安徽省科学技术奖提名项目公示（水泥制备智能化管控关键技术与装备的研发及工程化应用)

发布时间：2024-01-11 17:05 来源：合肥水泥研究设计院有限公司阅读人次：文字大小：[ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

一、项目名称：

水泥制备智能化管控关键技术与装备的研发及工程化应用

二、提名者及提名意见

提名者：合肥水泥研究设计院有限公司

提名意见：“水泥制备智能化管控关键技术与装备的研发及工程化应用”项目由中建材（合肥）粉体科技装备有限公司和合肥水泥研究设计院有限公司联合立项的重大科技创新项目，项目得到了中国建材集团与工信部的研发项目支持。

本推荐书中所列内容真实可靠，符合申报要求。该项目符合国家产业引导政策，技术水平高，应用范围广，经济效益显著，提名2023年度安徽省科学技术奖（技术进步类）。

三、项目简介

我国是水泥生产和使用大国，多年以来水泥产能一直稳居世界第一，但与发达国家相比，中国水泥普遍存在生产效率低、能源消耗多、劳动强度高、人员依赖大、故障判断滞后等问题，智能制造水平偏低的局面仍然没有大的改变，尤其是在当前矿产资源日益枯竭、 “双碳”“双控”越来越严、制造业企业招工困难等新形势下，这些问题将越来越突出。

国务院先后于2011 年、2015 年、2017 年发布了《工业转型升级规划》、《中国制造2025》和《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》三个指导性文件。三个文件一脉相承，从工业软件、工程应用和大数据、人工智能等方面，给出了传统产业的发展方向。

为推进水泥制备的数字化转型，中建材（合肥）粉体科技装备有限公司联合合肥水泥研究设计院有限公司，发挥其在水泥行业数十年的装备研发、产线设计、生产调试、系统运维等方面的综合优势，以提升水泥制备系统生产自动化水平、管理信息化水平和装备智能化水平为目标，提出《水泥制备智能化管控关键技术与装备的研发及工程化应用》的研究。

项目关键技术创新点如下：

1.水泥制备关键装备的感知-诊断-自愈全流程数智化

面向水泥制备装备的数字化感知、智能化诊断、专业化运维的问题，研究了装备的状态监测、故障表征和智能运维技术；采用关键装备的多源感知与异常预警、数字模型及数据协同、智能执行与闭环控制等关键技术；开发了辊面形貌在线监测系统，实现了小空间无标记点条件下水泥装备三维数字化构建和大尺寸回转运动部件在线全自动快速扫描建模；研究了装备耐磨层表面缺陷智能识别和异常自动恢复算法，实现了装备状态的在线监测、健康管理和故障自愈。

2.基于机理数据融合的水泥制备过程优化控制

针对水泥制备过程原材料品种多、品质波动大，设备数量多、流程耦合度高，人工操作难以达到精准控制和持续优化的问题。研究了基于专家经验和数据驱动的水泥制备过程控制算法，开发了水泥制备生产控制平台，提出了针对不同工艺流程的多回路、多耦合的动态协调优化控制方案，实现了水泥制备过程的效率提升和生产优化。

3.水泥制备系统的全链路数字孪生系统

针对水泥制备流程多源数据交叉、耦合，数据汇总、分析难、数据价值无法充分挖掘，关键主机装备地域分散、工况各异、共性问题难以发掘等问题，开发了水泥制备装备-系统-运维的数字化孪生系统，通过对工艺和装备的仿真，优化装备设计，实现水泥制备生产的效率提升；通过数字化赋能水泥制备生产过程，帮助企业提升装备设计、优化生产决策、精益运维管理，实现水泥制备全流程的持续提升。

4.基于行业知识大数据的GAI辅助决策技术

针对复杂工况下水泥制备过程决策自动化问题，研究了面向多变量时序数据的状态识别方法，建立了制备过程状态的自动定义和在线分析系统，将基于阈值的状态定义，转变为基于趋势的状态自动识别和识别结果实时推送；研究了基于大规模数据集训练的自然语言处理模型的构建方法，搭建了专业的水泥制备装备及系统知识库，解决了决策来源专业性的问题，将基于经验的人工决策，转变为基于知识的辅助决策，实现了生产操作的知识沉淀和管理水平的决策提升。

四、客观评价

安徽省科学技术情报研究所对本项目的创新点进行了科技查新，报告认为，本项目采用的关键检测和控制技术，在国内外除本单位外均无公开文献报道。

项目成果经安徽省硅酸盐学会组织评价，评价结果显示：本项目为生产控制、系统智能化和装备优化的集成创新，实现了对关键主机装备的精准检测，降低了设备的维护成本，整体水平达到国内领先，系统电耗指标居国际先进。

五、推广应用情况、经济效益和社会效益

本项目经济和社会效益显著，市场前景广阔。项目研发成功以来，已推广应用至多家水泥客户，包括：肇庆金岗、昌江华盛、德清南方、安阳中联、河源和兴、六安南方等企业用户，取得了良好的经济和社会效益，得到了水泥行业和地方政府的普遍好评和广泛关注。中国水泥网、中国建材传媒网等多家媒体进行了广泛的宣传和报道。

采用本技术的水泥制备企业，平均水泥产量可提高4%，平均单产电耗下降3%；此外通过数字化赋能水泥生产企业，也改变了水泥企业的生产组织和管理模式，操作人员从“操作者”变为“监管者”；统计人员从“制表者”变为“核对者”；智能管控系统打通了“人”、“机”、“料”、“法” 、“环”之间的数据壁垒，帮助企业领导优化生产决策，实现生产的持续优化。

当前建材行业正处在转变发展方式、优化产业结构、转换增长动力的攻关期，产能过剩矛盾还没有根本解决，产业链还存在不少短板弱项，面临的资源环境约束日益加大。2022年全国水泥产量约21.3亿吨，应用该技术能使制备电耗平均降低1～2kWh/t。若以吨水泥制备电耗下降1.5千瓦时、全国有20%的水泥制备系统应用此技术来计算，则1年可节电6.4亿千瓦时，相当于年节约20万吨原煤、降低二氧化碳排放60万吨。

六、发表文章和主要知识产权等目录

（一）文章

出版或发布年份	题目、书名或标准名	出版单位
2016年	《基于BP神经网络的水泥细度软测量方法》	《中国水泥》
2018年	《在线粒度分析仪在水泥粉磨系统的应用》	《中国水泥》
2019年	《水泥企业数据采集存储平台的建设》	《中国水泥》
2020年	《辊压机水泥粉磨系统的先进过程控制介绍》	《水泥》
2020年	《三维图像识别成形技术在辊压机辊面监测上的应用》	《水泥技术》
2021年	《激光测量在水泥原料堆场盘存中的应用》	《中国水泥》
2021年	《Python爬虫技术在水泥厂数据采集中的应用》	《水泥》
2021年	《激光测量在水泥原料堆场盘存中的应用》	《中国水泥》
2022年	《智能点巡检系统的研发与实施》	《中国水泥》
2023年	《水泥生产智能化系统应用分析》	《水泥》
2023年	《Python在水泥厂报表自动化中的应用》	《水泥》
2023年	《水泥生产智能化系统应用分析》	《水泥》

（二）专利

序号	知识产权类别	知识产权具体名称	国家（地区）	授权号	授权日期	权利人	发明人	专利状态
1	PCT	一种辊压机辊面缺陷识别方法和装置	德国	DE212021000130.0	20220322	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	王志凌等	授权
2	PCT	一种辊压机辊面自动检测装置及检测方法	澳洲	2021239037	20230727	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	王虔虔等	授权
3	PCT	一种粉粒组分和粒径控制系统及该系统的控制方法	澳洲	2020444462	20230518	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	包玮等	授权
4	发明专利	一种稳定入磨粉体比表面积的方法	中国	ZL201710185633.8	20190416	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	李辉等	授权
5	发明专利	料床挤压粉碎料饼中细粉粒度分布的测定方法	中国	ZL201811433304.1	20181128	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	高霖等	授权
6	发明专利	一种半终水泥粉磨系统的协调优化控制方法	中国	ZL201910871355.0	2021 0514	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	李辉等	授权
7	发明专利	一种粉磨系统的协调优化控制方法	中国	ZL201910871367.3	2021 0514	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	李辉等	授权
8	发明专利	一种水泥熟料散装下料控制装置的控制方法	中国	ZL202110563446.5	2023 0502	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	吴贤斌等	授权
9	发明专利	一种粒度分析仪检测数据的在线校正方法、系统、设备	中国	ZL202110563446.5	2023 0728	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	吴贤斌等	授权
10	发明专利	一种水泥稳定取样装置及方法	中国	ZL202110974722.7	2023 0825	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	吴贤斌等	授权
11	实用新型	一种水泥粉体采样装置	中国	ZL201920406972.9	2020 0114	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	江海涛等	授权
12	实用新型	一种粉状物料的取样装置	中国	ZL201921975225.3	20200807	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	李辉等	授权
13	实用新型	一种用于辊压机辊面在线监测系统的自清洁防护装置	中国	ZL202020363291.1	20201218	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	陈忠华等	授权
14	实用新型	一种辊压机辊面自动检测装置	中国	ZL202020363284.1	20201124	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	王虔虔等	授权
15	实用新型	一种光学三维扫描仪	中国	ZL201922365243.6	20200828	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	张文进等	授权
16	外观	三维扫描仪	中国	ZL201930728386.1	20200619	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	黄贺等	授权

（三）软件著作权

序号	名称	登记号	发表日期	著作权人
1	水泥粉磨先进过程控制软件V1.0	2019SR0003588	20190102	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司
2	水泥粉磨智能控制系统平台V1.0	2019SR0531524	20190528	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司
3	辊压机辊面在线监控控制软件V1.0	2019SR0539286	20190529	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司
4	辊面形貌在线监测系统V1.0	2020SR0188613	20200228	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司
5	水泥工业制联网前台软件V1.0	2022SR0037471	20220107	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司
6	水泥工业制联网中台软件V1.0	2022SR0141581	20220121	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司
7	辊压机维保数字化平台[简称：辊压机维保]V1.0	2023SR0029261	20230106	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司
8	OPC UA工业数据采集管理软件V1.0	2023SR0652934	20230617	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司合肥水泥研究设计院有限公司中国建材集团有限公司中国建筑材料科学研究总院有限公司
9	分布式数据采集平台[简称：数据采集平台] 版本号V1.0	2023SR1622904	20231213	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司合肥水泥研究设计院有限公司中国建材集团有限公司中国建筑材料科学研究总院有限公司
10	辊压机装备可视化平台[简称：可视化平台] 版本号V1.0	2023SR1631486	20231213	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司合肥水泥研究设计院有限公司中国建材集团有限公司中国建筑材料科学研究总院有限公司
11	基于模型的时序数据实时检测系统[简称：实时检测系统] 版本号V1.0	2023SR1646425	20231213	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司合肥水泥研究设计院有限公司中国建材集团有限公司中国建筑材料科学研究总院有限公司
12	中建材合肥粉体工业云平台 [简称：粉体工业云平台] V1.0	2023SR1637715	20231213	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司合肥水泥研究设计院有限公司中国建材集团有限公司中国建筑材料科学研究总院有限公司

（四）标准

序号	标准号	标准名称	类型	角色	颁布日期
1	GB/1 35168-2017	水泥工业用辊压机	国家标准	负责	20181101
2	JCI 606-2021	水泥工业用水平涡流式选粉机	国家标准	负责	20210701
3	GB/T 35150.1-2017	新型干法水泥生产成套装备技术要求第 1部分生料制备系统	国家标准	参与	20181101
4	T/CCA5007-2019	水泥生产线产能核定标准	团体标准	参与	20190310
5	T/CBMMA 2-2019	辊压机用减速机在线监测系统与功能规范	团体标准	参与	20190720
6	T/CCAS 016—2021	水泥工厂粉磨系统智能控制技术规范	团体标准	负责	制定中

七、主要完成人情况

序号	姓名	性别	学历	专业	技术职称	所在单位	项目分工
1	李辉	男	硕士研究生	水泥粉磨智能化	正高级	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	项目第一负责人，负责项目的技术方案、路线制定
2	王虔虔	男	本科	水泥粉磨工艺	正高级	合肥水泥研究设计院有限公司	项目工艺负责人
3	高霖	男	博士研究生	智能装备	正高级	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	项目管理
4	孟祥伟	男	硕士研究生	机械工程	工程师	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	软件调试
5	吴贤斌	男	硕士研究生	仪器科学与技术	工程师	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	仪表开发
6	刘立喜	男	本科	计算机科学与技术	助理工程师	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	软件开发
7	陈忠华	男	硕士研究生	精密仪器及机械	副高级	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	装备开发
8	熊子良	男	本科	电气自动化	无	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	电气调试
9	褚彪	男	博士研究生	精密仪器及机械	副高级	合肥水泥研究设计院有限公司	控制方案设计
10	宋传杰	男	硕士研究生	精密仪器及机械	副高级	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	装备开发
11	黄贺	男	博士研究生	精密仪器及机械	副高级	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	电气设计
12	赵保林	男	大专	电气自动化	无	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	电气调试
13	丁浩	男	硕士研究生	材料学	正高级	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	应用效果测试
14	吕敏	女	本科	法学	工程师	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	科研管理
15	宋思远	男	硕士研究生	机械工程	正高级	中建材（合肥）粉体科技装备有限公司	装备开发

八、主要完成单位及创新推广贡献

第一完成单位：中建材（合肥）粉体科技装备有限公司，承担实验研究、工艺研究及开发、关键设备及技术研究开发、关键设备加工制造、工程技术服务、科技成果推广、评价等工作。

第二完成单位：合肥水泥研究设计院有限公司，承担项目立项、研究统筹协调、标准验证等工作。

九、完成人合作关系说明

李辉为中建材（合肥）粉体科技装备有限公司的技术研发人员。作为项目负责人，李辉与项目团队其他同事共同完成了“水泥制备智能化管控关键技术与装备的研发及工程化应用”项目的合作研究。

在与合肥水泥研究设计院有限公司合作研发过程中，负责人李辉牵头组建了研发团队，主持开展各项研发及测试工作，组织项目材料整理及项目鉴定，并指导与协调项目合作单位完成项目必须的其它工作。

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