铁水包数字化管理系统设计方案

项目概况

在冶金行业，铁水罐安全、高效地运行决定着企业的产能，铁水罐作为转运铁水的容器，铁水的安全流转以及智能调度逐渐成为炼钢环节中必不可少的一部分。铁水罐智能跟踪调度系统作为生产辅助系统，在保证智能运行、智能调度的同时，不仅可以有效地提高企业生产效率，同时也可以保证铁水运转的安全性和及时性，为企业打造以“安全生产”为重心的智慧生态环境提供坚实的保障。

根据现有情况，铁水包相应捆绑的工艺操作信息（铁区受铁状态/高炉出铁时间/对应铁水包号、炉次/物理热/铁水包耐材侵蚀情况等）、此类信息均需通过人工去判断，从而导致工作效率低并且数据容易出错，无法保证铁水捆绑信息的准确性；铁水在铁钢区之间的运输组织、调度作业均是通过对讲机人工确认铁水包所处位置、停留时间，且缺乏铁水包温降信息采集，未能对铁水物流过程实时地在线监控，对于现场可能存在的影响铁水包调度的因素地掌握存在一定的滞后。综上所述，铁钢区衔接的生产组织过程中缺乏对铁钢区生产平衡信息的及时有效跟踪，给生产组织带来一定困难，从而导致了运输环节物流不畅，效率低等问题，造成铁水运输途中时间、辄倒等待时间的控制不够科学，增加了铁水温降，严重浪费了企业的能源（铁水物理热），增加了企业的生产成本。

同时铁水包作为高炉到转炉之间转运铁水的重要容器，其管理和调度对钢厂的运行优化与节能降耗具有重要作用。铁水包内衬与高温铁水、炉渣长时间接触，受到主流冲刷和炉渣侵蚀，尤其是在受铁阶段底部受到高温铁水的冲击，受到的侵蚀更严重，内衬被侵蚀会降低铁水包的寿命，在铁水转运过程存在穿包的风险。当铁水包转运过程中若无法及时判断铁水包是否存在异常状态，那么在铁水转运过程中将存在巨大的安全隐患。因此在铁水包调运系统中集成一套红外测温系统是安全生产的保障。

项目分析

为实现铁水包的远程集控管理、图像化监控和智能化调度，本方案设计了一套包含“身份”精准识别、远程铁水包状态实时监测、数据实时同步云端或存储本地、铁水包异常状态实时报警推送等功能的铁水包跟踪调度系统。使得工作人员在铁水包运输的整个运转周期中都可以远程实时进行各种调度管理，可实现铁水包运输的过程中自动识别、跟踪和定位的闭环管理及全程无纸化管控；调度人员在调度系统平台上进行调度作业记录、分析和管理，可以查看到监测铁水包的位置、行驶方向、运载状态等多种信息，为调度人员提供可靠的铁水运输依据，并大大提高生产效率。

铁包数字化管理系统包含红外热成像系统、三维激光雷达系统、可见光智能AI算法系统等。通过此系统可检测出此铁水包的“身份”和温度数据信息，并自动与数据库里面的历史数据进行比对，检测温度是否存在异常等情况。通过数据库可查询每一个铁水包的身份信息、历史温度数据以及使用情况等信息。本方案可实现现场铁水包状态实时检测、包体使用情况追踪、最新识别数据记录及查询功能，有效降低人工操作误差风险，提高生产效率。整个方案提供的识别系统以及定位系统是采用当前科技领域先进的可见光智能AI算法、后端智能处理主机等，可以快速精准地处理铁水包的状态信息。此外，本方案所提供系统有极高的兼容性，可对接不同的设备数据及数据关系系统，达到企业要求的信息化水平。

项目实施总体要求

(1) 系统符合中华人民共和国计算机信息行业相关规范及标准的有关要求和冶金行业关于钢铁企业铁水包在线跟踪管理系统设计及建设的有关规定。

(2) 软件具有较大的灵活性，设计均采用标准组件，方便用户灵活选择。所提供的软件涵盖河北鑫达钢铁所提出的铁水包在线跟踪调度管理方案中的功能要求并提供分项报价，以便于招标方选择。

(3) 系统基于国家成熟软件平台建设，可保证系统的一致性、可拓展性和适应性。系统提供数据交换标准接口，为该系统和其他系统的数据交换提供保障，并附有接口规范和数据结构等扩展必需的说明资料。

(4) 本方案可提供系统具体的功能介绍及说明，应用系统设计到的数据结构清晰透明，可维护性好。

(5) 本项目方案提供的软件产品绝不涉及侵犯第三方知识产权。

(6) 本项目方案提供的技术方案综合了行业内各种优质的技术解决策略，并结合市场需求进行设计。

(7) 本项目按照需方商务文件要求提供详细的技术方案以及报价，报价中包含系统实施的所有软件和硬件部分。并根据现场实际情况做出符合需方需求的技术方案。

(8) 本公司在项目实施过程中，严格遵守国家相关法律法规及招标方外围施工人员的相关管理规定。

项目建设意义

1、加强管理：提升铁水罐管理水平和效率，实现精益管理。铁水罐是铁水运输的重要设备，实现铁水罐的全生命周期管理，建立铁水罐管理台账和履历信息，实现铁水罐维修保养业务过程全闭环。

2、减少温降：减少铁水运输过程温降，稳定入转炉铁水温度，提升铁-钢效率和经济效益。

3、准时化生产：高效匹配、协调高炉与转炉生产节奏，最大程度降低高炉和转炉的等待时间，减少铁水罐中间运输过程等待时间，提升生产节奏，有效提升产能。

4、安全生产：通过人工智能识别技术，检查铁水罐工作状态，发现铁水罐有烧穿迹象，及时处理，防止铁水漏出，发生安全事故。同时检测罐口是否有结盖，罐内粘接现象，自动识别出后交由人工确认处理，从而降低高温现场工作人员劳动强度，减少人为工作失误现象

5、优化调度：让系统辅助生产管理人员做调度决策，将人员的潜能发挥到最大，使每个调度决策在当时的环境条件下是最优决策。

6、打通物质流、能量流、信息流：打通“三流”，有利用生产质量预测和质量追溯，同时也为以后钢铁企业做全流程多目标系统优。

铁水包数字管理系统

本解决方案基于可见光智能图像识别、三维激光雷达、红外热成像系统。安装在轨道两侧的智能识别摄像机进行铁包的识别和定位跟踪，同时通过三维激光雷达设备，对铁包罐口结盖进行分析，同时把数据接入现场其他检测装置数据，实现铁水包状态、耐材、及铁水包整体的指挥调度做到全方位显示。

系统架构

铁水转运、调度工艺生产环节等包括：铁水罐状态、罐体温度、包号识别、结盖识别、内壁耐材脱落等几个要素进行检测记录，进而对铁水生产、铁包管理进行优化。

网络架构

现场采用光纤进行数据传输，将可见光智能识别摄像机、红外热像仪、三维激光雷达接入铁水罐调度系统专用网络，通过光电交换机接入主控室内的服务器即可实现整个系统的接入。

安全防护系统功能

在线测温功能：所有视频图像可全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放。
罐号识别功能：平台可通过可见光视觉识别算法检测罐号信息，实现图像与罐号相匹配。
内壁耐材脱落检测：结合可见光、红外热成像的图像识别算法对内壁耐材脱落情况进行识别检测；
结盖判断：通过三维激光雷达辅助平台算法，判断罐口处的结盖状态。
风险预警：实时全景监控与高灵敏度特点，发现异常高温时可实现毫秒级报警。
报警类型：分为高温报警和温升报警。高温报警即被测区域超过预设值时报警，温升报警即被测区域温度在某一时间段内出现异常温升时报警，具体数值可根据实际情况设定。
温度补偿：设备可根据现场实际环境温度自动进行温度补偿，以满足不同温度环境下的测温需求。
痕迹管理：对现场所测温度实时写入数据库，并自动生成报表与温度曲线。调取历史温度信息和报警记录，方便于出现问题后进行故障跟踪及事故分析。
报警日志：报警记录与图像同步存储系统。
记录自动清除：当检测到系统存储空间不满10G时系统自动删除最开始历史记录，避免硬盘空间不足导致数据无法存储。
实时显示全辐射热图：值班人员可通过鼠标查看画面任意位置的瞬时温度，对异常情况进行录制、拍照、分析。
高温追踪：自动对热像图整个画面或特定区域进行高温追踪，提早发现隐患区域。
自定义报警阈值：系统可自定义不同报警阈值和等级，协助工作人员对隐患发生的紧急程度和发展态势作出评估。
远程通知：现场搭载云平台服务器，可第一时间将现场报警信息通过短信和公众号的方式推送到相应人员手机上，第一时间掌握现场情况；

双光谱舱室红外热像仪（适用于铁水包、鱼雷罐等室外监控）

产品外观：

双光谱舱室红外热像仪

产品功能特性：
集可见光、红外热成像于一体，配上智能图像识别算法可有效识别罐号信息；
具备IP66防护等级，防护性能强，可有效防止室外粉尘和雨水的侵蚀；
内置半导体可控硅温控组件，可自动实现加热和降温功能；
单网线同时传输红外温度和可见光图像，支持各类NVR，网络带宽占用低，组网灵活；
性能卓越，工作稳定：采用进口探测器，可输出50Hz全幅温度流数据，成像清晰、流畅，同时便于后期温度数据分析；
功能丰富，经济适用：设备均采用标准的机芯接口，方便集成的同时具有更高的实用性。

产品参数：

表3.1 双光谱舱室红外热像仪产品参数

特点/性能	DS-HG-2507-X384D
红外热成像参数
分辨率	384×288
热灵敏度	≤50mk@25℃
帧频	50Hz
响应波段	8～14um
测温范围	60℃～600℃
镜头	支持多种镜头选配
测温方式	点测温、区域测温
温度显示	支持全局高低温追踪，全局平均温度，点/线/矩形/圆/椭圆等多种测温模式，最多可添加100个测温对象。所有测温对象可独立设报警阈值范围，采样周期，绘制历史温度曲线图
调焦	定焦，电动调焦，自动对焦
调色板	白热，黑热，铁红，彩虹等
视频输出	100M以太网+PAL模拟视频，带测温区域显示
可见光参数
图像分辨率	200万像素
分辨率	1920*1080
传感器类型	1/2.7″ Progressive Scan CMOS
最低照度	0.0005 Lux @ (F1.0,AGC ON), 0 Lux with light
网络功能处理
数据接口	100M双网络输出、模拟视频输出
视频处理	H.264/MJPEG
图像输出	主码流:1280×720;子码流:640×360，352×288
网络协议	TCP/IP,HTTP,DHCP,DNS,DDNS,RTP,RTSP,PPPoE,SMTP,NTP,UPnP,ONVIF
业务功能	支持WEB配置,支持OSD,支持实时视频传输,支持移动侦测和IO报警联动前端存储,支持前端存储回放/下载,支持移动侦测和IO报警后中心提醒和画面弹出联动;支持MJPEG抓图；支持统一客户端远程监控软件、MYEYE平台等系统应用;提供完善的SDK开发包（包含JAVA的开发包）
一般规范
整机重量	约3.5Kg
整机功耗	≤25W
外形尺寸	365200120mm
交换机	内置交换机模块，单网线
出线方式	底部出线
舱体材质	铝合金、不锈钢
防护镜片	双光路均有防护透镜，其中红外用锗透镜片
电源	DC12V
防护等级	IP66
工作温度	-20℃～50℃,湿度小于90%
二次开发
软件支持	提供完善的可见光、红外热像的相关软件或者SDK开发包（包含JAVA的开发包）

平台介绍

客户端软件采用C/S模式与B/S模式相结合的开发模式，包括实时、数据两大常用功能模块和测温对象、设备、用户管理、告警、云台、录制管理六大相关基础管理模块。与此同时，提供组件化、标准化的Web API开放平台接口供其他系统使用，为客户提供强大且灵活的业务集成和数据集成能力。客户端软件的红外实时画面监测采用了业内领先的红外图像处理算法，使得设备展示出的红外画面具有更好的细节增强效果和更高的画面可调节精准性。此外，客户端软件可将相关配置数据实时同步云端，在云端对数据进行管理和分析，用户可通过云平台自定义设置异常的通知方式与通知联系人，通过客户端软件与云端应用相结合实现了智能化的控制体系，为迈向工业互联网数据智慧化决策打下坚实的基础。