基于TD-LTE 技術實現安全生產調度系統的建設

丘永桂，邱學宏，張 磊，勞 偉

（1.淮北礦業集團，安徽 淮北235000；2.安徽華塑氯堿工程技術研究中心，安徽 滁州233200）

1 基于TD-LTE 技術實現安全生產調度系統建設的背景

1.1 適應外部環境的發展趨勢

淮北礦業集團于2016 年發布 《淮北礦業集團“十三五”兩化融合建設規劃》，指出基礎平臺是實現十三五“兩化”融合的基石，并將支撐后續新礦、新廠的不斷升級、接入。國家應急管理部于2019 年12 月26 日下發《應急管理部科技和信息化工作領導小組辦公室關于印發地方應急管理信息化2020 年建設任務的通知》， 指出各地方單位要完善應急指揮體系，要具備音視頻指揮、快速調度、移動通訊等功能，形成風險監測預警能力，促進信息化基礎設施建設。

1.2 實現企業戰略目標的內在要求

以企業信息化帶動工業化是國內中大型制造型企業實現跨越式發展的必由之路。 華塑股份公司基于TD-LTE 技術實現安全生產調度系統建設體現了當前企業運營的實際需求， 也符合企業長遠發展戰略的要求，是實現企業管理規范化、集約化、智能化協同發展的有效措施。 通過搭建LTE 寬帶集群，未來實現一網支持多媒體集群語音、視頻調度，高清無線視頻監控，遠程數據采集和移動辦公等業務，同時對通訊業務進行融合，并實現視頻調度、視頻上傳及分發等功能，使得整個調度過程做到“現場可見，指揮可達”，打造網絡寬帶化、承載統一化、業務可視化、系統融合化、工廠透明化、管理高效化的智能管理平臺。

2 基于TD-LTE 技術實現安全生產調度系統建設的內涵和主要做法

2.1 內涵

隨著科學信息技術的發展， 對企業生產調度管理的安全化、精細化、透明化的要求越來越高，要求用及時和透明的監測手段，以可視化的方式，通過多種信息傳輸方法，多視角反映生產運行的實際情況，全面提升管理決策的準確性、及時性和靈活性，最終達到管理直觀、高效的目的。

2.2 主要做法

2.2.1 TD-LTE 基礎設施建設

在華塑園區、華塑鹽礦、無為華塑三地搭建華為eLTE 無線網絡基站。 基于業界先進的LTE 無線寬帶技術，采用華為分布式基站DBS3900，實現接口管理、接入控制、移動性控制、用戶資源分配等無線資源管理功能。

2.2.2 業務系統搭建

基于TD-LTE 的傳輸技術， 圍繞智能工廠的建設思路，采用“一個中心、一張地圖、一個平臺”的整體設計理念，發揮“一個平臺知全局，一個中心控全局，一張地圖管到底”的作用。一個中心：指提供企業信息化系統的基礎支撐平臺， 包含企業的生產調度應急指揮中心、數據中心等。調度中心實現企業主要生產運營業務的智能化調度管理，以監控大屏幕，智能化的信息系統為載體，實現企業生產、設備、安全等多種業務的扁平化、集中化的公司級管控。一張地圖：是整個智能工廠框架的基礎，充分結合二維矢量GIS 地圖開發技術，重點體現廠房建筑信息、設備信息、管網信息、安全環保信息、生產運行、音視頻通訊、視頻等內容，為構建最終的數字化運營管控平臺奠定基礎。

（1）搭建電子地圖展示平臺

搭建了華塑園區、鹽礦、無為華塑電子地圖展示平臺，依托高德地圖的開發平臺，結合GPS 北斗定位系統將該公司地理信息輸入、處理、分析后用圖形結合文字、列表、視頻等可視化方式顯示并進行交互處理，利用可視化原理、技術和方法，形象地展示該公司多種數據源（安全、生產、經營、工藝等）、視頻、管線、設備、智能終端、電子圍欄，并在大屏上進行展示，將空間信息與數據信息有機地結合。

（2）融合通訊系統建設

以LTE 網絡為信息傳輸骨架，GIS 電子地圖為業務承載，建設了華塑融合通訊系統。

該系統將園區的辦公電話、 調度電話配合現有搭載LTE 網絡的工業智能防爆終端、PC 調度端等新式通訊手段加以整合， 幾者之間可以相互撥打通訊，同時設定通訊權限，實現分層分級可控式通訊，具備強插、強拆、組呼、群呼以及電話錄音等應急指揮功能。 利用融合通訊系統接入GIS 地圖電子平臺的數據接口API，通過PC 調度端查看手持終端人員的實時定位， 查詢并回放查看任意時間手持終端人員的動態運動軌跡， 并能與之實時撥打語音電話或者視頻通話。 融合通訊系統見圖1。

圖1 融合通訊系統

（3）數據采集系統建設

華塑股份結合自身特色一體化循環經濟生產體系，構建了電石廠、熱電廠、氯堿廠、動力廠、水泥廠、鹽礦、無為華塑7 大生產板塊，涉及大量生產安全數據。 這些數據離散在現場DCS、PLC、SCADA、現場智能儀表等控制系統中，蘊含巨大的分析價值，通過搭建以實時數據庫為核心的數據采集系統，對各裝置生產管控數據的集中采集、統一存儲、展示應用，同時開發了數據填報、報表管理、數據展板、安全管控、生產平衡等功能， 配合該公司各類大屏進行針對性的可視化展示。 對園區有毒有害氣體、可燃氣體、重大危險源等數據進行采集利用，結合生產安全要求，設置多種報警級別，實現超限報警、短信推送等功能，并且聯動園區監控視頻，即時查看報警點位現場情況。

（4）特殊作業全監控

配合專用防爆智能終端， 對該公司現場特殊作業進行全面監控， 通過視頻直播和視頻錄制離線上傳兩種方式將作業數據上傳，用戶可隨時進行調閱，實現了對現場作業的全監控， 極大提升了企業的安全管理水平。同時進行安全風險梳理，在電子地圖上區分‘紅、橙、黃、藍’四級安全風險，確保安全風險始終處于受控范圍內。

（5）智能巡檢系統建設

華塑股份公司正積極探索智能巡檢的應用，依托現有平臺，未來實現以下業務：日常巡檢。 主關鍵設備主要包括重要的風機、泵、空壓機等設備，通過振動測量可判斷動設備常見故障，動設備點檢。采用無線傳感單元組成的智能點檢系統完成動設備的精密點檢，可用于設備的標準點檢、精密點檢、故障診斷和現場動平衡，為業務部門提供質量過硬、可靠性更高、操作更方便的數據采集與分析工具。

3 基于TD-LTE 技術實現安全生產調度系統建設的實施效果

3.1 夯實網絡基礎，實現“現場可見，指揮可達”

TD-LTE 系統的建成， 解決了華塑沒有覆蓋全園區的統一無線網絡， 沒有核心無線數據平臺這一問題，將華塑園區、鹽礦、無為華塑以LTE 網絡串聯為統一網絡，對原有有線網絡進行了無線延伸，實現了一網支持多媒體集群語音、視頻調度，高清無線視頻監控，遠程數據采集和移動辦公等業務，同時對通訊業務進行融合，并實現視頻調度、視頻上傳及分發等功能。 整個調度過程做到“現場可見，指揮可達”，打造網絡寬帶化、承載統一化、業務可視化、系統融合化、工廠透明化、管理高效化的智能管理平臺。

3.2 促進互聯互通，實現業務拓展延伸

LTE 滿足多種業務接入， 降低了華塑股份公司信息化投資，采用eLTE 無線傳輸，縮短網絡建設時間。 同時，還可以融合接入視頻監控、手持終端視頻回傳、設備狀態信息采集等業務，LTE 網絡屬于華塑股份公司私有專網， 為華塑股份公司核心信息的傳遞提供安全可靠、穩定高效的環境。

利用TD-LTE 網絡構建寬帶多媒體集群： 相比窄帶集群，除語音外還支持短信及可視化集群調度，滿足現場巡檢的可視化。 開發第三方通訊系統數據端口， 華塑園區辦公人員能夠通過手機直接與平臺對接，實現調度電話與手持終端、手機與手持終端、手持終端與行政電話間等業務的融合通訊。

大容量數據下載和上傳的能力： 具備高速運動場景下的數據下載和上傳的能力， 通過強大的寬帶數據接入功能， 現場工作人員可以通過無線網絡實現遠端數據快速查詢、現場采集信息便捷上報、工作電子流現場處理等業務。 未來還可以拓展多種物聯網業務，比如人員定位、環境監測、倉儲管理、移動作業、無線抄表等。

3.3 數據引領，加強精準支持

通過搭建數據采集系統，依托電子地圖平臺，實現以下效果。

（1）建立大集中化信息的管理模式，實現統一硬件基礎設施，實現統一軟件技術架構，使華塑能以數據采集系統為數據源迅速部署各種業務系統， 提高信息資源的綜合利用率。

（2）建立了數據采集系統，實現數據、業務及流程、數據交換平臺化集中。

（3）建立了統一的大數據管理體系，實現實時過程監控、管理報表、決策分析等數據展現的一體化，通過數據采集系統的建設，實現數據的集中統一、規劃管理、共享應用，為業務層管理層決策提供支撐，為華塑股份公司打造循環經濟化工企業提供可靠的信息技術支撐與保障，為智能工廠建設提供數據來源。

3.4 創新驅動提升信息化水平

華塑股份公司基于TD-LTE 技術實現安全生產調度系統的建設，實現對生產現場、生產裝置關鍵設備、生產運行狀態、現場作業等進行全過程監視，并輔以電子地圖、融合通信、大屏幕可視化等現代技術手段， 為安全生產調度系統的高效運轉提供技術保障，為應急響應和生產決策提供有針對性的、精確的數據支持，打造出一個具有華塑特色的，覆蓋大生產體系整體價值鏈的信息融合協同決策支持平臺，為企業級安全生產和應急指揮提供決策支持。

主要價值：

（1）實現全透明化、精準化掌控生產流程；

（2）實現不同業務信息的可視化、場景化；

（3）實現基于大生產數據的分析洞察功能；

（4）提高突發事件應急處置效率，達到生產、安全等部門協同處置的水平；

（5）借助先進的數據分析手段來輔助管理層及時做出正確的科學決策。

未來，華塑股份公司將進一步完善無線寬帶網絡的建設，實現全廠區的無縫網絡覆蓋，承載更多移動業務，提升資源利用率，進一步提高企業勞動生產率、安全運行能力、應急響應能力、風險防范能力和科學決策能力，實現更智能化的工廠運營。