圖為鄂鋼煤氣安全總線系統(tǒng)。該系統(tǒng)內(nèi)呈現(xiàn)出一個可視化的數(shù)字鋼廠，可對鄂鋼生產(chǎn)中存在的風(fēng)險進(jìn)行實(shí)時預(yù)警。
本報通訊員 胡飛
隨著《智能制造發(fā)展規(guī)劃》等一系列國家戰(zhàn)略的實(shí)施，以及“新基建”對傳統(tǒng)行業(yè)的不斷沖擊，各行業(yè)與信息化、智能化的深度融合已是大勢所趨。在新的時代背景下，如何將“智能化”概念轉(zhuǎn)化為能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來持續(xù)效益的智能化產(chǎn)品，是行業(yè)關(guān)注思考的問題，也是中冶武勘一直以來努力的方向。
中冶武勘從事冶金測繪起家，具有60多年的測繪技術(shù)沉淀，在60余年的發(fā)展歷程中時刻保持與時俱進(jìn)，測繪技術(shù)一直穩(wěn)居于冶金行業(yè)之首。在此基礎(chǔ)上，中冶武勘從1990年就開始研發(fā)地理信息系統(tǒng)，推進(jìn)從數(shù)字工廠到智慧工廠的轉(zhuǎn)變，并以院士專家工作站和兩個省部級工程技術(shù)中心為支撐，深度融合時空信息云平臺、大數(shù)據(jù)中心、5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、人工智能等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)。迄今為止，中冶武勘已立足鋼鐵企業(yè)，先后服務(wù)過全國主要金屬和非金屬礦山及南方和國家電網(wǎng)、中國石化等企業(yè)，在智慧鋼廠、智能礦山、智慧電力和智慧化工等領(lǐng)域頗有建樹。而從寶鋼湛鋼基地總圖管理系統(tǒng)，到韶鋼智慧工廠建設(shè)，再到鄂鋼智慧工廠建設(shè)的集大成，鋼鐵行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級正好也充分反映了中冶武勘在智慧應(yīng)用領(lǐng)域一路走來的堅(jiān)實(shí)印記。
在湛鋼，繪出工業(yè)企業(yè)管控“一張圖”
寶鋼湛鋼基地是一座建設(shè)于21世紀(jì)的現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)。作為最早參與湛鋼建設(shè)的中冶子公司，中冶武勘在湛鋼建設(shè)之初，就已將把湛鋼建設(shè)成為一座百年長青的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)視作使命。
要將湛鋼建設(shè)成為跨越世紀(jì)的現(xiàn)代化的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，首先就必須通過測量工作，確定湛鋼整體選址以及所有的建筑物、配套設(shè)施的準(zhǔn)確的位置和標(biāo)高，這樣才能保證設(shè)備與管道的連接絲毫不差，之后的生產(chǎn)運(yùn)行能夠保持連續(xù)穩(wěn)定。然而，湛江東海島條件相對落后，近幾年隨著湛鋼才逐漸發(fā)展起來，缺乏基準(zhǔn)數(shù)據(jù)資料，更不用說完善的城市坐標(biāo)控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大型建設(shè)的精度要求。為了更好地開展建設(shè)，并在廠區(qū)建設(shè)完成后對鋼鐵基礎(chǔ)地理信息進(jìn)行實(shí)時、動態(tài)的數(shù)字化管理，湛鋼決定建立一個融合鋼廠所有地理信息數(shù)據(jù)的總圖管理系統(tǒng)。
“篳路藍(lán)縷，以啟山林”，中冶武勘測繪人員在湛鋼開疆拓土何其艱辛，而如何在湛鋼建立穩(wěn)定可靠的測量控制網(wǎng)，就是首先要面臨的問題。為確保平面位置的穩(wěn)定統(tǒng)一，中冶武勘在整個東海島建立了二等GPS網(wǎng)；為了保證高程數(shù)據(jù)的可靠和穩(wěn)定，中冶武勘團(tuán)隊(duì)結(jié)合東海島復(fù)雜的地質(zhì)特點(diǎn)，系統(tǒng)性提出了設(shè)置基巖水準(zhǔn)點(diǎn)的方案，即在湛江建設(shè)四組基巖水準(zhǔn)點(diǎn)與數(shù)十個深樁水準(zhǔn)點(diǎn)，通過精準(zhǔn)測量這些水準(zhǔn)點(diǎn)，為后續(xù)施工和建構(gòu)筑物沉降變形觀測，提供可靠的高程基準(zhǔn)。其中，一個基巖水準(zhǔn)點(diǎn)深達(dá)384米，深植于湛鋼地下穩(wěn)定的基巖面里，形如《西游記》中的“定海神針”，牢牢扎根在南海之中；依靠精密的平面控制網(wǎng)和基巖水準(zhǔn)點(diǎn)，湛鋼從廠區(qū)定位、廠房規(guī)劃、土建施工、設(shè)備安裝到生產(chǎn)檢維修、技術(shù)改造都有了可靠的測量基準(zhǔn)，測量的精度得到有效保障和統(tǒng)一。
隨后，中冶武勘歷時1年半時間，開展了地形圖和管線測量工作，將整個湛鋼按1：500的比例繪制成圖。同時，中冶武勘還開發(fā)了地下管線測繪系統(tǒng)，針對地下管線的作業(yè)流程和特點(diǎn)開發(fā)軟件平臺，實(shí)現(xiàn)了圖形與數(shù)據(jù)的動態(tài)聯(lián)動。
為了讓這些地形圖和地下管線數(shù)據(jù)更好地為湛江鋼鐵的設(shè)計(jì)和建造提供數(shù)據(jù)支撐，中冶武勘借助GIS軟件平臺和大型的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行后臺數(shù)據(jù)管理，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)企業(yè)大比例尺基礎(chǔ)地圖、管網(wǎng)專題圖、各種設(shè)備設(shè)施設(shè)計(jì)圖紙、各種多媒體資料和文檔數(shù)據(jù)的集成管理，并通過Web服務(wù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享與功能共享的服務(wù)模式，建成了二維的湛江鋼鐵基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)（總圖管理系統(tǒng)）。隨后，中冶武勘團(tuán)隊(duì)建立三維的湛江鋼鐵基地地理信息系統(tǒng)，為鋼廠運(yùn)營管理提供基礎(chǔ)地理信息服務(wù)云平臺。
2015年10月4日，強(qiáng)臺風(fēng)“彩虹”從湛江正面登陸，中心最大風(fēng)力16級，給湛鋼帶來了重大損失。在整個報損過程中，湛鋼總圖管理系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用，助力快速查找和判斷受損位置，為湛鋼最大限度止損爭取了寶貴時間。
在二維、三維總圖數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，中冶武勘建立面向湛鋼各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的地理信息共享服務(wù)平臺。該平臺充分結(jié)合二維、三維地理信息技術(shù)，建立了和實(shí)際工廠一對一的數(shù)字化工廠地圖，重點(diǎn)體現(xiàn)廠房建筑信息、設(shè)備信息、管網(wǎng)信息等內(nèi)容，打造了一個信息共享、直觀可視的綜合業(yè)務(wù)管理平臺，為構(gòu)建最終的數(shù)字化運(yùn)營管控平臺奠定了基礎(chǔ)，逐步實(shí)現(xiàn)了企業(yè)地理信息數(shù)據(jù)資源的一體化、集約化管理。
在韶鋼，做出鋼廠智能化的有力嘗試
由于生產(chǎn)要素成本及人力成本的不斷擴(kuò)大，尤其是在確保盈利能力和長期生存能力方面，所有鋼鐵企業(yè)均面臨著史無前例的壓力。如何以低成本實(shí)現(xiàn)工廠安全管理和保障連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)營，如何快速獲取與工廠實(shí)際狀態(tài)一致的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可視化數(shù)字工廠應(yīng)運(yùn)而生。在韶鋼建設(shè)過程中，中冶武勘開始了一系列有力嘗試。
為了推進(jìn)韶鋼智慧工廠建設(shè)，中冶武勘在總圖管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上首先實(shí)現(xiàn)了可視化集成監(jiān)控，為鋼廠后續(xù)延伸開發(fā)出一系列智慧應(yīng)用服務(wù)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。具體而言，就是對全廠各類專題管線按網(wǎng)絡(luò)關(guān)系進(jìn)行梳理，完善管線各類閘閥、儀表等專題數(shù)據(jù)，在地圖上集成管道及附屬設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、各類報警、煤氣水封液位監(jiān)測、煤氣濃度監(jiān)測、視頻監(jiān)控、高危作業(yè)人員監(jiān)控數(shù)據(jù)，整合生產(chǎn)、物流、設(shè)備、能源、環(huán)保多部門業(yè)務(wù)等各類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的集成可視化監(jiān)控和一體化聯(lián)動調(diào)度管理，為設(shè)備查找定位、日常監(jiān)控和應(yīng)急指揮調(diào)度提供便捷的管理平臺，提高應(yīng)急調(diào)度響應(yīng)效率。
應(yīng)急調(diào)度響應(yīng)效率的提高，在韶鋼涉煤氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)中充分體現(xiàn)了出來。這也是中冶武勘在打造鋼廠工業(yè)總圖、建設(shè)二維和部分三維的鋼鐵基地地理信息系統(tǒng)并通過可視化技術(shù)在鋼廠實(shí)現(xiàn)可視化集成監(jiān)控之后，基于平臺為鋼廠提供智慧應(yīng)用延伸服務(wù)的首次有力嘗試。
該管控系統(tǒng)被應(yīng)用于韶鋼涉煤氣作業(yè)的安全防護(hù)工作，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將作業(yè)區(qū)域的煤氣濃度與閥門狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時可視化監(jiān)控，同時支持調(diào)取現(xiàn)場視頻監(jiān)控信號，實(shí)現(xiàn)對作業(yè)區(qū)域的全覆蓋管控。該系統(tǒng)還能利用人員定位手環(huán)對作業(yè)人員進(jìn)行24小時安全防護(hù)監(jiān)控，具有人員廠區(qū)定位、生命體征監(jiān)測等功能，保障作業(yè)安全。該平臺的應(yīng)用，解決了原來信息不集中、響應(yīng)不及時的問題，并通過可視化的手段直觀地展現(xiàn)整個涉煤氣作業(yè)安全情況，及時將現(xiàn)場監(jiān)控畫面推送到監(jiān)控端和管理者手機(jī)上，大大提高了突發(fā)事件的應(yīng)急響應(yīng)效率。雖然是首次嘗試，但卻真正打開了中冶武勘研發(fā)鋼廠智慧應(yīng)用的大門。
在鄂鋼，打造可視化的數(shù)字“孿生”鋼廠
2019年，鄂鋼建成智慧工廠的管控中心，受到全行業(yè)的高度關(guān)注。如何讓鋼廠成為真正的可視化數(shù)字工廠，把整個鋼廠完整地搬進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，打造一個集大成的智慧工廠，中冶武勘開展了進(jìn)一步的深度嘗試。
他們以三維地理信息技術(shù)為基礎(chǔ)，將鋼廠運(yùn)營技術(shù)與北斗高精定位、熱紅外測溫、物聯(lián)網(wǎng)等國內(nèi)外領(lǐng)先技術(shù)深度集成，逐步完善企業(yè)安全可視化管控平臺，打造了包括煤氣安全總線系統(tǒng)、液態(tài)金屬安全總線系統(tǒng)、高爐數(shù)字孿生系統(tǒng)、員工動態(tài)可視化系統(tǒng)等4個子系統(tǒng)，保障鋼廠的風(fēng)險監(jiān)控主線建設(shè)。鄂鋼全廠的管理就像擁有了一個聰明的“大腦”，正在逐漸“智慧”起來。在2020年1月2日中國寶武綠色發(fā)展與智慧制造現(xiàn)場會上，“鄂鋼全廠可視化平臺”的驚艷亮相，吸引了與會代表及媒體的高度關(guān)注。
安全生產(chǎn)重于泰山，鋼廠的安全生產(chǎn)就更是關(guān)乎國計(jì)民生的大事。在鄂鋼智慧工廠建設(shè)過程中，為了助力鋼企充分貫徹“以人為本，安全第一”的管理理念，中冶武勘抓住煤氣生產(chǎn)作業(yè)安全和液態(tài)金屬輸運(yùn)安全兩條主線，為風(fēng)險管控提供空間數(shù)據(jù)支撐，充分保障鋼廠的設(shè)備和人員安全。具體而言，該平臺通過對鋼鐵企業(yè)煤氣生產(chǎn)作業(yè)安全和液態(tài)金屬輸運(yùn)兩大鋼鐵企業(yè)核心危險源進(jìn)行可視化管理，實(shí)現(xiàn)能源介質(zhì)管網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測、液態(tài)金屬流轉(zhuǎn)、人員動態(tài)的三維可視化，實(shí)現(xiàn)煤氣總線和液態(tài)金屬總線及其他重大危險源的可視化管控、智能分析和實(shí)時預(yù)警，同時對作業(yè)人員和運(yùn)輸車輛的跟蹤定位，將事故的被動處置變成風(fēng)險的主動預(yù)防，為防范重大風(fēng)險和應(yīng)急處置創(chuàng)造了智能技術(shù)條件，為鋼企的價值創(chuàng)造主線保駕護(hù)航，被行業(yè)內(nèi)譽(yù)為“智慧工廠安全生產(chǎn)的守護(hù)者”。在韶鋼涉煤氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，中冶武勘在鄂鋼煤氣、液態(tài)金屬和高爐安全生產(chǎn)的智慧技術(shù)應(yīng)用上取得重大突破，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首創(chuàng)。
當(dāng)前，中冶武勘正在嘗試在系統(tǒng)中接入更多鋼廠生產(chǎn)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，不斷豐富可視化平臺信息，逐步實(shí)現(xiàn)虛擬工廠與物理工廠的同步。通過將鋼鐵企業(yè)縱橫交錯的地上、地下管網(wǎng)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑及廠房內(nèi)設(shè)備完整搬進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)合工廠運(yùn)營技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化動態(tài)管理，中冶武勘為智能制造的“孿生”工廠提供可以承載的空間信息平臺，實(shí)現(xiàn)了對高爐全生命周期的“全方位孿生式”實(shí)時監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)智慧工廠技術(shù)的重大進(jìn)步。
在不久的將來，中冶武勘將為國內(nèi)外眾多大型廠礦建立一個又一個基于可視化平臺而生的“孿生鋼廠”，為鋼廠的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航，使鋼廠的管理運(yùn)營更加智能、更加高效、更加安全，助力全國鋼鐵企業(yè)率先迎來智慧化時代。
《中國冶金報》（2020年07月23日 04版四版）
