本報通訊員 胡飛
當今世界面臨百年未有之大變局，數字化轉型已成為傳統建筑企業(yè)乃至全行業(yè)破除傳統桎梏、重新煥發(fā)生機的必由之路。與此同時(shí)，以人工智能、云計算、大數據、物聯(lián)網(wǎng)、區塊鏈等為首的智能技術(shù)正引領(lǐng)新一次技術(shù)革命，在顛覆傳統經(jīng)濟的同時(shí)，也給勘察設計行業(yè)帶來(lái)前所未有的新機遇，引領(lǐng)他們在各類(lèi)新技術(shù)的融合下朝著(zhù)管理數字化、業(yè)務(wù)數字化、工具智能化與綠色化、開(kāi)拓數字化業(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(kāi)拓數字化業(yè)務(wù)，打造智慧化、綠色化鋼廠(chǎng)，一直在行動(dòng)。
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(shí)刻保持與時(shí)俱進(jìn)，測繪技術(shù)一直穩居于冶金行業(yè)之首。在此基礎上，中冶武勘從1990年就開(kāi)始研發(fā)地理信息系統，推進(jìn)從數字工廠(chǎng)到智慧工廠(chǎng)的轉變，并以院士專(zhuān)家工作站和兩個(gè)省部級工程技術(shù)中心為支撐，深度融合時(shí)空信息云平臺、大數據中心、5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數字孿生、人工智能等現代先進(jìn)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(guò)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(chǎng)、智能礦山、智慧電力和智慧化工等領(lǐng)域頗有建樹(shù)。而從湛鋼總圖管理系統，到韶鋼智慧工廠(chǎng)建設，再到鄂鋼智慧工廠(chǎng)建設的集大成，鋼鐵行業(yè)的轉型升級正好也充分反映了中冶武勘在智慧應用領(lǐng)域一路走來(lái)的堅實(shí)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的中冶子企業(yè)，中冶武勘在湛鋼建設之初，就已將把湛鋼建設成為一座百年長(cháng)青的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)視作使命。
要將湛鋼建設成為跨越世紀的現代化的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，首先就必須通過(guò)測量工作，確定湛鋼整體選址以及所有的建構筑物、配套設施的準確的位置和標高，這樣才能保證設備與管道的連接絲毫不差，之后的生產(chǎn)運行能夠保持連續穩定。然而，湛江東海島條件相對落后，近幾年隨著(zhù)湛鋼才逐漸發(fā)展起來(lái)，缺乏基準數據資料，更不用說(shuō)完善的城市坐標控制系統，遠遠不能滿(mǎn)足大型建設的精度要求。為了更好地開(kāi)展建設，并在廠(chǎng)區建設完成后對鋼鐵基礎地理信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的數字化管理，湛鋼決定建立一個(gè)融合鋼廠(chǎng)所有地理信息數據的總圖管理系統。
“篳路藍縷，以啟山林”，中冶武勘測繪人員在湛鋼開(kāi)疆拓土何其艱辛，而如何在湛鋼建立穩定可靠的測量控制網(wǎng)，就是首先要面臨的問(wèn)題。為確保平面位置的穩定統一，中冶武勘在整個(gè)東海島建立了二等GPS網(wǎng)。為了保證高程數據的可靠和穩定，中冶武勘團隊結合東海島復雜的地質(zhì)特點(diǎn)，系統性提出了設置基巖水準點(diǎn)的方案，即在湛江建設四組基巖水準點(diǎn)與數十個(gè)深樁水準點(diǎn)，通過(guò)精準測量這些水準點(diǎn)，為后續施工和建構筑物沉降變形觀(guān)測，提供可靠的高程基準。其中，一個(gè)基巖水準點(diǎn)深達384米，深植于湛鋼地下穩定的基巖面里，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(diǎn)，湛鋼從廠(chǎng)區定位、廠(chǎng)房規劃、土建施工、設備安裝到生產(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一。
隨后，中冶武勘歷時(shí)1年半時(shí)間，開(kāi)展了地形圖和管線(xiàn)測量工作，將整個(gè)湛鋼按1：500的比例繪制成圖。同時(shí)，中冶武勘還開(kāi)發(fā)了地下管線(xiàn)測繪系統，針對地下管線(xiàn)的作業(yè)流程和特點(diǎn)開(kāi)發(fā)軟件平臺，實(shí)現了圖形與數據的動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)。
為了讓這些地形圖和地下管線(xiàn)數據更好地為湛江鋼鐵的設計和建造提供了數據支撐，中冶武勘借助GIS軟件平臺和大型的數據庫進(jìn)行后臺數據管理，系統實(shí)現了工業(yè)企業(yè)大比例尺基礎地圖、管網(wǎng)專(zhuān)題圖、各種設備設施設計圖紙、各種多媒體資料和文檔數據的集成管理，并通過(guò)Web服務(wù)實(shí)現了數據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地理信息系統（總圖管理系統）。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，為鋼廠(chǎng)運營(yíng)管理提供基礎地理信息服務(wù)云平臺。
2015年10月4日，強臺風(fēng)“彩虹”從湛江正面登陸，中心最大風(fēng)力16級，給湛鋼帶來(lái)重大損失。在報損過(guò)程中，湛鋼總圖管理系統發(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(shí)間。
在二維、三維總圖數據的基礎上，中冶武勘建立面向湛鋼各業(yè)務(wù)應用系統的地理信息共享服務(wù)平臺。該平臺充分結合二維、三維地理信息技術(shù)，建立了和實(shí)際工廠(chǎng)一對一的數字化工廠(chǎng)地圖，重點(diǎn)體現廠(chǎng)房建筑信息、設備信息、管網(wǎng)信息等內容，打造了一個(gè)信息共享、直觀(guān)可視的綜合業(yè)務(wù)管理平臺，為構建最終的數字化運營(yíng)管控平臺奠定基礎，逐步實(shí)現企業(yè)地理信息數據資源的一體化、集約化管理。
在韶鋼，做出鋼廠(chǎng)智能化的有力嘗試
隨著(zhù)我國快速步入后工業(yè)化時(shí)代，傳統工業(yè)領(lǐng)域的管理模式也面臨著(zhù)日益增大的挑戰。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(cháng)期生存能力方面，所有鋼鐵企業(yè)均面臨著(zhù)史無(wú)前例的壓力。如何以低成本實(shí)現工廠(chǎng)安全管理，保障連續生產(chǎn)運營(yíng)，如何快速獲取與工廠(chǎng)實(shí)際狀態(tài)一致的基礎數據，可視化數字工廠(chǎng)應運而生。在韶鋼建設過(guò)程中，中冶武勘開(kāi)始了一系列有力嘗試。
為了推進(jìn)韶鋼智慧工廠(chǎng)建設，中冶武勘在總圖管理系統的基礎上首先實(shí)現了可視化集成監控，為鋼廠(chǎng)后續延伸開(kāi)發(fā)出一系列智慧應用服務(wù)打下堅實(shí)的基礎。在傳統的鋼廠(chǎng)建設中，視頻監控、人員位置、煤氣報警等工廠(chǎng)監控系統都是獨立的，各類(lèi)監控數據需要用不同的系統來(lái)進(jìn)行查看，存在“數據孤島”，這也導致突發(fā)事故出現時(shí)，鋼廠(chǎng)將無(wú)法聯(lián)動(dòng)調用鋼廠(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的所有相關(guān)數據，不利于數據綜合分析判斷。而基于地圖可視化技術(shù)，中冶武勘根據各類(lèi)監控數據的位置，將數據實(shí)現了可視化集成監控。
具體而言，就是對全廠(chǎng)各類(lèi)專(zhuān)題管線(xiàn)按網(wǎng)絡(luò )關(guān)系進(jìn)行梳理，完善管線(xiàn)各類(lèi)閘閥、儀表等專(zhuān)題數據，在地圖上集成管道及附屬設備運行狀態(tài)監測、各類(lèi)報警、煤氣水封液位監測、煤氣濃度監測、視頻監控、高危作業(yè)人員監控數據，整合生產(chǎn)、物流、設備、能源、環(huán)保多部門(mén)業(yè)務(wù)等各類(lèi)數據，實(shí)現各類(lèi)數據的集成可視化監控和一體化聯(lián)動(dòng)調度管理，為設備查找定位、日常監控和應急指揮調度提供便捷的管理平臺，提高應急調度響應效率。
應急調度響應效率的提高，在韶鋼涉煤氣作業(yè)安全管控系統中充分體現了出來(lái)。這也是中冶武勘在打造鋼廠(chǎng)工業(yè)總圖、建設二維和部分三維的鋼鐵基地地理信息系統，并通過(guò)可視化技術(shù)在鋼廠(chǎng)實(shí)現可視化集成監控之后，基于平臺為鋼廠(chǎng)提供智慧應用延伸服務(wù)的首次有力嘗試。
該管控系統被應用于韶鋼涉煤氣作業(yè)的安全防護工作，結合物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將作業(yè)區域的煤氣濃度與閥門(mén)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化監控，同時(shí)支持調取現場(chǎng)視頻監控信號，實(shí)現對作業(yè)區域的全覆蓋管控。該系統還能利用人員定位手環(huán)對作業(yè)人員進(jìn)行24小時(shí)安全防護監控，實(shí)現人員廠(chǎng)區定位、生命體征監測等功能，保障作業(yè)安全。該平臺的應用，解決了原來(lái)信息不集中、響應不及時(shí)的問(wèn)題，并通過(guò)可視化的手段直觀(guān)地展現整個(gè)涉煤氣作業(yè)安全情況，及時(shí)將現場(chǎng)監控畫(huà)面推送到監控端和管理者手機上，大大提高了突發(fā)事件的應急響應效率。雖然是首次嘗試，但卻真正打開(kāi)了中冶武勘研發(fā)鋼廠(chǎng)智慧應用的大門(mén)。
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，作為韶鋼能源環(huán)保部的重點(diǎn)展示項目亮相寶武“智匯·智造·智享”智慧制造峰會(huì )。在峰會(huì )上，寶武集團各級領(lǐng)導在聽(tīng)取項目介紹后，對這個(gè)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據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(chǎng)提振了信心。
在鄂鋼，打造可視化的數字“孿生”鋼廠(chǎng)
2019年，鄂鋼建成智慧工廠(chǎng)的管控中心，受到全行業(yè)的高度關(guān)注。如何讓鋼廠(chǎng)成為真正的可視化數字工廠(chǎng)，把整個(gè)鋼廠(chǎng)完整地搬進(jìn)計算機系統，打造一個(gè)集大成的智慧工廠(chǎng)，中冶武勘開(kāi)展了進(jìn)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(kāi)始探索這個(gè)行業(yè)難題。
他們以三維地理信息技術(shù)為基礎，將鋼廠(chǎng)運營(yíng)技術(shù)與北斗高精定位、熱紅外測溫、物聯(lián)網(wǎng)等國內外領(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(xiàn)系統、液態(tài)金屬安全總線(xiàn)系統、高爐數字孿生系統、員工動(dòng)態(tài)可視化系統等4個(gè)子系統，保障鋼廠(chǎng)的風(fēng)險監控主線(xiàn)建設。鋼廠(chǎng)的管理就像擁有了一個(gè)聰明的“大腦”，正在逐漸“智慧”起來(lái)。在2020年1月2日中國寶武綠色發(fā)展與智慧制造現場(chǎng)會(huì )上，“鄂鋼全廠(chǎng)可視化平臺”的驚艷亮相，曾吸引了與會(huì )代表及媒體的高度關(guān)注。
安全生產(chǎn)重于泰山，鋼廠(chǎng)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(chǎng)建設過(guò)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(xiàn)，為風(fēng)險管控提供空間數據支撐，充分保障鋼廠(chǎng)的設備和人員安全。具體而言，該平臺通過(guò)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(jìn)行可視化管理，實(shí)現能源介質(zhì)管網(wǎng)動(dòng)態(tài)監測、液態(tài)金屬流轉、人員動(dòng)態(tài)的三維可視化，實(shí)現煤氣總線(xiàn)和液態(tài)金屬總線(xiàn)及其他重大危險源的可視化管控、智能分析和實(shí)時(shí)預警，同時(shí)對作業(yè)人員和運輸車(chē)輛跟蹤定位，將事故的被動(dòng)處置變成風(fēng)險的主動(dòng)預防，為防范重大風(fēng)險和應急處置觸發(fā)創(chuàng )造了智能技術(shù)條件，為鋼企的價(jià)值創(chuàng )造主線(xiàn)保駕護航，被行業(yè)內譽(yù)為“智慧工廠(chǎng)安全生產(chǎn)的守護者”。在韶鋼涉煤氣作業(yè)安全管控系統的基礎上，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)應用上取得重大突破，實(shí)現了國內首創(chuàng )。
你相信電腦系統可以復刻出一個(gè)1:1且實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新的“孿生”工廠(chǎng)嗎？中冶武勘正在將其一步步變成現實(shí)。當前，中冶武勘正在嘗試在系統中接入更多鋼廠(chǎng)生產(chǎn)運行的數據，不斷豐富可視化平臺信息，逐步實(shí)現虛擬工廠(chǎng)與物理工廠(chǎng)的同步。通過(guò)將鋼鐵企業(yè)縱橫交錯的地上地下管網(wǎng)、結構復雜的外建構筑和廠(chǎng)房?jì)仍O備完整搬進(jìn)計算機系統，結合工廠(chǎng)運營(yíng)技術(shù)實(shí)現可視化動(dòng)態(tài)管理，中冶武勘為智能制造的“孿生”工廠(chǎng)提供可以承載的空間信息平臺，實(shí)現了對高爐全生命周期的“全方位孿生式”實(shí)時(shí)監測，實(shí)現了國內智慧、綠色工廠(chǎng)技術(shù)的重大進(jìn)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，基本建設排頭兵，巖土工程、智慧應用領(lǐng)域具有特色的工程綜合服務(wù)提供商”將持續致力于空間信息技術(shù)服務(wù)于冶金鋼廠(chǎng)，將三維可視化技術(shù)與鋼鐵運營(yíng)技術(shù)緊密結合，通過(guò)技術(shù)迭新助力國內外眾多大型廠(chǎng)礦打造一個(gè)又一個(gè)基于可視化平臺而生的“孿生鋼廠(chǎng)”，為其安全生產(chǎn)和智能運營(yíng)管理保駕護航，為全國鋼鐵企業(yè)率先迎來(lái)智慧化、綠色化時(shí)代。
中冶武勘在韶鋼建設的二、三維總圖信息管理系統
《中國冶金報》（2021年5月25日 22版二十二版）
