敖曉峰，葉眾兵，陳文貴

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電氣化鐵路供電生產(chǎn)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(tǒng)為基礎，以實現(xiàn)供電基礎數(shù)據(jù)信息平臺化、各生產(chǎn)系統(tǒng)有效融合、各業(yè)務環(huán)節(jié)關聯(lián)卡控為特點的生產(chǎn)調度指揮中心建設方案。該生產(chǎn)調度指揮系統(tǒng)以構建供電大數(shù)據(jù)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(chǎn)調度指揮；大數(shù)據(jù)；6C

0 引言

鐵路供電信息化旨在提高鐵路供電生產(chǎn)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(chǎn)效率和質量。我國的鐵路供電管理信息系統(tǒng)（EMIS）歷經(jīng)十余年的建設，積累了很多成功經(jīng)驗?！肮╇娫O備履歷管理”的全路應用，各鐵路局開展的“接觸網(wǎng)運行檢修”、“變電運行檢修”、“協(xié)同辦公”以及“6C數(shù)據(jù)中心”等子系統(tǒng)的研發(fā)試用，都取得了良好的效果，信息化建設在鐵路供電系統(tǒng)的運營管理中逐漸發(fā)揮出越來越重要的作用。這些系統(tǒng)在推廣使用的過程中也存在一些問題和不足，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

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

（2）既有系統(tǒng)智能化程度不夠，對關鍵業(yè)務流程卡控不足；

（3）既有系統(tǒng)對應急搶修指揮的支持不足；

（4）數(shù)據(jù)資源未得到有效利用，數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)計比較薄弱。供電系統(tǒng)既有各種管理信息、生產(chǎn)信息未得到有效整合，基于數(shù)據(jù)整合的大數(shù)據(jù)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(chǎn)調度指揮中心建設方案，以供電大數(shù)據(jù)平臺為基礎，以管控安全生產(chǎn)全過程以及指導設備故障應急處置為重點，整合既有系統(tǒng)資源，統(tǒng)一規(guī)劃建設，解決供電系統(tǒng)信息共享和大數(shù)據(jù)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(xiàn)代化的安全、優(yōu)質、高效供電網(wǎng)提供技術支撐與保障。

1 系統(tǒng)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(huán)管理。同時所有生產(chǎn)、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(jù)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(yè)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(xiàn)關鍵作業(yè)環(huán)節(jié)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(yè)過程受控、應急處置有序的智能生產(chǎn)調度指揮系統(tǒng)。

作為供電段全站式生產(chǎn)管理平臺，生產(chǎn)調度指揮中心系統(tǒng)的實施需要以供電管理信息系統(tǒng)為基礎，整合既有段內各生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合、流程貫通以支持綜合應用。

2 系統(tǒng)設計

系統(tǒng)設計為以供電生產(chǎn)組織過程為主干，實現(xiàn)業(yè)務生態(tài)閉環(huán)控制。按管理層次可分為大、小2種循環(huán)，如圖1所示。

圖1 業(yè)務生態(tài)閉環(huán)流程

小循環(huán)體現(xiàn)在部門之間、專業(yè)之間、人員之間的流轉。數(shù)據(jù)卡控生產(chǎn)過程，過程管理促進工作細節(jié)完善，提升線下員工自主性，線下工作的規(guī)范性保證了數(shù)據(jù)的完整性與準確性，數(shù)據(jù)再次卡控生產(chǎn)過程，最終實現(xiàn)過程卡控保證數(shù)據(jù)的準確性，數(shù)據(jù)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(huán)主要體現(xiàn)在管理與運營之間的循環(huán)。大數(shù)據(jù)支撐運營決策、搶修以及工作管理。管理上優(yōu)化工作過程，工作過程改進生產(chǎn)質量，生產(chǎn)質量提供精細化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)再次提供支撐，逐次迭代，實現(xiàn)線上數(shù)據(jù)的高可用、高復用和線下管理的標準化、精細化。

3 系統(tǒng)架構

系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)據(jù)平臺[1]，同時通過安全接口與供電信息共享平臺對接，實現(xiàn)6C、SCADA、視頻安全監(jiān)控、軌道車監(jiān)控及運用管理、GPS地理信息等系統(tǒng)信息資源的有效整合；在供電設備基礎數(shù)據(jù)平臺的基礎上，依據(jù)供電作業(yè)規(guī)程標準建立供電運行檢修平臺，實現(xiàn)供電運行檢修的電子化、智能化、網(wǎng)絡化；采用大數(shù)據(jù)挖掘技術，對所有設備基礎數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)、巡視數(shù)據(jù)、問題庫等進行挖掘分析，對問題多發(fā)設備、事故多發(fā)處所進行針對性分析，實現(xiàn)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(tǒng)的海量數(shù)據(jù)進行多維統(tǒng)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(zhí)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(shù)據(jù)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(tǒng)一管理；采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術，建立供電移動終端平臺，結合供電運行檢修平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入智能化、檢測檢修的移動化；建立應急處置平臺，實現(xiàn)一閘一檔故障信息自動推送，自動調取故障區(qū)段內各類設備的關聯(lián)資料信息、運行數(shù)據(jù)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(tǒng)架構

4 系統(tǒng)特點

依據(jù)系統(tǒng)的設計目標分別從以下幾方面闡述系統(tǒng)的主要特點。

4.1 信息共享、流程貫通

優(yōu)先建設統(tǒng)一的、具備高擴展性的供電基礎信息平臺，為各業(yè)務子系統(tǒng)提供統(tǒng)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(tǒng)業(yè)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(guī)避各業(yè)務子系統(tǒng)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(chǎn)系統(tǒng)包括供電管理信息系統(tǒng)、6C數(shù)據(jù)中心、SCADA系統(tǒng)等。以供電管理信息系統(tǒng)和6C數(shù)據(jù)中心為例，2個系統(tǒng)都基于公用的人員、部門結構、線別、站區(qū)等供電基礎信息構建（圖3），實現(xiàn)在供電管理信息系統(tǒng)中查閱6C數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)中的缺陷、在6C數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)中查閱生產(chǎn)業(yè)務模塊的相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)以點入面，快速查詢，同時缺陷也可以在任意系統(tǒng)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(tǒng)和6C數(shù)據(jù)中心融合

4.2 安全生產(chǎn)、智能卡控

系統(tǒng)設計為對生產(chǎn)過程中的各業(yè)務流程節(jié)點進行關聯(lián)約束，實現(xiàn)智能卡控、精細管理。對作業(yè)計劃、施工過程、作業(yè)工作票、作業(yè)人員、作業(yè)范圍、安全閾值管理等整個有關生產(chǎn)過程實現(xiàn)了智能卡控，環(huán)環(huán)相扣，有機地實現(xiàn)了人防、物防、技防。

例如接觸網(wǎng)檢修作業(yè)工作票的開具過程（圖4），通過關聯(lián)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(yè)。同時，對違規(guī)上崗、點外作業(yè)等違章作業(yè)不納入工作量，可有效消除干部職工違章作業(yè)的主觀意識；工作票的停電作業(yè)范圍強制關聯(lián)調度下發(fā)的網(wǎng)檢施工計劃的停電供電臂，停電作業(yè)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(qū)內的缺陷問題，超出施工作業(yè)范圍的缺陷問題無法選入工作票，強行作業(yè)不能在系統(tǒng)中進行銷號，有效防止偷點借點、超范圍作業(yè)和無計劃施工現(xiàn)象發(fā)生；另外，系統(tǒng)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(wǎng)檢作業(yè)流程卡控

4.3 應急處置有序

以供電設備基礎數(shù)據(jù)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(fā)生異常緊急情況時，調度中心對發(fā)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(jù)分析結果，分配任務到工區(qū)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(xiàn)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(tǒng)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(shù)據(jù)、一桿一檔、圖形圖紙、生產(chǎn)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(jù)。

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(shù)據(jù)挖掘分析

生產(chǎn)調度指揮中心系統(tǒng)需全面收集、管理來自變電、電力、接觸網(wǎng)等專業(yè)的基礎和動態(tài)數(shù)據(jù)以支撐系統(tǒng)應用。數(shù)據(jù)是生產(chǎn)調度指揮中心平臺的核心，系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源包括各類供電設備的運行數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、巡視數(shù)據(jù)等。隨著各類檢測、檢修信息化技術的推廣應用，系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)模越來越大，比如僅接觸網(wǎng)安全狀態(tài)巡檢系統(tǒng)每小時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量約為20 GB，如何管理并合理應用這些數(shù)據(jù)并高效地從海量數(shù)據(jù)中分析、挖掘所需的信息和規(guī)律，結合已有的經(jīng)驗和數(shù)學模型，獲得各類分析、評價數(shù)據(jù)，為供電設備運行檢修、應急處置等提供決策支持是該系統(tǒng)研究的重點。該系統(tǒng)引入大數(shù)據(jù)存儲、挖掘分析技術對供電生產(chǎn)管理全景數(shù)據(jù)進行處理、運用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析應用技術架構如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)分析應用技術架構

數(shù)據(jù)資源層主要實現(xiàn)生產(chǎn)調度指揮中心系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的存儲與計算。利用分布式文件系統(tǒng)HDFS和分布式數(shù)據(jù)庫HBase對海量多源異構大數(shù)據(jù)進行存儲，利用MapReduce計算框架對數(shù)據(jù)進行分析計算；在應用層，通過數(shù)據(jù)資源層為供電運行檢修、應急處置提供數(shù)據(jù)支持；在展現(xiàn)層，實現(xiàn)以地理信息平臺、圖形圖表、移動App等方式交互展現(xiàn)；在用戶層，系統(tǒng)應用面向最終的鐵路供電系統(tǒng)業(yè)務執(zhí)行部門、業(yè)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(chǎn)調度指揮中心系統(tǒng)應用方案，在保持各生產(chǎn)系統(tǒng)獨立性的前提下，整合供電基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，加強數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計分析，實現(xiàn)了鐵路供電數(shù)據(jù)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(tǒng)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(tǒng)分析與設計[D]. 西南交通大學，2002.

[2] 王峰. 高速鐵路工程系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的設計與實現(xiàn)[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。