煤炭集團智能調度信息平臺的研究應用

郝志偉 彭嘉

摘? 要：該文以大數據、云計算、物聯網、邊緣計算等現代技術為支撐，以S煤炭集團為研究對象，以智能調度信息平臺為建設目標，充分整合集團下屬企業各項生產指標，通過對比分析，找出企業生產過程中存在的偏差及原因，同時與銷售、運輸數據進行數字化整合，實現了生產數據集約化、生產決策智能化，全面提升了企業生產的管理指揮效率和經濟效益，在煤炭行業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

隨著國家產業轉型調整的步伐加快，煤炭生產行業在能耗、環保、安全等方面都面臨著巨大挑戰。煤炭產能過剩、成本居高不下、替代能源產能增加等因素導致煤炭企業必須努力提高自身創收能力，因此保安全、降內耗、降成本成為煤炭企業目前關注的重點。集團調度中心是煤炭集團生產調度信息的樞紐，應能全面、動態、及時地獲取集團多業務板塊的經營狀況;應能在各板塊之間的橫向縱向溝通協作，結合發電、煤化工的煤炭需求和集團產、運、銷情況進行統一協同調度;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，根據合同和物流情況及時調整生產計劃，及時控制、糾正煤炭生產中出現的問題和偏差。

隨著煤炭企業信息化水平不斷提升，兩化融合的深入推進，更多的企業充分認識到信息時代數據資產對企業安全生產、高效運營的重要性，在集團統籌規劃的基礎上利用信息化手段，將生產一線的實時數據、歷史數據充分采集，結合現有的調度指揮手段，使企業產、運、銷、存鏈條高效運轉，并通過海量數據的處理、分析、對比，找到問題的關鍵點，進一步提升企業效率，降低生產成本，同時進一步加強企業對安全生產過程的管控力度，所以，煤礦智能調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、發供電、化工、建筑安裝、建材、運輸、進出口貿易以及三產服務業于一體的主業突出、綜合發展的多元化大型集團。2009年部署的語音應急指揮調度系統，主要提供語音融合指揮調度功能，該平臺采用軟交換為基礎通信平臺，通過接入網關實現了公網、專網（內部PBX等）融合組網，實現各類語音通信終端的接入。由于系統運行時間長、軟件版本低、存在BUG等原因，導致系統常出現宕機等狀況;同時也無法與上級單位應急指揮調度系統互聯互通。調度報表管理系統在系統的運行過程中發現集團下屬煤炭、發電、煤化工等橫向板塊之間相互獨立，運銷數據不全面，無實時環保數據，“信息孤島”情況嚴重，沒有有效地解決信息融合的問題，無法為集團公司調度信息中心的日常工作提供數據支撐，且數據多以報表的形式簡單展現，缺少對企業運營宏觀數據的深度挖掘分析，使企業領導決策缺乏數據支撐，無法有效實現集團公司的宏觀調控。工業視頻監控系統經過多年的發展，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控系統也基本完善，但集團公司卻無法瀏覽查看。

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

為保證突發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

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

智能調度信息系統平臺是一個綜合性的調度指揮平臺，如何將大量不同來源的數據按照統一的標準整合使用，是技術上的首要難點;其次把采集的海量數據如何進行大數據分析以及通過將大數據分析結果進行可視化展現，提升決策指揮者的應對效率;最后如何從繁雜的數據當中找到彼此之間隱性的關聯，讓企業的管理、指揮更加自動化、智能化。該文以解決現有調度系統核心技術問題為主要目標，通過對煤礦智能調度信息平臺建設的研究，實現基層生產單位的數據鉆取，融合現有信息化監測監控系統，實現生產指標、生產過程的可視化，結合大數據、云計算等先進技術手段，對企業基層各項指標數據采集、整合，通過分析、對比嘗試找出海量數據的內在關聯，從而找出企業產、運、銷、存過程中的管理不足，使調度指揮部門能夠及時協調企業生產運營過程中的進度，提升企業運轉效率和盈利能力，同時向企業管理層提供快速判斷與決策的數據支撐。

3 研究內容

煤礦智能調度信息平臺按照“頂層設計，統籌規劃，分步實施”的原則進行建設。利用云計算、互聯網+、大數據、物聯網、移動編程、SOA架構等多種信息技術，借助HTML、JAVA、PYTHON、數據庫等多種技術工具，通過建設可視化應急調度系統、生產信息管理系統、工業視頻聯網系統、模擬盤集成顯示系統，形成生產調度數據倉庫，最終建成智能調度信息平臺，從根本上提升調度信息化水平，提高工作效率，實現多角度、多維度的調度指揮管理。

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

4 關鍵技術

創新采用基于能源云+邊緣云的多級云基礎設施架構，通過建設云計算中心，為煤炭企業提供設備互聯服務，同時在各礦廠建設邊緣計算節點，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接口能力，將分布的計算、存儲、網絡、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化硬件資源方面具有明顯優勢。

創新采用平臺和邊緣網關工業協議協同解析技術，通過云平臺和邊緣網關實現工業協議的協同解析，邊緣網關不僅可通過連接云平臺智能下載相應的工業協議解析算法而且支持離線工業協議算法導入。

創新采用工業APP應用開發，提供PaaS與微服務開發架構，幫助企業打造創新工業APP應用，為應用開發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新生態。

5 項目建設

該項目以S集團云平臺為載體，建立了集團主數據標準和數據倉庫，通過ESB與各生產業務系統實現互聯互通，利用邊緣計算技術實現兩化深度融合，實現集團生產調度的大數據分析，為集團集群調度、提高運營效率提供決策依據，大大提高生產效率。通過信息化手段將全集團的產、運、銷、存情況集中收集，打通企業的生產運營鏈路，從而實現企業對自身生產狀況全面、準確地掌握，結合現代化的通信手段，實時指揮、調度運營過程中的每個環節，有效提高管理效率，降低生產成本，同時依托現有各項自動化監測監控系統與調度信息系統融合，將生產過程可視化，有效保障企業安全生產的可持續性，電力、環保實時數據的首次聯網上傳及展示更提升了集團的調度監管能力。

5.1 生產信息管理系統

生產信息管理系統作為全集團收集各類指標的綜合數據分析平臺，充分發揮了平臺的數據優勢，從原來的被動爆發問題的事后補救變為主動發現問題的提前預防，讓數據成為集團全局調度的有力支撐。生產信息管理系統通過集團、子公司、礦廠三級調度收集數據，形成集團的數據倉庫，通過倉庫的綜合分析生產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據挖掘和鉆取，主動發現問題，主動預防。同時系統的全局預警機制，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

模擬盤集成顯示系統對生產、銷售、運輸、監測監控數據進行數字化整合，實現了數據交互“標準化”、生產調度指揮“精準化”、數據展現“直觀化”。

一是將往來用戶、發運信息與生產、銷售信息關聯，大大提高了企業產、運、銷的銜接水平，實現了產、運、銷過程的結合展示及分析。

二是將所屬生產單位現有自動化監測監控系統進行分類與整合，利用目前先進物聯網和4G傳輸技術，對環保在線監測監控、安全監測監控、電廠監控、重大設備監控等系統的數據進行了實時采集和關聯分析。

5.3 工業視頻聯網系統

在現有監控系統的基礎上，實現非煤礦井等地面生產單位監控信號整合，實現以集團公司為中心，子公司為分中心的統一監管、指揮調度功能;同時完成不同監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度信息中心，用于接入分中心已經匯聚的工業視頻資源;分中心部署于子公司調度中心，用于接入對應管轄范圍內的監控系統內的監控信號，象電廠、焦化廠等，按照監控點配置相應數量的監控軟件授權。

5.4 可視化應急調度系統

可視化應急指揮調度系統把各種通信終端、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，集中定義在綜合調度界面上，可自定義分組策略。提供視頻調度界面可實現對可視話機、視頻監控終端、單兵終端、寬帶集群終端的視頻調度功能;提供GIS顯示界面，可集成顯示告警位置狀態信息、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，智能調度信息系統平臺實現手機端的同步展現和漫游處理功能，提升企業的管理效率。系統采用前瞻性設計，具有良好的可擴展性，不僅滿足綜合調度的需求，同時可與其他業務應用系統聯動。

6 結語

該研究應用是在S集團現有系統和標準的基礎上完成的一次集約化項目集成和開發，實現了大型煤企海量生產管理類數據統一采集、集中存儲、靈活調用的架構方式，為大數據、云計算、物聯網等先進技術如何與煤炭行業相結合提供了參考標準和依據，為集團管理體系和模式提供了可借鑒可延伸思路，完善了大型生產企業的生產大數據應用建模，形成了體系化、標準化的數據管理及應用模式，確保企業數據的統一性，為企業實現全面應用大數據分析技術打下了堅實的基礎。

智能調度信息平臺采用了實時數據與生產信息管理數據相結合的模式，各生產單位關鍵生產指標已逐級聯網上傳至集團公司，并將數據加以分析利用，實現了對全局生產過程的智能調控。調度指揮部門不僅掌握了準確的生產數據，可通過固話、移動終端、PC等設備，借助內部網絡、移動網絡及互聯網絡實現直達現場的語音、視頻等多種指揮手段，還可通過可視化交互終端實現語音、文件、視頻的同步交互，在調度協同、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安全生產的可持續性。

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，提升了企業效益，給同等類型的企業帶來很好的示范效應，對企業的產、運、銷、存狀況有了更準確的掌握，同時對于生產過程中的效率、安全狀況有了更精準的判斷，加強了集團對企業整體生產運營的監管力度，從而在提升生產效率的同時降低了生產成本，有效降低企業違規生產的風險。

參考文獻

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