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誌。隨著工業網際網路、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髮展及地理環境演變的新趨勢和新要求，智慧鋼廠成為我國鍊鋼企業數字化轉型升級、應對能源變革的新舉措，其智慧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、智慧化技術應用，透過加強數字化管理、推動智慧製造，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製造等。

政策背景

2023年02.《數字中國建設整體佈局規劃》，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.《關於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，生產裝置數字化率達到55%，打造30家以上智慧工廠。

2021.11.《“十四五”資訊化和工業化深度融合發展規劃》，推進行業領域數字化轉型。對於鋼鐵行業，要聚焦裝置維護低效化、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、模組化、整合化，達到鍊鋼廠管理平臺各子系統之間的資料共享、互通互動。建成一套統一管理、分級控制的智慧鍊鋼廠綜合管理平臺，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、智慧化。

系統概述

“ 智慧鋼廠”基於大資料、物聯網、5G、視覺化、數字孿生等技術，以數字化、資訊化、標準化為基礎，透過“人、機、網、物”跨界融合，實現生產環節全流程互聯互通，提升鋼廠排程運維的視覺化、數字化、智慧化水平(包括智慧感知、智慧運維、智慧控制、智慧決策)目標。以智慧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佈局、裝置和工藝流程等資訊，建立數字孿生模型，包括機器裝置、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、建築、機組的層級進行逐層建模，清晰展示廠區的大致形態、車間分佈、建築位置、車間機組及庫位佈置等相關資訊，透過對鋼廠生產環節的全生命週期視覺化管理，對接物理感測器的實時資料，還原生產工藝重要環節的關鍵資料，構建鍊鋼廠全面的生產感知力，實現生產、環境、裝置等的視覺化。

全域性資訊概覽

依託數字孿生技術，對鋼廠多個產線工藝進行視覺化展示。化“數”為“物”， 實現生產線所有機組、裝置狀態、生產狀態的三維展示，在兩側2D皮膚顯示重要的產能、庫存、原料、環境、能源等資料資訊，實現更加高效科學的廠區管理。

原料場地管理

基於原料場所佈局和堆放情況，進行 1:1 還原，2D 皮膚聯動三維場景，實時展示鐵礦、溶劑、燃料等料堆資訊。支援模擬行人視角全方位瀏覽原料場地情況，當經過物料堆時，可以點選檢視相應的物料資料介紹，包括進廠時間、進廠數量、庫存量等。

燒結工藝管理

根據需求對接資料介面，依託感測器對燒結裝置進行監測及資料採集，對燒結裝置執行及傳輸進行視覺化組態呈現，透過2D組態圖即可直觀的檢視工藝生產線裝置與物料情況。資料皮膚重點關注燒結機的爐膛溫度、爐膛壓力、速度和電流等，工作人員可根據資料對燒結工序進行分析和預測。

鍊鐵工藝管理

鍊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。透過數維圖組態編輯器搭建鍊鐵工藝 2D 視覺化組態系統，並在資料皮膚接入出鐵量、爐溫度與壓力、入口溫度和壓力等資料資訊。

高爐機組管理

透過感測器對管道和裝置的工況進行線上實時監測，並將資料上傳至雲端進行視覺化展示，皮膚可實時展示焦炭比、煤氣流量、爐頂壓力、透氣性引數等，並輔以折線圖展示，方便觀察實時資料變化趨勢，使操作人員及時瞭解爐內氣流分佈和爐況變化，並及時發現爐內異常情況，以利於主動地調控高爐執行，提升高爐執行的效率和安全性。

鍊鋼工藝管理

透過數維圖 Sovit2D組態編輯器搭建鍊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資訊進行監控，並對轉爐、LF精煉爐、連鑄機等裝置狀態進行資訊監控，以圖形化組態的形式構建鍊鋼工藝一體化場景監控。使鍊鋼全過程數字視覺化展現、可智慧化決策、各環節資訊系統互動整合。

軋鋼工藝管理

依託數維圖視覺化組態技術，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

依託環境監測感測器、影片監控系統，全天候對廠區煙塵、廢水、大氣等進行實時監測，採集的資料上傳至監控中心，實現統一管理分析，為進一步改善廠區環境提供資料支撐。

影片監控管理

根據鋼廠裝置分佈特點佈置高畫質監控攝像頭，在三維場景中設定影片監控點位，以攝像頭圖示展示其位置。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，支援管理者及時點選檢視實時監控影像。

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，不同等級採用不同顏色進行區分，並在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，透過與現場監控影片、工藝資料、儀表資料對接，實現安全生產情況一目瞭然。

電子圍欄管理

在三維繫統中，對廠區內重點區域或重要裝置設定電子圍欄，實現影片聯動追蹤監視，避免非法闖入或進入非法受控區域，並且和報警系統進行聯動，當有異常闖入或異常情況，可進行顏色報警並聚集異常區域，並且以彈窗提示異常狀態，全方位保障廠區生產安全。

智慧消防管理

透過接入消防系統，實時對煙感、探頭、噴淋噴頭等裝置進行監管，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，並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。

智慧預警管理

建立預警觸發機制，對鋼廠裝置、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，並彈出異常警報。並聯動影片監控將鏡頭聚焦，展示報警裝置詳情及位置，方便運維人員即時做出決策處理。

智慧運維管理

依託物聯網感測器，實時監控廠區建築、裝置等的執行情況，為運營中心人員、現場維檢人員提供精準的預警、告警資訊。檢修人員透過智慧穿戴裝置與監督人員進行實時互動。實現智慧維檢、安全管控，提高運維智慧化水平。

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 視覺化智慧鋼廠三維視覺化管理平臺。透過數維圖視覺化開發平臺實現可互動式的 Web 二三維場景，基於多維感知、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，實現生產工藝遠端控制、裝置設施智慧監管、環境資訊智慧監測，助力集控中心生產排程，輔助決策和全域性掌控。

建設價值

智慧鋼廠三維視覺化系統利用三維建模、數字孿生、視覺化等技術，將物理工廠中的實體模型及業務模型轉化為虛擬工廠的資訊模型，直觀展現鋼廠三維場景。物理工廠與虛擬工廠的實時精準對映，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視覺化管理平臺基於B/S架構的Sovit3D三維視覺化平臺開發設計，採用HTML5+JavaScript技術作為前端基礎，產品開發的二次程式碼及專案原始檔全部提供客戶，按需要可部署在雲端，也可本地化部署。