摘 要：針對(duì)新能源企業(yè)生產(chǎn)管控混亂、運(yùn)維低效，不能可視化監(jiān)管與調(diào)度等問(wèn)題，設(shè)計(jì)并研發(fā)了一種基于大數(shù)據(jù)、云邊協(xié)同等技術(shù)的智慧管控平臺(tái)。通過(guò)高內(nèi)聚、低耦合的立體化監(jiān)控與管理工具集建立各級(jí)之間的數(shù)據(jù)共享和管控、遠(yuǎn)程指揮和應(yīng)急救援等系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)掌握產(chǎn)地和調(diào)度的安全狀況，并實(shí)現(xiàn)安全隱患及故障跟蹤處理、物資調(diào)度等功能。以貴州某新能源集團(tuán)為試點(diǎn)，為滿足集團(tuán)集約化、專(zhuān)業(yè)化、智能化的統(tǒng)一監(jiān)管需求和應(yīng)急調(diào)度需求等，提供了先進(jìn)高效的指揮調(diào)度工具、安全管控工具，實(shí)現(xiàn)了扁平化管理和專(zhuān)業(yè)化運(yùn)作，同時(shí)為企業(yè)決策提供了支持。

關(guān)鍵詞：新能源；管控平臺(tái)；大數(shù)據(jù)；調(diào)度工具；管控工具

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2023）14-0050-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.14.012

0" " 引言

新能源在經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)系統(tǒng)中都處于核心地位，是工業(yè)的糧食、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，而且為國(guó)家的快速發(fā)展提供了重要支撐。近些年來(lái)中國(guó)新能源企業(yè)飛速發(fā)展，但監(jiān)管措施相對(duì)落后，新能源企業(yè)業(yè)務(wù)種類(lèi)繁多，企業(yè)場(chǎng)地和種類(lèi)分散，無(wú)法統(tǒng)一管理，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不能第一時(shí)間救援和緊急防控[1]。例如，2019年江蘇響水“3·21”特別重大爆炸事故暴露出我國(guó)新能源安全生產(chǎn)問(wèn)題突出，尤其是在安全風(fēng)險(xiǎn)管控、智能化監(jiān)管方面存在明顯短板和不足，與我國(guó)新能源的高質(zhì)量發(fā)展不相適應(yīng)[2]。2021年重慶能投渝新能源有限公司松藻煤礦“9·27”重大火災(zāi)事故，暴露了我國(guó)新能源企業(yè)遠(yuǎn)程指揮與應(yīng)急救援方面的不足[3]。近幾年，大數(shù)據(jù)、云邊協(xié)同技術(shù)的應(yīng)用與推廣，為煤礦智能化提供了技術(shù)支撐。因此，本研究基于大數(shù)據(jù)和云邊協(xié)同技術(shù)設(shè)計(jì)并研發(fā)智慧管控平臺(tái)，能融合多項(xiàng)冗雜的數(shù)據(jù)，有效抓取核心數(shù)據(jù)，把控企業(yè)內(nèi)部各個(gè)子公司的安全狀況，并針對(duì)暴露出的特征化數(shù)據(jù)和問(wèn)題制定改進(jìn)計(jì)劃，閉環(huán)式消除安全生產(chǎn)問(wèn)題，并銜接企業(yè)上下游，滿足新能源集團(tuán)智能化發(fā)展的需要。

1" " 建設(shè)背景

信息化建設(shè)平臺(tái)在中國(guó)商業(yè)中的應(yīng)用始于2003年，它隨著中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展而被快速推廣與普及，以一種轉(zhuǎn)型化的商業(yè)模式出現(xiàn)[4]。近幾年，國(guó)家正在推動(dòng)新能源企業(yè)轉(zhuǎn)型，新能源企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照行業(yè)機(jī)制完善技術(shù)，強(qiáng)化感知、網(wǎng)絡(luò)、安全等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，共同推進(jìn)部門(mén)之間高效聯(lián)動(dòng)和高質(zhì)量發(fā)展[5]。當(dāng)前市場(chǎng)上新能源企業(yè)及其子公司種類(lèi)繁多，施工和業(yè)務(wù)場(chǎng)地呈散點(diǎn)圖模式，安全與管控問(wèn)題凸顯，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)工作可視化延遲且不能高效調(diào)度和管控，同時(shí)復(fù)雜的工作場(chǎng)景和通信模式給急救和運(yùn)維帶來(lái)了挑戰(zhàn)，造成各子公司系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)孤島，無(wú)法快速定位故障點(diǎn)和統(tǒng)一調(diào)度，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下[6]。搭建大數(shù)據(jù)平臺(tái)可水平擴(kuò)展和分布式計(jì)算處理海量結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)流處理技術(shù)，幫助企業(yè)高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和決策。

2" " 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

新能源智慧管控平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)新能源集團(tuán)下屬企業(yè)各個(gè)子公司監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、調(diào)度數(shù)據(jù)等的深度融合，是實(shí)現(xiàn)集團(tuán)管控和調(diào)度的基礎(chǔ)。在GIS、SCADA的基礎(chǔ)上，平臺(tái)架構(gòu)總體設(shè)計(jì)為感知層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)融合層和應(yīng)用層，具體如圖1所示。

（1）感知層：通過(guò)云邊協(xié)同技術(shù)采集子公司生產(chǎn)線上傳感器數(shù)據(jù)。

（2）基礎(chǔ)設(shè)施層：通過(guò)環(huán)網(wǎng)、數(shù)字總線等將上傳的數(shù)據(jù)融合，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和整合做基礎(chǔ)鋪墊。

（3）數(shù)據(jù)融合層：依托公有云和私有云，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的清洗、存儲(chǔ)和分析。

（4）應(yīng)用層：主要為集團(tuán)服務(wù)，包括視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程指揮模塊、應(yīng)急救援調(diào)度模塊和手機(jī)端。

3" " 平臺(tái)業(yè)務(wù)功能設(shè)計(jì)

平臺(tái)基于B/S架構(gòu)，使用Java語(yǔ)言，通過(guò)在邊緣設(shè)備上部署數(shù)據(jù)采集模塊，使用Hadoop、Cloudera Manager、MySQL、Tebleau、Matplotlib等技術(shù)為集團(tuán)及子公司搭建Web端大屏，構(gòu)建了視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程指揮模塊、應(yīng)急救援調(diào)度模塊和Mobile App模塊。

3.1" " 視頻監(jiān)控與遠(yuǎn)程指揮

傳統(tǒng)化視頻監(jiān)控技術(shù)僅限于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、簡(jiǎn)單的報(bào)警信息傳送，不能跨區(qū)域傳遞圖像音頻，對(duì)于企事業(yè)單位來(lái)說(shuō)缺乏對(duì)一線狀況的實(shí)時(shí)了解和管控。對(duì)于新能源企業(yè)，高清化、無(wú)線化、實(shí)時(shí)監(jiān)控是行業(yè)安全運(yùn)作的前提條件。本文所述平臺(tái)基于GIS技術(shù)，通過(guò)圖像采集與傳輸終端把多元數(shù)據(jù)融合、空間分析以及圖形的可視化系統(tǒng)集成為一體，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)中Spark和Hadoop對(duì)廣泛異構(gòu)化數(shù)據(jù)的快速收集和集成，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗和分析應(yīng)用在平臺(tái)上，建立多部門(mén)跨區(qū)域的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)機(jī)制（圖2）。通過(guò)多級(jí)復(fù)組網(wǎng)、靜態(tài)布局、標(biāo)簽云（Tag Cloud）、空間信息流（Spatial information flow）等，將抽象、復(fù)雜的信息通過(guò)圖形化的方式展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度、指揮、視頻會(huì)議以及信息發(fā)布等多功能聯(lián)動(dòng)體系，滿足非視距條件下實(shí)時(shí)語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)的指揮需求。通過(guò)設(shè)定重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域和異常數(shù)據(jù)監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度和監(jiān)控視頻并行，在指揮調(diào)度的同時(shí)也可進(jìn)行視頻會(huì)議，多方協(xié)作。日常監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可上傳至云端，以供職能人員在需要時(shí)獲取穩(wěn)定、流暢且清晰的文件，實(shí)現(xiàn)新能源集團(tuán)的可視、可控和高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2" " 應(yīng)急救援調(diào)度模塊

針對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)及事故源頭地理信息數(shù)據(jù)缺乏、二維空間數(shù)據(jù)使用率低、救援現(xiàn)場(chǎng)信息感知能力弱、救援裝備聯(lián)動(dòng)能力缺乏等關(guān)鍵問(wèn)題，使用多樣化終端，將有線和無(wú)線結(jié)合在一起，互補(bǔ)使用，通過(guò)三維GIS系統(tǒng)的空間和地理分析功能，整合各個(gè)地區(qū)數(shù)字化系統(tǒng)中的GIS數(shù)據(jù)，集中于信息管理系統(tǒng)中統(tǒng)一管理，在地圖上繪制動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)圖，利用傳感器及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成、分類(lèi)、清洗來(lái)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重比率，輔助決策者判斷是否需要緊急救援。通過(guò)GPS實(shí)時(shí)定位，在監(jiān)控平臺(tái)顯示地理信息，快速確定所屬區(qū)域，并向系統(tǒng)反饋巡檢信息、執(zhí)法信息等。若事故發(fā)生，會(huì)立刻觸發(fā)警報(bào)且應(yīng)急聯(lián)動(dòng)地圖中的事故點(diǎn)閃爍，同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急救援系統(tǒng)，對(duì)事故進(jìn)行綜合性評(píng)估，通過(guò)啟動(dòng)緊急預(yù)案庫(kù)，第一時(shí)間生成戰(zhàn)略指導(dǎo)性計(jì)劃書(shū)，統(tǒng)籌附近的救援力量，向管理部門(mén)顯示警力部署、物資部署，并自動(dòng)對(duì)事故發(fā)生點(diǎn)進(jìn)行綜合分析和比較，為管理部門(mén)擬制戰(zhàn)略備案提供參考依據(jù)（圖3）。無(wú)事故發(fā)生時(shí)，采用貝葉斯推理、數(shù)學(xué)模型優(yōu)化算法等方法提前預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)分析—上報(bào)—響應(yīng)—解決的安全閉環(huán)，解決了新能源集團(tuán)非結(jié)構(gòu)化、低價(jià)值、碎片化的數(shù)據(jù)上報(bào)難題。安全系統(tǒng)也可支持多工種技能培訓(xùn)，通過(guò)設(shè)定對(duì)應(yīng)工種的相關(guān)技能課程和目標(biāo)，來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理。

3.3" " Mobile App

移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)主要用于App辦公，利用5G技術(shù)的低延遲和高速率突破了企業(yè)內(nèi)部上下聯(lián)動(dòng)的瓶頸，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的UI將Web端所有功能模塊匯集，且可根據(jù)集團(tuán)的需求定制功能模塊，如現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)救援系統(tǒng)及公司的基本信息模塊（圖4），保障了基本的管理需求、控制需求、監(jiān)控需求和應(yīng)急救援需求，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)和個(gè)體的便捷化管理，縮短了工作半徑，可以實(shí)時(shí)異地互動(dòng)和監(jiān)管，充分發(fā)揮了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的管控優(yōu)勢(shì)，能精準(zhǔn)判斷當(dāng)前環(huán)境狀況、發(fā)展趨勢(shì)。

4" " 應(yīng)用效果

以貴州某新能源集團(tuán)為例，按照上述的總體邏輯建立智慧管控平臺(tái)，目前已經(jīng)建設(shè)了集電、氣、管、網(wǎng)多項(xiàng)業(yè)務(wù)于一體的大屏可視化監(jiān)控指揮平臺(tái)（圖5），應(yīng)急救援系統(tǒng)與安全管理系統(tǒng)，5G網(wǎng)絡(luò)下的AOS系統(tǒng)，消除了集團(tuán)與子公司之間的數(shù)據(jù)壁壘，能幫助集團(tuán)精確了解子公司風(fēng)險(xiǎn)信息、數(shù)據(jù)管控情況、資源利用情況，并協(xié)助子公司快速預(yù)防和化解風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，定位和查找故障根源和事故地點(diǎn)，高效傳達(dá)物資需求，實(shí)現(xiàn)了救援期間警力和物資的及時(shí)調(diào)運(yùn)，達(dá)到了效益最大化目標(biāo)。

5" " 結(jié)束語(yǔ)

新能源智慧管控平臺(tái)使用大數(shù)據(jù)和云邊協(xié)同技術(shù)，提升了企業(yè)運(yùn)維工作的智能化水平，滿足了安全管控的多方聯(lián)動(dòng)與協(xié)作需求，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急管理及緊急調(diào)度，融合多個(gè)組件滿足了海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與分析，對(duì)提升大數(shù)據(jù)時(shí)代的新能源管控安全化、一體化和可視化水平具有重要意義，為新能源集團(tuán)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、安全分析、安全預(yù)警、應(yīng)急演練提供了依據(jù)，為打造安全、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)的現(xiàn)代智慧新能源產(chǎn)業(yè)體系提供了支撐，為新能源行業(yè)的智慧平臺(tái)建設(shè)提供了參考。

下一步考慮對(duì)新能源企業(yè)AI攝像頭捕捉到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別，通過(guò)深度學(xué)習(xí)中的YOLO算法快速檢測(cè)異常事件，實(shí)現(xiàn)智能安防，提高視頻檢測(cè)效率。

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收稿日期：2023-01-10

作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)一帆（1997—），女，河南正陽(yáng)人，碩士，助理工程師，主要從事大數(shù)據(jù)和高性能計(jì)算等方面的研究工作。

通信作者：張朝宇（1992—），男，貴州大方人，助理工程師，主要從事能源大數(shù)據(jù)等方面的研究工作。