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)中存在的風險進行實時預警。
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)化為能夠為企業(yè)帶來持續(xù)效益的智能化產(chǎn)品，是行業(yè)關注思考的問題，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多年的測繪技術沉淀，在60余年的發(fā)展歷程中時刻保持與時俱進，測繪技術一直穩(wěn)居于冶金行業(yè)之首。在此基礎上，中冶武勘從1990年就開始研發(fā)地理信息系統(tǒng)，推進從數(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)代先進技術。迄今為止，中冶武勘已立足鋼鐵企業(yè)，先后服務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，再到鄂鋼智慧工廠建設的集大成，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用領域一路走來的堅實印記。
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于21世紀的現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)。作為最早參與湛鋼建設的中冶子公司，中冶武勘在湛鋼建設之初，就已將把湛鋼建設成為一座百年長青的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)視作使命。
要將湛鋼建設成為跨越世紀的現(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、配套設施的準確的位置和標高，這樣才能保證設備與管道的連接絲毫不差，之后的生產(chǎn)運行能夠保持連續(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，缺乏基準數(shù)據(jù)資料，更不用說完善的城市坐標控制系統(tǒng)，遠遠不能滿足大型建設的精度要求。為了更好地開展建設，并在廠區(qū)建設完成后對鋼鐵基礎地理信息進行實時、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，中冶武勘團隊結(jié)合東海島復雜的地質(zhì)特點，系統(tǒng)性提出了設置基巖水準點的方案，即在湛江建設四組基巖水準點與數(shù)十個深樁水準點，通過精準測量這些水準點，為后續(xù)施工和建構筑物沉降變形觀測，提供可靠的高程基準。其中，一個基巖水準點深達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)和基巖水準點，湛鋼從廠區(qū)定位、廠房規(guī)劃、土建施工、設備安裝到生產(chǎn)檢維修、技術改造都有了可靠的測量基準，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)流程和特點開發(fā)軟件平臺，實現(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計和建造提供數(shù)據(jù)支撐，中冶武勘借助GIS軟件平臺和大型的數(shù)據(jù)庫進行后臺數(shù)據(jù)管理，系統(tǒng)實現(xiàn)了工業(yè)企業(yè)大比例尺基礎地圖、管網(wǎng)專題圖、各種設備設施設計圖紙、各種多媒體資料和文檔數(shù)據(jù)的集成管理，并通過Web服務實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享與功能共享的服務模式，建成了二維的湛江鋼鐵基礎地理信息系統(tǒng)（總圖管理系統(tǒng)）。隨后，中冶武勘團隊建立三維的湛江鋼鐵基地地理信息系統(tǒng)，為鋼廠運營管理提供基礎地理信息服務云平臺。
2015年10月4日，強臺風“彩虹”從湛江正面登陸，中心最大風力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)的基礎上，中冶武勘建立面向湛鋼各業(yè)務應用系統(tǒng)的地理信息共享服務平臺。該平臺充分結(jié)合二維、三維地理信息技術，建立了和實際工廠一對一的數(shù)字化工廠地圖，重點體現(xiàn)廠房建筑信息、設備信息、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)務管理平臺，為構建最終的數(shù)字化運營管控平臺奠定了基礎，逐步實現(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。如何以低成本實現(xiàn)工廠安全管理和保障連續(xù)生產(chǎn)運營，如何快速獲取與工廠實際狀態(tài)一致的基礎數(shù)據(jù)，可視化數(shù)字工廠應運而生。在韶鋼建設過程中，中冶武勘開始了一系列有力嘗試。
為了推進韶鋼智慧工廠建設，中冶武勘在總圖管理系統(tǒng)的基礎上首先實現(xiàn)了可視化集成監(jiān)控，為鋼廠后續(xù)延伸開發(fā)出一系列智慧應用服務打下了堅實基礎。具體而言，就是對全廠各類專題管線按網(wǎng)絡關系進行梳理，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備運行狀態(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、設備、能源、環(huán)保多部門業(yè)務等各類數(shù)據(jù)，實現(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，為設備查找定位、日常監(jiān)控和應急指揮調(diào)度提供便捷的管理平臺，提高應急調(diào)度響應效率。
應急調(diào)度響應效率的提高，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)并通過可視化技術在鋼廠實現(xiàn)可視化集成監(jiān)控之后，基于平臺為鋼廠提供智慧應用延伸服務的首次有力嘗試。
該管控系統(tǒng)被應用于韶鋼涉煤氣作業(yè)的安全防護工作，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)技術，將作業(yè)區(qū)域的煤氣濃度與閥門狀態(tài)進行實時可視化監(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)人員進行24小時安全防護監(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。該平臺的應用，解決了原來信息不集中、響應不及時的問題，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)控端和管理者手機上，大大提高了突發(fā)事件的應急響應效率。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計算機系統(tǒng)，打造一個集大成的智慧工廠，中冶武勘開展了進一步的深度嘗試。
他們以三維地理信息技術為基礎，將鋼廠運營技術與北斗高精定位、熱紅外測溫、物聯(lián)網(wǎng)等國內(nèi)外領先技術深度集成，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)，保障鋼廠的風險監(jiān)控主線建設。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注。
安全生產(chǎn)重于泰山，鋼廠的安全生產(chǎn)就更是關乎國計民生的大事。在鄂鋼智慧工廠建設過程中，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)金屬輸運安全兩條主線，為風險管控提供空間數(shù)據(jù)支撐，充分保障鋼廠的設備和人員安全。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)金屬輸運兩大鋼鐵企業(yè)核心危險源進行可視化管理，實現(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、智能分析和實時預警，同時對作業(yè)人員和運輸車輛的跟蹤定位，將事故的被動處置變成風險的主動預防，為防范重大風險和應急處置創(chuàng)造了智能技術條件，為鋼企的價值創(chuàng)造主線保駕護航，被行業(yè)內(nèi)譽為“智慧工廠安全生產(chǎn)的守護者”。在韶鋼涉煤氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)的基礎上，中冶武勘在鄂鋼煤氣、液態(tài)金屬和高爐安全生產(chǎn)的智慧技術應用上取得重大突破，實現(xiàn)了國內(nèi)首創(chuàng)。
當前，中冶武勘正在嘗試在系統(tǒng)中接入更多鋼廠生產(chǎn)運行的數(shù)據(jù)，不斷豐富可視化平臺信息，逐步實現(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)構復雜的建筑及廠房內(nèi)設備完整搬進計算機系統(tǒng)，結(jié)合工廠運營技術實現(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，實現(xiàn)了對高爐全生命周期的“全方位孿生式”實時監(jiān)測，實現(xiàn)了國內(nèi)智慧工廠技術的重大進步。
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)保駕護航，使鋼廠的管理運營更加智能、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）
