Цифровизация экологического контроля работы коксовых батарей Vmx-видеоаналитикой

Заказчик:

ПАО "НЛМК"

Руководитель проекта со стороны заказчика

Павел Дрожжин

Технический директор

Поставщик

ВидеоМатрикс

Год завершения проекта

2023

Сроки выполнения проекта

Январь, 2022 - Январь, 2023

Масштаб проекта

8000 человеко-часов

Цели

Цель: Сокращение эмиссии от коксовых батарей в атмосферу.

Задача автоматизации: Создание цифрового инструмента для обнаружения и идентификации эмиссии в реальном времени, анализа нештатных ситуаций, сокращения времени газования коксовых батарей путем автодетекции с использованием самых современных доступных технологий и оперативного информирования.

Результаты

Сокращение издержек предприятия и нивелирование упущенной выгоды за счет повышения качества продукции и снижения затрат на ремонты металлоконструкций.
Внедрение современных технологий и соблюдение взятых на себя обязательств в сфере защиты окружающей природной среды привели к снижению времени / случаев газования только в рамках пилота уже в 5 раз!
Сократилось время реакции персонала. ПАО “НЛМК” получило инструмент для оперативного информирования технологов и ремонтников при появлении эмиссии. Устранение происходит до 30 мин.
Произошло улучшение условий труда на 32 рабочих местах машинистов коксовых машин, древьевых, люковых.
Глубокая аналитика позволила выявить коренные причины газований и получить информацию:

об износе конкретной двери, необходимости ее ремонта или замены;
эффективности работы персонала по устранению газования.

По итогам полученных эффектов принято решение о масштабировании системы на все двери камер коксования внутри ПАО «НЛМК». До конца 2023 года машинным зрением будет охвачены 100% дверей КХП НЛМК. В проработке пилотный проект по контролю газований от верха коксовых батарей. Практическими результатами заинтересовались другие крупнейшие промышленные предприятия черной металлургии России. Так новаторский инструмент стал бенчмарком для отечественных металлургов в области решения экологической задачи контроля эмиссии и промышленной задачи обслуживания и использования оборудования.

Уникальность проекта

Уникально для рынка РФ по точности работы и логической обработке помех в пром.условиях: до 95% за счет сочетания нейр.сетей и мат алгоритмов-не делает пока никто.
ИИ использует инструменты «ВидеоМатрикс» и справляется с помехами: дождь, снег, задымление, уплотняющая машина. Инструменты повышения точности Системы не считают нарушением открытые двери при детекции утечек, корректно привязывают эмиссию к двери-источнику, несмотря на распространение дыма в кадре по зоне др.дверей.
Система собирает данные по эмиссии в разрезах времени, по каждой двери отдельно: категорию эмиссии, площадь, длительность. Соотносит данные с привязкой к камерам, сменам и обслуживающим бригадам. Все нештатные ситуации сохраняются в БД со скриншотами и краткими видео.
Экономично - 1 PTZ-камера покрывает 20 дверей, что значительно экономит бюджет на аппаратную составляющую. Для коррекции положения PTZ- камеры есть встроенный инструмент
Макс.короткий срок внедрения в производство. Устранение происходит до 30 мин.

Проект решает задачи импортозамещения: Да
Использованное ПО: В основе решения лежит отечественное программное обеспечение собственной разработки компании ООО “ВидеоМатрикс” - Vmx Dequs: ECO. ПО отличается высокой точностью работы за счет синергетического сочетания нейронных сетей и фундаментальных математических алгоритмов. Искусственный интеллект справляется с помехами: при задымлении, дожде, снеге, пересечении дверей обслуживающей машиной сигнал газования в системе продолжает стабильно сохраняться. Логическая обработка сигнала позволяет корректно относить факт газования к конкретной двери-источнику, исключая ложные сигналы дымления соседних дверей, а также игнорируя двери, открытые при загрузке. В качестве сенсоров использовались PTZ-видеокамеры из уже имеющейся инфраструктуры предприятия.
Сложность реализации: Промышленные пространства характеризуются большим количеством визуальных помех и шумов: пыль, погодные помехи, загрязнения сенсоров и др. Газ из одной двери распространяется по ветру, может перекрывать соседние двери, что делает невозможным для обычных систем не просто обнаружить эмиссию, но и установить ее источник. Закатное / рассветное солнце, гроза, солнечный день – все это влияет на подсветку и изменение визуального отображения дыма, который для машинного зрения начинает выглядеть по-разному. Для работы МЗ в таких условиях требовалась спец адаптация ПО.

Vmx Dequs: ECO обучили отделять эмиссию от не эмиссии, видеть даже едва заметную струйку дыма. Была усовершенствована помехозащищенность алгоритмов анализа. Добились min ложных срабатываний и ювелирной точности в определении газования, вектора распространения. Проведены работы по поиску наиболее удачного и оптимального ракурса камеры так, чтобы, сохраняя точность работы системы, охватить максимальное количество дверей одним видеосенсором.
Описание проекта: Проблема:

Коксовые батареи – это большие печи (ширина 400—450 миллиметров, длина 14—17 метров и высота 4,3—7 метров), используемые в сталелитейной промышленности для преобразования угля в кокс - топливо, используемое при производстве стали.

Во время работы коксовых батарей очень важно соблюсти герметичность процесса коксования. Наиболее часто негерметичности встречаются на дверях коксовых батарей, через которые с периодичностью 1 раз в 14 часов выдается готовая продукция – кокс. Это важно по ряду факторов:

1) Газование дверей приводит к выбросу сырого коксового газа, который может оказывать воздействие на окружающую среду.

2) При наличии негерметичностей снижается качество итогового продукта, а если газ выходя из печи загорается, это приводит к неисправностям металлоконструкции коксовой батареи.

3) Негерметично закрытые двери быстрее изнашиваются: выходящий газ несет в себе смолы, которые оседают на уплотнителях, мешая плотному закрытию дверей в будущем. Требуется дополнительно производить механическую очистку дверей и рам камер коксования от смолы, иначе будут еще большие газования и потребуется дорогостоящая замена до истечения эксплуатационного срока.

Решение:

На производстве организован непрерывный мониторинг газования дверей коксовых батарей с помощью установки специальных видеокамер.

Установленные PTZ-камеры в среднем охватывают 20 дверей коксовой батареи и собирают видеопотоки о статусе текущего функционирования оборудования. Обработанные видеоаналитическим ПО Vmx Dequs: ECO данные позволяют в первые 5 секунд обнаружить малейшие признаки видимой утечки газа и отправить уведомления ответственным лицам для принятия мер, чтобы оперативно устранить газование.

Система собирает всю информацию в базе данных, соотнося обнаруженные утечки с конкретной дверью-источником. Собранная полная статистика позволяет анализировать проблемы и причины их появления.

В дальнейшем данные помогают оптимизировать работу ремонтных бригад, контролировать качество чистки дверей и рам камер коксования от смолы для предотвращения повторений эмиссии в будущем.
География проекта: Россия
Дополнительные презентации:: Газование - Система-min.png
Газование- классы эмиссии-min.png
Газование - статистика-min.png
Газование -машина-min.png
Газование - интерфейс-min.png
Газование - детекция дыма-min.png
Газование -камеры-min.png