時，還可以融合接入視頻監(jiān)控、手持終端視頻回傳、設(shè)備狀態(tài)信息采集等業(yè)務(wù)，LTE 網(wǎng)絡(luò)屬于華塑股份公司私有專網(wǎng)， 為華塑股份公司核心信息的傳遞提供安全可靠、穩(wěn)定高效的環(huán)境。

利用TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建寬帶多媒體集群： 相比窄帶集群，除語音外還支持短信及可視化集群調(diào)度，滿足現(xiàn)場巡檢的可視化。 開發(fā)第三方通訊系統(tǒng)數(shù)據(jù)端口， 華塑園區(qū)辦公人員能夠通過手機(jī)直接與平臺對接，實現(xiàn)調(diào)度電話與手持終端、手機(jī)與手持終端、手持終端與行政電話間等業(yè)務(wù)的融合通訊。

大容量數(shù)據(jù)下載和上傳的能力： 具備高速運(yùn)動場景下的數(shù)據(jù)下載和上傳的能力， 通過強(qiáng)大的寬帶數(shù)據(jù)接入功能， 現(xiàn)場工作人員可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)快速查詢、現(xiàn)場采集信息便捷上報、工作電子流現(xiàn)場處理等業(yè)務(wù)。 未來還可以拓展多種物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，比如人員定位、環(huán)境監(jiān)測、倉儲管理、移動作業(yè)、無線抄表等。

3.3 數(shù)據(jù)引領(lǐng)，加強(qiáng)精準(zhǔn)支持

通過搭建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，依托電子地圖平臺，實現(xiàn)以下效果。

（1）建立大集中化信息的管理模式，實現(xiàn)統(tǒng)一硬件基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)統(tǒng)一軟件技術(shù)架構(gòu)，使華塑能以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為數(shù)據(jù)源迅速部署各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)， 提高信息資源的綜合利用率。

（2）建立了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)及流程、數(shù)據(jù)交換平臺化集中。

（3）建立了統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)管理體系，實現(xiàn)實時過程監(jiān)控、管理報表、決策分析等數(shù)據(jù)展現(xiàn)的一體化，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一、規(guī)劃管理、共享應(yīng)用，為業(yè)務(wù)層管理層決策提供支撐，為華塑股份公司打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)化工企業(yè)提供可靠的信息技術(shù)支撐與保障，為智能工廠建設(shè)提供數(shù)據(jù)來源。

3.4 創(chuàng)新驅(qū)動提升信息化水平

華塑股份公司基于TD-LTE 技術(shù)實現(xiàn)安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場、生產(chǎn)裝置關(guān)鍵設(shè)備、生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)、現(xiàn)場作業(yè)等進(jìn)行全過程監(jiān)視，并輔以電子地圖、融合通信、大屏幕可視化等現(xiàn)代技術(shù)手段， 為安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供技術(shù)保障，為應(yīng)急響應(yīng)和生產(chǎn)決策提供有針對性的、精確的數(shù)據(jù)支持，打造出一個具有華塑特色的，覆蓋大生產(chǎn)體系整體價值鏈的信息融合協(xié)同決策支持平臺，為企業(yè)級安全生產(chǎn)和應(yīng)急指揮提供決策支持。

主要價值：

（1）實現(xiàn)全透明化、精準(zhǔn)化掌控生產(chǎn)流程；

（2）實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)信息的可視化、場景化；

（3）實現(xiàn)基于大生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析洞察功能；

（4）提高突發(fā)事件應(yīng)急處置效率，達(dá)到生產(chǎn)、安全等部門協(xié)同處置的水平；

（5）借助先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析手段來輔助管理層及時做出正確的科學(xué)決策。

未來，華塑股份公司將進(jìn)一步完善無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，實現(xiàn)全廠區(qū)的無縫網(wǎng)絡(luò)覆蓋，承載更多移動業(yè)務(wù)，提升資源利用率，進(jìn)一步提高企業(yè)勞動生產(chǎn)率、安全運(yùn)行能力、應(yīng)急響應(yīng)能力、風(fēng)險防范能力和科學(xué)決策能力，實現(xiàn)更智能化的工廠運(yùn)營。