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5G时代物联网技术助力冶金行业低成本增品降耗的一种实施方法探究

发布时间:2020-08-31

增品降耗: 提升产品品质,降低成本投入


5G时代物联网技术助力冶金行业低成本增品降耗的一种实施方法探究

5G时代,造就工业物联网的独角兽企业

冶金行业系属国家命脉,在“去产能”的国家宏观政策的推动下,行业急需对生产设备及产品进行转型和升级。通过新兴技术助力产业结构提升。

随着科技水平的发展进步,“新材料”、“新工艺”在被逐步应用,行业发展向好。但冶金领域,仍存在高品质钢材、造船电解铝等等产能及成本上有待攻坚,实现行业整体提升的痛点,需要在“应用方法”上做文章,使得“新材料”“新工艺”“新方法”三者相互融合,进而对行业全场景整体提升。

5G新时代下,物联技术带来的应用方法层面革新可以很好的解决冶金行业存在的诸多问题。物联技术本质是通过符合使用场景的主流通信技术,对原先测量端、控制端相应设备升级,应用互联网技术,实现设备互联,即物联网。由此可以改善提升原有产线设备组织方式,设备数据通过物联平台数据库汇总统计。大数据的积累,便于行业内的专业从业人员通过完整的生产数据信息,对生产方式方法改进升级。在此基础上,引入AI、机器学习,进一步辅助场景需要,从而实现依靠新型设备及其衍生的数据,对制造方法进行突破与创新。


由于冶金行业是历史悠久的行业,行业分工细化,门类完整,且行业发展需要按照规划平稳较快发展,故需要“三步走”的实施策略,逐步对产线进行升级改造,实现“增品降耗”的既定目标。


方案

一阶段: 物联模式下的数字化全场景贯穿,设备局部自动化

LoRa通信为低功耗局域网无线标准,是主流无线通信方式的一种。基于扩频技术,在低功耗传输的前提下,LoRa有效覆盖半径可达到10km,LoRa自组网形成的内部局域网,数据传输可以不经过核心网络,原理上满足冶金行业各场景数据传输通信和数据保密等的使用要求。

通过无线通信,可以避免现场布线的施工维护麻烦,节省通信线缆以及相关衍生耗材的成本投入。


冶金行业上游,需要矿物开采。开采场景,属于野外区域,场景跨度较大(距离较远),存在没有2G/3G/4G网络覆盖的情况,适合LoRa通信方式先行进行区域自组网,再经4G网关将LoRa组网数据传输至核心网络,经“ELV云”,将生产相关的数据信息汇总至物联平台数据库。

规模冶炼,属于工厂厂区,场景跨度基本在10km以内,符合LoRa通信的传输辐射距离,故通过LoRa网关即可实现厂区内部自组网络,根据应用现场情况,评估是否与核心网络打通连接。


针对使用现场,在测量端,无线技术与原有温度、压力、流量、电参测量产品结合,形成无线通信智能压力变送器、无线通信智能温度变送器、无线通信智能流量计等产品,可以将测量端数字化,物联化,测量数据通过无线通信方式传输记录至物联平台数据库。在已经具备有线组网的区域,通过无线数字RTU类设备,将有线组网下的数据桥接至平台,整合场景内测量端数据信息,形成基于物联平台的数字化传感网络。


控制端,大型设备一般具备有线通信接口,通过加装无线通信模组或使用无线数字RTU类设备,对原先设备进行改造升级,即实现控制端设备与物联平台连通,构成数字化控制网络。


通过第一阶段的产线升级,测量端、控制端设备逐步数字化,行业、企业内,传感网、物联网建立形成,测量数据汇总至物联平台,可以通过电脑、移动端显示平台汇总的生产过程中的测量数据信息。数字化后,各类数据多种统计维度报表,可以方便各级工作人员通过数据提升工作效能。无线传输的通信链路,可以有效避免布线施工相关的通入。所以,综合意义上升级现有设备不会过多增大设备端采购支出。

在一个应用区域中,若测量端控制端均接入平台的区域,可以实现通过电脑端、移动端远程监测、控制场景运转,有效节省人力成本,尤其在相对危险的使用区域,可以减少、避免可能的安全事故。


二阶段: 物联平台连接生产上下级环节,各个环节数据关节打通,大数据记录的开始,设备端从局部自动化延展至全领域自动化

经一阶段,测量端、控制端设备逐步接入产业物联网内,当整体形成一定的使用规模,即从采矿到冶炼各上下游环节打通,可以实现场景内远程控制。

配合4G视频监控设备,无人巡检车,在场景内各区域,机器设备替代产线员工,接管/辅助简单重复以及高危险性的工作,实现冶金行业的产业结构升级,助力行业从业者们从低价值的劳动走向高附加值的工作。

产业过程相应数据在服务端数据库汇总,可以通过记录数据实现产品从源头到成品过程的完整溯源。生产场景数据端纵向贯穿,有助于产业链的完善管控,为行业统筹规划,节能降耗,品质提升提供数据依托。


三阶段: AI自主学习,机器辅助

当针对冶金全场景的物联平台建成贯穿,通过大数据累积,引入AI技术,通过大数据累积,进行机器自我学习,得出控制策略决策,辅助工作人员进行节能降耗,品质提升的相关控制运行决策。


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