電氣化鐵路供電生產調度指揮中心平臺研究與建設

敖曉峰，葉眾兵，陳文貴

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電氣化鐵路供電生產調度指揮中心平臺研究與建設

敖曉峰，葉眾兵，陳文貴

提出了以供電管理信息系統為基礎，以實現供電基礎數據信息平臺化、各生產系統有效融合、各業務環節關聯卡控為特點的生產調度指揮中心建設方案。該生產調度指揮系統以構建供電大數據平臺為核心，為供電設備的日常檢修和應急處置提供運行預測、決策支持，為全面提高供電安全、質量管理水平提供技術保障。

生產調度指揮；大數據；6C

0 引言

鐵路供電信息化旨在提高鐵路供電生產信息技術應用和信息資源利用水平，從而提高鐵路供電領域的生產效率和質量。我國的鐵路供電管理信息系統（EMIS）歷經十余年的建設，積累了很多成功經驗?！肮╇娫O備履歷管理”的全路應用，各鐵路局開展的“接觸網運行檢修”、“變電運行檢修”、“協同辦公”以及“6C數據中心”等子系統的研發試用，都取得了良好的效果，信息化建設在鐵路供電系統的運營管理中逐漸發揮出越來越重要的作用。這些系統在推廣使用的過程中也存在一些問題和不足，主要體現在以下幾個方面。

（1）既有各系統不能構成有機整體，系統間信息共享非常困難，綜合應用難以開展，整體效益難以發揮；

（2）既有系統智能化程度不夠，對關鍵業務流程卡控不足；

（3）既有系統對應急搶修指揮的支持不足；

（4）數據資源未得到有效利用，數據挖掘與統計比較薄弱。供電系統既有各種管理信息、生產信息未得到有效整合，基于數據整合的大數據分析應用不足。

本文基于南昌供電段信息化建設的實踐，提出一種鐵路供電生產調度指揮中心建設方案，以供電大數據平臺為基礎，以管控安全生產全過程以及指導設備故障應急處置為重點，整合既有系統資源，統一規劃建設，解決供電系統信息共享和大數據分析應用的問題，為全面提高供電安全、質量管理水平，打造現代化的安全、優質、高效供電網提供技術支撐與保障。

1 系統分析

鐵路供電段的主要工作目標是通過對供電設備進行日常運行檢修以保證設備運行安全，確保電氣化鐵路安全供電，所以供電設備管理是供電信息化管理的核心內容。而針對各種原因引起的供電安全問題，須及時追蹤處理，并達到閉環管理。同時所有生產、管理活動都要求由具備相應技能認證、安全等級認證的人員實施，以保證工作有效性。據此，本文提出了以“人員、設備、問題”為核心的管理理念，以“人員的全職業管理、設備的全壽命周期管理、問題的全流程管理”為主線，以實現關鍵作業環節全流程卡控、應急處置全過程在線指揮為目標，構建保證作業過程受控、應急處置有序的智能生產調度指揮系統。

作為供電段全站式生產管理平臺，生產調度指揮中心系統的實施需要以供電管理信息系統為基礎，整合既有段內各生產輔助系統，實現數據融合、流程貫通以支持綜合應用。

2 系統設計

系統設計為以供電生產組織過程為主干，實現業務生態閉環控制。按管理層次可分為大、小2種循環，如圖1所示。

圖1 業務生態閉環流程

小循環體現在部門之間、專業之間、人員之間的流轉。數據卡控生產過程，過程管理促進工作細節完善，提升線下員工自主性，線下工作的規范性保證了數據的完整性與準確性，數據再次卡控生產過程，最終實現過程卡控保證數據的準確性，數據的準確性保證卡控的及時性，卡控的及時性保證過程的完整性。

大循環主要體現在管理與運營之間的循環。大數據支撐運營決策、搶修以及工作管理。管理上優化工作過程，工作過程改進生產質量，生產質量提供精細化數據，數據再次提供支撐，逐次迭代，實現線上數據的高可用、高復用和線下管理的標準化、精細化。

3 系統架構

系統采用分層架構，具備靈活的擴展性、寬泛的兼容性、高度的開放性，如圖2所示[2]。

按照鐵路總公司供電管理信息系統建設總體框架，建設總公司、局、段、車間、班組5級機構的供電設備基礎數據平臺[1]，同時通過安全接口與供電信息共享平臺對接，實現6C、SCADA、視頻安全監控、軌道車監控及運用管理、GPS地理信息等系統信息資源的有效整合；在供電設備基礎數據平臺的基礎上，依據供電作業規程標準建立供電運行檢修平臺，實現供電運行檢修的電子化、智能化、網絡化；采用大數據挖掘技術，對所有設備基礎數據、檢修數據、檢測數據、巡視數據、問題庫等進行挖掘分析，對問題多發設備、事故多發處所進行針對性分析，實現防災預警、故障預警等功能，形成供電運行預測平臺。

建立供電運行決策平臺，對系統的海量數據進行多維統計分析，形成各種圖形報表，使決策層準確知悉各個部門的工作執行情況以及設備的使用和檢修情況，從根本上將運營的海量數據轉化成高價值的可獲取信息，從而幫助決策層在可靠信息的基礎上做出更快速、更科學的決策。

另外，建立供電基礎信息平臺，對鐵路供電部門結構、工種、線別等基礎編碼信息進行統一管理；采用移動互聯網技術，建立供電移動終端平臺，結合供電運行檢修平臺，實現數據錄入智能化、檢測檢修的移動化；建立應急處置平臺，實現一閘一檔故障信息自動推送，自動調取故障區段內各類設備的關聯資料信息、運行數據信息，自動匹配與本次故障跳閘相似的搶修預案，自動調閱事故附近的搶修路線圖、平面布置圖等，輔助搶修工作快速有效開展，提高搶修決策效率。

圖2 系統架構

4 系統特點

依據系統的設計目標分別從以下幾方面闡述系統的主要特點。

4.1 信息共享、流程貫通

優先建設統一的、具備高擴展性的供電基礎信息平臺，為各業務子系統提供統一的基礎信息服務，使基礎信息一次維護、全面共享，也為各子系統業務流程交互提供基礎，輔以通用的權限認證管理服務，從而規避各業務子系統分離建設所導致的信息不能交互、流程不能貫通等問題。

南昌供電段既有各生產系統包括供電管理信息系統、6C數據中心、SCADA系統等。以供電管理信息系統和6C數據中心為例，2個系統都基于公用的人員、部門結構、線別、站區等供電基礎信息構建（圖3），實現在供電管理信息系統中查閱6C數據中心系統中的缺陷、在6C數據中心系統中查閱生產業務模塊的相關數據，實現以點入面，快速查詢，同時缺陷也可以在任意系統中一次銷號，多處應用，避免重復工作。

圖3 供電管理信息系統和6C數據中心融合

4.2 安全生產、智能卡控

系統設計為對生產過程中的各業務流程節點進行關聯約束，實現智能卡控、精細管理。對作業計劃、施工過程、作業工作票、作業人員、作業范圍、安全閾值管理等整個有關生產過程實現了智能卡控，環環相扣，有機地實現了人防、物防、技防。

例如接觸網檢修作業工作票的開具過程（圖4），通過關聯持證上崗、教育培訓等情況，使無證或者安全等級不相符人員不能上工作票參與施工作業。同時，對違規上崗、點外作業等違章作業不納入工作量，可有效消除干部職工違章作業的主觀意識；工作票的停電作業范圍強制關聯調度下發的網檢施工計劃的停電供電臂，停電作業范圍超出停電供電臂則不允許填寫；開票過程中可選擇處理施工站區內的缺陷問題，超出施工作業范圍的缺陷問題無法選入工作票，強行作業不能在系統中進行銷號，有效防止偷點借點、超范圍作業和無計劃施工現象發生；另外，系統設計閾值卡控功能，在檢修臺賬填寫值超出閾值范圍時，將自動標紅提示，確認后自動轉入問題庫。

圖4 網檢作業流程卡控

4.3 應急處置有序

以供電設備基礎數據平臺為依托，建設集異常分析、搶修組織和指揮、事后總結于一體的供電應急搶修指揮體系[3，4]，體系結構如圖5所示。

圖5 應急搶修指揮體系結構

發生異常緊急情況時，調度中心對發生的情況進行登記、分析，確定事件的類型、等級、是否需要啟動對應的應急預案。根據分析結果，分配任務到工區進行應急事件處置。搶修過程中，在調度指揮中心可以隨時查看現場傳回的照片、視頻錄像、文字、語音匯報等信息，以便決策分析。同時，系統可快捷綜合展示應急預案、歷史搶修記錄、SCADA復示、6C檢測歷史數據、一桿一檔、圖形圖紙、生產視頻、應急視頻、汽車軌道車信息等，各種信息展示以GIS電子地圖作為載體，為指揮分析、決策提供依據。

搶修結束后，需要對搶修過程進行總結分析，形成相應的搶修記錄、應急預案等。

4.4 大數據挖掘分析

生產調度指揮中心系統需全面收集、管理來自變電、電力、接觸網等專業的基礎和動態數據以支撐系統應用。數據是生產調度指揮中心平臺的核心，系統數據來源包括各類供電設備的運行數據、檢測數據、檢修數據、巡視數據等。隨著各類檢測、檢修信息化技術的推廣應用，系統數據規模越來越大，比如僅接觸網安全狀態巡檢系統每小時產生的數據量約為20 GB，如何管理并合理應用這些數據并高效地從海量數據中分析、挖掘所需的信息和規律，結合已有的經驗和數學模型，獲得各類分析、評價數據，為供電設備運行檢修、應急處置等提供決策支持是該系統研究的重點。該系統引入大數據存儲、挖掘分析技術對供電生產管理全景數據進行處理、運用。系統數據分析應用技術架構如圖6所示。

圖6 數據分析應用技術架構

數據資源層主要實現生產調度指揮中心系統大數據的存儲與計算。利用分布式文件系統HDFS和分布式數據庫HBase對海量多源異構大數據進行存儲，利用MapReduce計算框架對數據進行分析計算；在應用層，通過數據資源層為供電運行檢修、應急處置提供數據支持；在展現層，實現以地理信息平臺、圖形圖表、移動App等方式交互展現；在用戶層，系統應用面向最終的鐵路供電系統業務執行部門、業務管理部門以及運營決策部門。

5 結語

本文提出的電氣化鐵路供電生產調度指揮中心系統應用方案，在保持各生產系統獨立性的前提下，整合供電基礎數據、業務數據、生產數據，加強數據挖掘、統計分析，實現了鐵路供電數據信息的有效共享，提升了供電信息化綜合應用水平，為供電管理工作提供更多技術保障。該系統已在南昌供電段投入運行，應用效果良好，值得進一步推廣。

[1] 王小強. 牽引供電運營管理信息系統分析與設計[D]. 西南交通大學，2002.

[2] 王峰. 高速鐵路工程系統接口技術研究[D]. 中國鐵道科學研究院，2013.

[3] 李芳芳. 綜合維修體制下故障搶修決策支持系統研究[D]. 西南交通大學，2009.

[4] 魏瑩. 鐵路牽引供電運營管理信息系統的設計與實現[D]. 蘭州大學，2009.

A scheme is put forward for building of a production dispatching & commanding center, on the basis of the power management information system, to realize a platform for power supply fundamental data information with effective integrity of various production systems, control of various of service links. The production dispatching & commanding system focuses on building of a power supply big data platform to provide supports for operation prediction and strategy-making for daily inspection and emergency rescue of power supply equipment, and provide the technological guarantee for fully improvement of safety and quality management level of power supply system.

Production dispatching & commanding; big data; 6C

U226.2

A

1007-936X(2018)02-0001-04

2018-01-18

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.02.001

敖曉峰.中國鐵路南昌局集團有限公司供電處，高級工程師；葉眾兵，陳文貴.中國鐵路南昌局集團有限公司南昌供電段，技術員。