本報通訊員 胡飛
當今世界面臨百年未有之大變局，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為傳統(tǒng)建筑企業(yè)乃至全行業(yè)破除傳統(tǒng)桎梏、重新煥發(fā)生機的必由之路。與此同時，以人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等為首的智能技術(shù)正引領(lǐng)新一次技術(shù)革命，在顛覆傳統(tǒng)經(jīng)濟的同時，也給勘察設(shè)計行業(yè)帶來前所未有的新機遇，引領(lǐng)他們在各類新技術(shù)的融合下朝著管理數(shù)字化、業(yè)務(wù)數(shù)字化、工具智能化與綠色化、開拓數(shù)字化業(yè)務(wù)等方向發(fā)展。作為勘察行業(yè)領(lǐng)先的科技型工程公司，中冶集團武漢勘察研究院有限公司開拓數(shù)字化業(yè)務(wù)，打造智慧化、綠色化鋼廠，一直在行動。
中冶武勘從事冶金測繪起家，具有60多年的測繪技術(shù)沉淀，在60余年的發(fā)展歷程中時刻保持與時俱進，測繪技術(shù)一直穩(wěn)居于冶金行業(yè)之首。在此基礎(chǔ)上，中冶武勘從1990年就開始研發(fā)地理信息系統(tǒng)，推進從數(shù)字工廠到智慧工廠的轉(zhuǎn)變，并以院士專家工作站和兩個省部級工程技術(shù)中心為支撐，深度融合時空信息云平臺、大數(shù)據(jù)中心、5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、人工智能等現(xiàn)代先進技術(shù)。迄今為止，中冶武勘已立足鋼鐵企業(yè)，先后服務(wù)過全國主要金屬和非金屬礦山及南方和國家電網(wǎng)、中國石化等企業(yè)，在智慧鋼廠、智能礦山、智慧電力和智慧化工等領(lǐng)域頗有建樹。而從湛鋼總圖管理系統(tǒng)，到韶鋼智慧工廠建設(shè)，再到鄂鋼智慧工廠建設(shè)的集大成，鋼鐵行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級正好也充分反映了中冶武勘在智慧應(yīng)用領(lǐng)域一路走來的堅實印記。
在湛鋼，繪出工業(yè)企業(yè)管控“一張圖”
作為最早參與湛江鋼鐵建設(shè)的中冶子企業(yè)，中冶武勘在湛鋼建設(shè)之初，就已將把湛鋼建設(shè)成為一座百年長青的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)視作使命。
要將湛鋼建設(shè)成為跨越世紀的現(xiàn)代化的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，首先就必須通過測量工作，確定湛鋼整體選址以及所有的建構(gòu)筑物、配套設(shè)施的準確的位置和標高，這樣才能保證設(shè)備與管道的連接絲毫不差，之后的生產(chǎn)運行能夠保持連續(xù)穩(wěn)定。然而，湛江東海島條件相對落后，近幾年隨著湛鋼才逐漸發(fā)展起來，缺乏基準數(shù)據(jù)資料，更不用說完善的城市坐標控制系統(tǒng)，遠遠不能滿足大型建設(shè)的精度要求。為了更好地開展建設(shè)，并在廠區(qū)建設(shè)完成后對鋼鐵基礎(chǔ)地理信息進行實時、動態(tài)的數(shù)字化管理，湛鋼決定建立一個融合鋼廠所有地理信息數(shù)據(jù)的總圖管理系統(tǒng)。
“篳路藍縷，以啟山林”，中冶武勘測繪人員在湛鋼開疆拓土何其艱辛，而如何在湛鋼建立穩(wěn)定可靠的測量控制網(wǎng)，就是首先要面臨的問題。為確保平面位置的穩(wěn)定統(tǒng)一，中冶武勘在整個東海島建立了二等GPS網(wǎng)。為了保證高程數(shù)據(jù)的可靠和穩(wěn)定，中冶武勘團隊結(jié)合東海島復雜的地質(zhì)特點，系統(tǒng)性提出了設(shè)置基巖水準點的方案，即在湛江建設(shè)四組基巖水準點與數(shù)十個深樁水準點，通過精準測量這些水準點，為后續(xù)施工和建構(gòu)筑物沉降變形觀測，提供可靠的高程基準。其中，一個基巖水準點深達384米，深植于湛鋼地下穩(wěn)定的基巖面里，形如《西游記》中的“定海神針”，牢牢扎根在南海之中。依靠精密的平面控制網(wǎng)和基巖水準點，湛鋼從廠區(qū)定位、廠房規(guī)劃、土建施工、設(shè)備安裝到生產(chǎn)檢維修、技術(shù)改造都有了可靠的測量基準，測量的精度得到有效保障和統(tǒng)一。
隨后，中冶武勘歷時1年半時間，開展了地形圖和管線測量工作，將整個湛鋼按1：500的比例繪制成圖。同時，中冶武勘還開發(fā)了地下管線測繪系統(tǒng)，針對地下管線的作業(yè)流程和特點開發(fā)軟件平臺，實現(xiàn)了圖形與數(shù)據(jù)的動態(tài)聯(lián)動。
為了讓這些地形圖和地下管線數(shù)據(jù)更好地為湛江鋼鐵的設(shè)計和建造提供了數(shù)據(jù)支撐，中冶武勘借助GIS軟件平臺和大型的數(shù)據(jù)庫進行后臺數(shù)據(jù)管理，系統(tǒng)實現(xiàn)了工業(yè)企業(yè)大比例尺基礎(chǔ)地圖、管網(wǎng)專題圖、各種設(shè)備設(shè)施設(shè)計圖紙、各種多媒體資料和文檔數(shù)據(jù)的集成管理，并通過Web服務(wù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享與功能共享的服務(wù)模式，建成了二維的湛江鋼鐵基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)（總圖管理系統(tǒng)）。隨后，中冶武勘團隊建立三維的湛江鋼鐵基地地理信息系統(tǒng)，為鋼廠運營管理提供基礎(chǔ)地理信息服務(wù)云平臺。
2015年10月4日，強臺風“彩虹”從湛江正面登陸，中心最大風力16級，給湛鋼帶來重大損失。在報損過程中，湛鋼總圖管理系統(tǒng)發(fā)揮重要作用，助力快速查找和判斷受損位置，為湛鋼最大限度止損爭取了寶貴時間。
在二維、三維總圖數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，中冶武勘建立面向湛鋼各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的地理信息共享服務(wù)平臺。該平臺充分結(jié)合二維、三維地理信息技術(shù)，建立了和實際工廠一對一的數(shù)字化工廠地圖，重點體現(xiàn)廠房建筑信息、設(shè)備信息、管網(wǎng)信息等內(nèi)容，打造了一個信息共享、直觀可視的綜合業(yè)務(wù)管理平臺，為構(gòu)建最終的數(shù)字化運營管控平臺奠定基礎(chǔ)，逐步實現(xiàn)企業(yè)地理信息數(shù)據(jù)資源的一體化、集約化管理。
在韶鋼，做出鋼廠智能化的有力嘗試
隨著我國快速步入后工業(yè)化時代，傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的管理模式也面臨著日益增大的挑戰(zhàn)。由于生產(chǎn)要素成本及人力成本的不斷增加，尤其是在確保盈利能力和長期生存能力方面，所有鋼鐵企業(yè)均面臨著史無前例的壓力。如何以低成本實現(xiàn)工廠安全管理，保障連續(xù)生產(chǎn)運營，如何快速獲取與工廠實際狀態(tài)一致的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可視化數(shù)字工廠應(yīng)運而生。在韶鋼建設(shè)過程中，中冶武勘開始了一系列有力嘗試。
為了推進韶鋼智慧工廠建設(shè)，中冶武勘在總圖管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上首先實現(xiàn)了可視化集成監(jiān)控，為鋼廠后續(xù)延伸開發(fā)出一系列智慧應(yīng)用服務(wù)打下堅實的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的鋼廠建設(shè)中，視頻監(jiān)控、人員位置、煤氣報警等工廠監(jiān)控系統(tǒng)都是獨立的，各類監(jiān)控數(shù)據(jù)需要用不同的系統(tǒng)來進行查看，存在“數(shù)據(jù)孤島”，這也導致突發(fā)事故出現(xiàn)時，鋼廠將無法聯(lián)動調(diào)用鋼廠生產(chǎn)經(jīng)營的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，不利于數(shù)據(jù)綜合分析判斷。而基于地圖可視化技術(shù)，中冶武勘根據(jù)各類監(jiān)控數(shù)據(jù)的位置，將數(shù)據(jù)實現(xiàn)了可視化集成監(jiān)控。
具體而言，就是對全廠各類專題管線按網(wǎng)絡(luò)關(guān)系進行梳理，完善管線各類閘閥、儀表等專題數(shù)據(jù)，在地圖上集成管道及附屬設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測、各類報警、煤氣水封液位監(jiān)測、煤氣濃度監(jiān)測、視頻監(jiān)控、高危作業(yè)人員監(jiān)控數(shù)據(jù)，整合生產(chǎn)、物流、設(shè)備、能源、環(huán)保多部門業(yè)務(wù)等各類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的集成可視化監(jiān)控和一體化聯(lián)動調(diào)度管理，為設(shè)備查找定位、日常監(jiān)控和應(yīng)急指揮調(diào)度提供便捷的管理平臺，提高應(yīng)急調(diào)度響應(yīng)效率。
應(yīng)急調(diào)度響應(yīng)效率的提高，在韶鋼涉煤氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)中充分體現(xiàn)了出來。這也是中冶武勘在打造鋼廠工業(yè)總圖、建設(shè)二維和部分三維的鋼鐵基地地理信息系統(tǒng)，并通過可視化技術(shù)在鋼廠實現(xiàn)可視化集成監(jiān)控之后，基于平臺為鋼廠提供智慧應(yīng)用延伸服務(wù)的首次有力嘗試。
該管控系統(tǒng)被應(yīng)用于韶鋼涉煤氣作業(yè)的安全防護工作，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將作業(yè)區(qū)域的煤氣濃度與閥門狀態(tài)進行實時可視化監(jiān)控，同時支持調(diào)取現(xiàn)場視頻監(jiān)控信號，實現(xiàn)對作業(yè)區(qū)域的全覆蓋管控。該系統(tǒng)還能利用人員定位手環(huán)對作業(yè)人員進行24小時安全防護監(jiān)控，實現(xiàn)人員廠區(qū)定位、生命體征監(jiān)測等功能，保障作業(yè)安全。該平臺的應(yīng)用，解決了原來信息不集中、響應(yīng)不及時的問題，并通過可視化的手段直觀地展現(xiàn)整個涉煤氣作業(yè)安全情況，及時將現(xiàn)場監(jiān)控畫面推送到監(jiān)控端和管理者手機上，大大提高了突發(fā)事件的應(yīng)急響應(yīng)效率。雖然是首次嘗試，但卻真正打開了中冶武勘研發(fā)鋼廠智慧應(yīng)用的大門。
2019年1月3日，由中冶武勘的子公司中冶智誠承接的涉煤氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)，作為韶鋼能源環(huán)保部的重點展示項目亮相寶武“智匯·智造·智享”智慧制造峰會。在峰會上，寶武集團各級領(lǐng)導在聽取項目介紹后，對這個項目的成果給予了充分的肯定。這也為中冶武勘將地理信息數(shù)據(jù)平臺不斷完善與延伸，更好地提高鋼鐵智慧制造能力與水平，打造極致、高效、安全的智慧綠色鋼廠提振了信心。
在鄂鋼，打造可視化的數(shù)字“孿生”鋼廠
2019年，鄂鋼建成智慧工廠的管控中心，受到全行業(yè)的高度關(guān)注。如何讓鋼廠成為真正的可視化數(shù)字工廠，把整個鋼廠完整地搬進計算機系統(tǒng)，打造一個集大成的智慧工廠，中冶武勘開展了進一步的深度嘗試。中冶武勘組建了一支平均年齡僅27歲的23人博士、碩士團隊，開始探索這個行業(yè)難題。
他們以三維地理信息技術(shù)為基礎(chǔ)，將鋼廠運營技術(shù)與北斗高精定位、熱紅外測溫、物聯(lián)網(wǎng)等國內(nèi)外領(lǐng)先技術(shù)深度集成，逐步完善企業(yè)安全可視化管控平臺，打造了包括煤氣安全總線系統(tǒng)、液態(tài)金屬安全總線系統(tǒng)、高爐數(shù)字孿生系統(tǒng)、員工動態(tài)可視化系統(tǒng)等4個子系統(tǒng)，保障鋼廠的風險監(jiān)控主線建設(shè)。鋼廠的管理就像擁有了一個聰明的“大腦”，正在逐漸“智慧”起來。在2020年1月2日中國寶武綠色發(fā)展與智慧制造現(xiàn)場會上，“鄂鋼全廠可視化平臺”的驚艷亮相，曾吸引了與會代表及媒體的高度關(guān)注。
安全生產(chǎn)重于泰山，鋼廠的安全生產(chǎn)就更是關(guān)乎國計民生的大事。在鄂鋼智慧工廠建設(shè)過程中，為了助力鋼企充分貫徹“以人為本，安全第一”的管理理念，中冶武勘抓住煤氣生產(chǎn)作業(yè)安全和液態(tài)金屬輸運安全兩條主線，為風險管控提供空間數(shù)據(jù)支撐，充分保障鋼廠的設(shè)備和人員安全。具體而言，該平臺通過對鋼鐵企業(yè)煤氣生產(chǎn)作業(yè)安全和液態(tài)金屬輸運兩大鋼鐵企業(yè)核心危險源進行可視化管理，實現(xiàn)能源介質(zhì)管網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測、液態(tài)金屬流轉(zhuǎn)、人員動態(tài)的三維可視化，實現(xiàn)煤氣總線和液態(tài)金屬總線及其他重大危險源的可視化管控、智能分析和實時預(yù)警，同時對作業(yè)人員和運輸車輛跟蹤定位，將事故的被動處置變成風險的主動預(yù)防，為防范重大風險和應(yīng)急處置觸發(fā)創(chuàng)造了智能技術(shù)條件，為鋼企的價值創(chuàng)造主線保駕護航，被行業(yè)內(nèi)譽為“智慧工廠安全生產(chǎn)的守護者”。在韶鋼涉煤氣作業(yè)安全管控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，中冶武勘在鄂鋼煤氣、液態(tài)金屬和高爐安全生產(chǎn)的智慧技術(shù)應(yīng)用上取得重大突破，實現(xiàn)了國內(nèi)首創(chuàng)。
你相信電腦系統(tǒng)可以復刻出一個1:1且實時動態(tài)更新的“孿生”工廠嗎？中冶武勘正在將其一步步變成現(xiàn)實。當前，中冶武勘正在嘗試在系統(tǒng)中接入更多鋼廠生產(chǎn)運行的數(shù)據(jù)，不斷豐富可視化平臺信息，逐步實現(xiàn)虛擬工廠與物理工廠的同步。通過將鋼鐵企業(yè)縱橫交錯的地上地下管網(wǎng)、結(jié)構(gòu)復雜的外建構(gòu)筑和廠房內(nèi)設(shè)備完整搬進計算機系統(tǒng)，結(jié)合工廠運營技術(shù)實現(xiàn)可視化動態(tài)管理，中冶武勘為智能制造的“孿生”工廠提供可以承載的空間信息平臺，實現(xiàn)了對高爐全生命周期的“全方位孿生式”實時監(jiān)測，實現(xiàn)了國內(nèi)智慧、綠色工廠技術(shù)的重大進步。
站在國家“十四五”發(fā)展新的潮頭，中冶武勘作為“冶金勘察國家隊，資源保障主力軍，基本建設(shè)排頭兵，巖土工程、智慧應(yīng)用領(lǐng)域具有特色的工程綜合服務(wù)提供商”將持續(xù)致力于空間信息技術(shù)服務(wù)于冶金鋼廠，將三維可視化技術(shù)與鋼鐵運營技術(shù)緊密結(jié)合，通過技術(shù)迭新助力國內(nèi)外眾多大型廠礦打造一個又一個基于可視化平臺而生的“孿生鋼廠”，為其安全生產(chǎn)和智能運營管理保駕護航，為全國鋼鐵企業(yè)率先迎來智慧化、綠色化時代。
中冶武勘在韶鋼建設(shè)的二、三維總圖信息管理系統(tǒng)
《中國冶金報》（2021年5月25日 22版二十二版）
