海螺集團智慧水泥綜合體
案例概述
水泥行業的發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展方向變革，解決資源、能源與環境的約束問題，提高生產制造水平和效能，實現水泥行業高質量發展。
中國電信圍繞“端+網+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、數字化）深度融合、生產與經營全面協同”為主線，打造創新標桿工廠智能化場景，實現“三個統一、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、包裝發運各環節，將生產大腦與經營大腦的融合，以經營指標分析為目標，通過向業務項的分解，指導多業務協同，實現精準生產、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化
基于5G+工業互聯網思路和降低碳排放的需求，進一步改善現有系統的自動程度與能耗優化能力，在現有MPC系統之上建設水泥燒成及原料粉磨能耗優化系統（RTO)。該系統是一個基于原水泥窯、磨MPC系統之上的工藝參數優化系統（如下圖所示），是對現有成熟MPC系統的進一步優化，最終實現對窯、磨系統的穩定且低耗的自動駕駛，能夠有效降低CO2排放，提升生產效率。
該系統的技術方案廣泛采用了將機理知識與數據融合策略，增加了方案的可解釋性，具體在數據預處理（例如：時滯對齊，濾波參數選取等）、工況判斷（例如：啟停磨、窯尾堆料等）、模型構建（例如：歷史系統狀態、未來CV設定值和標簽的構造方式），優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融合的控制優化一體化融合技術體系。能夠通過預測生產系統運行工況，以生產穩定與經濟性能最優為目標計算底層控制回路設定值，通過不斷積累數據、挖掘工藝知識，具備不斷提升優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：環保監測平臺
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、脫硫脫硝等環保數據）、水污染物、固體廢物和噪聲4種類型的排放量，接著通過不同的協議進一步將采集到的數據進行封裝并匯總到智能傳感網關，智能傳感網關對不同的協議數據進行調度處理，通過 SSL(Secure Sockets Layer 安全套接層） 協議分別對其數據進行加密并最終傳輸、存儲到IoT數據管理平臺和數據中臺，并配置環保指標異常排放預警規則、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、電能質量等各類電氣運行參數（水和天然氣的流量和實時流量）做實時在線監測，支持通過瀏覽器在線設計接線圖等各類監控畫面，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。通過與現有系統的融合與對接實現數據共享，能夠按照不同時間區間，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比分析及價格變化曲線分析，提高企業能源的自動化和精細化管理水平，對企業的生產起促進作用，使水泥的生產數量與質量更有保證。
場景4：無人機AI爆破巡檢+地形采集
海螺首創礦區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控，減少爆破警戒人員，避免人員安全事故發生，提升爆破后地形數據采集效率，實現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+高清視頻實現多業務場景智能制造
利用5G的大帶寬、高可靠性特點，對水泥制造和園區安全，生產過程中需要人力監控的點進行了判斷，通過AI開發出專門算法，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，同時針對園區人員不安全行為，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。
開發了AI智能預警監控平臺，將礦山類，智能制造類，園區監控類AI進行了統一，使巡檢和監控效率提升了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，實現了精準動態作業場景的應用。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，根據三角測量原理，實時監測水泥船位置以及裝船機溜筒位置和姿態，包括船舷位置、溜筒距船舷偏移比例、物料偏移度等。對數據進行AI分析，并通過5G網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，避免因位置不當引起碰壁、冒灰和其他視野受限情況，實現對裝船作業的全流程監控。項目實施后，生產效率提升70%，人員安全事故數降低到0。
案例總結
通過工業互聯網平臺，推動企業數字化綠色化協同發展。本項目通過物聯網平臺采集終端數據，將數據匯集到專屬云平臺進行分析，構建生產、安全、環保、財務、銷售、供應鏈、人力資源、綜合管理八大模塊，對生產中的各個環節進行指導，實現促進精準生產、提質增效、降耗減排等目標。
改變傳統人工管理方式，企業能耗顯著下降。平臺建設改變原有人管的管理模式，更多環節實現量化，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。
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