Các hoạt động quan trọng của một trung tâm chỉ huy điều hành đã trải qua một sự bùng nổ công nghệ nhằm tương thích với công nghệ sẵn có để kiểm soát và vận hành các hệ thống quan trọng. Tuy nhiên, tốc độ áp dụng công nghệ mới trong các loại ứng dụng này đã chậm hơn và “thận trọng” hơn so với các ứng dụng dân dụng.
Một số yếu tố cân nhắc mà các nhà quản lý và lãnh đạo trong đầu tư xây dựng trung tâm sở chỉ huy bao gồm:
Một thách thức lớn khác là, theo định nghĩa, các hoạt động này là 24/7 và do đó không thể đủ khả năng để “ngoại tuyến- ngắt hệ thống” trong một khoảng thời gian dài để thực hiện việc nâng cấp. Trong khi đó, có một số hoạt động có cơ chế dự phòng đầy đủ, còn lại vẫn có nhiều hoạt động khác không có dự phòng, điều này thường thúc đẩy nhu cầu xây dựng một cơ sở chỉ huy mới. Do đó, việc nâng cấp một phòng điều khiển chỉ huy vật lý và đáp ứng hoạt động quan trọng trở nên cấp thiết, cả từ góc độ lập kế hoạch đến quan điểm ngân sách.
Tính toàn vẹn của một hoạt động nằm trong tay con người
Một thách thức khác là hầu hết các dự án nâng cấp đều trải qua một chu kỳ dài lập kế hoạch và thực hiện. Công nghệ được chỉ định ngay từ đầu của dự án có thể không còn là tối ưu nhất tại thời điểm vận hành.
Cuối cùng là yếu tố con người. Các nhà điều hành phòng điều khiển chỉ huy, và những người hỗ trợ các hoạt động quan trọng, có những công việc đầy thách thức. Cuối cùng, sự an toàn, hiệu quả và tính toàn vẹn của một hoạt động nằm trong tay họ, bất chấp tất cả các công nghệ và tự động hóa được thiết kế để làm cho công việc của họ dễ dàng hơn. Như vậy, thường có sự kháng cự để thay đổi quy trình; Không phải vì các nhà khai thác không thích công nghệ mới, mà vì họ nhận thấy đó là rủi ro tiềm ẩn đối với điều gì đó họ đang làm thành công hàng ngày. Đó là câu ngạn ngữ cũ; “Nếu nó không hỏng, tại sao lại sửa nó?”
Những yếu tố này và nhiều yếu tố góp phần khác đã dẫn đến việc các phòng điều khiển chỉ huy tương đối chậm thích ứng với tốc độ thay đổi công nghệ so với các ứng dụng khác.
Phòng điều khiển chỉ huy và sự thay đổi công nghệ
Trong lịch sử, các hệ thống điều khiển cho các ứng dụng quan trọng thường được phát triển đặc biệt cho các ứng dụng đó. Các công ty tập trung vào thị trường này theo truyền thống rất tập trung và đầu tư đáng kể vào R &D để tạo ra các giải pháp kiểm soát. Tuy nhiên, các giải pháp này thường không có ứng dụng thương mại rộng rãi vì chúng được xây dựng có mục đích. Kết quả là, khối lượng khá thấp khiến chi phí của các hệ thống và phần cứng này cao hơn đáng kể so với lĩnh vực thương mại nói chung.
Ví dụ, nghĩ về một hệ thống quản lý báo động đơn giản. Trong một tòa nhà thương mại, hệ thống quản lý báo động được thiết kế sẵn để tích hợp trong các giải pháp điều khiển tòa nhà và thường được tăng hoặc giảm tùy thuộc vào quy mô của cơ sở và hệ thống mà họ kiểm soát (điện, dập lửa, nước, an ninh, v.v.). Kiến trúc cốt lõi của các hệ thống này thường khác nhau giữa các tòa nhà.
Nếu chúng ta so sánh điều này với một nhà máy lọc dầu, sự khác biệt rõ rệt hơn. Mỗi hệ thống quản lý báo động, có thể là kiểm soát quá trình, dập lửa, an ninh hoặc quản lý khẩn cấp phải được điều chỉnh cụ thể cho ứng dụng đó xem xét sự thay đổi của các mô hình hoạt động giữa các nhà máy lọc dầu. Để đáp ứng điều này, các nhà cung cấp thường phát triển các nền tảng rất cụ thể và độc quyền. Một phần, điều này đã được thực hiện vì không có phần mềm và phần cứng chung có sẵn để giải quyết tất cả các nhu cầu hoạt động khác nhau.
Mỗi vị trí hoạt động được thiết kế đặc biệt
Một lý do khác là để bảo vệ sự đầu tư phát triển các giải pháp này. Điều này cho phép các nhà cung cấp tối đa hóa việc sử dụng công nghệ của họ trong các phân khúc thị trường tương ứng của họ.
Điều này đã thúc đẩy việc thiết kế các phòng điều khiển rất định hướng nhiệm vụ. Mỗi vị trí hoạt động trong phòng điều khiển thường được thiết kế rất đặc biệt để kiểm soát một khía cạnh nhất định của hoạt động. Phần mềm và quan trọng hơn là phần cứng, được điều chỉnh để hỗ trợ các tác vụ cụ thể.
Trong các hoạt động lớn hơn, các hệ thống trang bị phòng điều khiển được phát triển để tích hợp các chức năng chính và phù hợp không gian lắp đặt. Cho đến gần đây, có yêu cầu tất cả các bộ xử lý phải được đặt trong vị trí điều hành. Dần dần, các phòng điều khiển đã chuyển sang để cả các bộ xử lý CPU. Tuy nhiên, việc phân phối tín hiệu vẫn cụ thể cho từng vị trí vận hành
Sự thay đổi công nghệ – Bạn đã sẵn sàng hay chưa!
Nếu chúng ta có một cái nhìn rất rộng về lịch sử của các phòng điều khiển, đã có một vài đột phá công nghệ thực sự thay đổi cách chúng hoạt động.
Từ những ngày đầu của các ứng dụng phòng điều khiển (bắt đầu từ đầu những năm 1900), các chức năng điều khiển có tỷ lệ 1: 1 với tự động hóa quy trình. Nói cách khác, mỗi phần trong một quá trình mà một toán tử cần quan sát hoặc sửa đổi có liên kết vật lý trực tiếp chuyên dụng của riêng nó. Sự thay đổi lớn đầu tiên đến vào những năm 1960 và 1970 với các ứng dụng đầu tiên của logic lập trình, theo đó nhiều chức năng điều khiển được điều khiển thông qua một giao diện và bộ điều khiển duy nhất.
Sự thay đổi thứ hai diễn ra cùng lúc với nội dung hình ảnh, (thường giới hạn ở đồng hồ đo và đèn báo) bắt đầu được củng cố trong màn hình hiển thị thông qua giao diện đồ họa lên đến đỉnh điểm với sự thống trị của màn hình CRT và tường hiển thị lớn để cộng tác. Sự thay đổi này dẫn đến một lượng lớn cơ sở hạ tầng vật chất cần được xem xét khi thiết kế cơ sở vật chất.
Sau đó, vào cuối những năm 90, sự chuyển đổi sang màn hình phẳng. Điều này về cơ bản đã thay đổi cách thiết kế các phòng điều khiển và tác động đến sự thoải mái của người vận hành là đáng kể. Gần như chỉ sau một đêm, một phòng điều khiển hoàn toàn mới bắt đầu trông “cũ” vì không gian được phân bổ cho CRT không còn cần thiết nữa. Mỗi ví dụ này đều mang lại những cơ hội mới, nhưng cũng có những mô hình khác nhau trong việc lập kế hoạch hoạt động.
Hai phát triển chính thúc đẩy sự thay đổi ngày nay
Sự thay đổi lớn tiếp theo trong các phòng điều khiển say đât có liên quan đến cách chúng ta truy cập và quản lý dữ liệu trong hoạt động.
Sự phát triển đầu tiên đang thúc đẩy sự thay đổi là hệ thống quản lý video tiên tiến. Mặc dù các hệ thống quản lý video (VMS) đã tồn tại trong một thời gian dài, nhưng theo truyền thống, chúng yêu cầu cơ sở hạ tầng “mã hóa cứng” vào các hệ thống AV hiện có. Điều này về cơ bản có nghĩa là “lập trình” các nguồn cấp dữ liệu video và quyết định những gì sẽ có thể sử dụng trong hệ thống AV cần phải được quyết định trước và mã hóa vào hệ thống quản lý video.
Tính linh hoạt và cộng tác đa chức năng bị hạn chế mà không có khả năng dễ dàng thay đổi trong suốt vòng đời của phòng điều khiển. Các hệ thống quản lý video mới linh hoạt hơn đáng kể và dễ dàng tích hợp vào cơ sở hạ tầng CNTT hiện có. Chức năng chia sẻ nội dung lập trình được đơn giản hóa và có thể được thực hiện bởi người dùng cuối. Nó có thể được gắn vào các quyền dựa trên người dùng và có thể được liên kết với các hệ thống kiểm soát quy trình. Làm cho nội dung video có số lợi thế hoạt động chính: Cộng tác, chia sẻ nội dung, ưu tiên nguồn cấp dữ liệu video dựa trên sự kiện, hợp nhất nhiều màn hình thành một màn hình độ nét cao duy nhất và giám sát từ xa.
SựlLoại linh hoạt này cũng đang thay đổi cách chúng ta nghĩ về phần cứng nghe nhìn. Nói chung, đó là chuẩn mực trong kiểm soát
Các phòng có truyền thống sử dụng màn hình video lớn, thường bao gồm nhiều màn hình. Điều này được sử dụng để xem chung, nhận thức tình huống và hiển thị thông tin quy trình trên toàn hệ thống. Thường thì không dễ dàng để di chuyển nội dung từ màn hình chính sang một (hoặc nhiều) vị trí vận hành. Các màn hình lớn cũng thường điều khiển toàn bộ bố cục của phòng điều khiển vì kích thước hình ảnh, tầm nhìn trực quan và hình nón xem ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng bất động sản và phần vật lý của bảng điều khiển vận hành. Kết quả cuối cùng là bố cục phòng điều khiển được gắn chặt với bố cục hình ảnh của tường hiển thị chung. Việc này tốt; Tuy nhiên, nó hạn chế tính linh hoạt để thích ứng hoạt động với các yêu cầu thay đổi.
Tất nhiên, không phải tất cả các môi trường quan trọng của nhiệm vụ đều có ràng buộc này và trong nhiều trường hợp, màn hình ghép được sử dụng nghiêm ngặt như một màn hình hiển thị tổng quan; Người vận hành phòng điều khiển không phụ thuộc vào nó cho bất kỳ khía cạnh kiểm soát quan trọng nào.
Một ví dụ trong đó các màn hình phổ biến thường được gắn chặt với hoạt động là truyền tải và phân phối điện. Trong các ứng dụng này, các nhà khai thác được yêu cầu giám sát một vùng địa lý rất lớn liên quan đến đường truyền. Hệ thống SCADA thường dựa trên địa lý, nơi tập hợp các nhà khai thác giám sát một số phần địa lý nhất định. Ngoài ra, còn có một lớp giám sát và điều phối trong phòng điều khiển. Do đó, các phòng thường được bố trí dựa trên địa lý và chức năng. Cách tiếp cận thông thường để hiển thị hình ảnh sẽ chỉ đơn giản là nạp dữ liệu SCADA cho một địa lý cụ thể và hiển thị nó trên phần thích hợp của màn hình lớn. Từ quan điểm của một nhà điều hành,số lượng màn hình mà họ được yêu cầu giám sát là rất nhiều.
Yêu cầu cho một vị trí là khá lớn. Khi tất cả các màn hình cục bộ được đưa vào vị trí, nếu cần có hàng màn hình thứ hai, việc tương tác trực quan với màn hình lớn trong thời gian thực trở nên khó khăn.
Một thách thức khác là các yêu cầu thay đổi hoạt động mà các công ty tiện ích thường phải đối mặt. Với việc sáp nhập và mua lại, cũng như mở rộng liên tục các lưới truyền tải, địa lý thực tế cần được kiểm soát có thể có nhiều sự khác nhau. Thích ứng với sự thay đổi này trong phòng điều khiển hiện có có thể rất khó khăn, nếu không muốn nói là không thể. Tuy nhiên, với các hệ thống quản lý video linh hoạt, ít nhất việc quản lý nội dung mở rộng hoạt động có thể được quản lý hiệu quả hơn.
Một cách tiếp cận về cách vượt qua thách thức này là tạo ra sự hợp tác cục bộ và hiển thị nhận thức tình huống ở vị trí nhà điều hành chỉ huy. Điều này được thực hiện bằng cách thêm một tầng màn hình lớn phía trên màn hình hoạt động chính ở mỗi vị trí. Trên thực tế, một “màn hình lớn hiển thị cục bộ” được tạo ra có thể được sử dụng bởi cả người vận hành và các chức năng hỗ trợ khác trong các tình huống bình thường hoặc khó chịu. Các màn hình phổ biến được bản địa hóa cũng có thể được thêm vào danh mục trang bị thêm chức năng.
Mặc dù đây chỉ là một ví dụ, nhưng nó cho thấy cách công nghệ có thể thay đổi cách chúng ta nghĩ về việc thiết kế một hoạt động và có lẽ quan trọng hơn là cách chúng ta có thể thích ứng với các yêu cầu hoạt động thay đổi.
2. Cáp quang
Cáp quang đã được sử dụng rộng rãi trong viễn thông, video và các ứng dụng tương tự, để phân phối dữ liệu cự ly xa. Phần lớn, các phòng điều khiển có truyền thống không sử dụng cơ sở hạ tầng cáp quang; Cáp đồng thường được sử dụng cho các yêu cầu phân phối dữ liệu tới các vị trí phòng điều khiển chuyên dụng với chi phí thấp hơn đáng kể so với cáp quang.
Phải cho đến những năm gần đây, cáp quang mới được sử dụng trong các phòng điều khiển chỉ huy nhiều. Lý do chính để sử dụng cơ sở hạ tầng cáp quang là để phù hợp với các ứng dụng có băng thông lớn (như quản lý nhiều nguồn video).
Trong một môi trường quan trọng, có khả năng xem dữ liệu video không bị nén (không biểu hiện độ trễ hoặc suy giảm hình ảnh) là một lợi ích trong giám sát thời gian thực. Không có gì đáng ngạc nhiên khi việc áp dụng rộng rãi sớm cơ sở hạ tầng cáp quang ngày càng phổ biến trong các ứng dụng quân sự và giám sát để đưa ra được lượng thông tin được xử lý tại bất kỳ thời điểm nào và thực tế các quyết định thời gian thực đã được đưa ra phần lớn dựa trên phân tích dữ liệu từ hệ thống chỉ huy.
Nhưng có những lợi ích khác có thể mang lại lợi thế như tính linh hoạt cao hơn để mở rộng quy mô hoạt động (tăng nguồn cấp dữ liệu video, nhiều vị trí giám sát hơn, bổ sung các nguồn cấp dữ liệu quan trọng), cũng như kiểm soát truy cập tốt hơn. Khả năng mở rộng là một trong những thách thức lớn nhất trong các cơ sở quan trọng vì chi phí nâng cấp hoạt động thường rất lớn. Với cơ sở hạ tầng cáp quang, việc nâng cấp dễ quản lý hơn khi công nghệ vận hành phát triển.
Kiểm soát truy cập tiếp tục phát triển liên quan khi an ninh mạng trở thành đầu mối cho các cơ sở quan trọng của nhiệm vụ. Trong nhiều ứng dụng công nghiệp (cả công cộng và tư nhân), các tiêu chuẩn an ninh mạng và các yêu cầu bắt buộc của liên bang đang trở nên phổ biến. Và trong khi nhiều người coi các tiêu chuẩn là hạn chế và cứng nhắc, việc có sẵn cơ sở hạ tầng cáp quang có thể mang lại sự linh hoạt trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu quy định.
Một ví dụ về cách loại cơ sở hạ tầng này có thể thay đổi cách chúng ta nghĩ về các hoạt động quan trọng có thể được tìm thấy trong ngành Kiểm soát không lưu. Khi chúng ta nghĩ về một tháp kiểm soát không lưu (ATCT), chúng ta nghĩ đến một môi trường rất cao, đòi hỏi sự tương tác của con người giữa bộ điều khiển và máy bay đến (chưa kể đến số lượng lớn công nghệ cần thiết để cung cấp thông tin hoạt động bổ sung) tất cả kết hợp với nhau. Các cấu trúc ấn tượng được đặt cẩn thận tại sân bay và được thiết kế để cung cấp tầm nhìn tối đa của đường băng, đường lăn, đường dốc và không phận xung quanh. Hiện nay có những sân bay có ATCT từ xa, dự phòng nằm ở mặt đất và trong các đơn vị phòng không có tầm nhìn trực quan bên ngoài. Vậy điều này sao có thể? Những tiến bộ trong việc quản lý nội dung video và thực tế là nguồn cấp dữ liệu video có độ trễ bằng không hiện có sẵn truyền qua cáp quang, đang thay đổi cách chúng ta có thể xử lý thông tin. Nó cũng thách thức cách tiếp cận cần nhìn thấy thông tin cần thiết để đưa ra quyết định theo thời gian thực.
Một ví dụ tương tự là máy bay điều khiển từ xa. Thực tế là một phi công có thể thực hiện một nhiệm vụ nửa vòng trái đất mà không cần ở trong máy bay cho chúng ta thấy công nghệ có thể được sử dụng đến mức nào.
Sưu tầm
English
