基于TD-LTE 技术实现安全生产调度系统的建设

丘永桂，邱学宏，张 磊，劳 伟

（1.淮北矿业集团，安徽 淮北235000；2.安徽华塑氯碱工程技术研究中心，安徽 滁州233200）

1 基于TD-LTE 技术实现安全生产调度系统建设的背景

1.1 适应外部环境的发展趋势

淮北矿业集团于2016 年发布 《淮北矿业集团“十三五”两化融合建设规划》，指出基础平台是实现十三五“两化”融合的基石，并将支撑后续新矿、新厂的不断升级、接入。国家应急管理部于2019 年12 月26 日下发《应急管理部科技和信息化工作领导小组办公室关于印发地方应急管理信息化2020 年建设任务的通知》， 指出各地方单位要完善应急指挥体系，要具备音视频指挥、快速调度、移动通讯等功能，形成风险监测预警能力，促进信息化基础设施建设。

1.2 实现企业战略目标的内在要求

以企业信息化带动工业化是国内中大型制造型企业实现跨越式发展的必由之路。 华塑股份公司基于TD-LTE 技术实现安全生产调度系统建设体现了当前企业运营的实际需求， 也符合企业长远发展战略的要求，是实现企业管理规范化、集约化、智能化协同发展的有效措施。 通过搭建LTE 宽带集群，未来实现一网支持多媒体集群语音、视频调度，高清无线视频监控，远程数据采集和移动办公等业务，同时对通讯业务进行融合，并实现视频调度、视频上传及分发等功能，使得整个调度过程做到“现场可见，指挥可达”，打造网络宽带化、承载统一化、业务可视化、系统融合化、工厂透明化、管理高效化的智能管理平台。

2 基于TD-LTE 技术实现安全生产调度系统建设的内涵和主要做法

2.1 内涵

随着科学信息技术的发展， 对企业生产调度管理的安全化、精细化、透明化的要求越来越高，要求用及时和透明的监测手段，以可视化的方式，通过多种信息传输方法，多视角反映生产运行的实际情况，全面提升管理决策的准确性、及时性和灵活性，最终达到管理直观、高效的目的。

2.2 主要做法

2.2.1 TD-LTE 基础设施建设

在华塑园区、华塑盐矿、无为华塑三地搭建华为eLTE 无线网络基站。 基于业界先进的LTE 无线宽带技术，采用华为分布式基站DBS3900，实现接口管理、接入控制、移动性控制、用户资源分配等无线资源管理功能。

2.2.2 业务系统搭建

基于TD-LTE 的传输技术， 围绕智能工厂的建设思路，采用“一个中心、一张地图、一个平台”的整体设计理念，发挥“一个平台知全局，一个中心控全局，一张地图管到底”的作用。一个中心：指提供企业信息化系统的基础支撑平台， 包含企业的生产调度应急指挥中心、数据中心等。调度中心实现企业主要生产运营业务的智能化调度管理，以监控大屏幕，智能化的信息系统为载体，实现企业生产、设备、安全等多种业务的扁平化、集中化的公司级管控。一张地图：是整个智能工厂框架的基础，充分结合二维矢量GIS 地图开发技术，重点体现厂房建筑信息、设备信息、管网信息、安全环保信息、生产运行、音视频通讯、视频等内容，为构建最终的数字化运营管控平台奠定基础。

（1）搭建电子地图展示平台

搭建了华塑园区、盐矿、无为华塑电子地图展示平台，依托高德地图的开发平台，结合GPS 北斗定位系统将该公司地理信息输入、处理、分析后用图形结合文字、列表、视频等可视化方式显示并进行交互处理，利用可视化原理、技术和方法，形象地展示该公司多种数据源（安全、生产、经营、工艺等）、视频、管线、设备、智能终端、电子围栏，并在大屏上进行展示，将空间信息与数据信息有机地结合。

（2）融合通讯系统建设

以LTE 网络为信息传输骨架，GIS 电子地图为业务承载，建设了华塑融合通讯系统。

该系统将园区的办公电话、 调度电话配合现有搭载LTE 网络的工业智能防爆终端、PC 调度端等新式通讯手段加以整合， 几者之间可以相互拨打通讯，同时设定通讯权限，实现分层分级可控式通讯，具备强插、强拆、组呼、群呼以及电话录音等应急指挥功能。 利用融合通讯系统接入GIS 地图电子平台的数据接口API，通过PC 调度端查看手持终端人员的实时定位， 查询并回放查看任意时间手持终端人员的动态运动轨迹， 并能与之实时拨打语音电话或者视频通话。 融合通讯系统见图1。

图1 融合通讯系统

（3）数据采集系统建设

华塑股份结合自身特色一体化循环经济生产体系，构建了电石厂、热电厂、氯碱厂、动力厂、水泥厂、盐矿、无为华塑7 大生产板块，涉及大量生产安全数据。 这些数据离散在现场DCS、PLC、SCADA、现场智能仪表等控制系统中，蕴含巨大的分析价值，通过搭建以实时数据库为核心的数据采集系统，对各装置生产管控数据的集中采集、统一存储、展示应用，同时开发了数据填报、报表管理、数据展板、安全管控、生产平衡等功能， 配合该公司各类大屏进行针对性的可视化展示。 对园区有毒有害气体、可燃气体、重大危险源等数据进行采集利用，结合生产安全要求，设置多种报警级别，实现超限报警、短信推送等功能，并且联动园区监控视频，即时查看报警点位现场情况。

（4）特殊作业全监控

配合专用防爆智能终端， 对该公司现场特殊作业进行全面监控， 通过视频直播和视频录制离线上传两种方式将作业数据上传，用户可随时进行调阅，实现了对现场作业的全监控， 极大提升了企业的安全管理水平。同时进行安全风险梳理，在电子地图上区分‘红、橙、黄、蓝’四级安全风险，确保安全风险始终处于受控范围内。

（5）智能巡检系统建设

华塑股份公司正积极探索智能巡检的应用，依托现有平台，未来实现以下业务：日常巡检。 主关键设备主要包括重要的风机、泵、空压机等设备，通过振动测量可判断动设备常见故障，动设备点检。采用无线传感单元组成的智能点检系统完成动设备的精密点检，可用于设备的标准点检、精密点检、故障诊断和现场动平衡，为业务部门提供质量过硬、可靠性更高、操作更方便的数据采集与分析工具。

3 基于TD-LTE 技术实现安全生产调度系统建设的实施效果

3.1 夯实网络基础，实现“现场可见，指挥可达”

TD-LTE 系统的建成， 解决了华塑没有覆盖全园区的统一无线网络， 没有核心无线数据平台这一问题，将华塑园区、盐矿、无为华塑以LTE 网络串联为统一网络，对原有有线网络进行了无线延伸，实现了一网支持多媒体集群语音、视频调度，高清无线视频监控，远程数据采集和移动办公等业务，同时对通讯业务进行融合，并实现视频调度、视频上传及分发等功能。 整个调度过程做到“现场可见，指挥可达”，打造网络宽带化、承载统一化、业务可视化、系统融合化、工厂透明化、管理高效化的智能管理平台。

3.2 促进互联互通，实现业务拓展延伸

LTE 满足多种业务接入， 降低了华塑股份公司信息化投资，采用eLTE 无线传输，缩短网络建设时间。 同时，还可以融合接入视频监控、手持终端视频回传、设备状态信息采集等业务，LTE 网络属于华塑股份公司私有专网， 为华塑股份公司核心信息的传递提供安全可靠、稳定高效的环境。

利用TD-LTE 网络构建宽带多媒体集群： 相比窄带集群，除语音外还支持短信及可视化集群调度，满足现场巡检的可视化。 开发第三方通讯系统数据端口， 华塑园区办公人员能够通过手机直接与平台对接，实现调度电话与手持终端、手机与手持终端、手持终端与行政电话间等业务的融合通讯。

大容量数据下载和上传的能力： 具备高速运动场景下的数据下载和上传的能力， 通过强大的宽带数据接入功能， 现场工作人员可以通过无线网络实现远端数据快速查询、现场采集信息便捷上报、工作电子流现场处理等业务。 未来还可以拓展多种物联网业务，比如人员定位、环境监测、仓储管理、移动作业、无线抄表等。

3.3 数据引领，加强精准支持

通过搭建数据采集系统，依托电子地图平台，实现以下效果。

（1）建立大集中化信息的管理模式，实现统一硬件基础设施，实现统一软件技术架构，使华塑能以数据采集系统为数据源迅速部署各种业务系统， 提高信息资源的综合利用率。

（2）建立了数据采集系统，实现数据、业务及流程、数据交换平台化集中。

（3）建立了统一的大数据管理体系，实现实时过程监控、管理报表、决策分析等数据展现的一体化，通过数据采集系统的建设，实现数据的集中统一、规划管理、共享应用，为业务层管理层决策提供支撑，为华塑股份公司打造循环经济化工企业提供可靠的信息技术支撑与保障，为智能工厂建设提供数据来源。

3.4 创新驱动提升信息化水平

华塑股份公司基于TD-LTE 技术实现安全生产调度系统的建设，实现对生产现场、生产装置关键设备、生产运行状态、现场作业等进行全过程监视，并辅以电子地图、融合通信、大屏幕可视化等现代技术手段， 为安全生产调度系统的高效运转提供技术保障，为应急响应和生产决策提供有针对性的、精确的数据支持，打造出一个具有华塑特色的，覆盖大生产体系整体价值链的信息融合协同决策支持平台，为企业级安全生产和应急指挥提供决策支持。

主要价值：

（1）实现全透明化、精准化掌控生产流程；

（2）实现不同业务信息的可视化、场景化；

（3）实现基于大生产数据的分析洞察功能；

（4）提高突发事件应急处置效率，达到生产、安全等部门协同处置的水平；

（5）借助先进的数据分析手段来辅助管理层及时做出正确的科学决策。

未来，华塑股份公司将进一步完善无线宽带网络的建设，实现全厂区的无缝网络覆盖，承载更多移动业务，提升资源利用率，进一步提高企业劳动生产率、安全运行能力、应急响应能力、风险防范能力和科学决策能力，实现更智能化的工厂运营。