煤炭集团智能调度信息平台的研究应用

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　　摘  要：该文以大数据、云计算、物联网、边缘计算等现代技术为支撑，以S煤炭集团为研究对象，以智能调度信息平台为建设目标，充分整合集团下属企业各项生产指标，通过对比分析，找出企业生产过程中存在的偏差及原因，同时与销售、运输数据进行数字化整合，实现了生产数据集约化、生产决策智能化，全面提升了企业生产的管理指挥效率和经济效益，在煤炭行业具有可复制性和非常广阔的市场应用推广价值。
　　关键词：煤炭集团;智能调度;信息平台;研究应用
　　中图分类号：TD672          文献标志码：A
　　0 引言
　　随着国家产业转型调整的步伐加快，煤炭生产行业在能耗、环保、安全等方面都面临着巨大挑战。煤炭产能过剩、成本居高不下、替代能源产能增加等因素导致煤炭企业必须努力提高自身创收能力，因此保安全、降内耗、降成本成为煤炭企业目前关注的重点。集团调度中心是煤炭集团生产调度信息的枢纽，应能全面、动态、及时地获取集团多业务板块的经营状况;应能在各板块之间的横向纵向沟通协作，结合发电、煤化工的煤炭需求和集团产、运、销情况进行统一协同调度;应能横向与运销板块沟通、做到及时响应市场变化、以销定运，以运定产，根据合同和物流情况及时调整生产计划，及时控制、纠正煤炭生产中出现的问题和偏差。
　　随着煤炭企业信息化水平不断提升，两化融合的深入推进，更多的企业充分认识到信息时代数据资产对企业安全生产、高效运营的重要性，在集团统筹规划的基础上利用信息化手段，将生产一线的实时数据、历史数据充分采集，结合现有的调度指挥手段，使企业产、运、销、存链条高效运转，并通过海量数据的处理、分析、对比，找到问题的关键点，进一步提升企业效率，降低生产成本，同时进一步加强企业对安全生产过程的管控力度，所以，煤矿智能调度信息平台建设的研究显得尤为重要。
　　1 研究背景
　　以S集团为例，它是以煤炭开采加工为主，集煤机制造、发供电、化工、建筑安装、建材、运输、进出口贸易以及三产服务业于一体的主业突出、综合发展的多元化大型集团。2009年部署的语音应急指挥调度系统，主要提供语音融合指挥调度功能，该平台采用软交换为基础通信平台，通过接入网关实现了公网、专网（内部PBX等）融合组网，实现各类语音通信終端的接入。由于系统运行时间长、软件版本低、存在BUG等原因，导致系统常出现宕机等状况;同时也无法与上级单位应急指挥调度系统互联互通。调度报表管理系统在系统的运行过程中发现集团下属煤炭、发电、煤化工等横向板块之间相互独立，运销数据不全面，无实时环保数据，“信息孤岛”情况严重，没有有效地解决信息融合的问题，无法为集团公司调度信息中心的日常工作提供数据支撑，且数据多以报表的形式简单展现，缺少对企业运营宏观数据的深度挖掘分析，使企业领导决策缺乏数据支撑，无法有效实现集团公司的宏观调控。工业视频监控系统经过多年的发展，在各子分公司其他地面单位象电厂、焦化厂等单位的视频监控系统也基本完善，但集团公司却无法浏览查看。
　　随着两化融合的深入推进、物联网等新兴技术的兴起，在集团各矿井及地面生产单位重要工作点实现了基础自动化控制，进入了自动化、信息化综合集成阶段，信息化系统将所有底层现场的电气控制、过程控制、运动控制和各种仪器仪表测试系统都高度、有机地融合在综合自动化网络中。但各生产单位的PLC、DCS、FCS等自动化控制系统实为一座座孤岛，信息数据散落，配套的管理信息系统、生产监控系统和生产决策系统相互独立，未进行融合，无法实现集团全方位、多维度、多角度管理。
　　为保证突发事件时的应急通信信息资源传递的畅通、指挥命令的上传和下达，提高应急处置效率，减少人、财、物等方面的损失，需要在原有的应急指挥系统的基础上进行软硬件方面的升级改造。
　　2 研究目标
　　大型煤炭企业由于覆盖面广、管理层级多，在项目实施过程中会出现大量的管理体系和协调配合问题，各子分公司都必须配合该项目完善各自的网络和硬件环境，同时由于多系统的对接，要求不同的部门和单位之间也要相互协调配合，这种多层次、大量的组织协调会对工期和项目质量产生严重影响。
　　智能调度信息系统平台是一个综合性的调度指挥平台，如何将大量不同来源的数据按照统一的标准整合使用，是技术上的首要难点;其次把采集的海量数据如何进行大数据分析以及通过将大数据分析结果进行可视化展现，提升决策指挥者的应对效率;最后如何从繁杂的数据当中找到彼此之间隐性的关联，让企业的管理、指挥更加自动化、智能化。该文以解决现有调度系统核心技术问题为主要目标，通过对煤矿智能调度信息平台建设的研究，实现基层生产单位的数据钻取，融合现有信息化监测监控系统，实现生产指标、生产过程的可视化，结合大数据、云计算等先进技术手段，对企业基层各项指标数据采集、整合，通过分析、对比尝试找出海量数据的内在关联，从而找出企业产、运、销、存过程中的管理不足，使调度指挥部门能够及时协调企业生产运营过程中的进度，提升企业运转效率和盈利能力，同时向企业管理层提供快速判断与决策的数据支撑。
　　3 研究内容
　　煤矿智能调度信息平台按照“顶层设计，统筹规划，分步实施”的原则进行建设。利用云计算、互联网+、大数据、物联网、移动编程、SOA架构等多种信息技术，借助HTML、JAVA、PYTHON、数据库等多种技术工具，通过建设可视化应急调度系统、生产信息管理系统、工业视频联网系统、模拟盘集成显示系统，形成生产调度数据仓库，最终建成智能调度信息平台，从根本上提升调度信息化水平，提高工作效率，实现多角度、多维度的调度指挥管理。
　　在系统建设过程中要充分利用现有系统，对不满足条件的系统在原有基础上进行完善。将主要资金应用于系统的功能定制开发和新技术应用，将各项生产指标以不同维度进行编辑、搜索、展现，成功实现生产信息从基层单位多维度钻取的同时，将数据灵活地应用于编辑界面，根据自定义需求方便快捷地查看到各类数据的横纵向比，并可随意组合，查找不同数据间的隐性关联，通过云计算技术将企业的生产指标与移动终端实现同步及漫游，大大提升企业的管理效率。 　　4 关键技术
　　创新采用基于能源云+边缘云的多级云基础设施架构，通过建设云计算中心，为煤炭企业提供設备互联服务，同时在各矿厂建设边缘计算节点，提供更低延迟、本地化处理的边缘计算能力。深度结合Openstack技术，提供松耦合的众多模块、灵活的组件配置方案以及标准二次开发接口能力，将分布的计算、存储、网络、设备等资源有序组织起来。在快速部署应用、快速扩展应用、无缝对接新应用功能以及优化硬件资源方面具有明显优势。
　　创新采用平台和边缘网关工业协议协同解析技术，通过云平台和边缘网关实现工业协议的协同解析，边缘网关不仅可通过连接云平台智能下载相应的工业协议解析算法而且支持离线工业协议算法导入。
　　创新采用工业APP应用开发，提供PaaS与微服务开发架构，帮助企业打造创新工业APP应用，为应用开发提供更好的能力支持，努力在提高自身平台服务的同时，着力打造繁荣的第三方应用创新生态。
　　5 项目建设
　　该项目以S集团云平台为载体，建立了集团主数据标准和数据仓库，通过ESB与各生产业务系统实现互联互通，利用边缘计算技术实现两化深度融合，实现集团生产调度的大数据分析，为集团集群调度、提高运营效率提供决策依据，大大提高生产效率。通过信息化手段将全集团的产、运、销、存情况集中收集，打通企业的生产运营链路，从而实现企业对自身生产状况全面、准确地掌握，结合现代化的通信手段，实时指挥、调度运营过程中的每个环节，有效提高管理效率，降低生产成本，同时依托现有各项自动化监测监控系统与调度信息系统融合，将生产过程可视化，有效保障企业安全生产的可持续性，电力、环保实时数据的首次联网上传及展示更提升了集团的调度监管能力。
　　5.1 生产信息管理系统
　　生产信息管理系统作为全集团收集各类指标的综合数据分析平台，充分发挥了平台的数据优势，从原来的被动爆发问题的事后补救变为主动发现问题的提前预防，让数据成为集团全局调度的有力支撑。生产信息管理系统通过集团、子公司、矿厂三级调度收集数据，形成集团的数据仓库，通过仓库的综合分析生产集团所关注的重点信息，为集团的综合处理决策提供支撑。同时集团可以对结果信息进行数据挖掘和钻取，主动发现问题，主动预防。同时系统的全局预警机制，也为集团的主动预防提供有力保障。
　　5.2 模拟盘集成显示系统
　　模拟盘集成显示系统对生产、销售、运输、监测监控数据进行数字化整合，实现了数据交互“标准化”、生产调度指挥“精准化”、数据展现“直观化”。
　　一是将往来用户、发运信息与生产、销售信息关联，大大提高了企业产、运、销的衔接水平，实现了产、运、销过程的结合展示及分析。
　　二是将所属生产单位现有自动化监测监控系统进行分类与整合，利用目前先进物联网和4G传输技术，对环保在线监测监控、安全监测监控、电厂监控、重大设备监控等系统的数据进行了实时采集和关联分析。
　　5.3 工业视频联网系统
　　在现有监控系统的基础上，实现非煤矿井等地面生产单位监控信号整合，实现以集团公司为中心，子公司为分中心的统一监管、指挥调度功能;同时完成不同监控平台之间的对接工作。中心级视频接入平台部署于集团调度信息中心，用于接入分中心已经汇聚的工业视频资源;分中心部署于子公司调度中心，用于接入对应管辖范围内的监控系统内的监控信号，象电厂、焦化厂等，按照监控点配置相应数量的监控软件授权。
　　5.4 可视化应急调度系统
　　可视化应急指挥调度系统把各种通信终端、视频终端，象模拟话机、IP话机、可视话机、移动终端、对讲组、视频会议终端、宽带集群终端等各种音视频终端，集中定义在综合调度界面上，可自定义分组策略。提供视频调度界面可实现对可视话机、视频监控终端、单兵终端、宽带集群终端的视频调度功能;提供GIS显示界面，可集成显示告警位置状态信息、通信终端位置分布，同时提供语音呼叫资源。
　　5.5 移用应用
　　通过云计算的深度应用，智能调度信息系统平台实现手机端的同步展现和漫游处理功能，提升企业的管理效率。系统采用前瞻性设计，具有良好的可扩展性，不仅满足综合调度的需求，同时可与其他业务应用系统联动。
　　6 结语
　　该研究应用是在S集团现有系统和标准的基础上完成的一次集约化项目集成和开发，实现了大型煤企海量生产管理类数据统一采集、集中存储、灵活调用的架构方式，为大数据、云计算、物联网等先进技术如何与煤炭行业相结合提供了参考标准和依据，为集团管理体系和模式提供了可借鉴可延伸思路，完善了大型生产企业的生产大数据应用建模，形成了体系化、标准化的数据管理及应用模式，确保企业数据的统一性，为企业实现全面应用大数据分析技术打下了坚实的基础。
　　智能调度信息平台采用了实时数据与生产信息管理数据相结合的模式，各生产单位关键生产指标已逐级联网上传至集团公司，并将数据加以分析利用，实现了对全局生产过程的智能调控。调度指挥部门不仅掌握了准确的生产数据，可通过固话、移动终端、PC等设备，借助内部网络、移动网络及互联网络实现直达现场的语音、视频等多种指挥手段，还可通过可视化交互终端实现语音、文件、视频的同步交互，在调度协同、应急指挥、快速响应方面取得了快速的进步，也进一步保障了企业安全生产的可持续性。
　　通过项目建设，S集团管理体系更加精细化，分级管理更加明确，加强了管理纵深，提升了企业效益，给同等类型的企业带来很好的示范效应，对企业的产、运、销、存状况有了更准确的掌握，同时对于生产过程中的效率、安全状况有了更精准的判断，加强了集团对企业整体生产运营的监管力度，从而在提升生产效率的同时降低了生产成本，有效降低企业违规生产的风险。
　　参考文献
　　[1]李胜利，任培民，赵树然，等.基于节能降耗优化模型的电厂燃料管理系统设计与实现[J].曲阜师范大学学报（自然科学版），2009（3）：25-26.
　　[2]肖世杰.构建中国智能电网技术思考[J].电力系统自动化，2009（9）：18-21.
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