钢铁工艺可视化 Sovit3D构建智慧钢铁厂三维数字孪生系统

Posted 2022-10-04

建设背景

钢铁行业是国民经济发展的晴雨表，是工业国家发展的基础。而“高炉-转炉”长流程生产仍是我国钢铁主流生产工艺，转炉炼钢是一个极其复杂的化学反应过程，根本看不见、摸不着，有了问题也是靠经验、靠猜，只有通过物联网、大数据、可视化、数字孪生等技术，对高炉进行1:1三维建模，还原真实的生产工艺流程，才能加快整个行业的转型升级。

在双碳目标大背景下，以信息技术应用为主导，大力推进“智慧钢铁”转型升级，将物联网、5G、可视化、GIS 等相关技术引入钢铁行业。打造基于 5G + 云平台的智慧炼钢厂管控系统，以智能管控赋能企业高质量发展，抓好数智化转型新机遇，推动钢铁行业绿色低碳高质量发展。

系统概述

智慧钢铁厂将人工智能、物联网、大数据、云计算等技术应用于钢铁行业，帮助其实现炼钢流程的全面优化。基于数字孪生技术和AI 技术打造智慧钢铁厂IOC 运营中心，实现对厂区生产工艺流程、生产圣杯等重要指标细节信息的全面查询和监测，为园区的运营提供决策分析依据。

系统功能

综合态势监测

数维图基于自研的 Sovit3D产品，依托数字孪生技术，对炼钢的工艺流程、驾驶舱、动画三个维度对多个产线进行可视化展示。化“数”为“物”，高度融合厂区多种数据资源，对厂区资产、设施、能效、安防等领域的关键指标进行综合监测分析。实现更加高效科学的厂区管理，全面提升厂区管理水平。

视频监控系统

支持无缝融合视频监控功能，对厂区及周边安装24小时展开安防动态监测，钢铁厂区及周边全方位一体式无死角监控，并且和火灾报警、门禁系统、人员管理等系统进行联动，进行精准的定位视频摄像头查看并支持多摄像头窗口的并行查看监控。与视频安防监控系统进行集成，管理人员通过实时视频查看现场情况，运维人员对厂区进行实时化、透明化、流程化、全局化的可视化管理。

电子围栏系统

在三维系统中，对厂区内重点区域或重要设备设置电子围栏，实现视频联动追踪监视，避免非法闯入或进入非法受控区域，并且和报警系统进行联动，当有异常闯入或异常情况，可进行颜色报警并聚集异常区域，并且以弹窗提示异常状态，全方位保障厂区生产安全。

自动巡检系统

在三维系统中，可事先预设好几种路线后，可以第三人称方式该路线上的监控设备进行轮询查看，达到线上巡检的目的。同时在巡检的路线上，可以实时查看设备运行状态以及堆场的实时数据，运管人员无须到厂区现场，即可实时线上巡检，通过全局查看的巡检路线，规避重叠或漏检区域，提高巡检的效率和效果。

消防管理系统

通过API接口，接入消防系统，实时对烟感、探头、喷淋喷头等设备进行监管，当发生异常(火灾、爆炸、气体扩散等)异常状况时，可联动报警点附近摄像头弹窗，显示实时监控画面，并调取人员逃生的路线，有序进行撤离，保障人员生命安全、财产损失。

消防管理系统

通过API数据接口，将前端的设备与后台数据库进行数据绑定，通过http或WebSocket实时数据传输，运维人员无须到厂区现场，通过可视化系统可定位设备突出显示，实时了解设备运行状态、运行信息等。

数据大屏系统

运用可视化技术对钢铁企业巨量的销售数据进行展示分析，包括销售信息、财务信息、采购信息、物流信息等，并依据分析结果做出正确决策。达到总览为先，缩放过滤按需查看细节的效果。

工艺管控系统

·烧结可视化

烧结工序是钢铁工业主要生产工序之一，将烧结机的装置及传输动画进行可视化呈现，通过三维场景即可直观的查看工艺生产线设备与物料情况。2D 面板重点关注烧结机的炉膛温度、炉膛压力、速度和电流等，业务人员可根据数据对烧结工序能耗进行分析和预测。

·炼铁可视化

基于数字孪生技术高精度建模，1:1 还原将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入炉内，再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风，产生还原气体，还原铁矿石，产生熔融铁水与熔渣等过程。各工序采用多项智能技术，大幅提高生产效率，确保生产安全。结合高炉大修工程，加大现场机器人应用，实现生产作业和设备操作的少人化、无人化。 、、 *

监测高炉内装料和冶炼状况，根据高炉工艺布局进行 3D 建模，包括炉体炉壳、管道、炉基耐火材料和水冷壁材料等，每块材料对应 1 个温度测点。重点显示高炉本体、炉顶卷扬上料、热风炉三个区域，体现实时物料的状态和气体的状态。

·炼钢可视化

通过三维动画效果，将铁水与铁水罐车从铁水预处理站到轧钢生产线的全过程信息监控，并对转炉、LF 精炼炉、连铸机等设备状态进行信息监控，数字孪生炼钢工艺一体化场景。使炼钢全过程数字可视化展现、可智能化决策、各环节信息系统交互集成。

开发平台

智慧钢铁厂Web3D可视化管理系统，对烧结车间、1号高炉、2号高炉、球团车间等重点区域，进行1：1三维实景展现，打造三维仿真钢铁厂三维场景。将钢铁厂中的“人员、建筑、安全、协同、设备、环境、数据”等因素，综合映射到智慧钢铁厂数字孪生可视化系统中，提供钢铁厂的综合态势可视化，实现钢铁厂环境宏观尽在掌握，微观缩放的可视化呈现。

通过Sovit3D实现可交互式的 Web三维场景，可进行缩放、平移、旋转、翻转，场景内各设备可以响应交互事件。2D、3D 无缝衔接，完美融合。

建设价值

智慧钢铁厂三维可视化一体管控平台是一个自主可控、互联互通的工业互联网平台，构建以数据可视化、数字板坯、生产效率管控、工序质量在线管控、在线设备智能监控、业务流程自动化为核心的炼钢“智慧大脑”，推动炼钢产线向数字化、网络化、智能化新模式发展。

总结

数字经济已成为全球经济发展的主线，推动着各类产业和全社会的数字化智能化转型。通过先进技术创新，加快“钢铁智慧化”进程。切实解决企业在生产中存在的行业痛点，在提高生产效率、降低生产成本、保障人员安全方面效果显著。

本文主要介绍了Sovit2D和Sovit3D在钢铁生产工艺智慧化系统开发中的实践应用，从智慧钢铁厂综合管理平台系统的Web组态、三维可视化等多方面，进行快速高效的可视化开发，为智慧钢铁厂解决方案提供商及软件开发公司提供全面的技术支持。