CN115222083A - 基于工业互联网的炼钢集控系统、方法及介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于工业互联网的炼钢集控系统、方法及介质，包括：操作导航模块：制作作业标准化和操作流程规范化，指导集控中心操作；区域指示模块：将包括工艺、生产、设备和材料数据的区域数据融合，推送到相关责任岗位；全厂指示模块：将包括产量、质量、成本、设备、安防、能源和环保数据的全厂数据进行融合，推送到相关责任岗位；环境监控模块：通过监测探头进行人员定位和行为辨识，监测环境职业危害信息和污染物排放信息，实时采集环境感知监测数据，并通过预设阈值进行环境监测报警，实现对危险区域和人员危险行为的管控。本发明通过操作导航、区域指示、全厂指示，让集控后的操作更规范，信息更全局、数据更重点。

Description

基于工业互联网的炼钢集控系统、方法及介质

技术领域

本发明涉及炼钢集控技术领域，具体地，涉及一种基于工业互联网的炼钢集控系统、方法及介质。尤其地，涉及一种基于智能工厂平台iPlat的炼钢集控系统。

背景技术

近年来，随着集控项目的陆续实施，缺乏统一的解决方案来挖掘、展示集控的内涵，本发明的目的是提供一种基于智能工厂平台的炼钢集控技术、数据融合的方法。传统的企业信息化架构分为基础自动化、过程自动化、制造执行、企业资源计划、数据仓库五层架构，信息由下而上的传递过程中数据的维度、域度增强，但数据实时性、数据颗粒度在降低，传统集控系统人机交互界面按层级分类、面向系统，操作员、工程师及管理者需要从不同层级的系统获取信息，利用个人经验洞察知识。

基于工业互联网平台的集控系统面向对象、面向过程的创新应用统筹数据的域度、实时性、颗粒度等维度。实现工厂内部系统纵向集成，信息互联互通、数据融合。基于工业互联网平台的集控方法：操作导航、区域指示、全厂指示提供了面向对象、面向过程，提供统一的人机交互系统、界面，让生产更顺畅、系统更集成、信息更直观、数据融合创造价值。

目前钢铁企业多数以自动化生产作业，对于钢铁行业的数据需要进行实时进行监控，保证生产顺利进行。目前钢铁生产运行过程的监控系统都是基于PC机的，管理和技术人员不能实时了解能源数据以及能源供应设备运行状态，有异常问题时不能第一时间作出判断和处理，导致异常问题的扩大，并造成影响整个生产系统。

专利文献CN112507275A(申请号：CN202011504217.8)一种工业大数据互联网生态平台。其中，该平台包括：科研外网：用于研究、开发、优化、管理硬件及软件模型；企业内网：基于科研外网获取的硬件和软件模型构建实时大数据分析系统，并进行实际应用；管理外网：汇总企业实际生产过程中的问题，并进行第一级分析和第二级分析，汇总的问题以及两级分析的结果通过展示系统进行展示。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于工业互联网的炼钢集控系统、方法及介质。

根据本发明提供的基于工业互联网的炼钢集控系统，包括：

操作导航模块：制作作业标准化和操作流程规范化，指导集控中心操作；

区域指示模块：将包括工艺、生产、设备和材料数据的区域数据融合，推送到相关责任岗位；

全厂指示模块：将包括产量、质量、成本、设备、安防、能源和环保数据的全厂数据进行融合，推送到相关责任岗位；

环境监控模块：通过监测探头进行人员定位和行为辨识，监测环境职业危害信息和污染物排放信息，实时采集环境感知监测数据，并通过预设阈值进行环境监测报警，实现对危险区域和人员危险行为的管控。

优选的，还包括信息收集模块：用于收集配置各设备的用户、型号、运行参数、环境参数、技术协议信息，为设备的快速接入匹配提供支撑。

优选的，还包括运维信息模块：用于存储设备的包括运维组织、运维人员、运维器具、日常巡检和故障检修的运维事件信息，为设备运维的规范管理建立统一数据模型。

优选的，还包括运营信息模块：用于存储设备的日常运营分析、计划筹措和报表统计数据，为设备用户、投资方、运维方的运营管理和辅助决策提供数据支撑。

优选的，所述操作导航模块包括：

对铁水预处理、转炉、精炼、连铸的子系统的操作流程衔接、操作权限切换和操作地点变更进行信息提示和总览；

所述铁水预处理的子系统包括脱硫、扒渣、加料、台车和测温；

所述转炉的子系统包括转炉本体、氧枪、副枪、炉后吹氩、除尘、付原料和合金；

所述精炼的子系统包括加热、喂丝、台车和顶枪；

所述连铸的子系统包括共通、扇形段、引锭杆、切割机和辊道。

优选的，所述区域指示模块包括：对铁水预处理、转炉、精炼和连铸工序的生产、工艺、设备、能源的信息进行整合、数据融合、分析和展示。

优选的，所述全厂指示模块包括：对炼钢专业的生产计划与实绩、产量、质量和成本信息进行整合、数据融合、分析和展示。

根据本发明提供的基于工业互联网的炼钢集控方法，包括：

炼钢作业分析步骤：对集控前各工序的操作工位、作业规范、集控后的工位规划、辅助智能装备条件进行分析；

人机交互步骤：采用智能工厂平台组态组件进行操作导航、区域指示、全厂指示；

系统验证及测试步骤：对人机交互的数据进行实时逻辑验证、离线测试、上线测试、生产过程优化。

优选的，还包括监控和报警步骤：

通过监测探头识别人员行为并跟踪人员定位，监测环境职业危害信息和污染物排放信息，实时采集环境感知监测数据；

通过可控参数的预设阈值进行异常时间报警、安全风险报警、危险区域提示和污染排放超标预警，实现对危险区域和人员危险行为的管控。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供了一种基于智能工厂平台的炼钢集控系统：操作导航、区域指示、全厂指示，是集控技术的创新，让集控后的操作更规范，信息更全局、数据更重点；

2、本发明提供了炼钢4类工序操作导航，对铁水预处理、转炉、精炼、连铸4大工序作业手册规范，对操作过程进行了规范化；

3、本发明提供了炼钢4类工序的区域指示，汇聚L3、L2、L1系统数据，其中L3数据1套，L2数据6套，L1数据35套，对区域管理更加细致化；

4、本发明提供了若干类炼钢全厂指示，以高实时性、细颗粒度数据为基础，构建面向对象、面向过程的创新应用，如计划与实绩、产量、质量、成本、能环等系统的分析与展示，对全厂的发展进行管控，方便实用，提高了管理的效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为基于智能工厂平台iPlat的集控系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

根据本发明提供的基于工业互联网的炼钢集控系统，包括：操作导航模块：制作作业标准化和操作流程规范化，指导集控中心操作；区域指示模块：将包括工艺、生产、设备和材料数据的区域数据融合，推送到相关责任岗位；全厂指示模块：将包括产量、质量、成本、设备、安防、能源和环保数据的全厂数据进行融合，推送到相关责任岗位；环境监控模块：通过监测探头进行人员定位和行为辨识，监测环境职业危害信息和污染物排放信息，实时采集环境感知监测数据，并通过预设阈值进行环境监测报警，实现对危险区域和人员危险行为的管控。

还包括：信息收集模块：用于收集配置各设备的用户、型号、运行参数、环境参数、技术协议信息，为设备的快速接入匹配提供支撑。运维信息模块：用于存储设备的包括运维组织、运维人员、运维器具、日常巡检和故障检修的运维事件信息，为设备运维的规范管理建立统一数据模型。运营信息模块：用于存储设备的日常运营分析、计划筹措和报表统计数据，为设备用户、投资方、运维方的运营管理和辅助决策提供数据支撑。

所述操作导航模块包括：对铁水预处理、转炉、精炼、连铸的子系统的操作流程衔接、操作权限切换和操作地点变更进行信息提示和总览；所述铁水预处理的子系统包括脱硫、扒渣、加料、台车和测温；所述转炉的子系统包括转炉本体、氧枪、副枪、炉后吹氩、除尘、付原料和合金；所述精炼的子系统包括加热、喂丝、台车和顶枪；所述连铸的子系统包括共通、扇形段、引锭杆、切割机和辊道。

所述区域指示模块包括：对铁水预处理、转炉、精炼和连铸工序的生产、工艺、设备、能源的信息进行整合、数据融合、分析和展示。所述全厂指示模块包括：对炼钢专业的生产计划与实绩、产量、质量和成本信息进行整合、数据融合、分析和展示。

根据本发明提供的基于工业互联网的炼钢集控方法，包括：炼钢作业分析步骤：对集控前各工序的操作工位、作业规范、集控后的工位规划、辅助智能装备条件进行分析；人机交互步骤：采用智能工厂平台组态组件进行操作导航、区域指示、全厂指示；系统验证及测试步骤：对人机交互的数据进行实时逻辑验证、离线测试、上线测试、生产过程优化。

还包括监控和报警步骤：通过监测探头识别人员行为并跟踪人员定位，监测环境职业危害信息和污染物排放信息，实时采集环境感知监测数据；通过可控参数的预设阈值进行异常时间报警、安全风险报警、危险区域提示和污染排放超标预警，实现对危险区域和人员危险行为的管控。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

实施例2：

实施例2为实施例1的优选例。

如图1，根据本发明提供的基于工业互联网的炼钢集控系统，包括：

操作导航模块：制作作业标准化和操作流程规范化，指导集控中心操作；

操作导航模块分为铁水预处理、转炉、LF炉、精炼炉、板坯连铸、方坯连铸等六个子模块；每个子模块涉及制作作业标准化与操作流程规范化两方面的内容，以转炉子模块为例，制作作业标准分为如下步骤：设备工艺标准、开炉及烘炉、冶炼、溅渣、炉衬维护、故障处理、停炉洗炉、拆炉等7个标准步骤；操作流程规范化对转炉子模块的关键操作流程进行规范化，分为如下步骤：炉次开始、冶炼开始、转炉倾动、模式选择、吹炼、测温取样、冶炼中止、出钢、溅渣、倒渣、冶炼结束等11个步骤。操作导航模块通过基础自动化软件逻辑处理，通过人机交互界面，对上述11个步骤进行操作指导、状态提示、全局概览等。

本发明以转炉子模块为例进行阐述，本集控系统的六个子模块分别包含不同的制作作业标准化步骤与操作流程规范化步骤。

区域指示模块：将工艺、生产、设备及材料数据融合，推送到相关责任岗位；

数据融合包含指数据处理、数据汇聚、数据关联、数据存贮等内容；区域内工艺、生产、设备及材料数据来自不同的对象，如现场设备(特殊仪表、传感器、机电一体品等)、基础自动化PLC、人机交互HMI、过程自动化等，数据从各种系统汇聚而来，其数据的类型各不相同、数据的颗粒度也不尽相同、数据的原始结构也各有差异，所以要在数据汇聚前对数据进行处理，如噪音处理、异点剔除等；处理完的数据还需数据关联、时序匹配等；数据存贮是将不同类型的数据分别存贮在时序数据库、关系数据库、实时数据库中，为面向对象、面向过程的创新应用打下基础。以转炉区域指示为例，面向对象：操作员、质量工程师、工艺工程师，面向过程：冶炼一炉钢过程，采取ETL(数据抽取)方式汇聚来自过程控制系统、检化验分析系统的关系型数据，OPC方式读取来自基层自动化系统、人机交互系统的数据，现场总线方式读取特殊仪表、传感器的数据。将计划、产量、消耗、成分等方面的数据融合展示，推送到相关责任岗位。

全厂指示模块：将产量、质量、成本、设备、安防、能源和环保数据融合，推送到相关责任岗位；

数据融合模块：将炼钢L3、铁水预处理L2、转炉L2、精炼L2、连铸L2进行整合并展示；所述L2，L3分别代表过程计算机和远程计算机。

以炼钢全厂指示为例，面向对象：厂部级、车间级管理者，面向专业：炼钢专业的关键绩效指标，采取ETL(数据抽取)、微服务等方式汇聚来自过程控制系统、制造执行系统、企业资源系统的关系型数据，时序型数据。将计划、产量、成本、质量、库存、物流、安全、能源、环保等方面的数据融合展示，推送到相关责任岗位。全厂指示模块融合过程自动化(主工艺线L2、辅助L2等)、制造执行系统(炼钢L3)、其他专项信息化系统(能环信息系统)相关信息，融合展示。

基于智能工厂平台iPlat的炼钢集控系统；炼钢操作导航、炼钢区域指示、炼钢全厂指示典型的实施方式：

首先，炼钢作业分析，对集控前各工序的操作工位、作业规范、集控后的工位规划、辅助智能装备条件进行分析，炼钢作业分析分为铁水预处理、转炉、精炼、连铸等工序，以转炉为例，通过对转炉炉前、炉后、除尘、汽化等操作工位的作业分析决定优先进入集控中心，操作地点、操作权限的变化、辅助智能装备的部署在作业规范中明确。

其次，操作导航、区域指示、全厂指示设计，操作导航及区域指示涉及铁水预处理、转炉、精炼、连铸等4个工序，全厂指示涉及炼钢的质量、成本、计划、安全、能环。

再次，数据汇聚，涉及脱硫、转炉、精炼、连铸4个区域MES(L3)系统1套，4个区域L2系统6套，4个区域35套PLC，共1500条数据汇聚iPlat智能工厂平台，其中L2、L3数据通过微服务的方式汇聚在时序数据库influxDB，L1数据通过OPC方式汇聚在实时数据库iHyDB。

再次，人机交互界面设计，采用智能工厂平台iPlat组态组件B/S架构CVS，画面点位84112点，完成操作导航、区域指示、全厂指示的人机交互界面设计共40幅。

最后，系统验证及测试，人机交互界面数据实时性逻辑验证，离线测试、上线，在生产过程中优化功能等。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于工业互联网的炼钢集控系统，其特征在于，包括：

操作导航模块：制作作业标准化和操作流程规范化，指导集控中心操作；

区域指示模块：将包括工艺、生产、设备和材料数据的区域数据融合，推送到相关责任岗位；

全厂指示模块：将包括产量、质量、成本、设备、安防、能源和环保数据的全厂数据进行融合，推送到相关责任岗位；

环境监控模块：通过监测探头进行人员定位和行为辨识，监测环境职业危害信息和污染物排放信息，实时采集环境感知监测数据，并通过预设阈值进行环境监测报警，实现对危险区域和人员危险行为的管控。

2.根据权利要求1所述的基于工业互联网的炼钢集控系统，其特征在于，还包括信息收集模块：用于收集配置各设备的用户、型号、运行参数、环境参数、技术协议信息，为设备的快速接入匹配提供支撑。

3.根据权利要求1所述的基于工业互联网的炼钢集控系统，其特征在于，还包括运维信息模块：用于存储设备的包括运维组织、运维人员、运维器具、日常巡检和故障检修的运维事件信息，为设备运维的规范管理建立统一数据模型。

4.根据权利要求1所述的基于工业互联网的炼钢集控系统，其特征在于，还包括运营信息模块：用于存储设备的日常运营分析、计划筹措和报表统计数据，为设备用户、投资方、运维方的运营管理和辅助决策提供数据支撑。

5.根据权利要求1所述的基于工业互联网的炼钢集控系统，其特征在于，所述操作导航模块包括：

对铁水预处理、转炉、精炼、连铸的子系统的操作流程衔接、操作权限切换和操作地点变更进行信息提示和总览；

所述铁水预处理的子系统包括脱硫、扒渣、加料、台车和测温；

所述转炉的子系统包括转炉本体、氧枪、副枪、炉后吹氩、除尘、付原料和合金；

所述精炼的子系统包括加热、喂丝、台车和顶枪；

所述连铸的子系统包括共通、扇形段、引锭杆、切割机和辊道。

6.根据权利要求1所述的基于工业互联网的炼钢集控系统，其特征在于，所述区域指示模块包括：对铁水预处理、转炉、精炼和连铸工序的生产、工艺、设备、能源的信息进行整合、数据融合、分析和展示。

7.根据权利要求1所述的基于工业互联网的炼钢集控系统，其特征在于，所述全厂指示模块包括：对炼钢专业的生产计划与实绩、产量、质量和成本信息进行整合、数据融合、分析和展示。

8.一种基于工业互联网的炼钢集控方法，其特征在于，采用权利要求1-7中任一种或任多种所述的基于工业互联网的炼钢集控系统，包括：

炼钢作业分析步骤：对集控前各工序的操作工位、作业规范、集控后的工位规划、辅助智能装备条件进行分析；

人机交互步骤：采用智能工厂平台组态组件进行操作导航、区域指示、全厂指示；

系统验证及测试步骤：对人机交互的数据进行实时逻辑验证、离线测试、上线测试、生产过程优化。

9.根据权利要求8所述的基于工业互联网的炼钢集控方法，其特征在于，还包括监控和报警步骤：

通过监测探头识别人员行为并跟踪人员定位，监测环境职业危害信息和污染物排放信息，实时采集环境感知监测数据；

通过可控参数的预设阈值进行异常时间报警、安全风险报警、危险区域提示和污染排放超标预警，实现对危险区域和人员危险行为的管控。

10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8至9中任一项所述的方法的步骤。

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