姚海峰，吳禮云，陳素君，陳德磊

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北唐山 063200）

引言

2015年5月國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《中國(guó)制造2025》，部署加快推進(jìn)實(shí)施“中國(guó)制造2025”，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)升級(jí)。工業(yè)生產(chǎn)從工業(yè)4.0、工業(yè)信息化到智能制造、無(wú)人工廠。依托優(yōu)勢(shì)企業(yè)，緊扣關(guān)鍵工序智能化，在基礎(chǔ)條件好、有迫切需求的行業(yè)中，逐步實(shí)施關(guān)鍵崗位調(diào)整自動(dòng)化，生產(chǎn)過(guò)程智能優(yōu)化控制等試點(diǎn)示范及應(yīng)用推廣以提高企業(yè)其核心競(jìng)爭(zhēng)力。

目前國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)基本處于自動(dòng)化和信息化階段，甚至很多企業(yè)還沒(méi)有走完自動(dòng)化，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)為適應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的新形勢(shì)、新任務(wù)，逐步對(duì)能源管理工作、構(gòu)建智慧能源體系開展了相關(guān)工作[1]。

1 構(gòu)建目標(biāo)

智慧燃?xì)庀到y(tǒng)是以燃?xì)膺\(yùn)行安全為準(zhǔn)則，緊密結(jié)合燃?xì)庀到y(tǒng)的產(chǎn)供用環(huán)節(jié)，以數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、計(jì)量分析系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、成本分析結(jié)算系統(tǒng)等信息為數(shù)據(jù)源，利用大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度、系統(tǒng)安全、設(shè)備維護(hù)、效益評(píng)價(jià)等業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)綜合管理，解決鋼鐵企業(yè)燃?xì)庀到y(tǒng)中普遍存在的信息孤島、數(shù)據(jù)沉睡的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、聯(lián)動(dòng)控制、智慧調(diào)度，為燃?xì)庀到y(tǒng)的調(diào)配和設(shè)備維護(hù)提供科學(xué)的決策，最大限度地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

2 智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的構(gòu)架設(shè)計(jì)

智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示：包括了軟硬件設(shè)施、數(shù)據(jù)分析中心、智慧應(yīng)用和管理訪問(wèn)四個(gè)大的方面。

圖1 智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

（1）軟硬件設(shè)施：以智慧化需求為出發(fā)點(diǎn)，建立一個(gè)可擴(kuò)充的體系結(jié)構(gòu)，滿足信息化、智慧化的發(fā)展需求，包括服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)設(shè)備、分析算法、數(shù)據(jù)管理以及各個(gè)分項(xiàng)功能應(yīng)用的子系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確?；A(chǔ)設(shè)施的安全可靠、擴(kuò)充需求即安全穩(wěn)定。

（2）數(shù)據(jù)分析中心：是實(shí)現(xiàn)所有采集數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、分析的數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)供用各個(gè)階段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，利用數(shù)學(xué)算法將數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析計(jì)算。

（3）智慧應(yīng)用：通過(guò)數(shù)據(jù)中心完成對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算、趨勢(shì)預(yù)測(cè)，能夠動(dòng)態(tài)的平衡燃?xì)庀到y(tǒng)的產(chǎn)供用平衡，能夠有效的分析設(shè)備所處的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制、優(yōu)化調(diào)度、智能調(diào)配。

（4）管理分級(jí)訪問(wèn)：向不同級(jí)別、不同分工的管理、操作人員提供燃?xì)庀到y(tǒng)的基本狀況，包括操作的最優(yōu)化控制、設(shè)備控制的管理建議、限制調(diào)配的問(wèn)題點(diǎn)以及流程管理等方面的建議，增強(qiáng)不同管理人員和系統(tǒng)之間的互動(dòng)和思考。

3 主要功能設(shè)計(jì)

通過(guò)數(shù)據(jù)采集、管壓、管網(wǎng)調(diào)度等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)燃?xì)庀到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并采用可視化的方式有機(jī)整合燃?xì)夤芾聿块T與燃?xì)庠O(shè)施，將海量信息進(jìn)行及時(shí)分析與處理，并做出相應(yīng)的處理結(jié)果與輔助決策建議，以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理燃?xì)庀到y(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)、輸配等流程，從而達(dá)到“智慧”狀態(tài)。

（1）集中監(jiān)控系統(tǒng)

整合單套設(shè)備及設(shè)施的監(jiān)控設(shè)施，單套設(shè)施及系統(tǒng)畫面分散，不利于集中監(jiān)控和操作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求監(jiān)控系統(tǒng)集中控制，結(jié)合介質(zhì)相關(guān)性和系統(tǒng)關(guān)聯(lián)控制方面，整合控制畫面，要求畫面內(nèi)容簡(jiǎn)潔，同時(shí)能夠表述出介質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性，監(jiān)控設(shè)施之間具有互換性和替代性，其目的是減少監(jiān)機(jī)監(jiān)盤人員的操作量，減員增效，提高勞動(dòng)效率。

（2）燃?xì)夤芫W(wǎng)地理信息系統(tǒng)

燃?xì)夤芫W(wǎng)及設(shè)備設(shè)施的地理信息系統(tǒng)作為燃?xì)夤芫W(wǎng)的直觀展示與查詢統(tǒng)計(jì)的工具，為燃?xì)夤芫W(wǎng)從煤氣發(fā)生、煤氣輸配到用戶使用上全流程掌握燃?xì)夤芫W(wǎng)的分布、使用、安全等情況，為燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃、使用維護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的全覆蓋，對(duì)各種介質(zhì)的煤氣管道的溫度、介質(zhì)、壓力、流量等屬性特征進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、空間定位，直接了解管道走向、間距、動(dòng)態(tài)模擬出管道的運(yùn)行參數(shù)，提供燃?xì)夤艿劳话l(fā)事故應(yīng)急救援處理的決策方案，系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖2。

圖2 燃?xì)夤芫W(wǎng)地理信息系統(tǒng)

（3）設(shè)備狀態(tài)維修

目前的設(shè)備定修、預(yù)防性維修轉(zhuǎn)向設(shè)備狀態(tài)維修，通過(guò)設(shè)備的監(jiān)測(cè)、歷史維修數(shù)據(jù)，著眼于追蹤每臺(tái)設(shè)備具體運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)的發(fā)展、變化規(guī)律，并結(jié)合歷史趨勢(shì)、同期故障、類似事例等，掌握預(yù)判設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)演變形勢(shì)和劣化程度，對(duì)運(yùn)行設(shè)備的維修做到預(yù)判和提示，防止出現(xiàn)事后維修和預(yù)防維修的降低維修次數(shù)，延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間，即有效杜絕設(shè)備故障的發(fā)生，又避免過(guò)度維修的浪費(fèi)。

（4）管理用戶分級(jí)分權(quán)系統(tǒng)

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP登錄，對(duì)登錄用戶采取分級(jí)機(jī)制，權(quán)限從低到高分為三級(jí)，依次為：訪問(wèn)級(jí)（管理人員）、監(jiān)視級(jí)（專業(yè)人員）、系統(tǒng)級(jí)（操作人員）、對(duì)用戶登錄顯示的內(nèi)容有所區(qū)別：訪問(wèn)級(jí)——僅顯示煤氣是否放散、指標(biāo)是否完成等，監(jiān)視級(jí)——能夠顯示調(diào)整的過(guò)程；系統(tǒng)級(jí)——能夠顯示具體參數(shù)。

（5）調(diào)度數(shù)據(jù)分析輔助

燃?xì)庹{(diào)度主要采用以電話調(diào)度的方式進(jìn)行，通過(guò)監(jiān)測(cè)用戶煤氣量實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)并以人工下達(dá)指令的方式實(shí)現(xiàn)，在此模式下，信息量少且滯后，不能有效調(diào)配，時(shí)而使用量不足表現(xiàn)為壓力升高，放散增加；時(shí)而使用量突然增加表現(xiàn)為管網(wǎng)壓力下降。煤氣調(diào)度單元只負(fù)責(zé)按計(jì)劃生產(chǎn)調(diào)度，不能對(duì)用戶消耗變化做出實(shí)時(shí)的調(diào)整，導(dǎo)致煤氣的生產(chǎn)使用過(guò)程有一定的盲目性。

分析大用戶用氣特點(diǎn)，總結(jié)用氣變化規(guī)律，及時(shí)調(diào)整煤氣用量，控制管網(wǎng)壓力波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超前控制。例如：冷軋作業(yè)部焦?fàn)t煤氣用量，統(tǒng)計(jì)前期鋼種、加熱溫度、煤氣量的數(shù)據(jù)，分析總結(jié)用氣量變化情況，根據(jù)用氣量變化情況，用戶調(diào)整更換軋制鋼種時(shí)調(diào)度系統(tǒng)及時(shí)作出調(diào)整準(zhǔn)備。

（6）用戶效益評(píng)價(jià)系統(tǒng)

燃?xì)庀到y(tǒng)的特點(diǎn)是以熱軋混合站為4種燃?xì)饨橘|(zhì)的調(diào)配中心，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)4種燃?xì)饨橘|(zhì)的交互、替用和調(diào)配，實(shí)現(xiàn)燃料的二次最優(yōu)分配。

通過(guò)燃?xì)饨橘|(zhì)的混配比例，調(diào)整混合煤氣的燃料結(jié)構(gòu)，導(dǎo)入用戶成本構(gòu)成，建立效益最大化、外購(gòu)燃料成本最低的智能化調(diào)配系統(tǒng)。

4 展望

雖然目前的智慧燃?xì)庀到y(tǒng)只是停留在構(gòu)思、想法的層面，但是隨著工業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化水平的不斷提高，智慧燃?xì)庀到y(tǒng)必將提上企業(yè)的建設(shè)日程。智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的構(gòu)建符合國(guó)家工業(yè)強(qiáng)國(guó)夢(mèng)的戰(zhàn)略要求，立足于減員增效、運(yùn)行安全穩(wěn)定、效益最大化的高度，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳素君，吳禮云，王濤，李金.建設(shè)鋼鐵企業(yè)智慧能源體系的構(gòu)想[J]. 山西冶金，2016，39（1）：40-42.

收稿日期：2017-11-30