鋼廠時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用

文/周國貞 黃立薇 鄒德勝

國家智能制造戰(zhàn)略的提出，以及當(dāng)前云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和突破，為企業(yè)推進(jìn)智能制造帶來了良好的機(jī)遇和技術(shù)支持。以推進(jìn)智能制造為契機(jī)，推進(jìn)鋼廠時(shí)空信息云平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用，將廠區(qū)時(shí)空地理信息數(shù)據(jù)廣泛與規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、管線管理、安全管理、物流管理等進(jìn)行集成應(yīng)用，可有力支撐鋼廠智能化、可視化能力提升。

1 鋼廠總圖管理發(fā)展分析

鋼廠總圖管理的發(fā)展可分為五個(gè)階段：

（1）白紙分幅圖：手工管理；

（2）計(jì)算機(jī)輔助成圖：滿足單機(jī)輔助設(shè)計(jì)要求；

（3）計(jì)算機(jī)二維圖：網(wǎng)絡(luò)版；

（4）真三維圖；

（5）時(shí)空信息基礎(chǔ)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、信息共享、業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)。

韶鋼總圖管理處于第二和第三階段之間，存在不能進(jìn)行三維可視化分析、不能網(wǎng)絡(luò)化資源共享等問題。隨著公司智能制造工作的推進(jìn)，有必要建設(shè)廠區(qū)時(shí)空信息云平臺(tái)，將廠區(qū)豐富的總圖基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)服務(wù)的方式供廠內(nèi)各部門共享與集成利用。

2 鋼廠時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)

韶鋼時(shí)空信息云平臺(tái)總架構(gòu)圖如圖1所示。

2.1 基礎(chǔ)平臺(tái)

基礎(chǔ)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案以安全性、可靠性、擴(kuò)展性為原則，結(jié)合韶鋼目前對信息系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有的私有云計(jì)算平臺(tái)中劃分出相應(yīng)的應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器給時(shí)空信息平臺(tái)使用，無需重新部署硬件，通過虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主機(jī)平臺(tái)資源的冗余配置及彈性增減。

2.2 總圖信息系統(tǒng)

系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括：搭建時(shí)空信息數(shù)據(jù)庫，原有單機(jī)版二維總圖系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、校核及入庫，通過無人機(jī)和三維掃描儀對全廠區(qū)地理信息數(shù)據(jù)、管線數(shù)據(jù)進(jìn)行采集建模及入庫，開發(fā)總圖信息系統(tǒng)。系統(tǒng)具備專題圖瀏覽、標(biāo)準(zhǔn)制圖導(dǎo)出、三維圖漫游、空間量測、工程開挖與管線分析等功能，滿足各類總圖專業(yè)應(yīng)用的要求。

2.3 時(shí)空信息基礎(chǔ)平臺(tái)

圖1：平臺(tái)總體架構(gòu)圖

圖2：涉煤氣安全管控系統(tǒng)部分界面

平臺(tái)為B/S 架構(gòu)，主要包括地圖服務(wù)管理模塊、功能服務(wù)管理模塊、智能地圖、標(biāo)準(zhǔn)接口等模塊。地圖服務(wù)管理提供兩種分類方式：地圖的標(biāo)準(zhǔn)類型和用戶的組織機(jī)構(gòu)。這樣不同的用戶可以根據(jù)需求選擇相應(yīng)的地圖服務(wù)。功能服務(wù)是針對時(shí)空數(shù)據(jù)提供的多種應(yīng)用工具的集合,如空間分析服務(wù)、地名地址編碼服務(wù)等。智能地圖可方便地制作Web 地圖，用戶可以上傳自己的數(shù)據(jù)（CSV、Excel、Txt、Shape）與底圖進(jìn)行疊加，利用符號(hào)庫對地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)化處理，也可以通過加載地圖服務(wù)URL的方式與底圖進(jìn)行疊加。制作好的Web 地圖可保存，也可進(jìn)行分享使用，平臺(tái)設(shè)計(jì)多種分析工具可對地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)與集成

在時(shí)空信息基礎(chǔ)平臺(tái)廠區(qū)三維地圖的基礎(chǔ)上，開發(fā)涉煤氣安全管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)涉煤氣作業(yè)可視化安全管控；與物流動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)、員工智慧管理系統(tǒng)等系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)物流車輛導(dǎo)航、廠區(qū)人員熱力圖分布顯示與分析等功能。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 三維可視化技術(shù)

利用三維地理信息引擎，支持ArcSDE、Oracle spatial 等空間數(shù)據(jù)庫，將整個(gè)廠區(qū)的三維模型在同一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行整合，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求建立攝像頭、傳感器、遠(yuǎn)控閥門等的精準(zhǔn)模型數(shù)據(jù)，模型支持高精度的三維模型、照片級(jí)模型貼圖，并統(tǒng)一數(shù)據(jù)發(fā)布和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)可視化、空間分析的二三維一體化。

3.2 總圖數(shù)據(jù)共享與交換技術(shù)

企業(yè)服務(wù)總線(ESB)是鋼廠時(shí)空信息云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享交換的核心樞紐，主要包括資源注冊、路由轉(zhuǎn)發(fā)、格式轉(zhuǎn)換、協(xié)議轉(zhuǎn)換以及安全控制等功能，ESB 支持基于內(nèi)容的路由和過濾，具備了復(fù)雜數(shù)據(jù)的傳輸能力，并可以提供一系列的標(biāo)準(zhǔn)接口。使用企業(yè)服務(wù)總線可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、接口、文檔和GIS 應(yīng)用等多種類型資源的共享與交換，實(shí)現(xiàn)了不同服務(wù)之間的通信與整合。

3.3 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與集成技術(shù)

定制化數(shù)據(jù)采集服務(wù)程序，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。開發(fā)電子手環(huán)數(shù)據(jù)采集服務(wù)，實(shí)現(xiàn)與手環(huán)的實(shí)時(shí)通訊功能，通過GPS地位/基站定位等手段，實(shí)現(xiàn)對佩戴人員的實(shí)時(shí)位置監(jiān)控，并通過三維平臺(tái)直觀展示作業(yè)人員狀態(tài)信息。基于物聯(lián)網(wǎng)NB-IOT 技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場CO 檢測數(shù)據(jù)采集與傳輸，獲取煤氣報(bào)警儀狀態(tài)信號(hào)和煤氣排水器信號(hào)，與時(shí)空信息基礎(chǔ)平臺(tái)三維地圖集成，繪制煤氣風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分布圖，實(shí)現(xiàn)煤氣系統(tǒng)安全智能監(jiān)控，安全管理人員通過平臺(tái)能夠全方位的關(guān)注現(xiàn)場情況。

4 典型集成應(yīng)用

（1）建設(shè)涉煤氣安全管控系統(tǒng)：在時(shí)空信息云平臺(tái)廠區(qū)三維地圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集、GPS 定位、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對廠區(qū)煤氣作業(yè)區(qū)域的一體化管控。使管理人員能夠通過平臺(tái)直觀、高效的管控作業(yè)人員的實(shí)際位置、監(jiān)控作業(yè)區(qū)域煤氣報(bào)警狀態(tài)、實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場視頻等，實(shí)現(xiàn)了煤氣作業(yè)安全管理能力的提升。系統(tǒng)部分界面如圖2所示。

（2）與物流動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)集成把百度地圖、廠區(qū)基礎(chǔ)地圖和道路專題地圖進(jìn)行無縫融合，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)物流車輛導(dǎo)航。

（3）與員工智慧管理系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)以多種效果實(shí)時(shí)顯示各區(qū)域人員分布狀況，顯示人員熱力分布圖等，實(shí)時(shí)全面了解廠內(nèi)各區(qū)域人員分布狀況。

5 結(jié)束語

廠區(qū)時(shí)空信息數(shù)據(jù)是鋼廠重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，利用信息化技術(shù)搭建的時(shí)空信息基礎(chǔ)平臺(tái)，可作為鋼廠智能化的重要基礎(chǔ)設(shè)施。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)APP等技術(shù)建設(shè)鋼廠時(shí)空信息云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)總圖資源共享和業(yè)務(wù)集成應(yīng)用，將在鋼廠規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全管控、可視化及智能化等方面發(fā)揮重大作用。