案例概述

水泥行業(yè)的發(fā)展目前正處于新舊動能更迭的關鍵階段，自動化、信息化和智能化水平參差不齊，亟需采用信息化和智能化技術，推動生產、管理和營銷模式從局部、粗放向全流程、精細化和綠色低碳發(fā)展方向變革，解決資源、能源與環(huán)境的約束問題，提高生產制造水平和效能，實現(xiàn)水泥行業(yè)高質量發(fā)展。

中國電信圍繞“端+網(wǎng)+云+用”為核心體系，融入5G、AI、云、MEC等ICT技術，以“三化（自動化、信息化、數(shù)字化）深度融合、生產與經(jīng)營全面協(xié)同”為主線，打造創(chuàng)新標桿工廠智能化場景，實現(xiàn)“三個統(tǒng)一、兩個升級、一個融合”“321”建設目標。該項目涉及礦山開采、生料制備、熟料煅燒、水泥磨粉、包裝發(fā)運各環(huán)節(jié)，將生產大腦與經(jīng)營大腦的融合，以經(jīng)營指標分析為目標，通過向業(yè)務項的分解，指導多業(yè)務協(xié)同，實現(xiàn)精準生產、提質增效、降耗減排等目標。

應用場景

場景1：水泥燒成及生料粉磨能耗優(yōu)化

基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)思路和降低碳排放的需求，進一步改善現(xiàn)有系統(tǒng)的自動程度與能耗優(yōu)化能力，在現(xiàn)有MPC系統(tǒng)之上建設水泥燒成及原料粉磨能耗優(yōu)化系統(tǒng)（RTO)。該系統(tǒng)是一個基于原水泥窯、磨MPC系統(tǒng)之上的工藝參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)（如下圖所示），是對現(xiàn)有成熟MPC系統(tǒng)的進一步優(yōu)化，最終實現(xiàn)對窯、磨系統(tǒng)的穩(wěn)定且低耗的自動駕駛，能夠有效降低CO2排放，提升生產效率。

該系統(tǒng)的技術方案廣泛采用了將機理知識與數(shù)據(jù)融合策略，增加了方案的可解釋性，具體在數(shù)據(jù)預處理（例如：時滯對齊，濾波參數(shù)選取等）、工況判斷（例如：啟停磨、窯尾堆料等）、模型構建（例如：歷史系統(tǒng)狀態(tài)、未來CV設定值和標簽的構造方式），優(yōu)化推薦值合理性判斷（例如：CV內在制約關系的梳理）等方面；同時該方案考慮了針對設備長期工況漸變情況下能夠同步進行模型演進適配的終身學習策略，形成與MPC融合的控制優(yōu)化一體化融合技術體系。能夠通過預測生產系統(tǒng)運行工況，以生產穩(wěn)定與經(jīng)濟性能最優(yōu)為目標計算底層控制回路設定值，通過不斷積累數(shù)據(jù)、挖掘工藝知識，具備不斷提升優(yōu)化空間的自學習能力。

來源：中國電信股份有限公司安徽分公司

場景2：環(huán)保監(jiān)測平臺

宣城水泥工廠排污口或噪聲聲源處放置傳感器和采集終端，分別采集大氣污染物（顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、脫硫脫硝等環(huán)保數(shù)據(jù)）、水污染物、固體廢物和噪聲4種類型的排放量，接著通過不同的協(xié)議進一步將采集到的數(shù)據(jù)進行封裝并匯總到智能傳感網(wǎng)關，智能傳感網(wǎng)關對不同的協(xié)議數(shù)據(jù)進行調度處理，通過 SSL(Secure Sockets Layer 安全套接層） 協(xié)議分別對其數(shù)據(jù)進行加密并最終傳輸、存儲到IoT數(shù)據(jù)管理平臺和數(shù)據(jù)中臺，并配置環(huán)保指標異常排放預警規(guī)則、報警方式、提醒和通知方式功能。

場景3：能源管理平臺

能源管理平臺可對各類用能設備中的各個主要回路的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能質量等各類電氣運行參數(shù)（水和天然氣的流量和實時流量）做實時在線監(jiān)測，支持通過瀏覽器在線設計接線圖等各類監(jiān)控畫面，畫面定期刷新。針對生料磨電耗、煤磨電耗、窯電耗、水泥磨電耗等進行能效分析。從生產、質量、能耗、停機時長等多個方面的績效指標來綜合分析生料磨、煤磨、窯和水泥磨的運行及電耗情況，并通過預先設置好的績效指標上下限進行變色警示。通過與現(xiàn)有系統(tǒng)的融合與對接實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，能夠按照不同時間區(qū)間，從集團、分廠、產線、工序、設備、產品等多維度進行水、電、煤等能源成本的對比環(huán)比分析及價格變化曲線分析，提高企業(yè)能源的自動化和精細化管理水平，對企業(yè)的生產起促進作用，使水泥的生產數(shù)量與質量更有保證。

場景4：無人機AI爆破巡檢+地形采集

海螺首創(chuàng)礦區(qū)無人機爆破巡檢和地貌更新分析應用，首次在地表礦爆破中進行了應用，此項創(chuàng)新不僅可以應用于水泥非金屬地上礦場中，也可以應用到所有地上礦爆破場景中。

無人機通過5G 將監(jiān)控到的礦場高清視頻傳送到天翼云上AI平臺進行分析，當分析到爆破范圍內有人或者設備，AI系統(tǒng)將通過一體化AI平臺進行報警，爆破完成后，無人機采集地形變化，更新3D模型，指導后續(xù)爆破和開采。

在這個應用中，通過5G超級上行技術保證了在多變的地形中5G的覆蓋與帶寬，將原來AI識別500米范圍擴大到了2公里， 通過無死角的大范圍監(jiān)控，減少爆破警戒人員，避免人員安全事故發(fā)生，提升爆破后地形數(shù)據(jù)采集效率，實現(xiàn)了未來無人礦山一體化管理的關鍵一步躍遷。

場景5：5G+AI+云+高清視頻實現(xiàn)多業(yè)務場景智能制造

利用5G的大帶寬、高可靠性特點，對水泥制造和園區(qū)安全，生產過程中需要人力監(jiān)控的點進行了判斷，通過AI開發(fā)出專門算法，在堆料口堵塞，傳動帶崩裂檢測，冒灰污染檢測，翻斗閥檢測等方式進行了機器視覺應用開發(fā)，同時針對園區(qū)人員不安全行為，也都增加了AI 安全檢測，當報警達到閾值，或AI識別出人員不安全行為，會實時告警。

開發(fā)了AI智能預警監(jiān)控平臺，將礦山類，智能制造類，園區(qū)監(jiān)控類AI進行了統(tǒng)一，使巡檢和監(jiān)控效率提升了3~4倍，同時95%的概率避免人為和機械事故造成的事故損失。

場景6：5G+智慧裝船

安徽海螺集團有限責任公司與中國電信合作，開展了“5G+AI+智慧裝船”項目建設，實現(xiàn)了精準動態(tài)作業(yè)場景的應用。通過搭建多視角相機，確定不同相機間同一物體的對應關系，根據(jù)三角測量原理，實時監(jiān)測水泥船位置以及裝船機溜筒位置和姿態(tài)，包括船舷位置、溜筒距船舷偏移比例、物料偏移度等。對數(shù)據(jù)進行AI分析，并通過5G網(wǎng)絡將結果與預警信息傳送到指揮調度中心，基于中心控制算法.發(fā)送指令到裝船機可編程邏輯控制器（PLC)，實時控制裝船機作業(yè)，避免因位置不當引起碰壁、冒灰和其他視野受限情況，實現(xiàn)對裝船作業(yè)的全流程監(jiān)控。項目實施后，生產效率提升70%，人員安全事故數(shù)降低到0。

案例總結

通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，推動企業(yè)數(shù)字化綠色化協(xié)同發(fā)展。本項目通過物聯(lián)網(wǎng)平臺采集終端數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)匯集到專屬云平臺進行分析，構建生產、安全、環(huán)保、財務、銷售、供應鏈、人力資源、綜合管理八大模塊，對生產中的各個環(huán)節(jié)進行指導，實現(xiàn)促進精準生產、提質增效、降耗減排等目標。

改變傳統(tǒng)人工管理方式，企業(yè)能耗顯著下降。平臺建設改變原有人管的管理模式，更多環(huán)節(jié)實現(xiàn)量化，原有礦石成分從看不見摸不著到礦體模型化、可視化，質量從人工化驗到在線自動檢測，能源消耗顯著下降，自項目建成以來，原料磨工序電耗下降1.91%，噸熟料標準煤耗下降1.28%，資源利用率提升了4%，減少廢排34萬噸/年，堆平均CaO合格率提升9.08%，碳排放量下降75萬噸。