煤炭企業智能化調度指揮大屏系統技術研究

冀偉朋 沈洋洋

摘 要：煤炭企業相對于其它行業，工作環境復雜，而且每個環節都存在著眾多危險源，安全在煤礦企業顯得尤為重要。沒有安全就沒有生產，安全重于一切。要對錯綜復雜的“地下宮殿”做到掌握實時數據，可以實現遠程監測、監控，就需要一套完善的智能化應急指揮大屏系統。只有這樣才能做到對井下環境完全掌握，對突發事件及時處理。為井下安全生產保駕護航。

關鍵詞：智能化;應急指揮;DLP技術;分布式傳輸

國內很多煤礦企業在自動化、智能化建設上還不夠發達，有些處于初級階段。對于井下工作環境不能實時監控，不能實時掌握井下生產狀態。雖然煤礦企業都有自己的調度中心，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單的組對成一個電視墻。從規模和功能上不能完全滿足現階段煤礦企業向智能化、自動化的發展方向。因此急需一套完善的調度指揮系統。這個系統并不是簡單的擴大調度中心規模，升級調度大屏那么簡單。而是對煤礦各個方面，各個環節的升級、改造。

工欲善其事，必先利其器。要建設智能化調度指揮大屏系統，必須做好準備工作。首先，必須搭建一條快速、穩定的網絡系統。目前國內多數企業還在使用千兆工業網絡，有的甚至還停留在百兆網絡。這種網絡環境已經不能滿足現階段設備需求。比如我們的工業視頻從之前的模擬攝像頭已經逐漸替換為高清網絡攝像儀。這在清晰度上得到了極大提高。但隨之而來的是占用帶寬的極大增加。因此原有的千兆網絡環境已經不能滿足，必須提升為主網絡萬兆甚至更高，而到各個分站千兆網絡這一網絡環境的改造。

調度大屏是調度指揮系統的顯示系統，目前國內較為先進的大屏展示系統采用DLP技術。這種技術要先把影像信號經過數字處理，然后再把光投影出來。其原理是將通過UHP燈泡發射出的冷光源通過冷凝透鏡，通過Rod（光棒）將光均勻化，經過處理后的光通過一個色輪（Color Wheel），將光分成RGB三色，利用BSV液晶拼接技術鏡片過濾光線傳導，再將色彩由透鏡投射在DMD芯片上，最后反射經過投影鏡頭在投影屏幕上成像。這種技術相對于LED屏的優點在于：從顯示效果上，DLP拼接屏無像素點，分辨率高，清晰度高，而LED屏像素點，分辨率較低，需要大面積、遠距離才可顯示高清畫面，在清晰度上不如DLP;使用壽命上DLP可以達到8000小時左右;后期維護上DLP系統穩定、故障率極低，后期維護較少，LED故障率相對較高，故障點多，使用維護次數較多，并且局部屏幕更換后可能出現亮度不均勻的現象。因此，使用先進的大屏顯示系統可以更好的為調度指揮服務。

調度應急指揮系統的核心在于如何將各個子系統匯聚并顯示在調度大屏上。通常信號源通過VGA、DVI、HDMI等接口傳輸到大屏的光源控制模塊上，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。集中式信號傳輸即在大屏機房添加視頻分割、拼接矩陣，將大屏所有屏幕接入視頻輸出端口，然后將所有信號源接入視頻輸入端口，通過相應管理軟件對大屏幕進行拼接或分割成不同區域，再將信號源根據需要顯示在不同的區域內。之所以稱之為集中式是因為將信號的輸入、輸出都匯聚在一臺視頻矩陣上。這種方式主要優點是在拓撲結構上比較直觀，對于信號源管理上比較集中。但傳輸上主要使用VGA線、HDMI線或者DVI線，因為這些線路在傳輸距離上一般不能超過20米，這就要求信號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。與之相對應的是分布式，分布式信號傳輸對于信號源和輸出設備位置上沒有過多要求，只需要它們在一個局域網內。因此在傳輸上可以使用雙絞線或光纖，而使用光纖相對于網線在傳輸距離和帶寬上更具優勢，更具有抗干擾、損耗小的優點。在信號輸入端添加信號轉換裝置，將信號從視頻信號轉換為光信號或電信號，通過光纖或網線傳輸;而另一端是信號輸出端，通過信號轉換裝置，將接收到的光纖信號或網線傳輸的電信號轉換成光源信號輸出到大屏幕上。通過網絡交換機將兩端連接，然后通過信號拼接處理服務器來對屏幕進行分割、拼接處理。這種方式相對比較靈活。信號的輸入輸出是多對多的關系，用戶可以根據自己需要隨意切換信號或者切換顯示位置。也可以一個信號源在多處大屏幕上顯示，只要它們在一個網絡環境下。

最后，在顯示內容上也需要優化。傳統的調度中心只是將幾個自動化控制工控機的電腦信號傳輸到屏幕上，然后將幾個重要位置的視頻監控畫面顯示在大屏幕上。這種方式可以基本滿足對井下環境的了解、監控，但是要實現“智能化”是遠遠不夠的。我們需要利用更先進的技術，將這些數據整合在一起，形成我們所謂的“大數據”。而不是一個個的數據孤島。我們可以通過構建一個軟件系統將所有數據匯集起來，進行集中處理。比如我們可以在大屏幕上顯示井下一個工作面的環境狀況，這個時候可以通過調用安全監測系統來顯示瓦斯、一氧化碳濃度、溫度、水位等基本情況，也可以調用人員定位系統對該工作面下井人員進行查看，同時可以調用該處視頻監控對現場情況進行查看，進而通過視頻智能分析處理、移動偵測、人臉識別等功能可以自動識別是否有入井員工進行違章作業等。將所有可用信息進行整合處理，大數據分析，這樣才能在調度大屏上顯示我們最需要的數據，才能實現“智能化”。

從調度中心向智能化調度應急指揮中心改造是煤礦企業必須走的一步。要打造智能化調度應急指揮大屏系統不僅需要升級網絡、改造調度大屏，也需要整合數據、優化顯示內容。調度中心是煤礦的指揮大腦。而一個“智能”的大腦更能讓我們有條不紊，處亂不驚。

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