首鋼京唐公司基于GIS的鋼鐵物流大屏可視化系統(tǒng)功能設(shè)計及應(yīng)用

陳 波 高 源

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

一、項目概述

首鋼京唐公司整體物流業(yè)務(wù)分為采購進(jìn)廠物流、廠內(nèi)倒運物流以及銷售出廠物流。首鋼京唐公司產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)已覆蓋從原燃料進(jìn)廠到成品出廠的完整物流運輸管理，運輸方式主要分為海運、鐵路、汽運，覆蓋的產(chǎn)品包括鋼鐵企業(yè)涉及的所有原燃料、輔料、廢鋼、固廢、副產(chǎn)品，以及板坯、熱軋卷板、冷軋卷板、厚板等所有中間產(chǎn)品和成品等。

鋼鐵物流管控大屏可視化系統(tǒng)旨在提升運輸業(yè)務(wù)的管控智能化水平，結(jié)合GPS的定位，GIS地圖，對運輸業(yè)務(wù)進(jìn)行全過程的跟蹤，實現(xiàn)物流的統(tǒng)籌調(diào)度、可視化監(jiān)控。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

結(jié)合物流管控部門日常需求以及項目整體目標(biāo)，制訂科學(xué)合理的技術(shù)方案、全面的實施計劃、科學(xué)的項目管理、嚴(yán)格的質(zhì)量控制來確保目標(biāo)實現(xiàn)。在功能架構(gòu)設(shè)計方面，采用數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)處理、業(yè)務(wù)主題和報告分析層的整體設(shè)計理念來實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)倉庫，即元數(shù)據(jù)綜合存儲平臺，實現(xiàn)采集抽取企業(yè)生產(chǎn)運營業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理與存儲平臺，以生產(chǎn)運營信息系統(tǒng)為支撐，實現(xiàn)企業(yè)車輛定位、運量數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中化的管控。通過ETL工具從不同的系統(tǒng)抽取數(shù)據(jù)到DB2數(shù)據(jù)倉庫（ODS層）。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)處理，基于數(shù)據(jù)倉庫元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理層，在整體架構(gòu)中發(fā)揮承上啟下的作用，以元數(shù)據(jù)和特定領(lǐng)域技術(shù)為依托，結(jié)合用戶生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)過濾、清洗與分析數(shù)據(jù)，建立和實際生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)密切相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，重點體現(xiàn)將元數(shù)據(jù)經(jīng)過加工處理形成用戶需求數(shù)據(jù)的過程，為構(gòu)建業(yè)務(wù)主題層和報告分析層奠定基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)處理采用定時任務(wù)調(diào)取存儲過程實現(xiàn)數(shù)據(jù)清理、加工。

業(yè)務(wù)主題，即數(shù)據(jù)集市層，根據(jù)鋼鐵物流管控大屏可視化系統(tǒng)關(guān)于業(yè)務(wù)的主題需求，驅(qū)動數(shù)據(jù)處理層創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型、清洗與加工數(shù)據(jù)，最終形成邏輯業(yè)務(wù)主題數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)主題數(shù)據(jù)存儲在DB2的業(yè)務(wù)主題層（SA層）。

報告與分析，即主題數(shù)據(jù)輸出、多維數(shù)據(jù)分析展示服務(wù)功能。報告與分析體現(xiàn)鋼鐵物流管控大屏可視化系統(tǒng)客戶友好性與可視化效果，其主要任務(wù)是提供豐富友好的分析與展示界面，實現(xiàn)對汽運物流可視化、海運物流可視化、鐵運物流可視化和關(guān)鍵指標(biāo)等生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分層次、多維度可視化形象展示，提升物流管控中心形象，提升管控效率。主題數(shù)據(jù)通過finereport和HTML5技術(shù)建立B/S結(jié)構(gòu)展示平臺，再利用大屏媒介，直觀形象展示管控內(nèi)容。

三、系統(tǒng)功能設(shè)計

物流運輸管控圍繞汽運、鐵運、海運三種運輸方式，通過搭建GIS基礎(chǔ)平臺及對廠內(nèi)物流、銷售物流、PES等系統(tǒng)和視頻監(jiān)控進(jìn)行信息整合[1-2]，實現(xiàn)對汽運車輛、船舶、鐵路路車的高度集成展示。第一，實現(xiàn)信息高度集成，生產(chǎn)動態(tài)信息一目了然，有效減少車輛運轉(zhuǎn)作業(yè)過程中的等待；第二，通過對火運、汽運、海運的全流程跟蹤監(jiān)控，實現(xiàn)把出廠周期和產(chǎn)成品庫存控制在合理范圍內(nèi)，保證生產(chǎn)廠成品物流暢通；第三，成品倉庫所有產(chǎn)品類型的收、發(fā)、存統(tǒng)一管理，提高成品倉儲周轉(zhuǎn)效率?？傮w提高物流效率，提高倉儲周轉(zhuǎn)能力，提高京唐公司物流管控水平。

（一）GIS平臺

GIS在行業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用促進(jìn)了GIS對地理對象語義分析和描述的能力。從而推動 GIS 進(jìn)入語義GIS 階段[3]，該階段是以“空間+ 語義+屬性”來集成表達(dá)地理信息，本平臺通過地理信息與物流信息結(jié)合，實現(xiàn)物流業(yè)務(wù)直觀高效的管控。

通過對廠區(qū)全域進(jìn)行測繪與信息化，對于系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)施的可視化集中管控，利用三維建模技術(shù)，建立廠區(qū)三維地圖可視化平臺。

三維模型建設(shè)，依據(jù)空三成果進(jìn)行DSM的生成，而后根據(jù)DSM進(jìn)行模型實體化，進(jìn)而鐵紋理，得到最終的全自動三維模型數(shù)據(jù)成果。

圖2 制作三維實景模型流程圖

高精度地圖引擎，搭建集應(yīng)用程序，工具和服務(wù)于一體的三維地理信息云服務(wù)平臺，能夠創(chuàng)建和發(fā)布逼真的交互式三維場景。企業(yè)用戶可使用 其工具創(chuàng)建、編輯、導(dǎo)航、查詢和分析真實的三維場景，并可以快速、有效地將三維場景分發(fā)給其用戶。簡便而有序地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)生產(chǎn)、展示和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能。主要包括：

1.地形：頂級的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)，在低帶寬網(wǎng)絡(luò)情況下，也可以將三維地形數(shù)據(jù)庫或源數(shù)據(jù)以流方式傳輸?shù)胶Ａ坎l(fā)遠(yuǎn)程客戶端（TerraExplorer或WMS/WMTS客戶端），而且對數(shù)據(jù)量大小幾乎無任何限制。

2.矢量圖層：強大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)，將矢量圖層或數(shù)據(jù)庫中的矢量圖層以流方式傳輸?shù)絋erraExplorer或WFS客戶端，并向遠(yuǎn)程客戶端提供讀寫權(quán)限，可以編輯數(shù)據(jù)并直接保存到數(shù)據(jù)源。

3.3D城市模型：先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)，向遠(yuǎn)程TerraExplorer客戶端以流方式傳輸多分辨率的、流優(yōu)化的3D 網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)。

（二）大屏設(shè)計

圖3 大屏設(shè)計圖

物流管控大屏采用高清超窄邊液晶顯示單元，每塊55英寸，共12塊，大屏物理分辨率達(dá)1920 *1080。拼接屏采用1.8mm雙邊拼縫，采用4*3板式組合拼接。液晶顯示單元采用高端圖像處理芯片，可實現(xiàn)移動畫面邊緣并且可調(diào)節(jié)每個像素周邊應(yīng)該插入的像素點，即DCDi（Directional Correlational Deinterlacing）技術(shù)，利用該技術(shù)可以做到每個場景中的所有像素點總是和周圍的像素點相統(tǒng)一，即使是在圖像邊緣的像素點的填充上也能做到合二為一從而消除圖像邊緣的條文或鋸齒狀的東西。

物流全流程可視化區(qū)域占用4塊屏，利用GIS平臺展示汽運物流可視化界面、海運物流可視化界面、鐵運物流可視化界面，界面之間可以隨意切換。

物流指標(biāo)區(qū)域占用4塊屏，展示碼頭吞吐量、車船直取量、熱倒冷倒運量、原燃料路車接卸量四個主題指標(biāo)。

物流視頻監(jiān)控區(qū)域利用4塊屏展示4個關(guān)鍵區(qū)域的物流視頻監(jiān)控。

（三）汽運物流可視化

通過作業(yè)類別、車牌號可快速查找定位車輛并對車輛實時狀態(tài)、實時位置、當(dāng)前運輸任務(wù)、當(dāng)班累計作業(yè)量、當(dāng)班司機等動態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)管，可在GIS地圖上進(jìn)行實時圖形化展示。

結(jié)合GIS地圖和定位技術(shù)，記錄承運車輛歷史運輸路線和運輸任務(wù)信息，實現(xiàn)歷史運輸路徑追溯，為支撐運輸服務(wù)評價提供依據(jù)，確保運輸全過程的可視化和透明化。

監(jiān)控貨運車輛行駛GIS軌跡，獲取偏離行駛路線、?？康攸c變動等異常情況。

（四）鐵運物流可視化

1.原料進(jìn)廠

利用GIS信息構(gòu)建鐵路網(wǎng)絡(luò)，集成廠內(nèi)物流鐵路進(jìn)廠數(shù)據(jù)，對鐵路進(jìn)廠預(yù)確報進(jìn)行管理，將原燃料、社會貨、遷順產(chǎn)品鐵運進(jìn)廠進(jìn)行匯總。對有預(yù)到以及確到信息的路車，統(tǒng)一做進(jìn)廠管理。其中，遷順鋼材鐵路到達(dá)預(yù)、確報信息，包含了遷順過來的熱軋卷、冷軋卷、剪切板等材料的進(jìn)廠信息；除遷順外其他創(chuàng)收鐵路到達(dá)預(yù)、確報信息；原燃料鐵路到達(dá)預(yù)、確報信息；合金鐵路到達(dá)預(yù)、確報信息。

2.鐵水運輸

收集鐵包全程管控系統(tǒng)信息、鐵路信號信息，支持鐵水分配和鐵包周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)實時監(jiān)控和動態(tài)協(xié)調(diào)。

3.鐵路發(fā)運

系統(tǒng)展示鐵路外發(fā)計劃，包含品名、重量、車型、車數(shù)、庫位（跨）、合同信息（到局、到站、收貨單位、專用線、運單抬頭等）等信息；系統(tǒng)展示請、批車信息。

（五）海運物流可視化

1.原料運輸

對海運原料船舶在途監(jiān)控，對在港區(qū)進(jìn)行原料卸船作業(yè)的船舶的預(yù)到港、到錨地、靠離泊完成情況等信息進(jìn)行跟蹤管理。

2.船舶發(fā)運管控

圖4

對在港區(qū)進(jìn)行裝卸作業(yè)船舶的，預(yù)到港、到錨地、靠離泊、開完工等信息進(jìn)行跟蹤管理。依據(jù)船舶跟蹤情況可及時與船方進(jìn)行溝通，提高或者降低航速，避免產(chǎn)生船舶抵港時間精度不高、船舶到港不均衡造成壓港和待泊的不良局面。其中自有成品船運力信息，包括預(yù)到錨地船舶、錨地船舶、在港船舶的信息；散貨船舶信息，包括預(yù)到錨地船舶、錨地船舶、在港船舶的信息；創(chuàng)收貨物：預(yù)到錨地船舶、錨地船舶、在港船舶的信息。

（六）作業(yè)視頻監(jiān)控

建設(shè)視頻業(yè)務(wù)綜合管理平臺，將視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一整合、統(tǒng)一管理、分級訪問、集中存儲、集中展示等業(yè)務(wù)功能。以三級網(wǎng)、視頻專網(wǎng)、無線網(wǎng)三張網(wǎng)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步拓寬圖像信息在物流管控業(yè)務(wù)中的應(yīng)用廣度和深度，為物流指揮調(diào)度提供有力的信息支撐。

1.將模擬監(jiān)控及數(shù)字監(jiān)控點進(jìn)行集中整合，解決現(xiàn)有畫面管理分散、缺失、無法上屏等問題。

2.集中存儲管理，實現(xiàn)錄像時間30天管理，設(shè)置權(quán)限調(diào)用功能。

3.平臺接入設(shè)計能力2000路視頻信號，滿足現(xiàn)有視頻畫面整合接入1000路，為后期預(yù)留接入1000路。

4.轉(zhuǎn)發(fā)能力700兆，滿足300路畫面同時轉(zhuǎn)發(fā)。

5.支持第三方平臺接入，開放SDK開發(fā)包。

6.對各種物流作業(yè)視頻監(jiān)控需求進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃輸出，分級管理。實現(xiàn)輪詢、切換、彈窗報警等功能。

7.利用GIS平臺綁定攝像頭實際物理位置，可實時查看作業(yè)點位的視頻監(jiān)控畫面。

圖5

（七）物流指標(biāo)統(tǒng)計

構(gòu)建一體化服務(wù)評價體系，采集、存儲物流運輸全流程的數(shù)據(jù)資源，結(jié)合數(shù)據(jù)算法，制定服務(wù)評價模型，根據(jù)實際需求進(jìn)行消息推送、圖表展示、趨勢分析等。量化每個車輛在運輸任務(wù)執(zhí)行過程中完成量，運力池的使用率，從而做到不斷優(yōu)化運力池資源，達(dá)到運輸調(diào)度的供需平衡。

重點統(tǒng)計指標(biāo)有碼頭吞吐量、車船直取量、熱倒冷倒運量、原燃料路車接卸量等主題指標(biāo)?？尚纬蓹M向每天的趨勢對比，縱向計劃值與實際值對比。

四、結(jié)論

本文對基于GIS的鋼鐵物流大屏可視化系統(tǒng)功能設(shè)計進(jìn)行了介紹，同時對其在鋼鐵物流的應(yīng)用進(jìn)行了充分、深入的分析。該系統(tǒng)在首鋼京唐公司管控中心已投入使用，并取得了良好的使用效果。