电气化铁路供电生产调度指挥中心平台研究与建设

敖晓峰，叶众兵，陈文贵



电气化铁路供电生产调度指挥中心平台研究与建设

敖晓峰，叶众兵，陈文贵

提出了以供电管理信息系统为基础，以实现供电基础数据信息平台化、各生产系统有效融合、各业务环节关联卡控为特点的生产调度指挥中心建设方案。该生产调度指挥系统以构建供电大数据平台为核心，为供电设备的日常检修和应急处置提供运行预测、决策支持，为全面提高供电安全、质量管理水平提供技术保障。

生产调度指挥；大数据；6C

0 引言

铁路供电信息化旨在提高铁路供电生产信息技术应用和信息资源利用水平，从而提高铁路供电领域的生产效率和质量。我国的铁路供电管理信息系统（EMIS）历经十余年的建设，积累了很多成功经验。“供电设备履历管理”的全路应用，各铁路局开展的“接触网运行检修”、“变电运行检修”、“协同办公”以及“6C数据中心”等子系统的研发试用，都取得了良好的效果，信息化建设在铁路供电系统的运营管理中逐渐发挥出越来越重要的作用。这些系统在推广使用的过程中也存在一些问题和不足，主要体现在以下几个方面。

（1）既有各系统不能构成有机整体，系统间信息共享非常困难，综合应用难以开展，整体效益难以发挥；

（2）既有系统智能化程度不够，对关键业务流程卡控不足；

（3）既有系统对应急抢修指挥的支持不足；

（4）数据资源未得到有效利用，数据挖掘与统计比较薄弱。供电系统既有各种管理信息、生产信息未得到有效整合，基于数据整合的大数据分析应用不足。

本文基于南昌供电段信息化建设的实践，提出一种铁路供电生产调度指挥中心建设方案，以供电大数据平台为基础，以管控安全生产全过程以及指导设备故障应急处置为重点，整合既有系统资源，统一规划建设，解决供电系统信息共享和大数据分析应用的问题，为全面提高供电安全、质量管理水平，打造现代化的安全、优质、高效供电网提供技术支撑与保障。

1 系统分析

铁路供电段的主要工作目标是通过对供电设备进行日常运行检修以保证设备运行安全，确保电气化铁路安全供电，所以供电设备管理是供电信息化管理的核心内容。而针对各种原因引起的供电安全问题，须及时追踪处理，并达到闭环管理。同时所有生产、管理活动都要求由具备相应技能认证、安全等级认证的人员实施，以保证工作有效性。据此，本文提出了以“人员、设备、问题”为核心的管理理念，以“人员的全职业管理、设备的全寿命周期管理、问题的全流程管理”为主线，以实现关键作业环节全流程卡控、应急处置全过程在线指挥为目标，构建保证作业过程受控、应急处置有序的智能生产调度指挥系统。

作为供电段全站式生产管理平台，生产调度指挥中心系统的实施需要以供电管理信息系统为基础，整合既有段内各生产辅助系统，实现数据融合、流程贯通以支持综合应用。

2 系统设计

系统设计为以供电生产组织过程为主干，实现业务生态闭环控制。按管理层次可分为大、小2种循环，如图1所示。

图1 业务生态闭环流程

小循环体现在部门之间、专业之间、人员之间的流转。数据卡控生产过程，过程管理促进工作细节完善，提升线下员工自主性，线下工作的规范性保证了数据的完整性与准确性，数据再次卡控生产过程，最终实现过程卡控保证数据的准确性，数据的准确性保证卡控的及时性，卡控的及时性保证过程的完整性。

大循环主要体现在管理与运营之间的循环。大数据支撑运营决策、抢修以及工作管理。管理上优化工作过程，工作过程改进生产质量，生产质量提供精细化数据，数据再次提供支撑，逐次迭代，实现线上数据的高可用、高复用和线下管理的标准化、精细化。

3 系统架构

系统采用分层架构，具备灵活的扩展性、宽泛的兼容性、高度的开放性，如图2所示[2]。

按照铁路总公司供电管理信息系统建设总体框架，建设总公司、局、段、车间、班组5级机构的供电设备基础数据平台[1]，同时通过安全接口与供电信息共享平台对接，实现6C、SCADA、视频安全监控、轨道车监控及运用管理、GPS地理信息等系统信息资源的有效整合；在供电设备基础数据平台的基础上，依据供电作业规程标准建立供电运行检修平台，实现供电运行检修的电子化、智能化、网络化；采用大数据挖掘技术，对所有设备基础数据、检修数据、检测数据、巡视数据、问题库等进行挖掘分析，对问题多发设备、事故多发处所进行针对性分析，实现防灾预警、故障预警等功能，形成供电运行预测平台。

建立供电运行决策平台，对系统的海量数据进行多维统计分析，形成各种图形报表，使决策层准确知悉各个部门的工作执行情况以及设备的使用和检修情况，从根本上将运营的海量数据转化成高价值的可获取信息，从而帮助决策层在可靠信息的基础上做出更快速、更科学的决策。

另外，建立供电基础信息平台，对铁路供电部门结构、工种、线别等基础编码信息进行统一管理；采用移动互联网技术，建立供电移动终端平台，结合供电运行检修平台，实现数据录入智能化、检测检修的移动化；建立应急处置平台，实现一闸一档故障信息自动推送，自动调取故障区段内各类设备的关联资料信息、运行数据信息，自动匹配与本次故障跳闸相似的抢修预案，自动调阅事故附近的抢修路线图、平面布置图等，辅助抢修工作快速有效开展，提高抢修决策效率。

图2 系统架构

4 系统特点

依据系统的设计目标分别从以下几方面阐述系统的主要特点。

4.1 信息共享、流程贯通

优先建设统一的、具备高扩展性的供电基础信息平台，为各业务子系统提供统一的基础信息服务，使基础信息一次维护、全面共享，也为各子系统业务流程交互提供基础，辅以通用的权限认证管理服务，从而规避各业务子系统分离建设所导致的信息不能交互、流程不能贯通等问题。

南昌供电段既有各生产系统包括供电管理信息系统、6C数据中心、SCADA系统等。以供电管理信息系统和6C数据中心为例，2个系统都基于公用的人员、部门结构、线别、站区等供电基础信息构建（图3），实现在供电管理信息系统中查阅6C数据中心系统中的缺陷、在6C数据中心系统中查阅生产业务模块的相关数据，实现以点入面，快速查询，同时缺陷也可以在任意系统中一次销号，多处应用，避免重复工作。

图3 供电管理信息系统和6C数据中心融合

4.2 安全生产、智能卡控

系统设计为对生产过程中的各业务流程节点进行关联约束，实现智能卡控、精细管理。对作业计划、施工过程、作业工作票、作业人员、作业范围、安全阈值管理等整个有关生产过程实现了智能卡控，环环相扣，有机地实现了人防、物防、技防。

例如接触网检修作业工作票的开具过程（图4），通过关联持证上岗、教育培训等情况，使无证或者安全等级不相符人员不能上工作票参与施工作业。同时，对违规上岗、点外作业等违章作业不纳入工作量，可有效消除干部职工违章作业的主观意识；工作票的停电作业范围强制关联调度下发的网检施工计划的停电供电臂，停电作业范围超出停电供电臂则不允许填写；开票过程中可选择处理施工站区内的缺陷问题，超出施工作业范围的缺陷问题无法选入工作票，强行作业不能在系统中进行销号，有效防止偷点借点、超范围作业和无计划施工现象发生；另外，系统设计阈值卡控功能，在检修台账填写值超出阈值范围时，将自动标红提示，确认后自动转入问题库。

图4 网检作业流程卡控

4.3 应急处置有序

以供电设备基础数据平台为依托，建设集异常分析、抢修组织和指挥、事后总结于一体的供电应急抢修指挥体系[3，4]，体系结构如图5所示。

图5 应急抢修指挥体系结构

发生异常紧急情况时，调度中心对发生的情况进行登记、分析，确定事件的类型、等级、是否需要启动对应的应急预案。根据分析结果，分配任务到工区进行应急事件处置。抢修过程中，在调度指挥中心可以随时查看现场传回的照片、视频录像、文字、语音汇报等信息，以便决策分析。同时，系统可快捷综合展示应急预案、历史抢修记录、SCADA复示、6C检测历史数据、一杆一档、图形图纸、生产视频、应急视频、汽车轨道车信息等，各种信息展示以GIS电子地图作为载体，为指挥分析、决策提供依据。

抢修结束后，需要对抢修过程进行总结分析，形成相应的抢修记录、应急预案等。

4.4 大数据挖掘分析

生产调度指挥中心系统需全面收集、管理来自变电、电力、接触网等专业的基础和动态数据以支撑系统应用。数据是生产调度指挥中心平台的核心，系统数据来源包括各类供电设备的运行数据、检测数据、检修数据、巡视数据等。随着各类检测、检修信息化技术的推广应用，系统数据规模越来越大，比如仅接触网安全状态巡检系统每小时产生的数据量约为20 GB，如何管理并合理应用这些数据并高效地从海量数据中分析、挖掘所需的信息和规律，结合已有的经验和数学模型，获得各类分析、评价数据，为供电设备运行检修、应急处置等提供决策支持是该系统研究的重点。该系统引入大数据存储、挖掘分析技术对供电生产管理全景数据进行处理、运用。系统数据分析应用技术架构如图6所示。

图6 数据分析应用技术架构

数据资源层主要实现生产调度指挥中心系统大数据的存储与计算。利用分布式文件系统HDFS和分布式数据库HBase对海量多源异构大数据进行存储，利用MapReduce计算框架对数据进行分析计算；在应用层，通过数据资源层为供电运行检修、应急处置提供数据支持；在展现层，实现以地理信息平台、图形图表、移动App等方式交互展现；在用户层，系统应用面向最终的铁路供电系统业务执行部门、业务管理部门以及运营决策部门。

5 结语

本文提出的电气化铁路供电生产调度指挥中心系统应用方案，在保持各生产系统独立性的前提下，整合供电基础数据、业务数据、生产数据，加强数据挖掘、统计分析，实现了铁路供电数据信息的有效共享，提升了供电信息化综合应用水平，为供电管理工作提供更多技术保障。该系统已在南昌供电段投入运行，应用效果良好，值得进一步推广。

[1] 王小强. 牵引供电运营管理信息系统分析与设计[D]. 西南交通大学，2002.

[2] 王峰. 高速铁路工程系统接口技术研究[D]. 中国铁道科学研究院，2013.

[3] 李芳芳. 综合维修体制下故障抢修决策支持系统研究[D]. 西南交通大学，2009.

[4] 魏莹. 铁路牵引供电运营管理信息系统的设计与实现[D]. 兰州大学，2009.

A scheme is put forward for building of a production dispatching & commanding center, on the basis of the power management information system, to realize a platform for power supply fundamental data information with effective integrity of various production systems, control of various of service links. The production dispatching & commanding system focuses on building of a power supply big data platform to provide supports for operation prediction and strategy-making for daily inspection and emergency rescue of power supply equipment, and provide the technological guarantee for fully improvement of safety and quality management level of power supply system.

Production dispatching & commanding; big data; 6C

U226.2

A

1007-936X(2018)02-0001-04

2018-01-18

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.02.001

敖晓峰.中国铁路南昌局集团有限公司供电处，高级工程师；叶众兵，陈文贵.中国铁路南昌局集团有限公司南昌供电段，技术员。