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煤炭企业智能化调度指挥大屏系统技术研究

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  摘 要:煤炭企业相对于其它行业,工作环境复杂,而且每个环节都存在着众多危险源,安全在煤矿企业显得尤为重要。没有安全就没有生产,安全重于一切。要对错综复杂的“地下宫殿”做到掌握实时数据,可以实现远程监测、监控,就需要一套完善的智能化应急指挥大屏系统。只有这样才能做到对井下环境完全掌握,对突发事件及时处理。为井下安全生产保驾护航。
  关键词:智能化;应急指挥;DLP技术;分布式传输
   国内很多煤矿企业在自动化、智能化建设上还不够发达,有些处于初级阶段。对于井下工作环境不能实时监控,不能实时掌握井下生产状态。虽然煤矿企业都有自己的调度中心,但很多只是将一些控制电脑拼凑在一起,或使用几块液晶电视简单的组对成一个电视墙。从规模和功能上不能完全满足现阶段煤矿企业向智能化、自动化的发展方向。因此急需一套完善的调度指挥系统。这个系统并不是简单的扩大调度中心规模,升级调度大屏那么简单。而是对煤矿各个方面,各个环节的升级、改造。
  工欲善其事,必先利其器。要建设智能化调度指挥大屏系统,必须做好准备工作。首先,必须搭建一条快速、稳定的网络系统。目前国内多数企业还在使用千兆工业网络,有的甚至还停留在百兆网络。这种网络环境已经不能满足现阶段设备需求。比如我们的工业视频从之前的模拟摄像头已经逐渐替换为高清网络摄像仪。这在清晰度上得到了极大提高。但随之而来的是占用带宽的极大增加。因此原有的千兆网络环境已经不能满足,必须提升为主网络万兆甚至更高,而到各个分站千兆网络这一网络环境的改造。
  调度大屏是调度指挥系统的显示系统,目前国内较为先进的大屏展示系统采用DLP技术。这种技术要先把影像信号经过数字处理,然后再把光投影出来。其原理是将通过UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜,通过Rod(光棒)将光均匀化,经过处理后的光通过一个色轮(Color Wheel),将光分成RGB三色,利用BSV液晶拼接技术镜片过滤光线传导,再将色彩由透镜投射在DMD芯片上,最后反射经过投影镜头在投影屏幕上成像。这种技术相对于LED屏的优点在于:从显示效果上,DLP拼接屏无像素点,分辨率高,清晰度高,而LED屏像素点,分辨率较低,需要大面积、远距离才可显示高清画面,在清晰度上不如DLP;使用寿命上DLP可以达到8000小时左右;后期维护上DLP系统稳定、故障率极低,后期维护较少,LED故障率相对较高,故障点多,使用维护次数较多,并且局部屏幕更换后可能出现亮度不均匀的现象。因此,使用先进的大屏显示系统可以更好的为调度指挥服务。
  调度应急指挥系统的核心在于如何将各个子系统汇聚并显示在调度大屏上。通常信号源通过VGA、DVI、HDMI等接口传输到大屏的光源控制模块上,然后输出到大屏幕上。但在传输方式上可以分为两种。一种是集中式,一种是分布式。集中式信号传输即在大屏机房添加视频分割、拼接矩阵,将大屏所有屏幕接入视频输出端口,然后将所有信号源接入视频输入端口,通过相应管理软件对大屏幕进行拼接或分割成不同区域,再将信号源根据需要显示在不同的区域内。之所以称之为集中式是因为将信号的输入、输出都汇聚在一台视频矩阵上。这种方式主要优点是在拓扑结构上比较直观,对于信号源管理上比较集中。但传输上主要使用VGA线、HDMI线或者DVI线,因为这些线路在传输距离上一般不能超过20米,这就要求信号源和输出大屏位置比较集中,所以在线路传输上有一定的局限性。与之相对应的是分布式,分布式信号传输对于信号源和输出设备位置上没有过多要求,只需要它们在一个局域网内。因此在传输上可以使用双绞线或光纤,而使用光纤相对于网线在传输距离和带宽上更具优势,更具有抗干扰、损耗小的优点。在信号输入端添加信号转换装置,将信号从视频信号转换为光信号或电信号,通过光纤或网线传输;而另一端是信号输出端,通过信号转换装置,将接收到的光纤信号或网线传输的电信号转换成光源信号输出到大屏幕上。通过网络交换机将两端连接,然后通过信号拼接处理服务器来对屏幕进行分割、拼接处理。这种方式相对比较灵活。信号的输入输出是多对多的关系,用户可以根据自己需要随意切换信号或者切换显示位置。也可以一个信号源在多处大屏幕上显示,只要它们在一个网络环境下。
  最后,在显示内容上也需要优化。传统的调度中心只是将几个自动化控制工控机的电脑信号传输到屏幕上,然后将几个重要位置的视频监控画面显示在大屏幕上。这种方式可以基本满足对井下环境的了解、监控,但是要实现“智能化”是远远不够的。我们需要利用更先进的技术,将这些数据整合在一起,形成我们所谓的“大数据”。而不是一个个的数据孤岛。我们可以通过构建一个软件系统将所有数据汇集起来,进行集中处理。比如我们可以在大屏幕上显示井下一个工作面的环境状况,这个时候可以通过调用安全监测系统来显示瓦斯、一氧化碳浓度、温度、水位等基本情况,也可以调用人员定位系统对该工作面下井人员进行查看,同时可以调用该处视频监控对现场情况进行查看,进而通过视频智能分析处理、移动侦测、人脸识别等功能可以自动识别是否有入井员工进行违章作业等。将所有可用信息进行整合处理,大数据分析,这样才能在调度大屏上显示我们最需要的数据,才能实现“智能化”。
  从调度中心向智能化调度应急指挥中心改造是煤矿企业必须走的一步。要打造智能化调度应急指挥大屏系统不仅需要升级网络、改造调度大屏,也需要整合数据、优化显示内容。调度中心是煤矿的指挥大脑。而一个“智能”的大脑更能让我们有条不紊,处乱不惊。
  参考文献:
  [1]成晓丹.江苏广电总台融媒体新闻调度指挥中心大屏系统设计[J].视听界(广播电视技术),2018(05):48-55.
  [2]付嘉渝,李天蔚,陳建加.基于调度大屏幕的调度可视化研究与实践[J].信息化建设,2016(02):168-169.
  [3]付嘉渝,尹亭.基于电网运行调度可视化监控平台研究与实践[J].中国水能及电气化,2015(03):40-42.
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