基于互联网技术的火电机组生产应急指挥中心的设计与实现

马玉娟，韩华锋，黄一志，杜 文，倪玉伟，刘 然，张 伟

（国电浙能宁东发电有限公司，宁夏 灵武 750408）

在信息化与工业化深度融合的背景下，应对互联网、大数据、云计算等信息领域新技术发展，电力行业面临智能转型升级，智慧电厂建设将成为必然趋势［1-2］。但目前火电机组建设仍存在生产、管理数据无法共享应用，多系统间信息孤岛［3-4］，重大安全事件、维修作业事件不能直观展现并提供决策指导等问题。因此，建设能够集中展示全厂信息，管理分析全厂数据，及时提供应急预案及指挥决策的智能生产应急指挥中心将显得尤为重要。

近年来，业内人士在安全监管和应急管理方面做了大量的研究工作［5-7］，包括对安全监管方案的设计，也建立了一些相应的系统平台并应用到实践当中。文献［8］设计的应急救援指挥系统主要是针对日常安全生产事故的应急需要，同时满足了实战和日常模拟演练的需要。但是，以上研究的重点多在于重大危险源的日常监管工作上，没有完善的应急指挥功能，不具备智能决策分析功能。

本文围绕物联网技术集成、智能化设备防护、智能化人员防护、智能化安全环境创建、安全大数据分析，充分利用互联网4G+的优势、人工智能等技术，以“时时刻刻预防、随时随地管理”为理念，构建高度智能的生产应急指挥中心，主要用于完成应急管理和指挥的日常工作，以及应急预案、作业管理、应急培训、演练与评估、应急安全预警及日常外部信息分析等工作。同时实现智能生产调配、智能故障处理、智能视频监控、智能决策分析等，以确保应急情况下各业务之间快速响应、高效配合、辅助决策、及时修复故障并减少事故损失。

1 总体系统架构

生产应急指挥中心是智慧电厂应急指挥场所、综合性管理运行中心。生产应急指挥中心以生产、管理等基础系统为支撑，通过大数据平台汇集目前已建设的全厂信息资源，实现数据的共享；基于统一开发平台部署生产应急指挥系统应用软件，从而实现指挥调度、融合通信、预案管理等综合应用；一方面为管理者提供直观的信息展示，另一方面为生产人员提供应急预案及辅助决策。根据以上生产应急指挥中心的建设需求，以业务集中化、流程规范化、接口标准化、操作人性化为原则设计生产应急指挥中心，通过参考业界相关标准规范，制定出本系统架构，如图1所示。

图1 系统架构

1）基础支撑层

基础支撑层主要指保障上层系统正常运行及功能实现的基础系统，包括已有的SIS、MIS、视频监控等系统，以及后续可支撑应急管理需求的新建系统（如人员定位、三维建模、全厂无线覆盖等系统）、智能火电指挥中心硬件环境建设和大屏显示系统等。

2）数据管理层

主要涉及生产应急指挥系统的典型案例库、风险隐患库、预案库、基础信息库等，以及大数据平台。

3）智能应用层

基于统一开发平台，开发生产应急指挥系统应用，主要包括指挥调度、预案管理、融合通信及人脸识别等。

4）用户层

用户层是面向厂区各级领导、智能部门、电厂员工、上级单位智慧调度中心等，为其提供信息系统服务。

2 中心功能需求及实现

2.1 指挥调度系统

1）统一GIS服务

地理信息系统在应急管理工作中起着非常重要的作用［9］。以地图服务为基础，建立基于GIS 地理信息系统的应急辅助决策系统，使应急基础数据实现可视化体现，直观地反映突发事件周边的地形地貌、保护目标和危险源以及相关资源的分布，便于领导在应急事件中准确掌握事件发展态势，优化资源配置，快速制定事件处置方案。

2）指挥调度系统

利用应急指挥中心大屏、视频监控等设施，实现可视化的指挥调度。通过与预案管理系统相配合，加快电厂对应急事件的反应处置速度。指挥调度系统包括资源监控、空间拓扑分析、监控视频区域分析、录像回放查询、操作日志查询等功能。

2.2 融合通信系统

1）实现硬件交换机所提供的全部语音功能。能灵活组合功能，系统升级方便。能解决一些交换机无法实现或存在缺陷的相关功能。

2）为用户提供可视化调度界面，通过座机、手机、对讲机、单兵设备等为指挥调度和应急处置提供语音对讲、会议会叫、广播呼叫、短信、视频监控等多媒体功能。

3）为专网、英特网、无线网络、3G、4G等网络提供丰富的调度手段和能力。

4）支持符合标准的SIP 话机。依托软交换的优势，提供了丰富的多媒体接入能力，融合有线电话、无线电话、集群对讲、短信、数据服务等多种关键业务，避免系统相互独立导致不兼容的问题，解决了多个用户终端不能无缝和统一调度的问题。

2.3 预案管理系统

智能预案系统［10］是管理各类事件的处置预案的应用系统。它在处理应急事件发生的指挥过程中可发挥重大的辅助作用。各部门可在智能预案系统中针对各类突发事件建立处置预案，并形成预案库。系统关联生产、消防，内置专家库、各类信息资源，可与应急处置部门快速联动处置。当突发事件发生时，智能预案系统可根据事件的性质、伤亡规模、严重程度等信息检索出符合条件的预案列表。这些预案可为指挥人员在处置突发事件时提供参考，以加快突发事件的处置速度并提高突发事件的处置效果。

智能预案系统功能可分为预案制作、预案发布、预案触发、预案指挥、预案执行监控、预案处置归档、知识库这7个功能模块。

2.4 智能人脸识别系统

利用先进高准确度的人脸识别技术手段，在电厂特定区域对流动人员、外访人员进行管理；大楼部分区域可通过人脸门禁方式进行身份验证开门；办公区域可通过人脸识别完成职员考勤统计。实现重要场所“身份核验”，重点区域“身份识别”，对授权员工人脸记录留档，非授权人员进行重点布控并报警，达到24 h自动值守，提高电厂安全防范等级。

在厂区门口安装高清人脸抓拍摄像机，与闸机关联，实现人脸识别开门；在办公区、库房等重要室内场所安装人脸识别门禁机，通过系统统一授权开门，并实现考勤等功能；在办公楼前等重要区域部署人脸抓拍摄像机，对出现在视频画面中的人脸采取无感知自动抓拍，并通过后台实现多点的布控，系统自动捕获、分析、处理收集到的人脸信息，能快速地掌握到布控区域人员信息，实现高效的安全保卫工作。

2.5 系统对接设计

项目涉及与多个系统的接口对接工作，因此，指挥中心大屏系统通过嵌套及SDK 方式将所有数据及功能进行调用显示。

1）与SIS系统、MIS系统对接

支持在大屏上显示SIS 系统、MIS 系统实时数据融合，可任意切换显示前端分集控室的系统界面数据，实现同时查看视频与生产实时数据，为应急事件管控指挥提供实时依据。

2）集中控制功能

支持通过平板终端或PC 终端统一控制指挥中心内显示屏、音响系统、灯光系统的开关，控制大屏显示信号的切换，这并不影响其原有的手动操作功能。

3）分级管控功能

厂内共设置1 个智能指挥中心，5 个分集控中心，要求在各个分集控中心配置下级管控终端设备，指挥中心能通过预案一键调度指挥所有分集控中心，并实时显示各分集控中心情况。分集控中心能互联互通，按需分享事件信息，能按需调度厂内所有安保、工业电视系统视频信息，并将对应视频切换至分控屏幕上显示；能按需调度厂内所有音视频信号，与指挥中心、其他分集控中心发起视频对讲；也能按需调度GIS地图信息，就近处置应急事件。

4）与视频监控平台对接

将目前工业监控整合至安保监控中，由智能管控平台与安保监控系统对接，实现智能管控平台可调用安保监控系统监控画面以及视频控制等功能。

5）大数据存储

支持大数据存储功能，为今后指挥中心接入全厂大数据平台提供数据接口。

6）单兵注册接口开放

提供单兵设备注册接入接口协议，支持自主开发。

7）远程访问功能

支持远程访问功能，上级单位可调取查看所有实时画面与音频信息。

8）与视频会议系统对接

支持整合电厂原有视频会议系统，可在指挥中心大屏幕显示墙与音响系统中同步还原视频会议终端音、视频信息。

3 结语

本生产应急指挥中心的建设不仅是智慧电厂需要集中展示的载体，也是统一的物理场景与大数据分析展示的窗口。汇集目前已建设的视频网络资源，实现对电厂管理事件的实时监控，构建运行体征指标体系和监测模型。通过大屏呈现的方式全方位展现视频监视系统、SIS 系统、MIS 系统数据、经营营销等运行体征状态。同时，基于中心的智能化视频分析能力以及综合应用功能，能够全面了解公司的生产、安全、经营状况，还能够直接与现场作业人员视频互动，实现智能化、可视化指挥调度和辅助决策。