DOI: 10.3969/j.issn.1000-6826.2022.03.1002 人工智能在钢铁能源管控 中的应用 Application of Artificial Intelligence Technology in Energy Management and Control of Iron and Steel Industry 供稿|赵耕 1，柳军 1，孙文权 2，张哲 1，刘向国 挑战，本文介绍了钢铁工业能源管控的现 状，分析了驱动人工智能在钢铁工业能源管控领域应用的重要技术，结合钢铁工业人工智能应用实 例讨论了典型人工智能技术应用于钢铁能源管控的可行性和存在的问题，指出钢铁智慧能源的未来 发展趋势为：如何实现机理、数据、知识等多模型合理深度融合；运算结果的可解释性提升。钢铁 企业智能化、绿色化需求必将使人工智能深度融入钢铁能源综合管控。 随着能源管理系统 日趋复杂、个性化产品需求日益强烈，传统的模型 方法与技术体系已遇到瓶颈，无法有效应对大数 据、物联网等新场景、新模式带来的挑战。而人工 智能热潮的到来，为上述问题的解决提供了新的 途径。 钢铁工业能源管控的现状与发展需求 钢铁生产是我国国民经济的重要支柱产业，也 是能源消耗大户。据 2017 年统计数字，我国钢铁协 会会员单位吨钢能耗 (折合标准煤消耗)570.5 kg/t， 较上一年度降低了

���� 中国暖通智控行业白皮书 HVAC Intelligent Control Whitepaper 卷首语 潘云钢 中国建筑设计研究院有限公司 资深总工程师 从建筑的暖通空调系统诞生之日起，设备和系统的控制与管理就随之诞生了。我国的暖通空调系统，从人工手动控制与管理起 步至今，经历了：手动操作、强电启停连锁、气动控制系统、常规电子仪表控制、基于计算机的数字自动控制系统（DDC）应用等阶段。 依靠数据驱动来 分析。显然，在多环节、多参数作用下，对多维矩阵的求解，依靠传统的单值控制和单环反馈控制模式已经越来越不能适应新的 需求。暖通空调“自控”，面临重大需求的挑战。 从“自控”到“智控”，并不仅仅是一个名词上的变更，而是暖通空调系统控制领域从内涵到外延的又一次深刻的变革。要在满足 传统反馈控制的特点上，通过先进算法、数字孪生等技术，优化求解，才能实现各种控制需求。 AI技术的飞 自己头脑中设定的目标来进行，这也就是“智控”的主要含义。 尽管AI的数据与算力远远超过传统“自控系统”，但在AI深入应用的过程中，有一个值得重视的思想就是：AI的应用应与被控对 象的数理逻辑相结合。AI的感知层，更适合用于哪些目前我们还没有完全掌握规律的环节；AI算力的发挥，也应在已经被人们掌 握、且明确无误的数理逻辑基础上来进行。只有这样，我们才能做到事半功倍。 《中国暖通智控行业白皮书》系统的梳理了我

智能化能源管控平台 整体解决方案 需求分析 01 解决方案 02 特点 & 效果 03 业绩 & 效益 04 PA RT O N E 1需求分析 钢铁行业能源管理三个层级 LEVEL 3 LEVEL 2 LEVEL 1 基于全流程优化与系统节能思想的能源管理，重点关 注全生产流程及工序间的优化与协调，期望实现公司 整体节能效益的最大化。 基于能源介质平衡的能源管理，重点关注一次能源及 钢铁行业能源管控痛点问题 Ø 能源站所室分散，从生产效率、 管 理 效 益 和 人 员 优化上都存在很大提升空间； Ø 大多原能源管理系统只关注在生 产 监 视 、 报 表 数 据，能源生产平衡主要依靠人员调度指挥； Ø 缺少对用户在能效、能耗方面的数据分析； Ø 缺少能源各专业系统间的深层次分析和协同。 PA RT T W O 2解决方案 远程集控 视频安防 基础管理 移动应用 移动应用 智能专家 平台建设内容 一个系统平台 一个数据中心 五大支撑系统 平台功能架构 智能化能源管控系统平台 智能化管理 实现全流程管理信息化、数字化，利用大数据技术分 析能效能耗，预测能源产生和消耗，评价能源管理水 平，实现科学化的管理节能； 自动化运行 优化工艺流程，提高自动化运行水平，让生产操作简 单、易用、安全、稳定； 集约化操控 对基础设备进行升级改造，实现站所室全面无人值守

第四章 我国煤矿智能化科技攻关方向与重点任务 ............ 28 （一）信息基础设施向网络综合承载与数据融合应用发展 .... 28 （二）地质保障向精准探测与隐蔽致灾精准防控方向发展 .... 29 （三）掘进系统向数智少人化方向发展 .................... 30 （四）综采智能化向高阶数智开采方向发展 ................ 31 （七）矿井通风智能化向无人本安自主化方向迈进 .......... 33 （八）供电智能化向数字低碳方向发展 .................... 34 （九）煤矿灾害预警向多模态智能防控方向迈进 ............ 35 （十）煤矿大模型向通专融合的高价值场景驱动发展 ........ 36 （十一）煤矿机器人向具身智能方向发展 .................. 37 智能制造发展规划》，将矿山作为“行业智能化改造升级行动”的重 点任务。2021 年，国家发展改革委等四部门联合印发了《能源领域 5G 应用实施方案》，在智能煤矿板块提出建设煤矿井上井下 5G 网络基 础系统，搭建智能化煤矿融合管控平台、企业云平台和大数据处理中 心等基础设施，打造“云-边-端”的矿山工业互联网体系架构。2023 年，工业和信息化部、应急管理部、国家矿山安全监察局等 17 部门 联合发布《“机器人+”应用行动实施方案》，要求推动研制矿山机

提高职工的幸福感与获得感作为智能化煤矿建设的根本目标，通 过实施新一代信息技术提高煤矿智能化水平，促进煤矿安全、质 量、效率与效益的稳步提升。 （三）建设目标 按照《指导意见》提出的三阶段目标，重点突破智能化煤矿 综合管控平台、智能综采（放）、智能快速掘进、智能主辅运输、 智能安全监控、智能选煤厂、智能机器人等系列关键技术与装备， 形成智能化煤矿设计、建设、评价、验收等系列技术规范与标准 体系，建成一批多种类型、不同模式的智能化煤矿，提升煤矿安 对于晋陕蒙等大型煤炭基地的生产煤矿，应全面进行智能化 升级改造，重点提高采煤工作面智能化水平、掘进工作面减人提 效和远程控制、智能安全生产水平，井下水泵房、变电所等固定 2 岗位全部实现无人值守作业，形成基于综合管控平台的智能一体 化管控；对于中东部矿区等建设基础较薄弱的生产煤矿，重点进 行基础信息系统、机械化+智能化的采掘系统、重大安全隐患的智 能预警系统、智能安全监测系统等建设，实现减人、增安、提效； 对于云贵基 开展煤矿智能化顶层设计，采用先进生产工艺、技术与装备，全 面建设信息基础设施、智能化生产系统、智能化综合管控平台等， 形成完整的智能化煤矿安全高效运维体系。 2.露天煤矿智能化建设目标 生产煤矿重点提升基础网络、数据中心、感知系统、智能装 备、机器人等建设，重点建设远程操控系统、无人驾驶系统、远 程运维系统、综合管控系统等，实现开采环境数字化、剥采装备 智能化、生产过程遥控化、信息传输网络化和经营管理信息化。

、主运输系统、 辅助运输系统、综合保障系统、安全管控系统、经营管理系统 等 9 个方面内容。 2.井工煤矿掘进工作面智能化建设基本内容包括：智能化运 算平台、智能化煤矿信息基础设施、掘进系统、安全管控系统 等 4 个方面内容。 3.井工煤矿综采工作面智能化建设基本内容包括：智能化运 算平台、智能化煤矿信息基础设施、综采系统、安全管控系统 等 4 个方面内容。 4.露天煤矿智能化建设基本内容包括：智能化运算平台、智 10 三 掘进系统 100 0.10 四 综采系统 100 0.15 五 主运输系统 100 0.15 六 辅助运输系统 100 0.10 七 综合保障系统 100 0.15 八 安全管控系统 100 0.10 九 经营管理系统 100 0.05 （2）井工煤矿智能化建设各部分考核内容按照各部分评分 表进行现场检查打分。 （3）各部分考核得分（即项目得分与加分项的合计分值） Mi一一智能化智能化运算平台、智能化煤矿信息基础设施、 掘进系统、综采系统、主运输系统、辅助运输系统、综合保障 系统、安全管控系统、经营管理系统等 9 项的井工煤矿智能化建 设考核得分； ai——智能化智能化运算平台、智能化煤矿信息基础设施、 掘进系统、综采系统、主运输系统、辅助运输系统、综合保障 系统、安全管控系统、经营管理系统等 9 项的权重值; 2.井工煤矿掘进工作面智能化建设评分方法 （1）井工煤矿掘进工作面智能化建设考核满分为

4 未上市特色公司标杆研究 5 海康威视标杆研究 3 常识数据 • 2017 年全国城市供水管道长度约 78.3 万公里，比上年增长 4.9% 。 • 水十条中提出“到 2020 年供水漏损率控 制在 10% 以内”的目标，全国 654 个城 市平均管网漏损率超过 15% ，最高达到 70% 以上，尤其农村更加严重，总体距 发达国家 6-8% 还有较大的差距。 • 2017 年全国城市排水管道长度达到 底层技术提供 商 聚光科技、先河环保、 雪迪龙等 三川智慧、新天科技 华为，提供芯片搭建生态，例如边缘 计算物联网解决方案（ EC-IOT ） 窄带蜂窝物联网技术（ NB-IOT ）等 北控、首创、碧水源等 云服务 通讯 服务 阿里云 ET 环境大脑，提供平台搭建 生态 工程 总包 施耐德、西门子等 …… …… 软件系统集成 商 首创系、和达科技、武汉中地、 青岛积成电子等 各市指挥监控中心、情报分析中心、演示汇报中 心、多用途综合环境 ... – 环保信息与多维数据结合，衍生很多产品： • 环保数据与出行信息： 旅行线路优化产品、洒水车线路优化、交通规划与管控… • 环保数据与投资领域： 舆情监测、量化投资与金融风控… • 环保数据与消费品领域：用户画像、精准营销… • 环保数据与医疗领域：健康管理… • 环保数据与安全领域：犯罪预测、智能预警… 10 环保大数据是其中的核心资源

............................................................................................53 4.2 防逆流策略................................................................................................ .......................................................................................56 6. 储能安全管控.................................................................................................... 由本身存在的故障而导致失效的水平。本项目的软硬件配置应符合低失效度、低故障 度和高有效度的要求。容错性指在出现故障或违反规定接口的情况下， 21 系统维持规定性能级别的水平。本项目的软硬件配置应符合高防死度和高防错度 的 要求。易恢复性指在失效发生的情况下，系统重建规定的性能级别和恢复直 接受影响 的数据的水平。本项目的软硬件配置应符合高重用度和高修复度的要求。 可用性 可用性是在任意指定时刻系

采用 314Ah 电芯组成的 单仓 5MWh 技术方案。 储能系统的供货界面为储能系统所需设备，包括电池系统、升压变流系统、能量管 理系统（EMS）、集装箱内的配套设施（含热管理、配电、消防、安防、照明等），及配 套线缆。 1.2 储能系统总体设计 本项目方案遵循下列标准和规定。主要引用标准如下： 标准号 标准名称 GB/T 13384-2008 机电产品包装通用技术条件 储能电池设备采用模块化设计，储能电池电芯-电池模块-电池簇-电池系统模块化 层级，层次分明、结构清晰、功能完善，包含完善的电池架、电池管理系统（BMS）、 温控系统、照明系统、火灾探测及自动灭火系统、安防系统、应急系统、防浪涌装置、 接地保护装置、接地故障探测装置等。 每个 5.016MWh 电池放置于 1 个 20 尺非标高柜电池集装箱，技术参数如下表所示： 表 1.3.4 储能电池系统参数表 储能系统电池管理系统采用电池管理单元 VCMU、电池簇管理单元 SBMU 和电池 堆管理单元 MBMU 三级管理架构； VCMU 从控模块采集电池插箱内电芯的电压、温度等数据，通过 CAN 网络传送给 高压箱内 SBMU 主控模块； 高压箱内 SBMU 模块主要汇总从控数据，控制高压箱内接触器的闭合/断开、检测 簇电流、簇总电压等；SBMU 将簇内所有信息上传至 MBMU 总控模块； MBMU