張希武

（國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)公司生產(chǎn)指揮中心，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 010300）

準(zhǔn)能集團(tuán)所管轄的2 座露天煤礦有邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煤質(zhì)分析系統(tǒng)、智能礦山管理系統(tǒng)等19個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和15 個(gè)生產(chǎn)應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)之間大都相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)不互通、互不共享，沒有深度挖掘分析，尤其底層信息采集設(shè)備不同、數(shù)據(jù)運(yùn)算標(biāo)準(zhǔn)不一等原因，原始數(shù)據(jù)存在差異較大，未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。受工業(yè)4.0 和中國(guó)制造2025 戰(zhàn)略的指引下，深入推進(jìn)“信息化和工業(yè)化”的高層次的深度融合，以降本增效為目的，以先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)計(jì)理念和管理思想為指導(dǎo)，構(gòu)建了準(zhǔn)能數(shù)字礦山總體應(yīng)用架構(gòu)，追求可持續(xù)發(fā)展模式[1]。因此，需要設(shè)計(jì)1 套基于綜合監(jiān)控，高度集中生產(chǎn)、安全、人員、通訊、圖文、調(diào)度指揮、預(yù)警等功能于一體的生產(chǎn)調(diào)度綜合監(jiān)控平臺(tái)軟件。

1 系統(tǒng)規(guī)劃

1.1 系統(tǒng)應(yīng)用范圍

1）系統(tǒng)集成。系統(tǒng)內(nèi)規(guī)劃集成了露天礦卡調(diào)系統(tǒng)、選煤廠生產(chǎn)集控系統(tǒng)、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、矸電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、鐵路tmis 等子系統(tǒng)，把不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的測(cè)點(diǎn)格式，公司及兩礦分別設(shè)計(jì)建立一張綜覽圖、20 張單塊業(yè)務(wù)集中綜覽圖。

2）建立一張綜覽監(jiān)控平臺(tái)。在多系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)信息融合，通過空間信息聯(lián)動(dòng)和業(yè)務(wù)屬性聯(lián)動(dòng)，根據(jù)生產(chǎn)狀況，各生產(chǎn)單位實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)信息自然、透明、綜合的呈現(xiàn)在綜覽圖上，設(shè)計(jì)綠色-生產(chǎn)、黃色-停產(chǎn)、灰色-數(shù)據(jù)中斷等可變顏色可變動(dòng)的動(dòng)畫圖標(biāo)，設(shè)計(jì)以柱狀動(dòng)畫、注記動(dòng)畫的動(dòng)畫圖標(biāo)形式展示各礦原煤、產(chǎn)品、矸石的倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)時(shí)料位、實(shí)時(shí)儲(chǔ)量，若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)異常，可直接一張圖上操作進(jìn)入相關(guān)單位的子系統(tǒng)，詳細(xì)的深入了解生產(chǎn)遇到問題，或可直接進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)看到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面，及時(shí)掌握生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，做出正確的煤炭運(yùn)營(yíng)決策。

3）建立綜合視頻監(jiān)控平臺(tái)。通過硬盤錄像機(jī)接入黑礦、哈礦、選煤廠、矸電等公司所屬各單位的全部1 339 路監(jiān)控視頻，設(shè)計(jì)分屏集成顯示的軟件，建立在綜合監(jiān)控系統(tǒng)的一張綜覽圖平臺(tái)內(nèi)。

4）預(yù)報(bào)警。規(guī)劃把露天煤礦設(shè)備的報(bào)警信息以不同的報(bào)警分級(jí)和分類實(shí)時(shí)顯示，重要告警以文字、聲音形式通過短信的方式發(fā)給各當(dāng)班調(diào)度及負(fù)責(zé)人員，分級(jí)報(bào)警；規(guī)劃選煤廠以設(shè)備故障報(bào)警分為6級(jí)，在報(bào)警列表以顏色區(qū)分報(bào)警級(jí)別，報(bào)警級(jí)別越高，顏色越深。

1.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)

把礦山“采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、安監(jiān)、人員、設(shè)備設(shè)施、通訊、視頻、應(yīng)急”及洗煤、發(fā)電、煤化工乃至鐵路、港口等相關(guān)信息集中到1 個(gè)監(jiān)控調(diào)度指揮平臺(tái)，建立安全，生產(chǎn)、指揮三大要素的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。為公司生產(chǎn)指揮中心實(shí)時(shí)掌握各二級(jí)生產(chǎn)單位的生產(chǎn)情況，更好更快捷的協(xié)調(diào)相關(guān)單位之間的工作，減少錯(cuò)誤信息的發(fā)生，業(yè)務(wù)架構(gòu)圖如圖1。

圖1 業(yè)務(wù)架構(gòu)圖

1.3 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)集成展示各子系統(tǒng)的已融合生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息，并且預(yù)留為子系統(tǒng)擴(kuò)展提供接口。系統(tǒng)應(yīng)用CAD圖形，針對(duì)生產(chǎn)指揮調(diào)度業(yè)務(wù)，消除各子系統(tǒng)及其系統(tǒng)邏輯，高度融合各子系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)全方位的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，總攬全局。

1）系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。系統(tǒng)將生產(chǎn)有關(guān)的各類傳感器的數(shù)據(jù)和資料和視頻、人員、通訊、設(shè)備的信息抽取出來，根據(jù)數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)關(guān)系和信息的空間位置，分類聚合，聯(lián)動(dòng)展示。平臺(tái)支持單機(jī)多屏、單頁面多個(gè)內(nèi)容方式展示，同步自動(dòng)切換，多屏聯(lián)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)同步管理和發(fā)布調(diào)度指揮相關(guān)礦圖、文檔、預(yù)案、通訊錄等信息，可在線瀏覽圖文資料，實(shí)現(xiàn)圖文聯(lián)動(dòng)。

2）聯(lián)動(dòng)視頻。系統(tǒng)可以同意接入、統(tǒng)一發(fā)布工業(yè)視頻和安防視頻，可疊加監(jiān)控、人員信息，并為整個(gè)系統(tǒng)提供靈活的視頻調(diào)用接口。

3）實(shí)時(shí)報(bào)警。負(fù)責(zé)根據(jù)測(cè)點(diǎn)信息以及用戶配置的報(bào)警信息等，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)收到超限、超量程、狀態(tài)異常等符合報(bào)警條件的數(shù)據(jù)時(shí)，或者發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸中斷，或者符合用戶配置的報(bào)警條件等時(shí)，報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，并能通過數(shù)據(jù)推送模塊將報(bào)警發(fā)送到關(guān)注該報(bào)警的上層業(yè)務(wù)[3]。

完善基礎(chǔ)建設(shè)，促進(jìn)生態(tài)發(fā)展是落實(shí)智慧城市的重要工作，由于城鄉(xiāng)規(guī)劃工作涉及面積較廣，人口和社會(huì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致部分區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)備和公共設(shè)施缺失，智慧城市背景下，既要重視該區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)備與公共設(shè)施的完善，還要注重綠色生態(tài)，提高目標(biāo)區(qū)域的宜居性。做好該工作需從以下幾點(diǎn)著手：

4）數(shù)據(jù)服務(wù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)加工、邏輯處理單元、報(bào)警監(jiān)測(cè)、測(cè)點(diǎn)信息管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)推送、接口管理等模塊。

數(shù)據(jù)采集負(fù)責(zé)將各個(gè)生產(chǎn)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入，需要處理各種類型子系統(tǒng)的不同接口，從這些接口實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)。并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)推送根據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、分類，形成推送數(shù)據(jù)表格，經(jīng)過邏輯運(yùn)算，確保準(zhǔn)確之后，將表格通過各種業(yè)務(wù)層接口發(fā)送給個(gè)人應(yīng)用平臺(tái)。

2 系統(tǒng)功能展示

準(zhǔn)能生產(chǎn)調(diào)度綜合監(jiān)控系統(tǒng)投入應(yīng)用之后，經(jīng)過540 d 的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，系統(tǒng)整頓、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、系統(tǒng)擴(kuò)張改進(jìn)共60 項(xiàng)，使系統(tǒng)功能進(jìn)一步完善，滿足業(yè)務(wù)人員的生產(chǎn)需要。

2.1 一張綜覽圖展示

一張綜覽圖公司層面涵蓋露天采礦、洗選、裝車、鐵路運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、發(fā)電、生產(chǎn)輔助，在圖形可視化綜合監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，接入視頻，通訊和相關(guān)圖文，實(shí)現(xiàn)信息聯(lián)動(dòng)展示和一站式操作；通過對(duì)象空間關(guān)系和業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系抽取關(guān)聯(lián)的各類信息到統(tǒng)一的用戶界面進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的一站式操作，實(shí)現(xiàn)了可視化的綜合監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全公司生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，動(dòng)畫圖標(biāo)充分發(fā)揮1+1＞2 的作用[4]。

礦層面涵蓋巖土剝離、煤炭開采的年、月、日生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)日產(chǎn)量完成量及年、月進(jìn)度情況，采礦設(shè)備與維修以及設(shè)備的動(dòng)用狀態(tài)，破碎站運(yùn)行狀況及輸煤小時(shí)量，選煤裝車完成量與鐵路外運(yùn)的計(jì)劃兌現(xiàn)等數(shù)據(jù)和信息集成在一起，采集到的數(shù)據(jù)歸入到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫[5]，及時(shí)統(tǒng)計(jì)分析實(shí)時(shí)反映整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的日生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)可視化的綜合監(jiān)測(cè)。主要以柱狀的形式展示各礦原煤和剝離日計(jì)劃完成情況，原煤系統(tǒng)和剝離系統(tǒng)24 h 的分時(shí)產(chǎn)量，所屬破碎站的小時(shí)原煤量和破碎能力等。以實(shí)時(shí)動(dòng)畫的形式展示電鏟、卡車、鉆機(jī)、輔助設(shè)備在采剝平面圖上的位置及設(shè)備狀態(tài)。

2.2 選煤煤流圖

把原煤用卡車從坑底下拉運(yùn)倒入破碎站之后，經(jīng)過帶式輸送機(jī)至原煤倉(cāng)存儲(chǔ)。經(jīng)過的洗選及排矸石等加工處理后，生產(chǎn)出不同熱值范圍內(nèi)的產(chǎn)品存入對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品倉(cāng)；根據(jù)客戶需求，匹配不同熱值或粒度的產(chǎn)品煤形成商品煤裝入列車。商品煤的生產(chǎn)過程及裝車站整個(gè)流程、煤倉(cāng)儲(chǔ)量、設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)等全部過程使用旋轉(zhuǎn)及變色動(dòng)畫展示。

2.3 報(bào)警聯(lián)動(dòng)

一級(jí)和二級(jí)重要報(bào)警會(huì)自動(dòng)彈出聯(lián)動(dòng)面板，并自動(dòng)打開報(bào)警設(shè)備附近的攝像頭。通過聯(lián)動(dòng)面板而可以查看報(bào)警設(shè)備附近的設(shè)備、附近值班室的值班電話、本單位及上級(jí)單位的應(yīng)急通訊錄、應(yīng)急預(yù)案等信息[6]。

運(yùn)輸帶跑偏、電流過高等設(shè)備故障或其它生產(chǎn)受阻等一系列波動(dòng)信息產(chǎn)生將系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，以顏色的深淺程度顯示報(bào)警級(jí)別，重要報(bào)警可以手動(dòng)或者自動(dòng)推送到相關(guān)值班人員及管理人員手機(jī)上，便于及時(shí)采取安全措施。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效益

準(zhǔn)能生產(chǎn)調(diào)度綜合監(jiān)控系統(tǒng)是在多系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)采集傳感器及采集標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，最大限度實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、融合，消除信息孤島，保證數(shù)據(jù)一致性，徹底重構(gòu)信息的利用和操作方式，把主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在綜覽圖上，通過空間信息聯(lián)動(dòng)和業(yè)務(wù)屬性聯(lián)動(dòng)，讓用戶只需要遵循自身的業(yè)務(wù)需要和業(yè)務(wù)邏輯，即可自然、透明、綜合的應(yīng)用各類子系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)及功能，解決了系統(tǒng)分割困擾的問題，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全公司生產(chǎn)運(yùn)行情況。

3.1 管理效益

1）一站式操作。系統(tǒng)高度集成了露天煤礦、矸電以及供水、供電等主要生產(chǎn)單位和輔助生產(chǎn)業(yè)務(wù)的各類子系統(tǒng)，從統(tǒng)一的測(cè)點(diǎn)采集運(yùn)算方式一致的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在一張綜覽圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)集中展示，生產(chǎn)指揮系統(tǒng)內(nèi)得各級(jí)調(diào)度及管理人員通過一張圖，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全公司生產(chǎn)運(yùn)行情況；同時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，露天礦調(diào)度員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)選煤廠破碎站運(yùn)行情況及原煤倉(cāng)儲(chǔ)量、熱值。選煤廠可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)露天礦卡車、電鏟、鉆機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行情況。通過對(duì)原有各類子系統(tǒng)輸出的信息進(jìn)行整合，系統(tǒng)讓操作人員和管理人員擺脫一個(gè)個(gè)子系統(tǒng)的眾多不同界面，“一站式”完成自己的各種業(yè)務(wù)。

2）便于統(tǒng)計(jì)提高效率。針對(duì)露天礦對(duì)單臺(tái)電鏟、卡車實(shí)時(shí)小時(shí)產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)需求，設(shè)計(jì)了4 張24 h 分時(shí)產(chǎn)量柱狀圖，調(diào)度員可以通過柱狀形象地看出24 h 內(nèi)每個(gè)小時(shí)段電鏟、卡車、破碎站產(chǎn)量變化。根據(jù)產(chǎn)量變化趨勢(shì)，調(diào)度指揮。通過單臺(tái)卡車、單臺(tái)電鏟的小時(shí)量數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，對(duì)電鏟在相同時(shí)間段內(nèi)的產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比分析，合理調(diào)整設(shè)備生產(chǎn)情況。通過10 張產(chǎn)量報(bào)表（卡調(diào)差異化報(bào)表）的使用，每月可節(jié)省統(tǒng)計(jì)員1 d 的工作量，有效提升了統(tǒng)計(jì)人員的工作效率。

3）及時(shí)預(yù)警避免損失。黑岱溝選煤廠1 個(gè)月各類報(bào)警信息約200 條，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，每月生成3 張統(tǒng)計(jì)報(bào)表，供選煤廠調(diào)度進(jìn)行分析，設(shè)置預(yù)警條件，一旦符合預(yù)定條件，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警提示，推送到當(dāng)班人員手機(jī)上，調(diào)度員通過和現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)后，進(jìn)行消警確認(rèn)操作。提高了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的效率，通過有效預(yù)警，重要報(bào)警及時(shí)推送，能夠有效避免生產(chǎn)事故的發(fā)生及財(cái)產(chǎn)損失。

4）集中監(jiān)控高效指揮。接入了1 339 路二級(jí)單位生產(chǎn)視頻，把原來分散在?？?、宇視平臺(tái)的視頻集成到了1 個(gè)平臺(tái)，通過視頻客戶端或者手機(jī)App 可直觀了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況。在監(jiān)控圖上點(diǎn)擊設(shè)備，可彈出設(shè)備附近攝像頭，有針對(duì)性的查看現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，并根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行指揮，提升效率。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

1）精準(zhǔn)調(diào)度提升產(chǎn)能。在系統(tǒng)使用前，黑岱溝露天礦調(diào)度人員對(duì)每臺(tái)電鏟的實(shí)時(shí)小時(shí)產(chǎn)量不能夠精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)。使用系統(tǒng)后，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)每臺(tái)電鏟的小時(shí)產(chǎn)量，并做了單鏟小時(shí)產(chǎn)量減產(chǎn)預(yù)警，即單鏟小時(shí)產(chǎn)量減少300 t 進(jìn)行預(yù)警提示，以供調(diào)度員精準(zhǔn)調(diào)度[7]，為下一小時(shí)產(chǎn)量提升提供依據(jù)。通過1 年多使用系統(tǒng)，單鏟平均報(bào)警次數(shù)由原來1 個(gè)月10 條，減少為6 條，單鏟月產(chǎn)量相對(duì)以前提升約1 000 t。

2）圖文聯(lián)動(dòng)精準(zhǔn)指揮。以前采用定點(diǎn)監(jiān)控視頻和電話互相溝通的信息交流模式了解關(guān)于生產(chǎn)一線采礦電鏟、卡車、破碎站、鐵路貨車等重要設(shè)備的運(yùn)行信息，無法準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)判斷情況，常發(fā)生掌握的信息不準(zhǔn)確導(dǎo)致生產(chǎn)安排錯(cuò)誤，甚至多次發(fā)生18 h 以上延點(diǎn)裝車情況。利用本系統(tǒng)之后生產(chǎn)安排通過生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)、產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)及熱值動(dòng)態(tài)、鐵路貨車運(yùn)行狀況多項(xiàng)分析，統(tǒng)籌規(guī)劃商品煤裝車，有效避免熱值不匹配、煤量不足、其它生產(chǎn)制約因素導(dǎo)致的鐵路貨車運(yùn)行不暢通等事宜，實(shí)現(xiàn)傳感器、設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化，減少用人數(shù)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提升安全保障、達(dá)到高產(chǎn)高效[8]。

4 結(jié)語

根據(jù)業(yè)務(wù)內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)實(shí)時(shí)檢測(cè)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行在線智能分析和監(jiān)測(cè)，加工、分析，協(xié)助用戶發(fā)現(xiàn)和處理問題。功能集成初步實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)能集團(tuán)調(diào)度指揮系統(tǒng)的信息化建設(shè)，將生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)歸入到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫，實(shí)現(xiàn)了信息共享，對(duì)一體化生產(chǎn)的組織、指揮、控制、協(xié)調(diào)，以及各產(chǎn)業(yè)、各環(huán)節(jié)的高效協(xié)同起到了極大的促進(jìn)作用，推動(dòng)了生產(chǎn)效益最大化。同時(shí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫的建立也對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了良好、完整的保存，這也為下一步調(diào)度指揮系統(tǒng)的數(shù)字化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。