首钢京唐公司基于GIS的钢铁物流大屏可视化系统功能设计及应用

陈 波 高 源

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

一、项目概述

首钢京唐公司整体物流业务分为采购进厂物流、厂内倒运物流以及销售出厂物流。首钢京唐公司产销一体化系统已覆盖从原燃料进厂到成品出厂的完整物流运输管理，运输方式主要分为海运、铁路、汽运，覆盖的产品包括钢铁企业涉及的所有原燃料、辅料、废钢、固废、副产品，以及板坯、热轧卷板、冷轧卷板、厚板等所有中间产品和成品等。

钢铁物流管控大屏可视化系统旨在提升运输业务的管控智能化水平，结合GPS的定位，GIS地图，对运输业务进行全过程的跟踪，实现物流的统筹调度、可视化监控。

二、系统架构

结合物流管控部门日常需求以及项目整体目标，制订科学合理的技术方案、全面的实施计划、科学的项目管理、严格的质量控制来确保目标实现。在功能架构设计方面，采用数据仓库、数据处理、业务主题和报告分析层的整体设计理念来实现。

数据仓库，即元数据综合存储平台，实现采集抽取企业生产运营业务元数据的数据管理与存储平台，以生产运营信息系统为支撑，实现企业车辆定位、运量数据、作业数据等多种业务数据集中化的管控。通过ETL工具从不同的系统抽取数据到DB2数据仓库（ODS层）。

图1 系统架构

数据处理，基于数据仓库元数据的数据处理层，在整体架构中发挥承上启下的作用，以元数据和特定领域技术为依托，结合用户生产经营业务过滤、清洗与分析数据，建立和实际生产经营业务密切相关的数据模型，重点体现将元数据经过加工处理形成用户需求数据的过程，为构建业务主题层和报告分析层奠定基础。数据处理采用定时任务调取存储过程实现数据清理、加工。

业务主题，即数据集市层，根据钢铁物流管控大屏可视化系统关于业务的主题需求，驱动数据处理层创建数据模型、清洗与加工数据，最终形成逻辑业务主题数据。业务主题数据存储在DB2的业务主题层（SA层）。

报告与分析，即主题数据输出、多维数据分析展示服务功能。报告与分析体现钢铁物流管控大屏可视化系统客户友好性与可视化效果，其主要任务是提供丰富友好的分析与展示界面，实现对汽运物流可视化、海运物流可视化、铁运物流可视化和关键指标等生产业务数据的分层次、多维度可视化形象展示，提升物流管控中心形象，提升管控效率。主题数据通过finereport和HTML5技术建立B/S结构展示平台，再利用大屏媒介，直观形象展示管控内容。

三、系统功能设计

物流运输管控围绕汽运、铁运、海运三种运输方式，通过搭建GIS基础平台及对厂内物流、销售物流、PES等系统和视频监控进行信息整合[1-2]，实现对汽运车辆、船舶、铁路路车的高度集成展示。第一，实现信息高度集成，生产动态信息一目了然，有效减少车辆运转作业过程中的等待；第二，通过对火运、汽运、海运的全流程跟踪监控，实现把出厂周期和产成品库存控制在合理范围内，保证生产厂成品物流畅通；第三，成品仓库所有产品类型的收、发、存统一管理，提高成品仓储周转效率。总体提高物流效率，提高仓储周转能力，提高京唐公司物流管控水平。

（一）GIS平台

GIS在行业领域的推广应用促进了GIS对地理对象语义分析和描述的能力。从而推动 GIS 进入语义GIS 阶段[3]，该阶段是以“空间+ 语义+属性”来集成表达地理信息，本平台通过地理信息与物流信息结合，实现物流业务直观高效的管控。

通过对厂区全域进行测绘与信息化，对于系统物联网设备设施的可视化集中管控，利用三维建模技术，建立厂区三维地图可视化平台。

三维模型建设，依据空三成果进行DSM的生成，而后根据DSM进行模型实体化，进而铁纹理，得到最终的全自动三维模型数据成果。

图2 制作三维实景模型流程图

高精度地图引擎，搭建集应用程序，工具和服务于一体的三维地理信息云服务平台，能够创建和发布逼真的交互式三维场景。企业用户可使用 其工具创建、编辑、导航、查询和分析真实的三维场景，并可以快速、有效地将三维场景分发给其用户。简便而有序地实现了数据生产、展示和网络发布功能。主要包括：

1.地形：顶级的网络数据服务技术，在低带宽网络情况下，也可以将三维地形数据库或源数据以流方式传输到海量并发远程客户端（TerraExplorer或WMS/WMTS客户端），而且对数据量大小几乎无任何限制。

2.矢量图层：强大的网络数据服务技术，将矢量图层或数据库中的矢量图层以流方式传输到TerraExplorer或WFS客户端，并向远程客户端提供读写权限，可以编辑数据并直接保存到数据源。

3.3D城市模型：先进的网络数据服务技术，向远程TerraExplorer客户端以流方式传输多分辨率的、流优化的3D 网格模型数据。

（二）大屏设计

图3 大屏设计图

物流管控大屏采用高清超窄边液晶显示单元，每块55英寸，共12块，大屏物理分辨率达1920 *1080。拼接屏采用1.8mm双边拼缝，采用4*3板式组合拼接。液晶显示单元采用高端图像处理芯片，可实现移动画面边缘并且可调节每个像素周边应该插入的像素点，即DCDi（Directional Correlational Deinterlacing）技术，利用该技术可以做到每个场景中的所有像素点总是和周围的像素点相统一，即使是在图像边缘的像素点的填充上也能做到合二为一从而消除图像边缘的条文或锯齿状的东西。

物流全流程可视化区域占用4块屏，利用GIS平台展示汽运物流可视化界面、海运物流可视化界面、铁运物流可视化界面，界面之间可以随意切换。

物流指标区域占用4块屏，展示码头吞吐量、车船直取量、热倒冷倒运量、原燃料路车接卸量四个主题指标。

物流视频监控区域利用4块屏展示4个关键区域的物流视频监控。

（三）汽运物流可视化

通过作业类别、车牌号可快速查找定位车辆并对车辆实时状态、实时位置、当前运输任务、当班累计作业量、当班司机等动态信息进行监管，可在GIS地图上进行实时图形化展示。

结合GIS地图和定位技术，记录承运车辆历史运输路线和运输任务信息，实现历史运输路径追溯，为支撑运输服务评价提供依据，确保运输全过程的可视化和透明化。

监控货运车辆行驶GIS轨迹，获取偏离行驶路线、停靠地点变动等异常情况。

（四）铁运物流可视化

1.原料进厂

利用GIS信息构建铁路网络，集成厂内物流铁路进厂数据，对铁路进厂预确报进行管理，将原燃料、社会货、迁顺产品铁运进厂进行汇总。对有预到以及确到信息的路车，统一做进厂管理。其中，迁顺钢材铁路到达预、确报信息，包含了迁顺过来的热轧卷、冷轧卷、剪切板等材料的进厂信息；除迁顺外其他创收铁路到达预、确报信息；原燃料铁路到达预、确报信息；合金铁路到达预、确报信息。

2.铁水运输

收集铁包全程管控系统信息、铁路信号信息，支持铁水分配和铁包周转，实现实时监控和动态协调。

3.铁路发运

系统展示铁路外发计划，包含品名、重量、车型、车数、库位（跨）、合同信息（到局、到站、收货单位、专用线、运单抬头等）等信息；系统展示请、批车信息。

（五）海运物流可视化

1.原料运输

对海运原料船舶在途监控，对在港区进行原料卸船作业的船舶的预到港、到锚地、靠离泊完成情况等信息进行跟踪管理。

2.船舶发运管控

图4

对在港区进行装卸作业船舶的，预到港、到锚地、靠离泊、开完工等信息进行跟踪管理。依据船舶跟踪情况可及时与船方进行沟通，提高或者降低航速，避免产生船舶抵港时间精度不高、船舶到港不均衡造成压港和待泊的不良局面。其中自有成品船运力信息，包括预到锚地船舶、锚地船舶、在港船舶的信息；散货船舶信息，包括预到锚地船舶、锚地船舶、在港船舶的信息；创收货物：预到锚地船舶、锚地船舶、在港船舶的信息。

（六）作业视频监控

建设视频业务综合管理平台，将视频监控业务进行统一整合、统一管理、分级访问、集中存储、集中展示等业务功能。以三级网、视频专网、无线网三张网为基础，进一步拓宽图像信息在物流管控业务中的应用广度和深度，为物流指挥调度提供有力的信息支撑。

1.将模拟监控及数字监控点进行集中整合，解决现有画面管理分散、缺失、无法上屏等问题。

2.集中存储管理，实现录像时间30天管理，设置权限调用功能。

3.平台接入设计能力2000路视频信号，满足现有视频画面整合接入1000路，为后期预留接入1000路。

4.转发能力700兆，满足300路画面同时转发。

5.支持第三方平台接入，开放SDK开发包。

6.对各种物流作业视频监控需求进行统一规划输出，分级管理。实现轮询、切换、弹窗报警等功能。

7.利用GIS平台绑定摄像头实际物理位置，可实时查看作业点位的视频监控画面。

图5

（七）物流指标统计

构建一体化服务评价体系，采集、存储物流运输全流程的数据资源，结合数据算法，制定服务评价模型，根据实际需求进行消息推送、图表展示、趋势分析等。量化每个车辆在运输任务执行过程中完成量，运力池的使用率，从而做到不断优化运力池资源，达到运输调度的供需平衡。

重点统计指标有码头吞吐量、车船直取量、热倒冷倒运量、原燃料路车接卸量等主题指标。可形成横向每天的趋势对比，纵向计划值与实际值对比。

四、结论

本文对基于GIS的钢铁物流大屏可视化系统功能设计进行了介绍，同时对其在钢铁物流的应用进行了充分、深入的分析。该系统在首钢京唐公司管控中心已投入使用，并取得了良好的使用效果。