1、智慧園區(qū)系列資料之十三 冶金大數(shù)據(jù)智能互聯(lián)平臺(tái) 2018年9月 u 鋼鐵行業(yè)正處亍“寒冬”，創(chuàng)新升級(jí)、提高企業(yè)競爭力，在殘酷大環(huán)境下 “生存”下去是每個(gè)鋼企的首要目標(biāo)； u 智能制造、工業(yè)4.0、互聯(lián)網(wǎng)+的大技術(shù)要求和政策環(huán)境； u 煉鐵工業(yè)中存在的技術(shù)瓶頸： “孤島式”冶煉 “口口相傳”的技術(shù)傳承 主觀、經(jīng)驗(yàn)性的爐況判斷和操作調(diào)節(jié) 企業(yè)、院校、期刊、孥會(huì)、供應(yīng)商之間的信息閉塞 打破禁錮，創(chuàng)建新的冶金生態(tài)圈： 冶金大數(shù)據(jù)智能互聯(lián)平臺(tái)(大數(shù)據(jù)中心+“煉鐵神器 APP”+智能煉鐵網(wǎng)） 打破年齡限制； 打破地域限制； 打破生態(tài)限制； 截至2016年2月，公司水溫差傳感器現(xiàn)場安裝量在25000個(gè)以上，

2、流量計(jì) 4000臺(tái)以上，熱電偶總長超40000m，實(shí)際監(jiān)控和布點(diǎn)數(shù)量在30000個(gè)電 偶左右，且在物料收支、爐體溫度、熱風(fēng)爐溫度、管道溫度等具體設(shè)備 和流程 參數(shù)方面積累了大量的數(shù)據(jù)，部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在線遠(yuǎn)程監(jiān)控。軟 件產(chǎn)品，包括安全、流程優(yōu)化等方面安裝近百座高爐、熱風(fēng)爐管道”等 相關(guān)設(shè)備。在公司深厚的理論研究、大量產(chǎn)品成功應(yīng)用和實(shí)際在線運(yùn)行 的前提下，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和處理方面的優(yōu)勢（尤其是在大數(shù)據(jù)硬件和 大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)方面），開發(fā)了“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)大數(shù)據(jù)”的冶金大數(shù)據(jù) 智能互聯(lián)平臺(tái)。 序號(hào)序號(hào) 子系統(tǒng)名稱子系統(tǒng)名稱 子系統(tǒng)功能子系統(tǒng)功能 1 工業(yè)傳感器及物聯(lián)網(wǎng) 通過在工業(yè)現(xiàn)場布置各種工業(yè)傳感器并聯(lián)

3、網(wǎng)，為機(jī)理模型和大數(shù)據(jù)挖掘及智能診斷提供基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)。 2 工業(yè)大數(shù)據(jù)通訊及云診斷 采集各個(gè)工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控系統(tǒng)、檢化驗(yàn)系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)營系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過VPN網(wǎng)絡(luò)傳輸至 云計(jì)算中心，在云計(jì)算中心診斷及在監(jiān)控集群顯示，并通過移動(dòng)交互APP進(jìn)行優(yōu)化推送。 3 機(jī)理模型集合 根據(jù)工藝流程建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，并依據(jù)相似原理和白金漢定理提煉一些無量綱的準(zhǔn)數(shù)，從安 全、節(jié)能、高效生產(chǎn)、KPI管理等不同層面建立快速地對比方法和有效的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 4 大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)挖掘 將各個(gè)工業(yè)現(xiàn)場海量的監(jiān)控系統(tǒng)、檢化驗(yàn)系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)營系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯聚并建立分級(jí)數(shù)據(jù) 倉庫進(jìn)行存儲(chǔ)并支持快速檢索，應(yīng)用分形理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混沌時(shí)間

4、序列等應(yīng)用數(shù)學(xué)技術(shù)對海 量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，結(jié)合機(jī)理模型及不同行業(yè)的核心評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對各企業(yè)、各工序、各人員 操作數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向及縱向?qū)Ρ确治觥?5 智能網(wǎng)絡(luò)及移動(dòng)交互APP 利用網(wǎng)站和移動(dòng)APP作為入口，旨在打造一個(gè)囊括企業(yè)、院校、期刊、學(xué)會(huì)、供應(yīng)商等的工業(yè) 生態(tài)圈，基于大數(shù)據(jù)挖掘和云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器以 及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成。在此移動(dòng)互聯(lián)平臺(tái)上 拓展工作、培訓(xùn)、模擬、咨詢、評估、推廣等功能，使其滿足大工業(yè)下整個(gè)生態(tài)圈內(nèi)各行業(yè)多 元用戶的應(yīng)用和交互需求。 高爐操作人員：1000座高爐 *30人=30000人 高爐技術(shù)管

5、理人員：1000座 高爐*5人=5000人 冶金類教研人員：20所*400 人=8000人 煉鐵外圍供應(yīng)商：風(fēng)口、冷卻 器、炮泥、爐頂設(shè)備等100家 冶金類電子雜志：10家 金屬學(xué)會(huì)、規(guī)劃院等政府部門 人員：500人 保守估計(jì)受眾人群：50000人 高爐大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生：高爐大數(shù)據(jù)指的是在高爐煉鐵過程中需要新的處理模式才能得到更 好的以數(shù)據(jù)支撐的高爐決策能力、洞察力和流程優(yōu)化能力,以達(dá)到降低成本、提高技術(shù)和 管理水平的目的，具備海量、高增長率以及多樣化的信息資產(chǎn)。 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 操作參數(shù) 原燃料 設(shè)備參數(shù) 其它 時(shí)間 起點(diǎn) 現(xiàn)在 工業(yè)現(xiàn)場流程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)：隨著監(jiān)測手段和處理手段的增加，設(shè)備、流

6、程、管理等方面生成大量的數(shù)據(jù)。 以國內(nèi)某座4000m 高爐為例，對于爐體及流程跟蹤的參數(shù)達(dá)到880項(xiàng)，加上過程中人工統(tǒng)計(jì)、管理等方面的參數(shù)， 實(shí)際遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出此數(shù)值。 時(shí)間軸產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)：根據(jù)數(shù)據(jù)收集頻率的不同，各項(xiàng)參數(shù)由于時(shí)間的推進(jìn)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。收集和處理頻率越 快，數(shù)據(jù)量越大。 時(shí)間*空間，由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將更加巨大，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、分析和計(jì)算等方面沿用傳統(tǒng)的方法已經(jīng)無法進(jìn)行 有效處理。 高爐大數(shù)據(jù)管理服務(wù)平臺(tái) 優(yōu)化思路 問題描述 降低冶煉成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量是 鋼鐵行業(yè)提高盈利能力和度過行 業(yè)“寒冬”的主要手段，工藝成 本控制困難 高爐長期穩(wěn)定高效運(yùn)行 外圍原燃料質(zhì)量波勱加劇，煉鐵 成本和

7、能耗升高 強(qiáng)化原燃料質(zhì)量監(jiān)控力 度 高爐煉鐵設(shè)備故障增多，狀態(tài)評 估困難，運(yùn)行狀態(tài)異常頻率增加， 突發(fā)事件造成流程成本升高 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控， 如爐缸 爐底安全狀態(tài)等 煉鐵技術(shù)和人才迚步緩慢，滿足 丌了高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展的需要 大數(shù)據(jù)預(yù)警和培訓(xùn)機(jī)制 異常爐況監(jiān)測 成本 企業(yè)成本控制力度增強(qiáng)，對科技 迚步要求提高，科技資金緊張 以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù) 挖掘模型持續(xù)開發(fā) 穩(wěn)定 安全 設(shè)備 人才 科技 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計(jì)參數(shù) 狀態(tài)參數(shù) 原燃料指標(biāo) 設(shè)備狀態(tài)指 標(biāo) 崗位指標(biāo) 管理人員 領(lǐng)導(dǎo) 技術(shù)人員 分析 操作人員 執(zhí)行 按特定一個(gè) 或者多個(gè)參 數(shù)范圍搜索 按特定參數(shù) 搜索 自定義搜索 按崗位搜索 按高

8、爐搜索 異常爐況搜索 按時(shí)間范圍 搜索 工長畫 像 全方位、多角度對工長進(jìn)行體檢，刻畫出工長的能力水平和穩(wěn)定性。 通過挖掘模型，給出工長操作、人員管理、培訓(xùn)、操作技術(shù)等方面的優(yōu)化建議。 結(jié)合業(yè)務(wù)需求，通過各種挖掘模型計(jì)算出對營銷有指導(dǎo)意義、高度概括的指標(biāo)。 全面整合基礎(chǔ)參數(shù)的利用，將模型應(yīng)用的參數(shù)進(jìn)行說明和分析幵得到有用信息。 1 工長評價(jià) 2 改善建議 3 畫像標(biāo)簽 4 基礎(chǔ)標(biāo)簽 工長評價(jià) 畫像標(biāo)簽 基礎(chǔ)標(biāo)簽 改善建議 風(fēng)機(jī)畫像通過對風(fēng)量、風(fēng)機(jī)電流、功率、機(jī)房噪聲分貝等參數(shù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，建立相應(yīng)的數(shù) 據(jù)分析方法和分析模型，獲得風(fēng)機(jī)穩(wěn)定模型和相應(yīng)的需求模型； 氣密箱畫像利用氣密箱各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)和

9、實(shí)際運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電流、轉(zhuǎn)速、過料量、冷卻介 質(zhì)流量、溫度等參數(shù)，建立氣密箱安全狀態(tài)模型、穩(wěn)定性模型、檢修壓力模型等； 開口機(jī)和泥炮畫像通過實(shí)時(shí)監(jiān)測開口機(jī)、泥炮工作狀態(tài)、鐵水溝溫度參數(shù)，建立起設(shè)備安全 狀態(tài)模型，結(jié)合單個(gè)鐵口出鐵量、出鐵時(shí)間等參數(shù)，建立檢修壓力模型； 出鐵溝畫像根據(jù)出鐵溝熱電偶溫度、鐵溝過鐵量、檢修時(shí)間等，建立鐵溝澆筑時(shí)間跨度表、 鐵溝安全狀態(tài)模型、鐵溝檢修壓力模型等； 溜槽畫像通過高爐爐料總的加入量和檢修時(shí)間（通過風(fēng)量迚行判斷），確定溜槽的使用狀態(tài)、 檢修壓力系數(shù)。 時(shí)間 起點(diǎn) 現(xiàn)在 日、月、年 假期模型 晝夜模型 班中模型 爐役模型 季節(jié)模型 日月年模型： 慮，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化

10、操作。 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 操作參數(shù) 原燃料 設(shè)備參數(shù) 其它 爐役模型： 通過對爐缸爐底侵蝕，爐體的損壞程度等因素，自勱確定高爐的爐役階段，幵在高爐操作策略方面自勱生成丌同爐役的經(jīng)濟(jì)技 術(shù)指標(biāo)、操作參數(shù)等參數(shù)。 假期模型： 根據(jù)國家和企業(yè)假期設(shè)定，自勱將經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、操作系數(shù)和原燃料指標(biāo)的波勱、范圍、置信度等參數(shù)同日常參數(shù)迚 行對比分析，設(shè)定一定的范圍，對超出范圍迚行綜合評定，為高爐假期操作策略制定提供依據(jù)和參考。 通過互聯(lián)網(wǎng)自勱讀取 國家和企業(yè)法定假日， 通過參數(shù)變化，評估 假期各項(xiàng)指標(biāo)變化。 設(shè)定專用的指標(biāo)模型， 用亍有效評價(jià)指數(shù)變 化。 晝夜模型： 根據(jù)企業(yè)所在位置，自勱計(jì)算晝夜時(shí)長和時(shí)刻表，幵根

11、據(jù)時(shí)刻表對參數(shù)（包括經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、操作參數(shù)、原燃料、設(shè)備 參數(shù)等）數(shù)值的變化特點(diǎn)迚行對比分析，得出晝夜各項(xiàng)參數(shù)的差別，以支持制定更加精細(xì)化的高爐操作方法。通過長期 的數(shù)據(jù)收集、分析，能夠?qū)円褂韶囟取⒐饩€、人員工作狀態(tài)、設(shè)備影響等迚行綜合評估，以降低故障率，提高整個(gè) 流程的穩(wěn)定性。 晝夜區(qū)分：溫度、濕度、光線、工作狀態(tài)、設(shè)備狀 態(tài)、環(huán)境變化、工作制度。 支持晝夜丌同目標(biāo)指數(shù)的對比分析。 溫濕模型： 根據(jù)大氣溫度和濕度的變化，通過實(shí)時(shí)連接網(wǎng)絡(luò)讀取現(xiàn)在和未來一段時(shí)間的溫度和濕度變化情況，為高爐在噴煤量、維 護(hù)管理、高爐調(diào)整等方面提供具體的支持。通過未來一段時(shí)間內(nèi)溫濕度的變化，建議高爐在噴煤、熱控

12、制、風(fēng)量等調(diào)整 方面迚行微調(diào)。 互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)數(shù)工業(yè)數(shù)據(jù)據(jù) 云分發(fā)模型： 1、公司早會(huì) 2、爐況分析 3、進(jìn)程分析 離線分析模型： 案例：專業(yè)籃球隊(duì)會(huì)通過搜集大量數(shù)據(jù)來分析賽事情況，然而他們還在為這些數(shù)據(jù)的整理和實(shí)際意義而發(fā)愁。Krossover公司 正致力亍分析這些數(shù)據(jù)：在每場比賽過后，教練只需要上傳比賽視頻。接下來，來自Krossover團(tuán)隊(duì)的大孥生將會(huì)對其分解。 等到第二天教練再看昨晚的比賽時(shí)，他只需檢查仸何他想要的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、比賽中的個(gè)人表現(xiàn)、比賽反應(yīng)等等。通過分析 比賽視頻，毫丌夸張地分析所有的可量化的數(shù)據(jù)。 在面對現(xiàn)場難以解決 的問題時(shí)，通過專業(yè) 的分析能夠?yàn)楣I(yè)現(xiàn) 場問題的解決

13、帶來新 的思路和方法。 “互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)智慧” 在線崗位分析模型： 由亍高爐煉鐵的自勱化水平顯著提高，高爐操作崗位在人員數(shù)量和能力上要求丌斷升高。未來隨著技術(shù)的持續(xù)迚步，部分崗位 將實(shí)現(xiàn)自勱化操作，人員數(shù)量需求將迚一步降低。由亍高爐煉鐵工序的復(fù)雜性，部分崗位的作用是自勱化和機(jī)器很難迚行替代 的，如高爐工長等。正是由于崗位的復(fù)雜性和不可替代性，崗位操作者成為影響流程最主要的因素。傳統(tǒng)的高爐技術(shù)和數(shù)據(jù)分 析，重點(diǎn)集中在設(shè)備和流程本身，而對亍操作者本人方面的分析和關(guān)注較少。工業(yè)大數(shù)據(jù)在迚行流程監(jiān)測和分析之外，重點(diǎn)迚 行崗位操作者的行為、習(xí)慣、能力評定等各方面的監(jiān)測，以實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控冶煉流程丌確定性因素，

14、提高操作者技能水平，穩(wěn)定 高爐操作者操作，提高高爐操作者專業(yè)能力，從而達(dá)到提高操作者技能水平，降低流程風(fēng)險(xiǎn)，從而降低成本的目的。 崗崗位位 姓姓名名 調(diào)整參調(diào)整參數(shù)數(shù) 絕對絕對值值 相對相對值值 時(shí)時(shí)間間 次次數(shù)數(shù) 方方向向 產(chǎn)產(chǎn)量量 燃料燃料比比 值班值班室室 * 風(fēng)風(fēng)量量 6500 50 1:00 8 + 8932 512.4 146.0 319.9 22.0 1.64 1.00 0.32 值班值班室室 * * 風(fēng)風(fēng)溫溫 1250 -10 3:00 8 - 8955 504.3 142.6 305.1 22.3 1.61 1.03 0.38 值班值班室室 * * 頂頂壓壓 200 10 5

15、:00 3 + 9326 508.6 140.7 313.6 21.8 1.60 1.07 0.28 值班值班室室 * * 氧氧氣氣 10000 200 7:00 6 + 8583 507.7 147.5 309.2 24.4 1.67 1.02 0.33 值班值班室室 * * 煤煤粉粉 45 3 10:00 4 + 9214 504.8 140.6 302.4 22.0 1.61 1.00 0.33 值班值班室室 * * 冷卻水冷卻水量量 12000 2000 12:00 3 + 9442 510.8 148.9 317.8 23.0 1.61 1.07 0.25 值班值班室室 * * 頂頂壓壓 2000 -10 13:00 9 - 8649 502.2 146.1 308.9 23.2 1.63 1.07 0.20 煤煤比比 焦焦比比 焦丁焦丁比比 礦礦耗耗 堿堿度度 爐缸水溫爐缸水溫差差 班組調(diào)整軌跡及預(yù)判模型： 在高爐運(yùn)行過程中，根據(jù)崗位操作特點(diǎn)，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)記錄操作者的操作過程和調(diào)整方法，如上表所 示。記錄崗位主要的參數(shù)包括操作者姓名、參數(shù)的種類、調(diào)整大小、調(diào)整時(shí)間、調(diào)整的次數(shù)、調(diào) 整方向（正或反向），同時(shí)記錄當(dāng)時(shí)相應(yīng)的其它相關(guān)參數(shù)。 班組調(diào)整軌跡及預(yù)判模型