物联网信息技术在加热炉上的应用及展望

物联网信息技术在加热炉上的应用及展望

戎旭 周炜 郁苗苗 戴红

中冶华天工程技术有限公司钢铁设计研究总院 江苏南京 210000

摘要：继计算机、互联网以及移动通信网的发展之后,物联网的概念自提出以来在各行各业中得到了广泛的应用,现已被公认为世界信息产业的第三次浪潮^[1]。文章首先以防城港某钢铁基地长材系统7座加热炉为背景，介绍了物联网信息技术应用情况。其次对该技术在加热炉上的应用提出了展望，包括远程控制与管理、技术支援团队建设以及与AI技术的结合等。

关键词：加热炉；物联网；信息技术；AI技术；远程控制

文献标志码：B 文章编号：

0 引言

物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。作为一种新兴网络技术物联网技术和产业模式^[2]，物联网技术在工业领域具有广泛的应用前景，是建设“智慧企业”，发展“智慧工业”的关键技术，各大钢铁公司正加大物联网技术应用的投入。物联网技术的发展，代表了冶金自动化技术未来的发展方向^[3]。

加热炉在轧钢系统中作为一个最大的非标单体设备，加热炉设备的操作牵涉到热工、机械、液压、热力、电气、仪表等大量环节，如何将物联网信息技术与加热炉操作、生产、维护、管理有机结合在一起，是智能互联时代对加热炉运维服务的一次革命，并且大有作为。

1 物联网信息技术在加热炉上的应用

防城港某钢铁基地长材系统加热炉共有7座，由某工程公司总承包，两地相隔约1500km，如何解决空间及时间问题，确保技术服务全程管理和企业综合自动化的实现^[4]，对总承包方来说是一项巨大的挑战。

作为一次新的尝试，本次解决的方案是采用SmartBox智能物联网关，从PLC采集生产及设备数据，数据直接上传至云平台，再由相关人员通过手机终端获取即时数据及历史曲线。状态监测与故障诊断技术是保障设备安全高效运行的有效技术手段^[5]，因此本方案主要涉及到的功能有：远程优化：监控分析工艺参数，优化运行；远程诊断：远程诊断，降低诊断成本，节约时间，提高客户满意度。

图1 加热炉设备监控与运行画面

Fig.1 Heating furnace equipment monitoring and operation screen

图2 数据及曲线监控画面

Fig.2 Data and curve monitoring screen

图1是手机终端显示加热炉设备监控与运行画面，图2是加热炉关键数据及曲线监控画面，此外手机终端还包括报警监控、报表管理等与现场安全、监控相关的功能选项。作为有经验的工程师，通过手机终端，从以上的画面及数据曲线中完全能判断出目前加热炉系统运行及单体设备运行的情况，从而实现远程优化和远程诊断。

1.1 远程优化

远程的优化可以从手机等移动端上分析运行画面开始，比如：

1）装出钢动作的时间周期，是否还有优化缩短的可能；

2）炉温分布是否合理，是否还有进一步提高的可能；

3）风机的运行参数，是否发挥出风机全部的性能；

4）换热器的运行参数，风温是否有进一步提高的可能等等^[6]。

最终由各专业技术人员及供货商结合设备的设计性能及运行参数，综合考虑给出优化的意见，并作为指导意见返馈给使用方，优化的结果会通过远程画面实时展现在技术人员的移动端，对优化意见进行验证，并随时提出新的指导意见。这种远程优化便于集成方长期观察，对优化工艺方案、优化详细设计、提高设备专项质量等提供大量数据基础，使今后的优化工作更加有依据，也目标更加明确。

1.2 远程诊断

远程诊断对于生产厂商来说是最迫切需要的功能，因为现场难免会出现紧急故障，而操作人员很难判断出是什么故障。比如生产厂反映，加热炉鼓风机风量与风压均达不到铭牌性能参数，风机不合格。

远程诊断过程如下：

1）调出风机运行曲线及对应变频器参数检查；2）调出运行实时画面，发现供风总量达不到铭牌要求；3）比对各段空燃比及残氧分析参数；4）残氧比值相对大的供热段，要求操作人员将该段空气调节阀逐渐关小；5）当阀门关小到一定程度时，空气流量开始相应变小；6）各段试验完，在仪表专业核对空气孔板参数后，判断孔板计算有误差，某些段空气流量变送器上限设定偏低；修改流量变送器上限后，一切恢复正常。

以上求证及判断过程，单个技术人员很难具有这么全面的知识及丰富的手段，风机厂即使派遣专业技术人员赶到现场，也很难查出问题。因此，让专家及各专业技术人员足不出户的远程诊断，在降低诊断成本，节约时间，提高客户满意度方面有无可比拟的优势。

2 物联网信息技术在加热炉上的展望^[7]

通以上远程优化及远程诊断只是物联网信息技术在加热炉上的初级应用，在采用适当的信息安全保障机制后，在无线通信技术不断发展而且更加可靠的今天，实现无线交互和控制不再是梦想，真正实现对"万物"的"高效、节能、安全、环保"的"管、控、营"一体化。

相信不远的将来，物联网信息技术在加热炉上将有以下的应用：

2.1 远程控制与管理

在信息安全得到保障且操作权限合理分级分配后，能让人力资源得到最优化的配置。

现场人员只需配维保及巡视人员。高级技术人员可以在手机上、电脑上远程控制与管理一座或多个加热炉，甚至成立高级技术人员的团队，集中控制与管理一个地区若干个加热炉群，这些人的操作经验及管理经验的交流与集成，有效避免新手操作产生的意外损失，产生的社会及经济效益巨大。

2.2 物联网信息技术促进加热炉技术支援团队的建设^[8]

目前，有关加热炉的技术专家之间的交流途径较为单一，物联网信息技术的介入，可以把一个加热炉完整的同步运行情况及运行参数远程显示在专家或某个团队的面前，远程分析问题成为可能，所以随着物联网信息技术的发展，随之应成立若干个加热炉技术支援团队。与物联网信息进行沟通，把高端的人材集合在一个团队里不再是梦想。

2.3 物联网信息技术与AI技术的结合

目前加热炉智能控制系统只是热工及物流跟踪方面提供了智能化操作的可能，即通过计算机一级控制和二级控制实现，而智能化操作的基础是所有设备及传感器运转正常，而物联网信息技术与AI的结合提供了这种可能，通过对专业人才的处理问题的方式及知识的手机与整理，构建加热炉专家系统^[9]。

当真正实现万物互联后，交互的数据量将呈级数增长，只有AI才能从如海的数据中分析出有用的数据，实现这些数据的归纳、学习和总结，当AI技术成熟后，以AI代替高级技术人员不再是梦想。

3 总结

随着《中国制造2025》的实施，未来十年，我国制造业整体信息化水平将大幅提升，制造业数字化、网络化、智能化将取得明显进展，数字化研发设计工具、关键工序制造装备数控化将作为工业物联网的基础在规模以上企业得到广泛应用。

物联网迅速在加热炉行业普及是大势所趋。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网会是工业乃至更多行业信息化过程中，一个比较现实的突破口。 所以，加热炉物联网的雏形就象互联网早期的形态局域网一样，虽然前期发挥的作用有限，但昭示着的远大前景已经不容质疑。

参考文献：

1. 吴彦合.物联网技术在工业领域的应用研究[D].包头：内蒙古科技大学, 2014.

[2]钱志鸿，王义君.物联网技术与应用研究[J].电子学报，2012，40(5):1023.

[3]郭雨春，刘剑勤.物联网的应用是冶金自动化技术的新发展[J].首钢科技，2011，000(002):41.

[4]后盾，伋金龙.物联网在马钢的应用[J].冶金动力，2010(04):100-103.

[5]王春焱.设备状态监测与故障诊断技术应用研究[D].昆明：昆明理工大学，2009.

[6]苏广江. 采用新技术降低老式加热炉能耗提高产量[C]//中国金属学会:2006中国金属学会青年学术年会论文集,2006:4.

[7]陈志，高莉.物联网技术在冶金企业应用中的探索与实践[J].冶金自动化，2011，35(1):6.

[8]蔡洋.搭建冶金物联网管理服务平台[J].中国制造业信息化，2012，16(341):35.

[9]张献身.人工智能(AI)技术与高炉在线实时专家系统[J].冶金自动化，1989，013(002):21.

作者简介：戎旭（1994—），男，助理工程师，硕士.

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