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5G時代物聯網技術助力冶金行業低成本增品降耗的一種實施方法探究

發布時間:2020-08-31

增品降耗: 提升產品品質,降低成本投入


5G時代物聯網技術助力冶金行業低成本增品降耗的一種實施方法探究

5G時代,造就工業物聯網的獨角獸企業

冶金行業系屬國家命脈,在“去產能”的國家宏觀政策的推動下,行業急需對生產設備及產品進行轉型和升級。通過新興技術助力產業結構提升。

隨著科技水平的發展進步,“新材料”、“新工藝”在被逐步應用,行業發展向好。但冶金領域,仍存在高品質鋼材、造船電解鋁等等產能及成本上有待攻堅,實現行業整體提升的痛點,需要在“應用方法”上做文章,使得“新材料”“新工藝”“新方法”三者相互融合,進而對行業全場景整體提升。

5G新時代下,物聯技術帶來的應用方法層面革新可以很好的解決冶金行業存在的諸多問題。物聯技術本質是通過符合使用場景的主流通信技術,對原先測量端、控制端相應設備升級,應用互聯網技術,實現設備互聯,即物聯網。由此可以改善提升原有產線設備組織方式,設備數據通過物聯平臺數據庫匯總統計。大數據的積累,便于行業內的專業從業人員通過完整的生產數據信息,對生產方式方法改進升級。在此基礎上,引入AI、機器學習,進一步輔助場景需要,從而實現依靠新型設備及其衍生的數據,對制造方法進行突破與創新。


由于冶金行業是歷史悠久的行業,行業分工細化,門類完整,且行業發展需要按照規劃平穩較快發展,故需要“三步走”的實施策略,逐步對產線進行升級改造,實現“增品降耗”的既定目標。


方案

一階段: 物聯模式下的數字化全場景貫穿,設備局部自動化

LoRa通信為低功耗局域網無線標準,是主流無線通信方式的一種?;跀U頻技術,在低功耗傳輸的前提下,LoRa有效覆蓋半徑可達到10km,LoRa自組網形成的內部局域網,數據傳輸可以不經過核心網絡,原理上滿足冶金行業各場景數據傳輸通信和數據保密等的使用要求。

通過無線通信,可以避免現場布線的施工維護麻煩,節省通信線纜以及相關衍生耗材的成本投入。


冶金行業上游,需要礦物開采。開采場景,屬于野外區域,場景跨度較大(距離較遠),存在沒有2G/3G/4G網絡覆蓋的情況,適合LoRa通信方式先行進行區域自組網,再經4G網關將LoRa組網數據傳輸至核心網絡,經“ELV云”,將生產相關的數據信息匯總至物聯平臺數據庫。

規模冶煉,屬于工廠廠區,場景跨度基本在10km以內,符合LoRa通信的傳輸輻射距離,故通過LoRa網關即可實現廠區內部自組網絡,根據應用現場情況,評估是否與核心網絡打通連接。


針對使用現場,在測量端,無線技術與原有溫度、壓力、流量、電參測量產品結合,形成無線通信智能壓力變送器、無線通信智能溫度變送器、無線通信智能流量計等產品,可以將測量端數字化,物聯化,測量數據通過無線通信方式傳輸記錄至物聯平臺數據庫。在已經具備有線組網的區域,通過無線數字RTU類設備,將有線組網下的數據橋接至平臺,整合場景內測量端數據信息,形成基于物聯平臺的數字化傳感網絡。


控制端,大型設備一般具備有線通信接口,通過加裝無線通信模組或使用無線數字RTU類設備,對原先設備進行改造升級,即實現控制端設備與物聯平臺連通,構成數字化控制網絡。


通過第一階段的產線升級,測量端、控制端設備逐步數字化,行業、企業內,傳感網、物聯網建立形成,測量數據匯總至物聯平臺,可以通過電腦、移動端顯示平臺匯總的生產過程中的測量數據信息。數字化后,各類數據多種統計維度報表,可以方便各級工作人員通過數據提升工作效能。無線傳輸的通信鏈路,可以有效避免布線施工相關的通入。所以,綜合意義上升級現有設備不會過多增大設備端采購支出。

在一個應用區域中,若測量端控制端均接入平臺的區域,可以實現通過電腦端、移動端遠程監測、控制場景運轉,有效節省人力成本,尤其在相對危險的使用區域,可以減少、避免可能的安全事故。


二階段: 物聯平臺連接生產上下級環節,各個環節數據關節打通,大數據記錄的開始,設備端從局部自動化延展至全領域自動化

經一階段,測量端、控制端設備逐步接入產業物聯網內,當整體形成一定的使用規模,即從采礦到冶煉各上下游環節打通,可以實現場景內遠程控制。

配合4G視頻監控設備,無人巡檢車,在場景內各區域,機器設備替代產線員工,接管/輔助簡單重復以及高危險性的工作,實現冶金行業的產業結構升級,助力行業從業者們從低價值的勞動走向高附加值的工作。

產業過程相應數據在服務端數據庫匯總,可以通過記錄數據實現產品從源頭到成品過程的完整溯源。生產場景數據端縱向貫穿,有助于產業鏈的完善管控,為行業統籌規劃,節能降耗,品質提升提供數據依托。


三階段: AI自主學習,機器輔助

當針對冶金全場景的物聯平臺建成貫穿,通過大數據累積,引入AI技術,通過大數據累積,進行機器自我學習,得出控制策略決策,輔助工作人員進行節能降耗,品質提升的相關控制運行決策。


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