液态熔融金属起重机智能化探索及在梅钢的实践

随着国务院发布实施《中国制造2025》,并将智能制造作为主攻方向。各个制造企业根据《中国制造2025》的纲要及精神，相继提出了自己的智能制造(或智慧制造)规划。各个制造企业也根据自己公司的情况，实现智慧制造项目改造。钢铁企业作为自动化程度高，技术含量高的企业，也纷纷以建立智能示范工厂(车间)为目标，进行智能化的升级改造。其中，在起重机方面，大部分钢铁企业在热轧、冷轧库区无人化为试点，进行起重机的智能化改造，液态熔融金属起重机智能化改造较少。

1、梅钢炼钢厂智慧制造起重机规划

梅钢炼钢厂根据宝钢以及梅钢的智慧制造规划及要求，制定了炼钢厂智慧制造“三化五中心”规划蓝图，牵涉到起重机的“行车及物流控制中心”是其中的一个重要“中心”。将钢厂的行车按照工艺分为“三类”行车：主线作业行车(吊运液态熔融金属行车)、辅助生产行车、检修行车。根据规划，主线行车实现基于自动巡航的远程中央集控，辅助生产行车实现与区域设备相结合的区域集控。通过行车更新项目和智能化改造项目的建设实施，最终实现全厂行车“无人操作，有人监控”的目标。通过无线网络平台和行车集控中心平台的搭建，最终实现所有行车监控系统的联网。建立铁水、废钢、钢水、板坯等行车物流管理系统，形成“行车及物流控制中心”。

2、梅钢炼钢厂液态熔融金属起重机智能化探索与实践

（1）液态熔融金属起重机简介

梅钢炼钢厂一炼钢区域共配有37台起重机，其中吊运液态熔融金属的起重机7台；二炼钢区域共配有23台起重机，其中吊运液态熔融金属的起重机5台。改造前，起重机均为孤立系统，没有与地面设备联网，操作方式为联动台手动操作，传动系统均采用变频控制，控制系统为PLC。除起升机构有定位外，其它机构均没有定位系统，起重机上面的空调，润滑等均为独立系统。

（2）液态熔融金属起重机智能化探索

炼钢厂液态熔融金属起重机(吊运铁、钢水的行车)为炼钢厂的主作业线行车，是炼钢厂物流输送的主要工具。在进行这类起重机的智能化改造时需要考虑以下几点：

• 由于是吊运液态熔融金属，而且地面还有不少工序，如脱硫，精炼等，因此安全要求高，必须要保证绝对安全；
• 主线行车的作业繁忙，因此要求自动运行的作业效率不能低于人工操作的作业效率；
• 液态熔融金属起重机的智能化改造，为梅钢首创，没有相关的经验可以参考。

梳理现场操作过程中碰到的问题，以问题为导向，进行液态熔融金属起重机的智能化规划，并结合港口行业的先进经验和技术。炼钢厂液态熔融金属起重机的改造按照由易到难的原则，分步实施。首先在生产节凑不紧的一炼钢进行试点改造，分别依托18号行车改造项目(第一代)和11、12号行车改造项目(第二代)进行液态熔融金属起重机的智能化改造。在第、第二代智能化液态熔融金属起重机改造完成，并运行稳定后，再在二炼钢区域主线行车实现智能化升级改造。每一代的智能化行车聚集的核心技术均不一样，结合梅钢的实际情况，以及相关技术的发展，来确定每一代的核心技术。

第一代智能化液态熔融金属起重机

梅钢炼钢液态熔融金属起重机智能化起步于2017年。依托18号行车整体更新改造(建设项目名为梅钢炼钢厂22号行车更新改造)项目，提出基于安全路径的“自动巡航”技术为智能化的核心要点。并增加了三维定位，自动防摇，视频联动，整车集控，数据统计等技术。考虑到第一次实现此类的智能化改造，没有任何可以借鉴的经验，第一代技术仅仅考虑在空中实现一键“自动巡航”。挂包和座包均采用人工操作。项目于2017年6月开始建设，18号行车位于一炼钢钢水接受跨。地面有1LF炉东西工位，2LF炉东西工位，1RH东西工位，2RH东西工位，1号、2号、3号转炉出钢线，1号、2号连铸机等工位。2018年3月第一代智能化液态熔融金属起重机投入运行，成为国内第一台智能化的液态熔融金属起重机。减轻了操作工的操作强度与难度，提高了行车操作的安全性能，实现了冶金液态熔融吊智能化“0”的突破。目前18号行车的自动巡航的比例达到80%以上。

第二代智能化液态熔融金属起重机

位于一炼钢出钢跨的11、12号行车更新改造，在第一代智能化行车已实现功能的基础上，通过不断创新，追求突破。并针对11、12号行车的工作实际情况，提出了在实现“自动巡航”的基础上，基于“视频随动”的“自动挂包”技术。并具备了视频随动、一键挂钩、智能温控、智能调度、智能点检、语音播报、工序接力、电子围栏、指纹视频开待机识别、人员行为状态识别等功能。

“自动挂包”是当起重机根据指令“自动巡航”到起吊位置，并根据地面PLC发的地面车辆准确位置，实现精准定位。摄像头根据工序的位置，自动调整角度和聚焦挂钩。实现一键自动挂包，自动挂包过程中，在关键位置，如：起吊位置等。前期由地面人员发送安全确认信号到车上，驾驶人员通过车上视频实时监控挂钩过程，出现异常紧急停止。

为了使起重机更加智能化，在11、12号行车上增加了不少的人工智能功能。如：驾驶人员的状态识别，可以识别驾驶人员的工作状态，当驾驶人员上班打瞌睡，接听手机等时，会自动语音提醒。指纹及人脸识别开机，为防止行车的误动作，行车启动前均需要指纹或者人脸识别后，才能送电，运行。智能温控，自动根据季节设定电气室的空调温度，并根据电气室的温度，湿度以及变频器的内部温度，判别凝露指数，一旦有凝露报警，自动调节空调温度，防止凝露。电子围栏，根据地面的所有设备三维坐标，设定电子围栏，防止由于误操作(手动操作)导致吊物碰撞地面构筑物。

梅钢炼钢11、12号行车2018年9月开始建设，2019年3月投用，进一步释放操作劳动力，提高操作安全，实现“操作岗”向“监控岗”转变。

第三代智能化液态熔融金属起重机

在前两代的基础上，通过梅钢二炼钢区域的主线行车进行智能化改造项目实现。第三代智能化液态熔融金属起重机以“远程操作”为核心，基于物联网技术和人工智能技术，建成炼钢“行车及物流中心”,并重点开发行车的“一键加料操作”功能。基于视觉识别的挂钩自动识别和铁、钢包的位置确认，和基于UWB的人员行车禁区的自动识别，基于PRFiSafe网络的远程操作系统和基于人工智能的“远程运维”系统。将进一步提升行车操作人员的舒适度，进一步提高作业效益和劳动效率，同时提升行车的操作安全和本质安全。目前梅钢炼钢的第三代智能化液态熔融金属起重机正在建设过程中。

3、结论

虽然梅钢炼钢厂的液态熔融金属起重机的智能化已经迈出了一大步，从第一代时的艰难起步，实现空中运行的“自动巡航”。到第二代的稍有成就，实现了部分工序的自动挂包。液态熔融金属起重机的智能化还有很长的路要走，现在梅钢第三代智能化液态熔融金属起重机正在建设中，需要解决的技术问题也不少，如：网络的丢包率，视频的延时，挂钩的自动识别等。智能化过程中要考虑到既要降低操作人员的劳动强度，提高操作的舒适度，又要满足AQ7011—2018(高温熔融金属吊运安全规程)规定。