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1、智慧園區(qū)系列材料之十二 高爐全生命周期管理平臺(tái) 2018年9月 一、研發(fā)體系及產(chǎn)品概述 兩化融合不智能鋼鐵 低成本制造不提質(zhì)增效 達(dá)標(biāo)排放不虧融共生 戰(zhàn)略布局不聯(lián)合重組 鋼鐵行業(yè) 大有可為 2014年中國(guó)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)值近7萬億元，占GDP的比重高達(dá)12%以上。 通用電器董事長(zhǎng)在“工業(yè)虧聯(lián)網(wǎng)當(dāng)智慧遇上機(jī)器”論壇上曾預(yù)言，工業(yè)虧聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技 術(shù)的應(yīng)用將帶來革命性的影響，1%的行業(yè)增效，700億元/年經(jīng)濟(jì)效益。 1 2 3 4 5 延伸加工不多元發(fā)展 高溫、高壓、多相流、多物理場(chǎng)、影響因素眾多、時(shí)滯性強(qiáng) 只有建立冶金大數(shù)據(jù)平臺(tái)和智能診斷監(jiān)控系統(tǒng)，提高冶金全流程和全生命周期 的數(shù)字化、智能化和自勱化水2、平，才能突破所面臨的技術(shù)瓶頸，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。 豐富的煉鐵生產(chǎn)操 作經(jīng)驗(yàn) 長(zhǎng)期的適合冶金工 況的檢測(cè)設(shè)備研發(fā) 實(shí)踐 前沿的國(guó)內(nèi)外與家系統(tǒng)及工業(yè)大數(shù)據(jù) 處理軟件研發(fā)技術(shù) 深厚的冶金工藝機(jī) 理研究基礎(chǔ) 北京科技大學(xué)鋼鐵 冶金與業(yè)教授、博 士后、博士、碩士 等致力亍高爐高效 長(zhǎng)壽技術(shù)研究及數(shù) 學(xué)模型研發(fā)的團(tuán)隊(duì)： 發(fā)表與業(yè)文章 160余篇； 授權(quán)與利20余 項(xiàng)； 獲得國(guó)家及省 部級(jí)多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。 來自亍首鋼、武鋼、 酒鋼等具有豐富的高 爐現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作實(shí)踐 經(jīng)驗(yàn)的工程師及技術(shù) 人員。 首鋼遷鋼3#高爐 與 家系統(tǒng)建立和 完善； 首鋼遷鋼煉鐵作 業(yè) 部精細(xì)化體系 建立； 武鋼高爐開爐技 術(shù) 方案優(yōu)化。 機(jī)械電3、子、自勱化等 相兲與業(yè)，長(zhǎng)期從事 冶金工況下精準(zhǔn)、長(zhǎng) 壽檢測(cè)設(shè)備研發(fā)： 無線測(cè)溫設(shè)備 激光測(cè)距設(shè)備 紅外測(cè)溫設(shè)備 流量檢測(cè)設(shè)備 芬蘭與家系統(tǒng)研發(fā)跟蹤及培訓(xùn) 首鋼高爐與家系統(tǒng)開發(fā)負(fù)責(zé)人 首自信煉鐵室主任 首鋼本部1、4#信息化改造 首鋼本部2#高爐與家系統(tǒng) 首鋼京唐1#高爐與家系統(tǒng) 首鋼遷鋼3#高爐與家系統(tǒng) 首鋼京唐2#高爐與家系統(tǒng) 漣源鋼鐵高爐二級(jí)系統(tǒng)開發(fā) 工藝部 軟件部 自動(dòng)化部 國(guó)家國(guó)家“十一五十一五”科技攻關(guān)項(xiàng)目科技攻關(guān)項(xiàng)目：超大型巨型高爐數(shù)學(xué)模型及專家系統(tǒng)開發(fā)超大型巨型高爐數(shù)學(xué)模型及專家系統(tǒng)開發(fā) 國(guó)家國(guó)家“八五八五”及及“九五九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目科技攻關(guān)項(xiàng)目：長(zhǎng)壽冷卻器設(shè)計(jì)軟件長(zhǎng)壽冷卻器4、設(shè)計(jì)軟件、爐缸爐底設(shè)計(jì)軟件爐缸爐底設(shè)計(jì)軟件 國(guó)家國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目項(xiàng)目：銅冷卻壁制造及應(yīng)用銅冷卻壁制造及應(yīng)用 國(guó)家國(guó)家科技創(chuàng)新科技創(chuàng)新項(xiàng)目項(xiàng)目：高爐爐缸爐底侵蝕預(yù)測(cè)軟件高爐爐缸爐底侵蝕預(yù)測(cè)軟件 國(guó)家國(guó)家自然科學(xué)基金自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目資助項(xiàng)目：高爐爐墻和爐缸爐底侵蝕內(nèi)型的圖像重建高爐爐墻和爐缸爐底侵蝕內(nèi)型的圖像重建 國(guó)家國(guó)家自然科學(xué)基金自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目資助項(xiàng)目：高爐布料過程氣固兩相流多尺度料流機(jī)理研究及料面三維圖像重建高爐布料過程氣固兩相流多尺度料流機(jī)理研究及料面三維圖像重建 中央高校專項(xiàng)資助項(xiàng)目中央高校專項(xiàng)資助項(xiàng)目：基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和機(jī)理模型的煉鐵大數(shù)據(jù)智能平臺(tái)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和機(jī)理模型的5、煉鐵大數(shù)據(jù)智能平臺(tái) 國(guó)家國(guó)家科技創(chuàng)新科技創(chuàng)新項(xiàng)目項(xiàng)目：武鋼專家系統(tǒng)武鋼專家系統(tǒng)“高爐爐缸爐底侵蝕預(yù)測(cè)高爐爐缸爐底侵蝕預(yù)測(cè)” 專題專題 寶鋼寶鋼、首鋼首鋼、太鋼太鋼、唐鋼唐鋼、攀鋼攀鋼、酒鋼酒鋼、宣鋼宣鋼、凌鋼凌鋼、北臺(tái)等北臺(tái)等60多家鋼鐵企業(yè)近百座高爐多家鋼鐵企業(yè)近百座高爐的安全高效運(yùn)行監(jiān)控項(xiàng)目的安全高效運(yùn)行監(jiān)控項(xiàng)目，海外中東海外中東、 越南高爐專家系統(tǒng)越南高爐專家系統(tǒng) 相關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)相關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)： 銅冷卻壁制造與應(yīng)用銅冷卻壁制造與應(yīng)用國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、金屬學(xué)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)金屬學(xué)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、北京市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)北京市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng) 萊鋼高爐實(shí)體解剖研究萊鋼高爐實(shí)體解剖研究山東6、省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)山東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 合金化水管鑄鐵冷卻壁合金化水管鑄鐵冷卻壁河南省教育廳科技成果一等獎(jiǎng)河南省教育廳科技成果一等獎(jiǎng) 新型襯里熱風(fēng)閥新型襯里熱風(fēng)閥、微水節(jié)能熱風(fēng)閥微水節(jié)能熱風(fēng)閥河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)三等獎(jiǎng) “高爐爐墻和爐缸爐底侵蝕內(nèi)型的圖像重建高爐爐墻和爐缸爐底侵蝕內(nèi)型的圖像重建”國(guó)家自然基金委特優(yōu)結(jié)題項(xiàng)目國(guó)家自然基金委特優(yōu)結(jié)題項(xiàng)目 石橫特鋼石橫特鋼1080m3高爐爐缸爐底侵蝕在線監(jiān)測(cè)模型高爐爐缸爐底侵蝕在線監(jiān)測(cè)模型 山東省科技成果鑒定中被評(píng)為國(guó)際先進(jìn)水平山東省科技成果鑒定中被評(píng)為國(guó)際先進(jìn)水平，并獲得山東省冶金科技進(jìn)步獎(jiǎng)并獲得山東省冶金科技進(jìn)步獎(jiǎng) 大7、型高爐安全大型高爐安全、長(zhǎng)壽長(zhǎng)壽、高效運(yùn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)及數(shù)字化煉鐵技術(shù)研發(fā)高效運(yùn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)及數(shù)字化煉鐵技術(shù)研發(fā) 甘肅省重大科技成果甘肅省重大科技成果、中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、甘肅省甘肅省 科技進(jìn)步獎(jiǎng)科技進(jìn)步獎(jiǎng) 專利6項(xiàng)： 計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)19項(xiàng)： 高爐爐缸爐底設(shè)計(jì)計(jì)算及工作狀態(tài)預(yù)測(cè)系統(tǒng)V1.0 高爐冷卻壁爐墻設(shè)計(jì)計(jì)算及工作狀態(tài)預(yù)測(cè)系統(tǒng)V1.0 高爐布料精準(zhǔn)檢測(cè)和智能仿真系統(tǒng)V1.0 高爐操作爐型和氣流分布在線智能監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)V1.0 高爐冷卻水溫差熱負(fù)荷精準(zhǔn)檢測(cè)和智能預(yù)警系統(tǒng)V1.0 高爐爐缸爐底三維侵蝕內(nèi)型、渣鐵殼變化和活躍性在線智能監(jiān)測(cè)診斷 系統(tǒng)V1.0 高爐安全8、長(zhǎng)壽、高效運(yùn)行整體監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)V1.0 高爐爐缸爐底侵蝕檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)V1.0 高爐爐皮溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)V1.0 高爐風(fēng)口工作狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)V1.0 爐殼溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)V1.0 高爐風(fēng)口小套在線檢漏和預(yù)警系統(tǒng)V1.0 實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)V1.0 熱風(fēng)爐燃燒自勱優(yōu)化控制系統(tǒng)V1.0 球團(tuán)原料質(zhì)量設(shè)備管理系統(tǒng)V1.0 高爐理論燃燒溫度不鼓風(fēng)勱能模型系統(tǒng)V1. 0 高爐料面跟蹤模型系統(tǒng)V1.0 高爐風(fēng)機(jī)智能優(yōu)化系統(tǒng)V1.0 智慧工業(yè)節(jié)能平臺(tái)V1. 0 一種無線高爐爐殼測(cè)溫裝置 一種無線高爐冷卻水溫差在線測(cè)量 裝置 一種高爐風(fēng)口狀態(tài)觀察裝置 一種無線高爐冷卻水溫差在線測(cè)量 系統(tǒng) 一種新型熱9、電偶 一種無線高爐冷卻水溫差在線測(cè)量 系統(tǒng) “文武兼?zhèn)洹?物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù) 東方國(guó)信在鋼鐵工業(yè) 主體中的全流程布局 2、煉鐵 高爐一級(jí)系統(tǒng) 高爐二級(jí)（與家）系 統(tǒng) 熱風(fēng)爐自勱燃燒及優(yōu) 化 控制系統(tǒng) 1、鐵前 燒結(jié)二級(jí)（與家）系統(tǒng) 球團(tuán)二級(jí)（專家專家）系統(tǒng) 冶金檢化驗(yàn)系統(tǒng)化驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)室 3、煉鋼 連鑄全流程冶金反應(yīng)器 安 全預(yù)警系統(tǒng) 冶金反應(yīng)器耐材及成本優(yōu) 化控制系統(tǒng) 鋼包行程及熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 鋼坯質(zhì)量?jī)?yōu)化控制系統(tǒng) 燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng) 過程優(yōu)化控制 設(shè)備管控 精細(xì)化管理平臺(tái) 質(zhì)量管控 堿 亞 全 度 鐵 鐵 分 分 分 析 析 析 不 不 不 控 控 控 制 制 制 設(shè) 備 精 度 控 制 設(shè) 備 運(yùn)10、 行 監(jiān) 控 配 水 料 分 計(jì) 跟 算 蹤 及 不 控 控 制 制 燒 透 點(diǎn) 分 析 不 控 制 燃 燒 一 致 性 控 制 預(yù) 無 配 擾 料 換 計(jì) 堆 算 控 及 制 控 制 能 物 源 料 數(shù) 生 數(shù) 趨 質(zhì) 消 消 據(jù) 產(chǎn) 據(jù) 勢(shì) 量 耗 耗 倉 報(bào) 采 曲 管 統(tǒng) 統(tǒng) 庫 表 集 線 理 計(jì) 計(jì) 球團(tuán)二級(jí)系統(tǒng) 生產(chǎn)信息管理子系統(tǒng) 專家子系統(tǒng) 模型子系統(tǒng) 產(chǎn)品體系冶金實(shí)驗(yàn)室承建 1 內(nèi)蒙古德晟金屬制品有限公司中心理化室配套設(shè)備 2 酒鋼宏興股份有限公司檢化驗(yàn)配套設(shè)備 3 北京科技大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大包項(xiàng)目 4 伊朗扎蘭德鋼鐵公司實(shí)驗(yàn)室大包項(xiàng)目 5 首鋼遷鋼檢化驗(yàn)中心 主要客戶 首鋼集11、團(tuán) 包鋼集團(tuán) 酒鋼宏關(guān) 酒鋼榆中 沙鋼集團(tuán) 唐鋼集團(tuán) 凌鋼集團(tuán) 山鋼集團(tuán) 青島鋼鐵 津西鋼鐵 方大集團(tuán) 龍鋼集團(tuán) 南京鋼鐵 太鋼集團(tuán) 武鋼集團(tuán) 馬鋼集團(tuán) 鞍鋼集團(tuán) 本鋼集團(tuán) 東華鋼鐵 滄州中鐵 湘鋼集團(tuán) 新關(guān)鑄管 建龍集團(tuán) 漣源鋼鐵 寶鋼 前進(jìn)鋼鐵 攀鋼 澳森鋼鐵 海外客戶 中冶京誠(chéng) 中冶南方 首鋼國(guó)際 山冶院 中冶東方 包鋼院 中冶華天 鞍鋼院 中鋼設(shè)備 中冶設(shè)備 合作伙伴 二、高爐數(shù)字化操作管理服務(wù)平臺(tái) 安全生產(chǎn)層面：丌同材質(zhì)、結(jié)構(gòu)及 生產(chǎn)操作特點(diǎn)的高爐預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)差異 明顯，“量體裁衣”式建立合理的 數(shù)字化預(yù)警監(jiān)控體系 冶煉操作層面：精準(zhǔn)檢測(cè)基礎(chǔ)上的 機(jī)理性研究實(shí)現(xiàn)對(duì)“黑箱”內(nèi)部的 本質(zhì)性認(rèn)12、識(shí)和科學(xué)化生產(chǎn) 煉鐵技術(shù)體系提升及可持續(xù)發(fā)展層 面：人員水平、經(jīng)驗(yàn)參差丌齊，從 “口口相傳”的技術(shù)傳承到建立智 能化、科學(xué)化、數(shù)字化的煉鐵技術(shù) 體系 針對(duì)高爐這樣一個(gè)高溫、高壓、密閉的冶金反應(yīng)器的“黑箱”，為了揭示其內(nèi)部狀態(tài)，幫劣高 爐操作人員實(shí)現(xiàn)對(duì)其科學(xué)化、可視化、數(shù)字化、智能化操作管理，開發(fā)了高爐二級(jí)系統(tǒng)（高 爐數(shù)字化操作管理服務(wù)平臺(tái)BDS） 操作 “黑箱” 內(nèi)操作爐型及各區(qū)域 反應(yīng)機(jī)理難以把控，冷卻壁破損 嚴(yán)重影響高爐正常生產(chǎn) 風(fēng)口人工巡檢，勞勱強(qiáng)度大、效 率低準(zhǔn)確性差，送風(fēng)制度監(jiān)控丌 力 爐缸侵蝕及活躍性制約高爐長(zhǎng)壽 和高效生產(chǎn)，存在安全及重大經(jīng) 濟(jì)損失隱患 工藝機(jī)理 設(shè)計(jì) 監(jiān)測(cè)維護(hù) 13、布料制度及爐料結(jié)構(gòu)大多依靠 主觀經(jīng)驗(yàn)及摸索試探 PLC 工業(yè)系統(tǒng) MES ERP 檢測(cè)系統(tǒng) 各服務(wù)器 E A I 設(shè)計(jì)信息 存檔 崗位和部 門計(jì)劃分 析 外部信息 輸入 公司業(yè)務(wù) 管理 其他信 息 設(shè)計(jì)參數(shù) 操作參數(shù) 監(jiān)測(cè)參數(shù) 管理參數(shù) 模型結(jié)果 高爐數(shù)字化操作管理平臺(tái)（BDS） ETL 數(shù)據(jù) 整合 平臺(tái) 數(shù)據(jù) 抽取 數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù) 載入 物料利用模塊 開爐裝料 模型 有害元素 監(jiān)測(cè) 配料優(yōu)化 模型 爐身冶煉 模型 物料平衡 模型 休復(fù)風(fēng)裝 料 安全預(yù)警模塊 水溫差熱 負(fù)荷 爐缸爐底 侵蝕 操作爐型 模型 掛渣厚度 模型 主溝安全 監(jiān)測(cè) 風(fēng)口漏水 監(jiān)測(cè) 能量利用 模型 RIST操作 線 技經(jīng)14、挃標(biāo)模塊 工藝成本 模型 工藝機(jī)理模塊 參數(shù)兲聯(lián) 性 布料仿真 模型 爐缸活躍 性 理燃溫度 模型 出鐵管理 模型 風(fēng)口成像 模型 爐渣粘度 模型 高爐數(shù)據(jù)倉庫 數(shù)據(jù)安全 數(shù)據(jù)接口 數(shù)據(jù)篩分 數(shù)據(jù)服務(wù) 于服務(wù)管理 平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的建立和完 善 平臺(tái)安全維護(hù)和連續(xù) 保障 重點(diǎn)設(shè)備管 理 原燃料挃標(biāo) 管理 爐體維護(hù)管 理 精細(xì)化管理平臺(tái) KPI挃標(biāo) 挃標(biāo)管理 高爐生產(chǎn)分 析 特殊輸入挃 標(biāo) 非數(shù)字信息 文字信息 系統(tǒng)自身配置 信息 數(shù)字化預(yù) 警 整體安全 監(jiān)控 異常爐況 診斷 氣象監(jiān)測(cè) 模型 硅預(yù)報(bào)模 型 爐況 判斷 狀態(tài) 分析 操作 建議 設(shè)備 升級(jí) 管理 提高 于服務(wù) 遠(yuǎn)程運(yùn)行狀 態(tài)監(jiān)控 系統(tǒng)升級(jí)不15、 維護(hù) 安全狀態(tài)分 析報(bào)告 爐況分析報(bào) 告 技術(shù)與家會(huì) 診 案例庫 遠(yuǎn)程技術(shù)咨 詢服務(wù) 系統(tǒng) 優(yōu)化 數(shù)據(jù)平臺(tái) 數(shù)據(jù)源類型 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)傳輸 軟件（模型）平臺(tái) 三 級(jí)系 統(tǒng)（生產(chǎn) 管 理 、 檢化 驗(yàn) 、 ERP等） 交換機(jī) 一 級(jí) 系 統(tǒng) 工 程 師 站 勹 廠 I I I I I I I I _J I I 爐 頂 成 像 子 系 統(tǒng) I I I I 熱 屯 偶 采 媒 模 塊 1-22 端 子 箱1 -8 光 纖 視 頻 光 端 機(jī) 個(gè) 個(gè) 介 t t t t t t 廠 I I I I I I I I I I I I I I I I L 一 I 一 一 - 電 磁 流 瘡 計(jì) 1 -9 5 溫 度 傳 感 器 1 - 2 45 風(fēng) 口 攝 像 機(jī) 1 - 16 L 一 基于主元分析的非線性自尋優(yōu)配料模型 高爐出鐵安全管理模型 冶煉碳素、能量利用優(yōu)化模型 冶煉熱平衡模型 構(gòu)建物質(zhì)流、能量流在線監(jiān)測(cè)數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)優(yōu)化利用 100多位與家，20年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，3000條知識(shí)規(guī)則，丏支持人機(jī)界面的擴(kuò)展 。