前言

鋼鐵是國民經濟的中流砥柱，是國家的命脈，是國家生存和發展的物質保障。鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業，是國家經濟水平和綜合國力的重要標志。隨著工業互聯網、工業4.0等新一輪工業革命的興起，同時為了適應科學技術的不斷發展及地理環境演變的新趨勢和新要求，智慧鋼廠成為我國煉鋼企業數字化轉型升級、應對能源變革的新舉措，其智能系統建設成為當前亟待解決的問題。

建設背景

市場背景

鋼鐵工業是典型的資源、能源密集型行業。為了推動我國鋼鐵工業“雙碳”目標的實現，鋼鐵企業應強化數字化、智能化技術應用，通過加強數字化管理、推動智慧制造，助力生產過程的綠色化、集約化、互聯化，從而降低生產過程碳排放。從而推動實現鋼鐵工業的智慧制造等。

政策背景

2023年02.《數字中國建設整體布局規劃》，要推動數字技術和實體經濟融合，在工業等重點領域，加快數字技術創新應用。

2022年01.《關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》，力爭到2025年，鋼鐵工業創新能力顯著增強，關鍵工序數控化率達到80%左右，生產設備數字化率達到55%，打造30家以上智能工廠。

2021.11.《“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃》，推進行業領域數字化轉型。對于鋼鐵行業，要聚焦設備維護低效化、生產過程黑箱化、下游需求碎片化等痛點。

建設目標

本設計遵循結構化、標準化、模塊化、集成化，達到煉鋼廠管理平臺各子系統之間的數據共享、互通互動。建成一套統一管理、分級控制的智慧煉鋼廠綜合管理平臺，形成功能完善、反應快速的數字化運維體系, 實現鋼廠安全及管理工作的現代化、智能化。

系統概述

“智慧鋼廠”基于大數據、物聯網、5G、可視化、數字孿生等技術，以數字化、信息化、標準化為基礎，通過“人、機、網、物”跨界融合，實現生產環節全流程互聯互通，提升鋼廠調度運維的可視化、數字化、智能化水平(包括智能感知、智能運維、智能控制、智能決策)目標。以智能管控賦能企業高質量發展，抓好數智化轉型新機遇，推動鋼鐵行業綠色低碳發展。

需求分析

三維模型場景

根據實際鋼廠現場的布局、設備和工藝流程等信息，建立數字孿生模型，包括機器設備、生產線、工人、物料等物理實體，構建鋼廠三維場景。按照鋼廠廠區、車間、建筑、機組的層級進行逐層建模，清晰展示廠區的大致形態、車間分布、建筑位置、車間機組及庫位布置等相關信息，通過對鋼廠生產環節的全生命周期可視化管理，對接物理傳感器的實時數據，還原生產工藝重要環節的關鍵數據，構建煉鋼廠全面的生產感知力，實現生產、環境、設備等的可視化。

全局信息概覽

依托數字孿生技術，對鋼廠多個產線工藝進行可視化展示。化“數”為“物”， 實現生產線所有機組、設備狀態、生產狀態的三維展示，在兩側2D面板顯示重要的產能、庫存、原料、環境、能源等數據信息，實現更加高效科學的廠區管理。

原料場地管理

基于原料場所布局和堆放情況，進行 1:1 還原，2D 面板聯動三維場景，實時展示鐵礦、溶劑、燃料等料堆信息。支持模擬行人視角全方位瀏覽原料場地情況，當經過物料堆時，可以點擊查看相應的物料數據介紹，包括進廠時間、進廠數量、庫存量等。

燒結工藝管理

根據需求對接數據接口，依托傳感器對燒結設備進行監測及數據采集，對燒結設備運行及傳輸進行可視化組態呈現，通過2D組態圖即可直觀的查看工藝生產線設備與物料情況。數據面板重點關注燒結機的爐膛溫度、爐膛壓力、速度和電流等，工作人員可根據數據對燒結工序進行分析和預測。

煉鐵工藝管理

煉鐵工藝實質將金屬鐵從含鐵礦物(主要為鐵的氧化物)中提煉出來的工藝過程。通過數維圖組態編輯器搭建煉鐵工藝 2D 可視化組態系統，并在數據面板接入出鐵量、爐溫度與壓力、入口溫度和壓力等數據信息。

高爐機組管理

通過傳感器對管道和設備的工況進行在線實時監測，并將數據上傳至云端進行可視化展示，面板可實時展示焦炭比、煤氣流量、爐頂壓力、透氣性參數等，并輔以折線圖展示，方便觀察實時數據變化趨勢，使操作人員及時了解爐內氣流分布和爐況變化，并及時發現爐內異常情況，以利于主動地調控高爐運行，提升高爐運行的效率和安全性。

煉鋼工藝管理

通過數維圖 Sovit2D組態編輯器搭建煉鋼工藝流程監控系統，將鐵水從鐵水預處理站到軋鋼生產線的全過程信息進行監控，并對轉爐、LF精煉爐、連鑄機等設備狀態進行信息監控，以圖形化組態的形式構建煉鋼工藝一體化場景監控。使煉鋼全過程數字可視化展現、可智能化決策、各環節信息系統交互集成。

軋鋼工藝管理

依托數維圖可視化組態技術，將整個軋鋼工藝流程以 2D 組態圖的形式進行展示，實現對連鑄、小鋼坯生產、熱軋鋼材、線材生產、鋼板生產流程等加工過程的監控。

環境監測管理

依托環境監測傳感器、視頻監控系統，全天候對廠區煙塵、廢水、大氣等進行實時監測，采集的數據上傳至監控中心，實現統一管理分析，為進一步改善廠區環境提供數據支撐。

視頻監控管理

根據鋼廠設備分布特點布置高清監控攝像頭，在三維場景中設置視頻監控點位，以攝像頭圖標展示其位置。實現對異常目標的自動抓拍和留存，出現異常警告時，監控點位會有聲光報警效果，支持管理者及時點擊查看實時監控影像。

安全生產管理

根據安全風險四色圖對三維場景進行區域劃分，不同等級采用不同顏色進行區分，并在2D看板中展示重大危險源監測、安全隱患管理、危險作業監測等內容，通過與現場監控視頻、工藝數據、儀表數據對接，實現安全生產情況一目了然。

電子圍欄管理

在三維系統中，對廠區內重點區域或重要設備設置電子圍欄，實現視頻聯動追蹤監視，避免非法闖入或進入非法受控區域，并且和報警系統進行聯動，當有異常闖入或異常情況，可進行顏色報警并聚集異常區域，并且以彈窗提示異常狀態，全方位保障廠區生產安全。

智能消防管理

通過接入消防系統，實時對煙感、探頭、噴淋噴頭等設備進行監管，當發生異常(火災、爆炸、氣體擴散等)狀況時，可聯動報警點附近攝像頭彈窗，顯示實時監控畫面，并調取人員逃生的路線，有序進行撤離，保障人員生命安全、財產損失。

智能預警管理

建立預警觸發機制，對鋼廠設備、環境、人員等進行實時監控，在觸發預設閾值時，系統將持續發出聲光報警，并彈出異常警報。并聯動視頻監控將鏡頭聚焦，展示報警設備詳情及位置，方便運維人員即時做出決策處理。

智慧運維管理

依托物聯網傳感器，實時監控廠區建筑、設備等的運行情況，為運營中心人員、現場維檢人員提供精準的預警、告警信息。檢修人員通過智能穿戴設備與監督人員進行實時交互。實現智慧維檢、安全管控，提高運維智能化水平。

開發平臺

數維圖(SovitJs)應用自主研發的 Sovit2D、Sovit3D 產品，無縫融合 2D、3D 技術，搭建了一套3D 可視化智慧鋼廠物聯網管理平臺。通過數維圖可視化開發平臺實現可交互式的 Web 二三維場景，基于多維感知、場景物聯、物信融合的技術理念，不斷豐富與完善鋼廠全面感知的能力，實現生產工藝遠程控制、設備設施智能監管、環境信息智能監測，助力集控中心生產調度，輔助決策和全局掌控。

建設價值

智慧鋼廠三維可視化系統利用三維建模、數字孿生、可視化等技術，將物理工廠中的實體模型及業務模型轉化為虛擬工廠的信息模型，直觀展現鋼廠三維場景。物理工廠與虛擬工廠的實時精準映射，對廠區資產、設施、能效、安防等領域的關鍵指標進行綜合監測分析，實現更加高效科學的廠區管理。

系統交付

數字孿生智慧鋼廠三維可視化管理平臺基于B/S架構的Sovit3D三維可視化平臺開發設計，采用HTML5+JavaScript技術作為前端基礎，產品開發的二次代碼及項目源文件全部提供客戶，按需要可部署在云端，也可本地化部署。

審核編輯 黃宇