5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用研究

荀志偉，李維漢，賈 捷，楊曉英（.山西晉南鋼鐵集團(tuán)有限公司，山西 臨汾 04400；.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司，北京 0076；.中國聯(lián)通研究院，北京 00048）

0 引言

“中國制造2025”和德國“工業(yè)4.0”等戰(zhàn)略舉措的發(fā)布掀起了新一輪制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)浪潮。鋼鐵作為制造業(yè)的重要組成部分，是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，在工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中扮演著不可或缺的角色。而近年來，中國鋼鐵行業(yè)慢慢凸顯出一系列問題，如技術(shù)水平低、供需不平衡、追求“量”而忽視“質(zhì)”等。2020 年受新冠病毒肺炎疫情影響，鋼鐵工廠與下游企業(yè)供需脫節(jié)，使鋼鐵行業(yè)不得不加快轉(zhuǎn)型升級(jí)之路，為交上“2030 年碳達(dá)峰、2060 年碳中和”滿意答卷，走出目前發(fā)展困境，鋼鐵行業(yè)需要不斷推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，圍繞生產(chǎn)、能源等方面積極尋求技術(shù)革新，借助5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)引擎，共同推進(jìn)鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 鋼鐵行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及數(shù)字化趨勢

1.1 國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀及主要特點(diǎn)

鋼鐵行業(yè)作為傳統(tǒng)流程行業(yè)，生產(chǎn)流程長、工藝復(fù)雜，同時(shí)高價(jià)值設(shè)備多，部分工藝難以優(yōu)化，整體效率亟待提高。鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈以冶煉企業(yè)為核心，前置流程為鐵礦石采選（工藝包括將原料鐵礦石分類為富礦和貧礦，進(jìn)而加工為塊礦和粉礦）、燃料制備（使用焦煤經(jīng)焦化制備焦炭、使用原煤制備煤粉，作為冶煉燃料）；核心流程為冶煉及加工（生鐵經(jīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)化為粗鋼，粗鋼經(jīng)鑄鋼、軋鋼工藝加工成為螺紋鋼、線材、熱軋板卷、冷軋板卷、涂鍍板、中厚板、不銹鋼及其他鋼材等工業(yè)產(chǎn)品）；同時(shí)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢鋼也通過回收再成為粗鋼，也可以通過電爐煉鋼制成前述工業(yè)產(chǎn)品。鋼鐵產(chǎn)品主要供給下游建筑、汽車等行業(yè)用鋼客戶。鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)能耗、排放高，安全事故頻發(fā)，面臨較大的環(huán)保安全政策壓力以及產(chǎn)能結(jié)構(gòu)失衡、產(chǎn)品市場需求與生產(chǎn)計(jì)劃協(xié)同優(yōu)化不足等問題。

1.2 鋼鐵行業(yè)的發(fā)展趨勢

在鋼鐵行業(yè)需要加快轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐以及5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)日益成熟的大背景下，政府大力推進(jìn)鋼鐵行業(yè)“兩化”融合發(fā)展，鋼鐵行業(yè)自身應(yīng)積極推進(jìn)信息化和工業(yè)化深度融合，主動(dòng)尋求突破，抓住全球制造業(yè)分工調(diào)整和我國智能制造快速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，助力“中國制造2025”戰(zhàn)略目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)。

鋼鐵行業(yè)要解決生產(chǎn)設(shè)備智能化參差不齊、協(xié)同生產(chǎn)弱、人員密集型、能耗污染大、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)管理能力差等問題，就要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化，從單純的制造走向智能制造。全連接是工廠數(shù)字化的前提，也是實(shí)現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)流程各環(huán)節(jié)互聯(lián)的關(guān)鍵。工廠的連接方式正在從有線向無線過渡，由多種連接方式逐步轉(zhuǎn)為以5G+光纖的新一代連接技術(shù)為主，實(shí)現(xiàn)低時(shí)延、高可靠、大連接的新技術(shù)賦能產(chǎn)業(yè)。隨著鋼鐵行業(yè)數(shù)字化和智能化水平的提高，以及人工智能技術(shù)的進(jìn)步，人工智能技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用場景逐漸豐富，對實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)的高效協(xié)同、智能化乃至于無人化運(yùn)行，提高鋼鐵行業(yè)信息化和智能化制造水平都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著“中國制造2025”的深入，鋼鐵行業(yè)信息化需求已大量涌現(xiàn)，目前主要集中在生產(chǎn)、管理等方面。

2 創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

2.1 5G技術(shù)提升通信能力

鋼鐵屬于流程型生產(chǎn)行業(yè)，其主要特點(diǎn)為生產(chǎn)作業(yè)連續(xù)且流程較為規(guī)范，一旦作業(yè)停止，會(huì)對生產(chǎn)造成較大影響，因此保障聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的穩(wěn)定高效運(yùn)行非常重要。目前鋼鐵行業(yè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)方式有無線和有線2種，有線一般為工業(yè)線纜，其特點(diǎn)為時(shí)延低，但建設(shè)和維護(hù)成本高，柔性生產(chǎn)方式受限；無線為Wi-Fi、4G 和藍(lán)牙，此種方式部署成本較低，但速度和時(shí)延難以保證，5G 技術(shù)打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的困境，可以承載豐富的應(yīng)用。5G 的高速率打破了4G 的帶寬局限，可支持傳輸工業(yè)現(xiàn)場多路超高清視頻；5G的超低時(shí)延可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作設(shè)備，例如可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程操控天車、堆取料機(jī)、焦化四大機(jī)車等設(shè)備，做到和生產(chǎn)的無縫銜接；5G 具備高可靠性，不受鋼鐵企業(yè)惡劣環(huán)境（如粉塵、高溫）影響，能夠做到可靠、精準(zhǔn)傳輸。

2.2 邊緣計(jì)算承載智能應(yīng)用

5G 時(shí)代下，隨著鋼鐵行業(yè)設(shè)備的逐步聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長，核心網(wǎng)難以滿足海量數(shù)據(jù)的低延時(shí)處理要求，此時(shí)需要將云端算力下沉至邊緣側(cè)來緩解核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理壓力。邊緣計(jì)算（MEC）秉承去中心化的思想，將計(jì)算資源放在應(yīng)用側(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，與此同時(shí)會(huì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以減輕后續(xù)傳輸負(fù)擔(dān)。MEC 能滿足鋼鐵行業(yè)特定場景的低時(shí)延需求，邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)預(yù)處理有效降低了數(shù)據(jù)傳輸成本和中心側(cè)的存儲(chǔ)成本，同時(shí)MEC 還能保護(hù)客戶私密數(shù)據(jù)不出廠，且具有云邊協(xié)同的優(yōu)勢。MEC 為工業(yè)生產(chǎn)制造提供了強(qiáng)大的云網(wǎng)一體能力，如鋼鐵廠的外觀缺陷監(jiān)測系統(tǒng)、鐵水車智能調(diào)度系統(tǒng)、天車調(diào)度系統(tǒng)、廢鋼智能判級(jí)系統(tǒng)等均可以部署在園區(qū)MEC 上，云端進(jìn)行算法的迭代訓(xùn)練，邊端側(cè)負(fù)責(zé)算法的推理執(zhí)行，算法執(zhí)行效率和表現(xiàn)得到大幅提升，從而提高企業(yè)產(chǎn)能。

2.3 5G網(wǎng)絡(luò)的多元化賦能

結(jié)合鋼鐵行業(yè)實(shí)際應(yīng)用場景和具體需求，運(yùn)營商提供5G 虛擬專網(wǎng)、5G 混合專網(wǎng)和5G 獨(dú)立專網(wǎng)3 種組網(wǎng)方式。5G 虛擬專網(wǎng)是指無線、核心網(wǎng)共享，基于公網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)資源，通過網(wǎng)絡(luò)切片功能隔離出多個(gè)端到端的邏輯子網(wǎng)，能夠做到廣覆蓋，建設(shè)成本較低，數(shù)據(jù)安全和時(shí)延受限于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)安全和用戶面功能（User Plane Function，UPF）的部署位置。5G 混合專網(wǎng)是指無線、核心網(wǎng)控制面共享，核心網(wǎng)用戶面獨(dú)立，這種部署方式將UPF 下沉至園區(qū)，供園區(qū)專享，企業(yè)私密數(shù)據(jù)可分流至園區(qū)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，公眾業(yè)務(wù)分流至互聯(lián)網(wǎng)，帶寬、時(shí)延和數(shù)據(jù)私密性整體優(yōu)于5G 虛擬專網(wǎng)。5G 獨(dú)立專網(wǎng)則是為客戶提供一張與公網(wǎng)數(shù)據(jù)完全隔離的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)專用，網(wǎng)絡(luò)自主可控，時(shí)延更低，數(shù)據(jù)私密性更高，但部署和運(yùn)維成本較高。

2.4 新型智能終端

隨著5G 和邊緣計(jì)算的發(fā)展，智能終端大量涌現(xiàn)，其分為交互類終端（如視頻監(jiān)控設(shè)備、5G 數(shù)采設(shè)備、AR 眼鏡/頭盔等）、傳感類終端（如糾偏開關(guān)傳感器、溫度傳感器、氣體檢測器等）和控制類終端（如巡檢機(jī)器人、機(jī)械臂、無人機(jī)等）。

3 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用場景

鋼鐵行業(yè)可借助5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打造鋼鐵行業(yè)智慧工廠，從生產(chǎn)、車輛、能源、安全等方面著手，將云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人臉識(shí)別、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)融入園區(qū)的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，衍生出豐富的行業(yè)應(yīng)用，助力鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

結(jié)合鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)和管理流程現(xiàn)狀，筆者梳理出5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用場景，主要分為智慧生產(chǎn)和智慧管理兩大部分。

a）智慧生產(chǎn)：根據(jù)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)工藝流程，梳理出了11 個(gè)具體應(yīng)用場景，針對這些場景，本文分析了現(xiàn)狀和痛點(diǎn)并給出5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案。

b）智慧管理：除生產(chǎn)外，能耗、安全管理也是鋼鐵企業(yè)的重要工作，利用5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，可以打造人員、車輛、能耗、園區(qū)設(shè)備多方位智慧管理體系。

3.1 智慧生產(chǎn)

3.1.1 智慧料場

3.1.1.1 3D數(shù)字料場

傳統(tǒng)料場監(jiān)控存在死角，料場利用率低下，無法做到料場精準(zhǔn)管理，且網(wǎng)絡(luò)能力不足，在揚(yáng)塵等惡劣環(huán)境下，無線網(wǎng)絡(luò)易出現(xiàn)卡頓。

通過5G網(wǎng)絡(luò)改造后，無線網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力顯著增強(qiáng)，利用5G 網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)字料場點(diǎn)云數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)展示料場三維輪廓、堆料種類和重量以及堆取料設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)庫存和設(shè)備狀態(tài)管理，做到精準(zhǔn)管理。

3.1.1.2 皮帶智能糾偏與巡檢

由于料場皮帶需要運(yùn)送多種物料，在物料運(yùn)送過程中皮帶可能會(huì)發(fā)生偏斜，如果沒有及時(shí)糾偏，物料很可能會(huì)從皮帶上滑落，甚至導(dǎo)致停機(jī)，傳統(tǒng)方式為人工糾偏，但人工糾偏難度大。除糾偏外，還需對皮帶實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行巡檢，人工巡檢實(shí)時(shí)性差，巡檢效率低，容易受到環(huán)境影響產(chǎn)生漏判，造成安全隱患。

無人糾偏、無人巡檢方案通過5G網(wǎng)絡(luò)連接高清攝像頭、糾偏開關(guān)傳感器、巡檢機(jī)器人，利用機(jī)器視覺檢測，通過5G 聯(lián)網(wǎng)+MEC 邊緣云化PLC，實(shí)現(xiàn)AI 算法與控制邏輯一體化集成，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，巡檢效率大幅提高，為企業(yè)減員增效。

3.1.1.3 堆取料機(jī)無人化系統(tǒng)

目前的堆取料工作大多依賴人工，人工稱重記錄入庫物料后，司機(jī)憑借經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)操作堆取料機(jī)進(jìn)行物料的存取，在存取過程中需要中控、司機(jī)等多方參與進(jìn)行物料定位，整個(gè)過程所需人員較多，人工成本高且人工定位精度低，可靠性差，流程流轉(zhuǎn)效率低下。

堆取料機(jī)無人化控制系統(tǒng)解決了以上痛點(diǎn)，該系統(tǒng)主要由快速激光掃描、5G 精準(zhǔn)定位、AI 智能識(shí)別技術(shù)組成，結(jié)合鋼鐵料場工藝控制流程，實(shí)現(xiàn)全天候自動(dòng)化堆取料無人作業(yè)，定位精度和可靠性大幅提升，人工成本大幅降低。

3.1.2 焦化四大機(jī)車遠(yuǎn)程控制

焦化四大機(jī)車是指裝煤車、推焦車、攔焦車和熄焦車，在焦?fàn)t連續(xù)作業(yè)過程中，四大機(jī)車完成配煤、裝煤、推焦、導(dǎo)焦以及熄焦工作，現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣（高溫、粉塵），機(jī)車作業(yè)要求嚴(yán)格，人工駕駛機(jī)車危險(xiǎn)性較高且不利于身體健康。

利用5G+高清攝像頭+紅外編碼檢測技術(shù)打造的焦化四大機(jī)車遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，通過5G網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場高清視頻實(shí)時(shí)回傳，確保中控室監(jiān)控與生產(chǎn)線操作保持同步，工人在中控室可以遠(yuǎn)程控制四大機(jī)車協(xié)同工作，利用紅外編碼檢測技術(shù)進(jìn)行機(jī)車的精準(zhǔn)定位，真正做到危險(xiǎn)場景無人化、遠(yuǎn)程化。

3.1.3 智能配煤

目前的配煤工作依靠工人經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)之外的場景時(shí)，很難保證配煤質(zhì)量。且人工配煤方式難以復(fù)制，學(xué)習(xí)配煤成本太高，操作危險(xiǎn)性較大。人工配煤方式對焦炭質(zhì)量無法事先準(zhǔn)確預(yù)料，一旦焦炭不合格則需返工，降低生產(chǎn)效率。

智能配煤方案采用5G+人工智能等技術(shù)對配煤比例和焦炭質(zhì)量進(jìn)行建模分析，將企業(yè)運(yùn)營、焦炭質(zhì)量、原料等數(shù)據(jù)作為特征，通過算法大量的訓(xùn)練、分析、推理，實(shí)現(xiàn)對焦炭質(zhì)量的準(zhǔn)確性預(yù)測，不斷調(diào)整優(yōu)化配煤比例，降低企業(yè)生產(chǎn)成本、能耗成本、用人成本，提升焦炭生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

3.1.4 高爐出鐵口鐵水溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測

高爐是鋼鐵企業(yè)的核心設(shè)備，高爐中鐵水溫度的高低對煉鋼工藝十分重要。鐵水溫度低會(huì)造成吹損大、鋼鐵量消耗高、鋼水質(zhì)量無保障、爐齡下降等后果。因此實(shí)時(shí)監(jiān)測出鐵口鐵水的溫度尤為重要，高爐附近工作環(huán)境惡劣（灰塵、高溫），傳統(tǒng)有線方式建設(shè)維護(hù)困難，Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力差，易受到高粉塵環(huán)境影響。

高爐出鐵口鐵水溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測方案采用5G+溫度傳感器/機(jī)器視覺的方式，借助5G 網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)、傳輸性能穩(wěn)定、無需布線等優(yōu)勢，有效解決網(wǎng)絡(luò)維護(hù)困難的問題。工人在工控室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳溫度數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)溫度異常則發(fā)出警報(bào)。

3.1.5 鐵水車無人駕駛+智能調(diào)度

傳統(tǒng)鐵水運(yùn)輸由人工駕駛鐵水車往返于高爐和煉鋼廠之間，鐵水車之間調(diào)度依賴人工，溝通效率低下，且人工測量鐵水包溫度不準(zhǔn)確，駕駛要求嚴(yán)格，人工駕駛易疏忽，風(fēng)險(xiǎn)高，一旦發(fā)生突發(fā)事故后果嚴(yán)重。

5G+無人駕駛+智能調(diào)度鐵水車系統(tǒng)利用5G 網(wǎng)絡(luò)高效銜接各個(gè)環(huán)節(jié)，打造全天候、自動(dòng)化、高可靠的作業(yè)環(huán)境。該系統(tǒng)利用無人駕駛技術(shù)替換司機(jī)，保障工人安全，降低人工成本，提升安全系數(shù)。打造鐵水車智能調(diào)度，減少鐵水車運(yùn)輸時(shí)間，進(jìn)一步減少鐵水的溫降，從而降低煉鋼成本。還可加裝溫度傳感器，對鐵水包溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測，工人從“駕駛艙”轉(zhuǎn)換到“中控室”，遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場作業(yè)。

3.1.6 智能加渣

連鑄工藝環(huán)節(jié)需要向結(jié)晶器的鋼液面中加入保護(hù)渣，從而防止鋼液的氧化，減慢鋼液的溫度流失，吸附鋼水中的雜質(zhì)。目前的加渣方式有人工、重力式加渣、氣動(dòng)加渣等，人工加渣均勻性較差，且工作強(qiáng)度大，容易發(fā)生危險(xiǎn)，重力式和氣動(dòng)加渣需要人工參與，無法實(shí)時(shí)觀察保護(hù)渣余量。

智能加渣系統(tǒng)利用高清攝像頭/傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測保護(hù)渣余量，當(dāng)余量到達(dá)閾值時(shí)，該系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)動(dòng)機(jī)械臂進(jìn)行加渣操作，當(dāng)加到指定高度后，停止加渣，整個(gè)過程反復(fù)循環(huán)，省去現(xiàn)場人工操作，且整個(gè)加渣過程遠(yuǎn)程可視可控。

3.1.7 智慧天車

天車作為鋼鐵企業(yè)必不可少的設(shè)備，集裝卸（物料、成品）、搬運(yùn)（如廢鋼、鐵水罐搬運(yùn)）、配合檢修等功能于一體。目前鋼鐵廠內(nèi)天車多為人工駕駛，現(xiàn)場工作環(huán)境較為惡劣，人員作業(yè)操作時(shí)間長，存在一定的安全隱患且出錯(cuò)率高，容易誤聽、誤記、誤指揮；人工操作天車作業(yè)效率低；現(xiàn)場缺少高可用網(wǎng)絡(luò)覆蓋，數(shù)據(jù)更新不及時(shí)。

利用5G、人工智能等技術(shù)打造的無人天車解決方案可以解決以上痛點(diǎn)。該方案使用5G 高質(zhì)量內(nèi)網(wǎng)替換過去的有線連接方案，充分發(fā)揮5G 特性，同時(shí)改造了原有的天車控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對天車的多種操作方式。

a）全自動(dòng)運(yùn)行方式：充分利用5G+MEC 的大帶寬、低時(shí)延特性，結(jié)合天車調(diào)度算法、路徑優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)由集中控制室計(jì)算機(jī)自動(dòng)操控天車，實(shí)現(xiàn)無人化、自動(dòng)化、智能化。

b）人工接管：作為一種備選操作方式，可與自動(dòng)運(yùn)行模式無縫切換，保障天車持續(xù)、穩(wěn)定作業(yè)。

3.1.8 帶鋼表面缺陷監(jiān)測

帶鋼是鋼鐵企業(yè)的最主要產(chǎn)品之一，因此嚴(yán)控帶鋼質(zhì)量尤為重要。目前帶鋼外觀質(zhì)量檢測主要通過人工開卷抽檢等方法。帶鋼表面缺陷種類較多（劃痕、輥印、邊裂、結(jié)疤等），人工檢測容易發(fā)生錯(cuò)檢、漏檢，檢測效率低下，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，企業(yè)效益和名譽(yù)度都會(huì)受到損害。

利用5G+機(jī)器視覺檢測技術(shù)，高清攝像頭可實(shí)時(shí)采集帶鋼圖像，通過5G將圖像發(fā)送至邊緣平臺(tái)與合格帶鋼圖像進(jìn)行對比，自動(dòng)標(biāo)注缺陷種類，并將缺陷進(jìn)行預(yù)警反饋。智能化手段可大幅提高質(zhì)檢效率，降低質(zhì)檢遺漏率，降低人工質(zhì)檢成本，進(jìn)一步保障帶鋼出廠質(zhì)量，提升企業(yè)效益和信譽(yù)度。

3.1.9 廢鋼智能判級(jí)

廢鋼是回收價(jià)值較大的再生資源，廢鋼回收利用是鋼鐵廠有效利用資源、突破資源瓶頸的重要手段。目前鋼鐵行業(yè)廢鋼種類繁多（碳素廢鋼、合金廢鋼、輕薄料等），廢鋼級(jí)別較多，大致可分為重廢、中廢、小廢、統(tǒng)廢、薄型廢鋼等，但實(shí)際鑒別時(shí)細(xì)分種類較多且種類間相差甚微?，F(xiàn)場需要大量人工進(jìn)行廢鋼盤點(diǎn)，手段落后，判級(jí)效率低下。人工進(jìn)行廢鋼定級(jí)工作，僅通過目測或卡尺測量，容易出現(xiàn)錯(cuò)判、漏判。

廢鋼智能判級(jí)是利用5G+機(jī)器視覺檢測技術(shù)進(jìn)行廢鋼遠(yuǎn)程判級(jí)，建立廢鋼模型庫，結(jié)合人工智能等算法實(shí)現(xiàn)廢鋼的實(shí)時(shí)智能判級(jí)，大大提高識(shí)別速度、穩(wěn)定性、客觀性和精確度，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮減現(xiàn)場廢鋼判級(jí)工人數(shù)量，達(dá)到降本增效的目的。

3.1.10 鋼鐵廠環(huán)境監(jiān)測

鋼鐵廠環(huán)境相對惡劣，含有粉塵、噪聲、有害氣體等，一方面容易造成環(huán)境污染，另一方面對工人的身體健康危害較大。鋼鐵廠一般無單獨(dú)的粉塵監(jiān)控系統(tǒng)或其他環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，依靠人工經(jīng)驗(yàn)或部分小型傳感器進(jìn)行測量，測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

5G 網(wǎng)絡(luò)能夠有效避免粉塵帶來的信號(hào)干擾問題，同時(shí)配合紅外掃描測溫系統(tǒng)、濕度信息收集系統(tǒng)、氣體及煙霧預(yù)警系統(tǒng)、粉塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)對料場進(jìn)行全天候自動(dòng)化監(jiān)測，對異常情況自動(dòng)啟動(dòng)對應(yīng)預(yù)案，杜絕潛在事故發(fā)生。

3.1.11 AR遠(yuǎn)程裝配、維修、培訓(xùn)

鋼鐵廠的設(shè)備種類繁多，如高爐、天車、連鑄機(jī)等，這些設(shè)備的裝配、維修和培訓(xùn)工作都需要專家進(jìn)行指導(dǎo)，以往專家需要到全國各地指導(dǎo)，這種形式需要的專家數(shù)量和每個(gè)專家的工作量都不小，工作效率低下，企業(yè)成本驟增且容易受到外部環(huán)境影響，如新冠肺炎、極端天氣等。

AR 遠(yuǎn)程裝配、維修、培訓(xùn)方案使用5G+AR 技術(shù)打造虛擬化設(shè)備現(xiàn)場，通過佩戴的AR 眼鏡等智能設(shè)備將設(shè)備畫面通過5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)推送給專家。專家可遠(yuǎn)程對設(shè)備進(jìn)行裝配、維修、培訓(xùn)指導(dǎo)，同時(shí)技術(shù)人員還可以遠(yuǎn)程進(jìn)行設(shè)備巡檢，不受環(huán)境地點(diǎn)的約束，隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程接入，這種方式可以大大減少時(shí)間成本，提高工作和溝通效率，同時(shí)為企業(yè)降低物力和專家聘用成本。

3.2 智慧管理

3.2.1 能耗監(jiān)控與優(yōu)化

能源消耗是鋼鐵企業(yè)的難題之一，堅(jiān)持節(jié)能減排是鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，鋼鐵企業(yè)的能源主要有水、電、氧氣、蒸汽以及煉鋼所用原材料。在這些能源消耗的關(guān)鍵設(shè)備上加裝數(shù)據(jù)采集裝置，通過5G網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)侥茉幢O(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行集中監(jiān)控，工人可在中控室看到能源的實(shí)時(shí)消耗情況。工廠可使用人工智能等算法分析優(yōu)化能耗指標(biāo)，對高耗能設(shè)備進(jìn)行警示。對能源消耗的實(shí)時(shí)監(jiān)控、反饋，可以有效降低企業(yè)能耗水平。

3.2.2 車輛電子圍欄

企業(yè)可在園區(qū)重點(diǎn)范圍，如焦化四大車工作范圍、鐵水車工作范圍等，利用5G+定位技術(shù)，配置電子圍欄，設(shè)置禁行區(qū)域、違停區(qū)域等。當(dāng)車輛進(jìn)入/離開/滯留電子圍欄，系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時(shí)顯示車輛進(jìn)入/離開/滯留電子圍欄的狀態(tài)，當(dāng)無關(guān)車輛出現(xiàn)在電子圍欄范圍中時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出警告，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生，電子圍欄可作為有效的安全輔助手段，助力鋼鐵企業(yè)打造安全工廠。

3.2.3 人員合規(guī)+人流檢測

該方案利用5G 網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合人體/物體識(shí)別等AI 能力，打造人員合規(guī)檢測系統(tǒng)，支持檢測人員穿戴、行為，如是否佩戴安全帽，是否穿戴防護(hù)服等，對不合規(guī)范、不安全的穿戴、行為進(jìn)行識(shí)別警告，防止危險(xiǎn)發(fā)生。該方案采用5G+視頻監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵園區(qū)人流檢測，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)進(jìn)入/離開園區(qū)的人數(shù)，結(jié)合AI 人臉識(shí)別技術(shù)，識(shí)別可疑人員并進(jìn)行告警，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)人員可控、可視，提升鋼鐵企業(yè)的安全運(yùn)行水平。

3.2.4 園區(qū)智能巡檢

園區(qū)智能巡檢是指在園區(qū)部署5G網(wǎng)絡(luò)，利用機(jī)器人、無人機(jī)等設(shè)備對鋼鐵園區(qū)進(jìn)行全天候、自動(dòng)化巡檢，如煤氣管道巡檢，車輛安全巡檢等，巡檢數(shù)據(jù)以人機(jī)交互界面（HMI）等方式實(shí)時(shí)顯示，對于巡檢發(fā)現(xiàn)的異常情況予以告警，工人可查看告警詳情并處理。智能巡檢方式可以大幅減少巡檢人員工作量，提高巡檢效率，構(gòu)筑鋼鐵企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展護(hù)城河。

4 結(jié)束語

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)日益成熟，其與云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)的結(jié)合會(huì)催發(fā)出鋼鐵行業(yè)越來越多的智能化場景，助力鋼鐵行業(yè)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步實(shí)現(xiàn)從“勞動(dòng)密集型”到“技術(shù)密集型”的轉(zhuǎn)變，打造出降本增效、節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)由高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)變。