安徽海螺集团有限责任公司

全椒海螺水泥有限责任公司

安徽海螺信息技术工程有限责任公司

中国电信股份有限公司芜湖分公司

华为技术有限公司

1、项目需求

水泥行业作为我国国民经济的重要基础产业，也构成了现代城市建筑的躯干。安徽海螺集团有限责任公司是全球水泥行业的第2大企业，也是我国最大的建材企业集团之一。海螺集团旗下拥有近两百家水泥厂。当前水泥行业的发展正处于新旧动能更迭的关键阶段，自动化、智能化和信息化水平参差不齐，亟需采用融合工艺机理的智能化和信息化技术，推动生产、管理和营销模式从局部、粗放向全流程、精细化和绿色低碳发展方向变革，解决资源、能源与环境的约束问题，提高生产制造水平和效能，实现水泥行业高质量发展。

2、项目内容

中国电信围绕“端+网+云+用”为核心体系，融入5G、A1、云、MEC、助力海螺集团数字化、智能化转型，在流程制造行业中打造5G智慧水泥综合体。

打造高带宽、低时延、大连接的5G网络，实现芜湖海螺矿山、厂区以及码头的5G覆盖。引入MEC边缘计算技术打造5G专网，保障无人驾驶等业务时延及安全要求，并通过5G网络切片技术为应用分配专属的低时延高可靠切片，针对不同产品需求进行更细粒度切片，较低成本满足垂直行业需求。本项目将监控平台、AI分析平台等部署在天翼云上，通过互联网连接，支持云服务管理、设备联网、大数据分析等。积极打造边云协同，云网融合，依托天翼云+MEC系统融合，视觉AI识别等云化能力，实现水泥能耗优化、无人机AI爆破巡检、装船机辅助系统等业务场景，引领水泥行业发展。

通过5G网络将各类生产数据汇聚到云端的工业大脑进行AI分析，对生产模型进行不断地迭代优化，最后赋能整个水泥生产制造行业。

3、行业痛点

(1)水泥企业减碳对“双碳”目标实现具有重要意义，国家2021年开始对于水泥行业降低碳排放的要求也逐步提高。海螺水泥安环部迫切期望通过数据化方式，达到水泥生产节能减排的效果。

(2)海螺水泥厂普遍位置偏远，与矿山相连，生产环境恶劣。水泥制造的流程比较复杂，第一步就是原料开采，需要进行矿山爆破。每次选定爆破位置、爆破时间后，需要提前1小时，安排6-8人进行人工警戒，警戒范围内不允许出现人或者车，因为矿山地势高低落差大，人工警戒效率低，且有视觉盲区，可能会造成安全事故。

(3)海螺水泥运输大都采用航运的方式，并配有专用码头，利用该码头可大幅度提升效率、降低成本。但在码头装船机工作过程中为纯人工操作，没有相应信息化辅助系统，可能会面临信息传输效率低、无法全面监控作业过程信息、冒灰/扬尘/碰壁等问题，并造成安全事故及巨额经济损失。

(4)矿山生产环境恶劣，工作环境复杂，存在大量的环境监控信息、大型设备的各类数据监控信息，需要可靠高效的数据采集和信息传输系统，使矿山的人、机、物的全面互联，完成以上行数据传输为主的信息采集、以下行数据传输为主的控制类应用。

(5)水泥生产车间有多个场景缺少信息化监测手段，导致生产效率低、安全性低、环境污染等问题。例如：水泥生料需要经过传送带运输至堆料口，然后进入回转窑中进行煅烧，长时间的运输，传送带会产生起毛、断裂等情况，遇高温则会失火；堆料口有栏杆，生料进入堆料口会有残余，时常会造成堆料口阻塞，影响生产；生料进入回转窑中煅烧，根据生料的煅烧程度，会产生冒灰，缺少监测手段，造成环境污染。

海螺集团按照国务院国资委和安徽省国资委的部署要求，扎实推进对标世界一流管理提升行动、积极响应政府5G新基建，解决上述业务痛点，打造5G智慧水泥综合体。

1、5G网络部署

本项目在海螺集团箬帽尖矿区新增4个宏站(9个小区)，厂区增加3个宏站，并增加32台室分设备，码头增加2个宏站，共计17台AAU设备。

通过5GC核心网，在企业厂区机房下沉部署UPF+MEC。业务数据经过UPF转发后，经业务交换机设备流出，经专线接入厂区应用服务器内网，实现本地流量转发。网络架构如下图所示:

2、应用场景

(1)5G+AI矿广区无人机巡检(爆破区域AI警戒)

爆破施工现场环境比较复杂、警戒范围较大、地形复杂及视野狭窄，用口哨、警戒旗、对讲机等建立的爆破安全警戒调度指挥系统时常存在漏洞，警戒信息分散且不直观，容易因警戒盲区造成危险。爆破警戒总指挥对警戒状态及效果缺乏宏观掌控，不利于科学合理决策并指挥爆破安全警戒工作。

无人机摄像头通过5G和MEC平台将画面传输至本地视频一体机。AI推理服务器通过云端视频服务器获取本地视频流链接，再根据链接本地取流，AI分析后将画面反馈到云端中控平台。一方面通过5G回传至AI像识别系统，进行自动识别;另一方面，通过5G回传到海螺的监控系统，可调看。

无人机爆破警戒、地形地表数据更新应用方案组网示意图

5G+AI矿区无人机巡检有效解决人工巡检效率低下、无法全场监控、爆破区域危险性高、系统联动性低等问题，同时利用AI技术对爆破警戒区进行智能识别和报警，实现对爆破施工的安全监管，提升工作效率，规避安全事故的发生。

无人机爆破警戒界面展示图

(2)5G+装船机AI辅助平台

芜湖海螺利用长江的航运优势，建造了拥有年吞吐量达1840万吨的专用码头，利用该码头可大幅度提升效率、降低成本。但是在装船机工作过程中可能会面临信息传输效率低、无法全面监控作业过程信息、有在冒灰/扬尘等问题。中国电信以5G+云的建设为基础条件，采用AI算法辅助生产工作，提高对风险的判断能力、及时获取实时作业信息。

装船机平台图

(3)5G+水泵房数据采集

海螺工厂区内大量传感器及控制器，有线网络传输导致线缆布放复杂，变更困难，4G/WiFi等性能不足，难以同时满足网络部署灵活性与网络质量的高要求，生产系统需要保障高安全性需求，需要5G满足低时延、高可靠的特性。

采用5G工业AR、通过5G网络实现数据采集回传，工业网关实现传感器等loT数据的汇聚和预处理，MEC实现数据安全、低时延，工业网关+双CPE实现主备/双发选收保护，提升整体组网的可靠性。既有的水泵系统电气化部分做升级改造如下:

①取水泵站配电房进线柜改造原有进线柜部分元器件不能正常工作，与新电柜外观颜色也不匹配，需要更换成新的进线柜(匹配多功能电表)，增加电力电能数据采集。需要停电并更换电柜。

②配电房新增软启动柜原有中间的软启动柜更换成新的软启动柜，对现有左边第一台软启动柜进线自动化改造，新增电流采集模块。

③取水泵站配电房新增信息采集柜换掉原有的软启动柜，整理电缆沟线缆，并新增西门子PLC控制系统柜，WINCC上位机系统联机现场测试，并进行单机调试。

④取水口压力变送器的安装新增各个取水泵口压力变送器并施工布线至电气房内，PLC远程采集现场压力数据。

⑤取水口现场控制箱的安装、新增现场端子箱、新增取水泵现场操作箱并施工布线至电气房内，PLC远程控制水泵启停。

⑥系统对接联机调试

现场安装好设备后联机调试设备，并通过5G工业AR来采集各个水泵的压力、电流、电压等数据。可以记录水泵运行时间。生成实时曲线以及数据报表。

⑦云平台数据联机调试

现场安装好设备后联机调试设备，并通过5G工业AR来采集各个水泵的压力、电流、电压等数据。数据送至云平台端口，测试通道和数据匹配即可，并配合云平台调试。

(4)5G+VR远程参观

海螺全椒厂是水泥行业第一个智能工厂，行业影响力巨大，有大量接待参观工作。通常情况参观地点包括中控室、车间值班室、矿山值室，涉及人员安全、陪同讲解等各项工作，效率低，耗时长，有一定安全风险，对于厂内正常生产也有一定影响。

现在中控室、车间值班室及矿山值班室放置5G高清摄像头，参观人员通过佩戴VR眼镜即可聆听现场人员讲解，沉浸式观看现场情况，体验效果更佳，同时也可减少参观人员到车间值班室和矿山值班室现场，效率更高，且无安全风险。

(5)5G+工厂生产流程AI辅助监测(基于5G机器视觉)

生产工厂区针对室内外的冒灰检测、传送皮带的断裂或裂纹检测、堆料斗、翻斗阀等关键出料口的堵塞检测等，传统端到端的有线部署方式，周期慢、成本高且难以维护。现在工厂生产区内多个工艺节点部署高清摄像头，实时监控流程运行状态，通过5G网络传送到MEC边缘计算平台，利用MEC上集成的AI算法实时分析识别出异常并告警，以满足工厂对日常生产调度，安全事件以及应急处理需求。减少现场人工检测、降低检测成本、提升检测效率，降低故障率、提高生产效率。

本项目通过在海螺水泥厂引入5G网络，借助5G大带宽、低时延、高可靠的通信特点，融合AR、图像识别等新技术能力，打造5G+智能工厂平台。5G+智能工厂平台是全流程生产协同平台，涵盖数字化矿山管理系统、专家自动化操作系统和智能质量控制系统，率先实现了水泥生产的“一键输入、全程智控”，改变了传统的生产模式。打造了一系列应用场景，其中5G+AI+智慧装船，实现了精准动态作业场景的应用，更是获得工信部发布的第二批“5G+工业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践。

通过数字化矿山管理系统，融合高可靠5G定制网，管理调度模式从人管转变成了机管，矿石成分从看不见摸不着到矿体模型化、可视化，质量从人工化验到在线自动检测，使得海螺水泥资源利用率提升了4%，减少废排34万吨/年，堆平均CaO合格率提升9.08%。智能质量控制系统，基于多样灵活的检测手段+贯穿全流程的生产管控，真正实现了原材料全程监控的模式，人员劳动强度下降24%，检测频次提高50%，产品标准偏差下降43%。运行维护平台，旨在为智能生产平台提供高效、节能、安全、环保的运行环境。下含设备管理及辅助巡检系统、能源管理和安全生产管理三大系统。智慧管理平台包含生产制造执行系统和营销物流管理系统，旨在利用工业和商业信息化的深度融合，推动工厂的卓越运营。海螺水泥5G+智能工厂建成以来，经济技术指标持续优化，员工劳动强度显著减轻，生产效能和管理水平大幅提升。