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安防綜合系統在煤礦行業中的應用案例

                       ——山西汾煤安全生產可視化指揮調度平臺應用案例


近幾年來,隨著我國國民經濟的高速發展,國家對煤炭、石油等化石能源的開采量不斷加大,這使得煤礦的安全生產管理成為一個十分嚴峻的問題。煤礦安全事故頻發,雖然有其行業本身高危險性的原因,但是同樣也有政策、管理和應急機制等方面不建全的原因。針對煤礦行業的安全形勢,國家相關部門采取了一系列重大措施,加強安全生產法制建設,加大煤礦安全監察力度,提高了煤礦安全管理水平。


隨著我國政府對安全生產和應急管理的重視,于2006年1月8日公布了《國家突發公共事件總體應急預案》,將煤礦行業的應急管理作為安全生產的重中之重;2007年國務院安委會又下發了《關于進一步加強煤礦安全監控系統建設和監督管理的通知》,將煤礦行業中應急體系、機制和信息系統的建設提到了一個新的高度。由于煤礦行業安全生產事故具有突發性、災害發生的隨機性、短時間內能造成巨大損失的特點,因此一旦發生應急事件時,就必須以極快的速度根據相關的應急響應預案采取措施,而救援是否及時,決策是否得當的關鍵,都取決于相關領導及部門能否全面、高效、準確和及時的掌握事故現場的第一手資料。為此煤炭企業在原有信息系統基礎上構筑綜合應急視頻指揮調度平臺已成為確保安全生產的必然趨勢,同時也是實現應急決策和救援的必要工具。本文通過對北京華緯訊公司VC3可視化指揮調度全能接入平臺在汾西煤礦集團營運公司的部署和應用特點的分析,揭示煤炭企業應該如何利用視頻通信和系統工程技術整合原有系統資源,提高企業在應急處置和煤礦安全生產管理時的綜合效能。


山西省汾西煤礦項目建設需求分析

項目建設背景

當前,由于煤炭企業普遍存在著生產效率低、環境污染較重、安全事故頻發等眾多問題,同時也存在著勘探開發秩序混亂、礦區缺少統籌規劃、越界開采等諸多難題,另外雖然大部分煤礦已經建設了瓦斯監控、通風檢測、人員定位、程控電話、視頻監控、移動指揮等系統,但這些系統彼此之間相互獨立,不能綜合應用各種信息、進行統一的應急指揮調度。為此,國家計劃"十二五"期間,通過兼并重組減少煤炭企業數量,到2015年,形成10個億噸級、10個5000萬噸級特大型煤炭企業,從而達到優化煤炭行業開發布局和資源配置,形成穩定供應格局,提高煤炭資源回收率,提升技術水平,加強環境保護和治理能力的目的。


汾西礦業集團為了早日實現日常生產調度和應急事件管理工作的規范化、科學化和信息化,貫徹"整合現有信息系統,提高安全生產水平" 的方針,礦業集團決定在總結安全生產管理經驗的基礎上,利用計算機技術、通訊技術和網絡技術,開發符合汾西礦業集團安全生產需求的綜合可視化指揮調度接入平臺。通過多方論證和招標,最終汾西礦業集團采用了北京華緯訊電信技術有限公司的VC3可視化指揮調度全能接入平臺對其安全生產通信系統進行升級改造,通過該平臺不僅可實現營運公司對下屬各煤廠和礦井的坑道、秤房、煤道、倉儲等地的實時監控圖像集中上傳管理,對各煤廠的煤運情況進行實時音視頻雙向指揮調度,還可以兼容旗下收購的煤礦已建的基于不同廠家的通信平臺,同時可召開企業日常管理工作視頻會議,并通過該平臺兼容形成了集團大規模應急視頻通信平臺,在有效地利用原有信息系統資源基礎,使集團各級領導在決策時更加科學、更加及時。


北京華緯訊電信技術有限公司推出的VC3可視化指揮調度全能接入平臺已在煤炭行業得到了廣泛應用,在應用上實現了煤炭行業日常生產調度與應急指揮的整合、有線通信與無線通信的整合、視頻應用與語音呼叫的整合、不同品牌產品以及系統的全面融合,從而構建成了應急指揮與監控調度、智能報警聯動為一體的綜合性解決方案。


項目需求分析

汾西礦業集團有限責任公司前身為汾西礦務局,成立于1956年1月,2000年8月改制為國有獨資公司。汾西礦業集團公司地處山西省中部,礦區地理位置優越,鐵路公路四通八達,同蒲、介西、孝柳鐵路穿越礦區,大運高速公路、108、307國道縱橫相連,交通十分便利??偛吭O在介休市,所屬28個二級單位分布于介休、靈石、孝義、柳林、交城等市(縣)境內。礦區橫跨霍西、河東、西山、沁水四大煤田,井田面積625平方公里,地質含量58億噸現有柳灣、高陽、水峪、河東、賀西、雙柳和中興等生產礦井,核定生產能力1075萬噸/年,有曙光、紫金和宜興3座在建礦井。同時該集團還有介休、雙柳、柳灣和河東4座共計年入洗量為775萬噸的洗煤廠。


汾西礦業集團可視化指揮調度平臺建設的總體目標是:緊密結合城市的實際情況,按照"適度投入、信息共享、實時控制、反應迅速、處置到位"的要求,遵循"預防為主、常備不懈"的方針,以集團可視化指揮調度平臺建設為契機,整合有關下屬單位的視頻監控、視頻會議、業務管理信息系統、安全生產管理和資源管理信息系統等相關資源,建立有效的應急指揮技術支撐體系,實現集團與政府相關職能部門、下屬各單位之間互聯互通、信息資源共享,全面提高集團應對各種突發應急事件和抵御風險的能力。


在本項目中汾西礦業集團擬建的綜合視頻指揮調度系統體系分多期進行建設,第一期建設目標是構建集團指揮調度中心和下屬各煤廠調度室兩級指揮調度系統。按照初期建設規劃,汾西礦業集團指揮調度中心負責對各煤廠調度室進行調度,并實現對遠程煤廠各個區域的監控,煤廠調度室內要求可以實現對本煤廠的日常生產調度和應急指揮調度。集團指揮中心所發布的工作指示能夠在第一時間下達給指定單位,同時在發生突發事件情況下,上級單位也要求能夠針對現場狀況,實時插入到下級的指揮工作中,從而為應急救援提供了更加有力的決策支持。


本項目也要求能夠根據用戶的建設要求進行級聯擴展,為日后升級到整個礦業集團的視頻指揮調度平臺建設奠定基礎,同時在進行系統擴展時,可以隨時增加指揮調度點和監控點,還可以兼容現有礦井和洗煤廠不同廠家的通信系統平臺,并可以同介休市和山西省應急指揮中心互聯互通,在需要時進行大范圍的指揮、調度和會商工作,在此基礎上擬建系統還需要在擴建時能夠通過增加模塊實現與現有電話語音系統平臺的互聯互通,從而形成真正的汾西礦業集團安全生產綜合信息系統。


方案設計與結構


根據汾西礦業集團的用戶需求、整體結構及網絡環境,北京華緯訊公司遵循"以需求為導向、以應用促發展;統一規劃、加強領導;統一平臺、模塊分建;資源共享、講求實效;統一標準、保障安全;分步實施、分層推進"的原則進行平臺的規劃和建設。集團可視化指揮調度平臺第一期建設內容為實現集團公司指揮調度中心子系統、煤廠調度室子系統、監控現場子系統等幾個子系統,將各子系統部署在汾西礦業集團的不同位置,整合現有應用并實現各系統的不同功能。


在本項目的方案設計中,系統交換控制設備為整個系統的核心設備,布置在礦業集團網絡中心機房,便于進行統一管理;集團指揮調度中心子系統布置在總部的指揮中心,具有最高的級別和權限,可以對集團內部所有煤廠調度室進行指揮調度;領導辦公室布置在集團其它各部門,完成對煤廠各處的現場圖像的瀏覽功能;二級指揮調度中心子系統布置在下屬各煤廠的調度室,負責對該煤廠的實際工作現場的指揮調度;監控現場子系統布置在煤廠的秤房、軌道房、煤廠、倉儲等處的現場,負責將現場的信息采集上傳到相應的各指揮中心,供上級決策使用。其結構圖及各部分構成及功能如下所示(見圖1):

                       

          

                     圖1 汾西礦業集團可視化指揮調度系統部署圖


集團指揮調度中心子系統


集團指揮調度中心子系統布置在煤礦總部指揮大廳和網絡設備機房中,是系統的核心,中心擁有最高的級別和權限,可以指揮下屬的任何煤廠和單位的工作,也可以根據集團公司的需求進行級聯和擴建,達到系統平滑升級的目的。


集團公司指揮調度中心子系統由交換控制設備、用戶終端設備及音視頻輸入輸出設備等組成。


交換控制設備包括核心綜合視頻交換機、流媒體轉發服務器、視頻錄像服務器。核心綜合視頻交換機主要負責來自下級的多個綜合視頻交換機的級聯,并能夠實現對整個系統的信令控制、指揮調度等業務的控制;流媒體轉發服務器主要負責局域網內所有音視頻數據流的轉發;錄像服務器主要負責局域網內煤廠調度室,指揮終端、監控前端的實時錄像、指揮調度過程的錄像及錄像文件的播放。


用戶終端設備包括網絡視頻矩陣、多分屏解碼器、指揮調度終端。主要作用是:實現終端雙向、單向音視頻編解碼,提供用戶數據交互和功能操作界面,實現視頻指揮、遠程視頻瀏覽、電視墻顯示等功能。


煤廠調度室子系統


煤廠調度室子系統布置在各個煤廠的機房以及調度室內,該系統擁有二級指揮中心的級別和權限,可以對其管轄范圍內的煤廠現場和其他部門進行指揮調度,接受營運公司指揮調度中心的指揮調度等。


煤廠調度室子系統由用戶終端設備及音視頻輸入輸出設備等組成。根據建設需求,還配備了二級的綜合視頻交換機設備(內嵌流媒體轉發模塊)在煤廠的機房內,這樣實現煤廠內系統的獨立運行能力。用戶終端設備包括指揮調度終端。其主要作用是:實現終端雙向、單向音視頻編解碼,提供用戶數據交互和功能操作界面,從而實現視頻指揮、遠程視頻瀏覽等功能。


監控前端子系統


監控現場子系統布置在秤房、軌道房、煤廠、倉儲等重要位置,負責將現場的圖像及時上傳到集團指揮調度中心以及本煤廠的調度室,接受指揮調度。監控現場子系統包括監控音視頻采集設備、音視頻編碼壓縮設備、控制設備和報警檢測設備組成。音視頻采集設備包括攝像機、拾音器、揚聲器。音視頻編碼壓縮設備包括數字硬盤錄像機、網絡視頻服務器??刂圃O備包括云臺、云臺解碼器、云臺護罩。報警檢測設備可以實現將煤場的各種檢測設備和傳感器接入到系統中,當出現安全生產問題時,通過指揮調度系統及時告警,為決策和處置提供相關的信息。


其他通訊系統的接入和整合


在本方案中,由于汾西礦業集團已經建設了一些基于視頻、音頻的通訊系統,包括視頻會議、視頻監控系統和電話系統等,但各系統之間仍然存在彼此獨立,信息資源不能共享,給應急工作帶來了極大的不便。為了提高系統的工作效率,便于應急指揮工作的進行,在"統一管理、統一控制和統一指揮調度"的指導思想下,對汾西礦業集團部分現有系統進行了整合,在本方案中將煤礦已經建設的通訊系統諸如安全檢測系統、生產管理系統、視頻監控系統、視頻會議系統、電話系統等通過網關服務器接入到了綜合應急視頻指揮調度系統中,將礦區的安全生產數據信息采集、應急資源信息采集、信息發布、動態監測、分析、管理、決策與空間信息管理融為一體,直觀、形象、動態地顯示礦區應急資源的空間分布狀況以及變化趨勢,從而實現了全集團范圍內的統一管理和統一調度,為應急情況下集團領導決策工作提供了堅實的物質基礎。


方案技術亮點


在技術上,VC3平臺可接入目前國際、國內多廠家的視頻監控系統、通信系統和工業控制系統,并可以實現整合后的集中監控、統一管理;可接入視頻會議系統并實現與視頻會議的互聯互通;可接入電話語音系統并實現與固話和手機的雙向語音通信;可接入各種應用系統的顯示數據并實現集中顯示和集中監管,從而最終達到各種視頻及語音系統的全能接入、全能調度、全能融合和全能呈現。技術上,VC3平臺具有以下四項"全能"特色:


全能接入:接入視頻監控、視頻會議、VOIP電話、無線音視頻、專業影像等。
全能調度:實現語音、視頻和數據的實時調度、應用急處置。

全能融合:實現平臺的統一控制、統一管理、互聯互通。

全能呈現:多業務透明采集、遠程傳送、集中顯示。


在項目應用中,VC3平臺在指揮調度中通過實現主動選擇、合成顯示、多用戶復用和物理安全隔離等特效功能。使得汾西礦業集團各級領導在實時監控現場的同時,能夠完成與相關部門和現場人員語音、視頻、數據的雙向可視化交互,從而實現高效的遠程決策、實時調度和應急處置。


平臺應用效果


總體上講,隨著煤炭行業對提高生產效率和安全生產意識的不斷加強,煤炭行業在視頻指揮調度和安全生產指揮調度方面需要更為成熟的應用解決方案,華緯訊公司的VC3可視化指揮調度全能接入平臺正是在這種需求下橫空出世的。本項目中,VC3給汾西礦業集團帶來了如下效果:


通過多種業務整合與集成 ,實現了公司集中管理、統一調度和統一指揮

系統集視頻指揮調度、視頻會議、視頻監控、數據會議、數據采集、報警視頻聯動和系統整合等功能于一體,實現各種視頻及數據業務的有機結合。應用中,集團通過一個控制管理中心將原有系統進行有機融合,通過雙向視頻指揮指揮調度和遠程監控功能遠程指揮協調各下屬各礦廠、洗煤廠和礦井等。


強大的指揮調度功能,提高了該集團日常生產和管理的效率

系統支持傳統的單呼、組呼、插入、強拆、越級指揮、分組協同指揮等指揮調度模式和獨特的"一鍵通"功能模式,方便指揮者快速監控、快速指揮調度,快速協同實時應急處置。應用證明,綜合視頻指揮調度系統的建設產生了五大效果:一是確保企業的安全生產、運輸;二是提高了人員溝通的及時性;三是促進了管理調度效率的提高;四是優化了對信息資源的有效利用;五是提高了企業核心競爭力。


多種通信系統互聯互通,實現了集團視頻資源的統一整合

平臺兼容多廠家視頻編碼器和系統,便于同已建視頻監控系統的接入和集成,實現平臺統一管理、統一控制和統一指揮調度。提供多種品牌的智能分析功能,支持與標準H.323視頻會議系統和語音通信平臺的互聯互通。


方便的電話接入功能,實現了實時應急處置

平臺通過電話語音網關實現傳統電話接入集團指揮調度系統中,達到了內部IP電話之間、內部IP電話和普通電話之間互聯互通,召開電話會議,連接PSTN電話網實現與固定網/移動網的出局/入局呼叫,實現傳統語音調度系統與綜合視頻調度系統的互通,使公司領導隨時隨地加入視頻指揮調度會議,及時做出重要指示,當出現緊急事件時及時應急處置。


雙流傳送功能,方便集團實現遠程培訓

在視頻會議狀態下,雙流指揮調度終端支持同時采集兩路圖像(視頻流+PC畫面)同步發送到各參會用戶終端,并保持音視頻同步,PC畫面傳送分辨率高達1600×1200。接收端支持單屏切換顯示、雙屏雙顯,可方便用于遠程培訓和遠程互動技術交流,既可提高工作效率還可以節約成本。


現場擴音呼叫對講功能,提高了人員安全意識

當總調發現礦廠、礦井和洗煤廠有安全隱患或者有異常情況時,可以利用語音對講功能直接對現場工作人員喊話,提醒現場人員對安全隱患或者有異常情況及時處理。當生產現場人員有情況匯報時,可以利用本系統主動發起呼叫,并進行工作匯報,實現語音雙向交流,提高工作效率。


結束語

隨著我國政府對安全生產和應急管理的重視,已經有越來越多的生產型企業開始意識到利用可視化指揮調度平臺對安全生產的重要性,某些大型煤礦企業也紛紛開始建立監控系統進行輔助生產,而部分像汾西礦業集團這樣更有遠見,對安全生產調度需求更加明確,認識更加深刻的企業則開始將目光關注在VC3可視化指揮調度全能接入平臺和相關的解決方案上。


借助VC3可視化指揮調度全能接入平臺,企業不但可以實現一體化視頻應急指揮,而且可以全面提升安全生產效率,同時可將原有已建各類通信系統接入到新建平臺中來進行統一管理和應用,可謂一舉多得、功效倍增??梢韵嘈?,隨著系統的進一步普及,該平臺不但會在煤礦企業得到廣泛應用,也將會在在軍工、化工、石油石化、煙草制造和機械制造等生產制造領域中發揮越來越重要的作用。


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