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新聞動態

安徽省科學技術獎提名項目公示（水泥制備智能化管控關鍵技術與裝備的研發及工程化應用)

發布時間：2024-01-11 17:05 來源：合肥水泥研究設計院有限公司閱讀人次：文字大?。?a href="javascript:void(0);" class="j-fontBig">[ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

一、項目名稱：

水泥制備智能化管控關鍵技術與裝備的研發及工程化應用

二、提名者及提名意見

提名者：合肥水泥研究設計院有限公司

提名意見：“水泥制備智能化管控關鍵技術與裝備的研發及工程化應用”項目由中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司和合肥水泥研究設計院有限公司聯合立項的重大科技創新項目，項目得到了中國建材集團與工信部的研發項目支持。

本推薦書中所列內容真實可靠，符合申報要求。該項目符合國家產業引導政策，技術水平高，應用范圍廣，經濟效益顯著，提名2023年度安徽省科學技術獎（技術進步類）。

三、項目簡介

我國是水泥生產和使用大國，多年以來水泥產能一直穩居世界第一，但與發達國家相比，中國水泥普遍存在生產效率低、能源消耗多、勞動強度高、人員依賴大、故障判斷滯后等問題，智能制造水平偏低的局面仍然沒有大的改變，尤其是在當前礦產資源日益枯竭、 “雙碳”“雙控”越來越嚴、制造業企業招工困難等新形勢下，這些問題將越來越突出。

國務院先后于2011 年、2015 年、2017 年發布了《工業轉型升級規劃》、《中國制造2025》和《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》三個指導性文件。三個文件一脈相承，從工業軟件、工程應用和大數據、人工智能等方面，給出了傳統產業的發展方向。

為推進水泥制備的數字化轉型，中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司聯合合肥水泥研究設計院有限公司，發揮其在水泥行業數十年的裝備研發、產線設計、生產調試、系統運維等方面的綜合優勢，以提升水泥制備系統生產自動化水平、管理信息化水平和裝備智能化水平為目標，提出《水泥制備智能化管控關鍵技術與裝備的研發及工程化應用》的研究。

項目關鍵技術創新點如下：

1.水泥制備關鍵裝備的感知-診斷-自愈全流程數智化

面向水泥制備裝備的數字化感知、智能化診斷、專業化運維的問題，研究了裝備的狀態監測、故障表征和智能運維技術；采用關鍵裝備的多源感知與異常預警、數字模型及數據協同、智能執行與閉環控制等關鍵技術；開發了輥面形貌在線監測系統，實現了小空間無標記點條件下水泥裝備三維數字化構建和大尺寸回轉運動部件在線全自動快速掃描建模；研究了裝備耐磨層表面缺陷智能識別和異常自動恢復算法，實現了裝備狀態的在線監測、健康管理和故障自愈。

2.基于機理數據融合的水泥制備過程優化控制

針對水泥制備過程原材料品種多、品質波動大，設備數量多、流程耦合度高，人工操作難以達到精準控制和持續優化的問題。研究了基于專家經驗和數據驅動的水泥制備過程控制算法，開發了水泥制備生產控制平臺，提出了針對不同工藝流程的多回路、多耦合的動態協調優化控制方案，實現了水泥制備過程的效率提升和生產優化。

3.水泥制備系統的全鏈路數字孿生系統

針對水泥制備流程多源數據交叉、耦合，數據匯總、分析難、數據價值無法充分挖掘，關鍵主機裝備地域分散、工況各異、共性問題難以發掘等問題，開發了水泥制備裝備-系統-運維的數字化孿生系統，通過對工藝和裝備的仿真，優化裝備設計，實現水泥制備生產的效率提升；通過數字化賦能水泥制備生產過程，幫助企業提升裝備設計、優化生產決策、精益運維管理，實現水泥制備全流程的持續提升。

4.基于行業知識大數據的GAI輔助決策技術

針對復雜工況下水泥制備過程決策自動化問題，研究了面向多變量時序數據的狀態識別方法，建立了制備過程狀態的自動定義和在線分析系統，將基于閾值的狀態定義，轉變為基于趨勢的狀態自動識別和識別結果實時推送；研究了基于大規模數據集訓練的自然語言處理模型的構建方法，搭建了專業的水泥制備裝備及系統知識庫，解決了決策來源專業性的問題，將基于經驗的人工決策，轉變為基于知識的輔助決策，實現了生產操作的知識沉淀和管理水平的決策提升。

四、客觀評價

安徽省科學技術情報研究所對本項目的創新點進行了科技查新，報告認為，本項目采用的關鍵檢測和控制技術，在國內外除本單位外均無公開文獻報道。

項目成果經安徽省硅酸鹽學會組織評價，評價結果顯示：本項目為生產控制、系統智能化和裝備優化的集成創新，實現了對關鍵主機裝備的精準檢測，降低了設備的維護成本，整體水平達到國內領先，系統電耗指標居國際先進。

五、推廣應用情況、經濟效益和社會效益

本項目經濟和社會效益顯著，市場前景廣闊。項目研發成功以來，已推廣應用至多家水泥客戶，包括：肇慶金崗、昌江華盛、德清南方、安陽中聯、河源和興、六安南方等企業用戶，取得了良好的經濟和社會效益，得到了水泥行業和地方政府的普遍好評和廣泛關注。中國水泥網、中國建材傳媒網等多家媒體進行了廣泛的宣傳和報道。

采用本技術的水泥制備企業，平均水泥產量可提高4%，平均單產電耗下降3%；此外通過數字化賦能水泥生產企業，也改變了水泥企業的生產組織和管理模式，操作人員從“操作者”變為“監管者”；統計人員從“制表者”變為“核對者”；智能管控系統打通了“人”、“機”、“料”、“法” 、“環”之間的數據壁壘，幫助企業領導優化生產決策，實現生產的持續優化。

當前建材行業正處在轉變發展方式、優化產業結構、轉換增長動力的攻關期，產能過剩矛盾還沒有根本解決，產業鏈還存在不少短板弱項，面臨的資源環境約束日益加大。2022年全國水泥產量約21.3億噸，應用該技術能使制備電耗平均降低1～2kWh/t。若以噸水泥制備電耗下降1.5千瓦時、全國有20%的水泥制備系統應用此技術來計算，則1年可節電6.4億千瓦時，相當于年節約20萬噸原煤、降低二氧化碳排放60萬噸。

六、發表文章和主要知識產權等目錄

（一）文章

出版或發布年份	題目、書名或標準名	出版單位
2016年	《基于BP神經網絡的水泥細度軟測量方法》	《中國水泥》
2018年	《在線粒度分析儀在水泥粉磨系統的應用》	《中國水泥》
2019年	《水泥企業數據采集存儲平臺的建設》	《中國水泥》
2020年	《輥壓機水泥粉磨系統的先進過程控制介紹》	《水泥》
2020年	《三維圖像識別成形技術在輥壓機輥面監測上的應用》	《水泥技術》
2021年	《激光測量在水泥原料堆場盤存中的應用》	《中國水泥》
2021年	《Python爬蟲技術在水泥廠數據采集中的應用》	《水泥》
2021年	《激光測量在水泥原料堆場盤存中的應用》	《中國水泥》
2022年	《智能點巡檢系統的研發與實施》	《中國水泥》
2023年	《水泥生產智能化系統應用分析》	《水泥》
2023年	《Python在水泥廠報表自動化中的應用》	《水泥》
2023年	《水泥生產智能化系統應用分析》	《水泥》

（二）專利

序號	知識產權類別	知識產權具體名稱	國家（地區）	授權號	授權日期	權利人	發明人	專利狀態
1	PCT	一種輥壓機輥面缺陷識別方法和裝置	德國	DE212021000130.0	20220322	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	王志凌等	授權
2	PCT	一種輥壓機輥面自動檢測裝置及檢測方法	澳洲	2021239037	20230727	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	王虔虔等	授權
3	PCT	一種粉粒組分和粒徑控制系統及該系統的控制方法	澳洲	2020444462	20230518	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	包瑋等	授權
4	發明專利	一種穩定入磨粉體比表面積的方法	中國	ZL201710185633.8	20190416	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	李輝等	授權
5	發明專利	料床擠壓粉碎料餅中細粉粒度分布的測定方法	中國	ZL201811433304.1	20181128	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	高霖等	授權
6	發明專利	一種半終水泥粉磨系統的協調優化控制方法	中國	ZL201910871355.0	2021 0514	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	李輝等	授權
7	發明專利	一種粉磨系統的協調優化控制方法	中國	ZL201910871367.3	2021 0514	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	李輝等	授權
8	發明專利	一種水泥熟料散裝下料控制裝置的控制方法	中國	ZL202110563446.5	2023 0502	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	吳賢斌等	授權
9	發明專利	一種粒度分析儀檢測數據的在線校正方法、系統、設備	中國	ZL202110563446.5	2023 0728	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	吳賢斌等	授權
10	發明專利	一種水泥穩定取樣裝置及方法	中國	ZL202110974722.7	2023 0825	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	吳賢斌等	授權
11	實用新型	一種水泥粉體采樣裝置	中國	ZL201920406972.9	2020 0114	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	江海濤等	授權
12	實用新型	一種粉狀物料的取樣裝置	中國	ZL201921975225.3	20200807	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	李輝等	授權
13	實用新型	一種用于輥壓機輥面在線監測系統的自清潔防護裝置	中國	ZL202020363291.1	20201218	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	陳忠華等	授權
14	實用新型	一種輥壓機輥面自動檢測裝置	中國	ZL202020363284.1	20201124	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	王虔虔等	授權
15	實用新型	一種光學三維掃描儀	中國	ZL201922365243.6	20200828	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	張文進等	授權
16	外觀	三維掃描儀	中國	ZL201930728386.1	20200619	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	黃賀等	授權

（三）軟件著作權

序號	名稱	登記號	發表日期	著作權人
1	水泥粉磨先進過程控制軟件V1.0	2019SR0003588	20190102	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司
2	水泥粉磨智能控制系統平臺V1.0	2019SR0531524	20190528	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司
3	輥壓機輥面在線監控控制軟件V1.0	2019SR0539286	20190529	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司
4	輥面形貌在線監測系統V1.0	2020SR0188613	20200228	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司
5	水泥工業制聯網前臺軟件V1.0	2022SR0037471	20220107	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司
6	水泥工業制聯網中臺軟件V1.0	2022SR0141581	20220121	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司
7	輥壓機維保數字化平臺[簡稱：輥壓機維保]V1.0	2023SR0029261	20230106	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司
8	OPC UA工業數據采集管理軟件V1.0	2023SR0652934	20230617	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司合肥水泥研究設計院有限公司中國建材集團有限公司中國建筑材料科學研究總院有限公司
9	分布式數據采集平臺[簡稱：數據采集平臺] 版本號V1.0	2023SR1622904	20231213	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司合肥水泥研究設計院有限公司中國建材集團有限公司中國建筑材料科學研究總院有限公司
10	輥壓機裝備可視化平臺[簡稱：可視化平臺] 版本號V1.0	2023SR1631486	20231213	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司合肥水泥研究設計院有限公司中國建材集團有限公司中國建筑材料科學研究總院有限公司
11	基于模型的時序數據實時檢測系統[簡稱：實時檢測系統] 版本號V1.0	2023SR1646425	20231213	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司合肥水泥研究設計院有限公司中國建材集團有限公司中國建筑材料科學研究總院有限公司
12	中建材合肥粉體工業云平臺 [簡稱：粉體工業云平臺] V1.0	2023SR1637715	20231213	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司合肥水泥研究設計院有限公司中國建材集團有限公司中國建筑材料科學研究總院有限公司

（四）標準

序號	標準號	標準名稱	類型	角色	頒布日期
1	GB/1 35168-2017	水泥工業用輥壓機	國家標準	負責	20181101
2	JCI 606-2021	水泥工業用水平渦流式選粉機	國家標準	負責	20210701
3	GB/T 35150.1-2017	新型干法水泥生產成套裝備技術要求第 1部分生料制備系統	國家標準	參與	20181101
4	T/CCA5007-2019	水泥生產線產能核定標準	團體標準	參與	20190310
5	T/CBMMA 2-2019	輥壓機用減速機在線監測系統與功能規范	團體標準	參與	20190720
6	T/CCAS 016—2021	水泥工廠粉磨系統智能控制技術規范	團體標準	負責	制定中

七、主要完成人情況

序號	姓名	性別	學歷	專業	技術職稱	所在單位	項目分工
1	李輝	男	碩士研究生	水泥粉磨智能化	正高級	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	項目第一負責人，負責項目的技術方案、路線制定
2	王虔虔	男	本科	水泥粉磨工藝	正高級	合肥水泥研究設計院有限公司	項目工藝負責人
3	高霖	男	博士研究生	智能裝備	正高級	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	項目管理
4	孟祥偉	男	碩士研究生	機械工程	工程師	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	軟件調試
5	吳賢斌	男	碩士研究生	儀器科學與技術	工程師	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	儀表開發
6	劉立喜	男	本科	計算機科學與技術	助理工程師	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	軟件開發
7	陳忠華	男	碩士研究生	精密儀器及機械	副高級	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	裝備開發
8	熊子良	男	本科	電氣自動化	無	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	電氣調試
9	褚彪	男	博士研究生	精密儀器及機械	副高級	合肥水泥研究設計院有限公司	控制方案設計
10	宋傳杰	男	碩士研究生	精密儀器及機械	副高級	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	裝備開發
11	黃賀	男	博士研究生	精密儀器及機械	副高級	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	電氣設計
12	趙保林	男	大專	電氣自動化	無	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	電氣調試
13	丁浩	男	碩士研究生	材料學	正高級	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	應用效果測試
14	呂敏	女	本科	法學	工程師	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	科研管理
15	宋思遠	男	碩士研究生	機械工程	正高級	中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司	裝備開發

八、主要完成單位及創新推廣貢獻

第一完成單位：中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司，承擔實驗研究、工藝研究及開發、關鍵設備及技術研究開發、關鍵設備加工制造、工程技術服務、科技成果推廣、評價等工作。

第二完成單位：合肥水泥研究設計院有限公司，承擔項目立項、研究統籌協調、標準驗證等工作。

九、完成人合作關系說明

李輝為中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司的技術研發人員。作為項目負責人，李輝與項目團隊其他同事共同完成了“水泥制備智能化管控關鍵技術與裝備的研發及工程化應用”項目的合作研究。

在與合肥水泥研究設計院有限公司合作研發過程中，負責人李輝牽頭組建了研發團隊，主持開展各項研發及測試工作，組織項目材料整理及項目鑒定，并指導與協調項目合作單位完成項目必須的其它工作。

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