海螺集團(tuán)智慧水泥綜合體
案例概述
水泥行業(yè)的發(fā)展目前正處于新舊動能更迭的關(guān)鍵階段，自動化、信息化和智能化水平參差不齊，亟需采用信息化和智能化技術(shù)，推動生產(chǎn)、管理和營銷模式從局部、粗放向全流程、精細(xì)化和綠色低碳發(fā)展方向變革，解決資源、能源與環(huán)境的約束問題，提高生產(chǎn)制造水平和效能，實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
中國電信圍繞“端+網(wǎng)+云+用”為核心體系，融入5G、AI、云、MEC等ICT技術(shù)，以“三化（自動化、信息化、數(shù)字化）深度融合、生產(chǎn)與經(jīng)營全面協(xié)同”為主線，打造創(chuàng)新標(biāo)桿工廠智能化場景，實(shí)現(xiàn)“三個統(tǒng)一、兩個升級、一個融合”“321”建設(shè)目標(biāo)。該項(xiàng)目涉及礦山開采、生料制備、熟料煅燒、水泥磨粉、包裝發(fā)運(yùn)各環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)大腦與經(jīng)營大腦的融合，以經(jīng)營指標(biāo)分析為目標(biāo)，通過向業(yè)務(wù)項(xiàng)的分解，指導(dǎo)多業(yè)務(wù)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)生產(chǎn)、提質(zhì)增效、降耗減排等目標(biāo)。
應(yīng)用場景
場景1：水泥燒成及生料粉磨能耗優(yōu)化
基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)思路和降低碳排放的需求，進(jìn)一步改善現(xiàn)有系統(tǒng)的自動程度與能耗優(yōu)化能力，在現(xiàn)有MPC系統(tǒng)之上建設(shè)水泥燒成及原料粉磨能耗優(yōu)化系統(tǒng)（RTO)。該系統(tǒng)是一個基于原水泥窯、磨MPC系統(tǒng)之上的工藝參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)（如下圖所示），是對現(xiàn)有成熟MPC系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)對窯、磨系統(tǒng)的穩(wěn)定且低耗的自動駕駛，能夠有效降低CO2排放，提升生產(chǎn)效率。
該系統(tǒng)的技術(shù)方案廣泛采用了將機(jī)理知識與數(shù)據(jù)融合策略，增加了方案的可解釋性，具體在數(shù)據(jù)預(yù)處理（例如：時滯對齊，濾波參數(shù)選取等）、工況判斷（例如：啟停磨、窯尾堆料等）、模型構(gòu)建（例如：歷史系統(tǒng)狀態(tài)、未來CV設(shè)定值和標(biāo)簽的構(gòu)造方式），優(yōu)化推薦值合理性判斷（例如：CV內(nèi)在制約關(guān)系的梳理）等方面；同時該方案考慮了針對設(shè)備長期工況漸變情況下能夠同步進(jìn)行模型演進(jìn)適配的終身學(xué)習(xí)策略，形成與MPC融合的控制優(yōu)化一體化融合技術(shù)體系。能夠通過預(yù)測生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行工況，以生產(chǎn)穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)性能最優(yōu)為目標(biāo)計算底層控制回路設(shè)定值，通過不斷積累數(shù)據(jù)、挖掘工藝知識，具備不斷提升優(yōu)化空間的自學(xué)習(xí)能力。
來源：中國電信股份有限公司安徽分公司
場景2：環(huán)保監(jiān)測平臺
宣城水泥工廠排污口或噪聲聲源處放置傳感器和采集終端，分別采集大氣污染物（顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、脫硫脫硝等環(huán)保數(shù)據(jù)）、水污染物、固體廢物和噪聲4種類型的排放量，接著通過不同的協(xié)議進(jìn)一步將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝并匯總到智能傳感網(wǎng)關(guān)，智能傳感網(wǎng)關(guān)對不同的協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度處理，通過 SSL(Secure Sockets Layer 安全套接層） 協(xié)議分別對其數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并最終傳輸、存儲到IoT數(shù)據(jù)管理平臺和數(shù)據(jù)中臺，并配置環(huán)保指標(biāo)異常排放預(yù)警規(guī)則、報警方式、提醒和通知方式功能。
場景3：能源管理平臺
能源管理平臺可對各類用能設(shè)備中的各個主要回路的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能質(zhì)量等各類電氣運(yùn)行參數(shù)（水和天然氣的流量和實(shí)時流量）做實(shí)時在線監(jiān)測，支持通過瀏覽器在線設(shè)計接線圖等各類監(jiān)控畫面，畫面定期刷新。針對生料磨電耗、煤磨電耗、窯電耗、水泥磨電耗等進(jìn)行能效分析。從生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、停機(jī)時長等多個方面的績效指標(biāo)來綜合分析生料磨、煤磨、窯和水泥磨的運(yùn)行及電耗情況，并通過預(yù)先設(shè)置好的績效指標(biāo)上下限進(jìn)行變色警示。通過與現(xiàn)有系統(tǒng)的融合與對接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，能夠按照不同時間區(qū)間，從集團(tuán)、分廠、產(chǎn)線、工序、設(shè)備、產(chǎn)品等多維度進(jìn)行水、電、煤等能源成本的對比環(huán)比分析及價格變化曲線分析，提高企業(yè)能源的自動化和精細(xì)化管理水平，對企業(yè)的生產(chǎn)起促進(jìn)作用，使水泥的生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量更有保證。
場景4：無人機(jī)AI爆破巡檢+地形采集
海螺首創(chuàng)礦區(qū)無人機(jī)爆破巡檢和地貌更新分析應(yīng)用，首次在地表礦爆破中進(jìn)行了應(yīng)用，此項(xiàng)創(chuàng)新不僅可以應(yīng)用于水泥非金屬地上礦場中，也可以應(yīng)用到所有地上礦爆破場景中。
無人機(jī)通過5G 將監(jiān)控到的礦場高清視頻傳送到天翼云上AI平臺進(jìn)行分析，當(dāng)分析到爆破范圍內(nèi)有人或者設(shè)備，AI系統(tǒng)將通過一體化AI平臺進(jìn)行報警，爆破完成后，無人機(jī)采集地形變化，更新3D模型，指導(dǎo)后續(xù)爆破和開采。
在這個應(yīng)用中，通過5G超級上行技術(shù)保證了在多變的地形中5G的覆蓋與帶寬，將原來AI識別500米范圍擴(kuò)大到了2公里， 通過無死角的大范圍監(jiān)控，減少爆破警戒人員，避免人員安全事故發(fā)生，提升爆破后地形數(shù)據(jù)采集效率，實(shí)現(xiàn)了未來無人礦山一體化管理的關(guān)鍵一步躍遷。
場景5：5G+AI+云+高清視頻實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)場景智能制造
利用5G的大帶寬、高可靠性特點(diǎn)，對水泥制造和園區(qū)安全，生產(chǎn)過程中需要人力監(jiān)控的點(diǎn)進(jìn)行了判斷，通過AI開發(fā)出專門算法，在堆料口堵塞，傳動帶崩裂檢測，冒灰污染檢測，翻斗閥檢測等方式進(jìn)行了機(jī)器視覺應(yīng)用開發(fā)，同時針對園區(qū)人員不安全行為，也都增加了AI 安全檢測，當(dāng)報警達(dá)到閾值，或AI識別出人員不安全行為，會實(shí)時告警。
開發(fā)了AI智能預(yù)警監(jiān)控平臺，將礦山類，智能制造類，園區(qū)監(jiān)控類AI進(jìn)行了統(tǒng)一，使巡檢和監(jiān)控效率提升了3~4倍，同時95%的概率避免人為和機(jī)械事故造成的事故損失。
場景6：5G+智慧裝船
安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司與中國電信合作，開展了“5G+AI+智慧裝船”項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)動態(tài)作業(yè)場景的應(yīng)用。通過搭建多視角相機(jī)，確定不同相機(jī)間同一物體的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)三角測量原理，實(shí)時監(jiān)測水泥船位置以及裝船機(jī)溜筒位置和姿態(tài)，包括船舷位置、溜筒距船舷偏移比例、物料偏移度等。對數(shù)據(jù)進(jìn)行AI分析，并通過5G網(wǎng)絡(luò)將結(jié)果與預(yù)警信息傳送到指揮調(diào)度中心，基于中心控制算法.發(fā)送指令到裝船機(jī)可編程邏輯控制器（PLC)，實(shí)時控制裝船機(jī)作業(yè)，避免因位置不當(dāng)引起碰壁、冒灰和其他視野受限情況，實(shí)現(xiàn)對裝船作業(yè)的全流程監(jiān)控。項(xiàng)目實(shí)施后，生產(chǎn)效率提升70%，人員安全事故數(shù)降低到0。
案例總結(jié)
通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，推動企業(yè)數(shù)字化綠色化協(xié)同發(fā)展。本項(xiàng)目通過物聯(lián)網(wǎng)平臺采集終端數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)匯集到專屬云平臺進(jìn)行分析，構(gòu)建生產(chǎn)、安全、環(huán)保、財務(wù)、銷售、供應(yīng)鏈、人力資源、綜合管理八大模塊，對生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)精準(zhǔn)生產(chǎn)、提質(zhì)增效、降耗減排等目標(biāo)。
改變傳統(tǒng)人工管理方式，企業(yè)能耗顯著下降。平臺建設(shè)改變原有人管的管理模式，更多環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)量化，原有礦石成分從看不見摸不著到礦體模型化、可視化，質(zhì)量從人工化驗(yàn)到在線自動檢測，能源消耗顯著下降，自項(xiàng)目建成以來，原料磨工序電耗下降1.91%，噸熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降1.28%，資源利用率提升了4%，減少廢排34萬噸/年，堆平均CaO合格率提升9.08%，碳排放量下降75萬噸。
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