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
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）。
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
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。
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。
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》
2019年
《水泥企业数据采集存储平台的建设》
2020年
《辊压机水泥粉磨系统的先进过程控制介绍》
《水泥》
《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》
《Python爬虫技术在水泥厂数据采集中的应用》
2022年
《智能点巡检系统的研发与实施》
2023年
《水泥生产智能化系统应用分析》
《Python在水泥厂报表自动化中的应用》
（二）专利
序号
知识产
权类别
知识产权
具体名称
国家
（地区）
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
2
一种辊压机辊面自动检测装置及检测方法
澳洲
2021239037
20230727
王虔虔等
3
一种粉粒组分和粒径控制系统及该系统的控制方法
2020444462
20230518
包玮等
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
李辉等
5
料床挤压粉碎料饼中细粉粒度分布的测定方法
ZL201811433304.1
20181128
高霖等
6
一种半终水泥粉磨系统的协调优化控制方法
ZL201910871355.0
2021
0514
7
一种粉磨系统的协调优化控制方法
ZL201910871367.3
8
一种水泥熟料散装下料控制装置的控制方法
ZL202110563446.5
2023
0502
吴贤斌等
9
一种粒度分析仪检测数据的在线校正方法、系统、设备
0728
10
一种水泥稳定取样装置及方法
ZL202110974722.7
0825
11
实用
新型
一种水泥粉体采样装置
ZL201920406972.9
2020
0114
江海涛等
12
一种粉状物料的取样装置
ZL201921975225.3
20200807
13
一种用于辊压机辊面在线监测系统的自清洁防护装置
ZL202020363291.1
20201218
陈忠华等
14
一种辊压机辊面自动检测装置
ZL202020363284.1
20201124
15
一种光学三维扫描仪
ZL201922365243.6
20200828
张文进等
16
外观
三维扫描仪
ZL201930728386.1
20200619
黄贺等
（三）软件著作权
名称
登记号
发表日期
著作权人
水泥粉磨先进过程控制软件V1.0
2019SR0003588
20190102
水泥粉磨智能控制系统平台V1.0
2019SR0531524
20190528
辊压机辊面在线监控控制软件V1.0
2019SR0539286
20190529
辊面形貌在线监测系统V1.0
2020SR0188613
20200228
水泥工业制联网前台软件V1.0
2022SR0037471
20220107
水泥工业制联网中台软件V1.0
2022SR0141581
20220121
辊压机维保数字化平台[简称：辊压机维保]V1.0
2023SR0029261
20230106
OPCUA工业数据采集管理软件V1.0
2023SR0652934
20230617
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
分布式数据采集平台[简称：数据采集平台]版本号V1.0
2023SR1622904
20231213
辊压机装备可视化平台[简称：可视化平台]版本号V1.0
2023SR1631486
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
中建材合肥粉体工业云平台[简称：粉体工业云平台]V1.0
2023SR1637715
（四）标准
标准号
标准名称
类型
角色
颁布日期
GB/135168-2017
水泥工业用辊压机
国家标准
负责
20181101
JCI606-2021
水泥工业用水平涡流式选粉机
20210701
GB/T35150.1-2017
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
参与
T/CCA5007-2019
水泥生产线产能核定标准
团体标准
20190310
T/CBMMA2-2019
辊压机用减速机在线监测系统与功能规范
20190720
T/CCAS016—2021
水泥工厂粉磨系统智能控制技术规范
制定中
姓名
性别
学历
专业
技术
职称
所在单位
项目分工
李辉
男
硕士研究生
水泥粉磨智能化
正高级
项目第一负责人，负责项目的技术方案、路线制定
王虔虔
本科
水泥粉磨工艺
项目工艺负责人
高霖
博士研究生
智能装备
项目管理
孟祥伟
机械工程
工程师
软件调试
吴贤斌
仪器科学与技术
仪表开发
刘立喜
计算机科学与技术
助理工程师
软件开发
陈忠华
精密仪器及机械
副高级
装备开发
熊子良
电气自动化
无
电气调试
褚彪
控制方案设计
宋传杰
黄贺
电气设计
赵保林
大专
丁浩
材料学
应用效果测试
吕敏
女
法学
科研管理
宋思远
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。