智慧盐田建设方案实践与展望

牛跃同,李慧良,吴敬礼,李树林

(天津长芦海晶集团有限公司,天津 300450)

1 前言

天津长芦海晶集团有限公司(以下简称“公司”)日晒盐(原盐)作为公司的主要产品,占有举足轻重的地位。随着机械化程度和自主研发能力的不断提升,公司使用多种盐田设备,实现了制盐生产机械化。

目前,公司面临外部工程施工占地导致制盐面积大幅缩减、人工成本逐年增加、职工对改善作业环境和降低劳动负荷的需求越来越高等各种压力,实现可持续发展,必须依靠科技进步,促进传统制盐业与现代技术的融合,发展“智慧盐田”,解决发展中面临的困难和挑战。

2 海盐生产面临的问题

公司海盐生产现有生产面积162.8 km2、结晶面积6.49×106m2,日晒盐能力120万t左右,直接从事海盐生产工作的人员759人。海盐生产工艺包括纳潮、制卤、结晶、收盐、集运。下面结合工艺流程分析生产中存在的问题。

(1)纳潮。现阶段生产原料来自大港电厂的循环水、新泉浓海水和一站纳潮海水,受独流减河泄洪排淡影响,大港电厂循环水和新泉浓海水浓度低,影响工业盐产量。

(2)制卤。滩外制卤区域面积大、设备多、分布零散,劳动用工多,生产效率低;滩内制卤作业闸门多、规格不统一、生产工艺复杂,作业环境差,技术人员短缺。

(3)塑苫。周期性作业用工多,劳动强度大,作业危险性较高。

(4)数据分析。人工采集、上传、分析生产数据,工作效率低,不便于数据保存和数据分析,不利于生产研判。

(5)安全性。室外作业地点空旷,需应对炎热、大风、暴雨、暴雪等极端恶劣天气,危险因素多。

3 智慧盐田建设原则

为了解决上述问题,更好地实施智慧盐田建设,公司确定了智慧盐田建设原则。

(1)以人为本,安全第一。智慧盐田建设要大力推进“信息化、智能化、数字化”技术,改善作业环境,减轻劳动负荷,实现安全生产。

(2)立足当下,创新发展。智慧盐田建设要在现有生产工艺与装备基础上,融合自动化、物联网、大数据分析与应用等现代技术,减少投入,增加效益,实现创新发展。

(3)整体规划,分步实施。智慧盐田建设要统筹全域,突出重点,模块实施,逐步整合。

4 智慧盐田建设目标

根据智慧盐田建设原则,制定了建设目标。

(1)引入远程控制制卤技术、塑苫自动收放技术、自主移动机器人技术等,实现制卤、塑苫、活碴、收盐等室外作业无人化。

(2)依托视频监控与全域通信技术,建设全方位、多维度监控调度系统,实现指挥调度一张网,作业现场全在线。

(3)基于生产计划与实际情况,自动安排生产作业,自动生成数据报表,统筹安排设备保养。

(4)利用大数据分析技术,构建智慧化生产管理系统,在支撑精益生产的同时,对作业风险进行自动评估和预警,指导生产。

5 智慧盐田建设思路

结合公司盐田生产实际情况,完善了智慧盐田建设思路,主要围绕生产管理智慧化、设备设施智能化、高频作业自动化方面实现智慧盐田建设。

(1)生产管理智慧化主要包括云MES(生产管理系统)建设与应用、大数据分析与智慧化管控等内容。

(2)设备设施智能化主要包括收盐机器人装备研发与试用、活碴机器人装备研发与试用、信息化平台升级扩容等内容。

(3)高频作业自动化主要包括制卤、塑苫、数据采集设备提升改造,操作平台搭建、广域通信网络建设,远程控制、可视化应用等内容。

6 智慧盐田建设方案

遵循智慧盐田建设原则,为了实现既定目标,按照智慧盐田建设思路,有序推进智慧盐田建设,制定了滩外远程控制方案,自动塑苫方案,自动活碴方案,自动收盐方案,采、输、运一体化方案。

6.1 远程控制方案

远程控制方案包括滩外远程控制方案和滩内远程控制方案。

滩外制卤远程控制分两步实施:一是将节制闸、扬水泵进行改造,安装控制模块;二是建设生产调度中心,通过信号传输模块实现软件与硬件之间的联动。滩外远程控制基础架构见图1。

图1 滩外远程控制基础架构Fig.1 Remote control infrastructure outside the beach

图1中,生产调度中心安装LED显示屏,根据人机交互原理,配备工作台、电脑、打印机、监控等设施。操控中心通过分级列表、卫星地图与视频监控联动方式显示,直观形象地实现节制闸、扬水泵的远程控制与在线监测。监控中心通过分级列表与卫星地图结合方式显示探头点位,实现与门卫卡口监控联动,既应用于生产作业,又服务于场区治安。气象中心升级气象观测站,实现气温、湿度、气压、风向、风速、降水量等数据实时监测,准确预警,提前预防。数据中心将传感器采集到的浓度、深度、电压、电流、温度、气象等数据信息与生产报表结合,可随时打印存档。并对采集到的信息进行大数据分析,为生产研判提供依据。巡检中心配备巡检仪,巡检仪具备语音、视频通话功能,巡检人员可与调度中心对话,也可与其他巡检人员对话。作为闸门、视频监控操作的移动终端,可与门卫岗卡监控联动,发现隐患,随时上报。

滩外节制闸、扬水泵安装远程控制系统后,仅通过操作软件不能直观监视设备设施的运行情况,需要在节制闸、扬水泵、配电室等位置安装视频监控,使节制闸、扬水泵的远程控制作业更加直观形象。同时,可利用安装的视频监控查看周边道路、可疑人员、汪子水位及周边闸箱、光伏系统的完好情况,做到制卤区域的视频全覆盖。

滩内制卤远程控制也是分两步实施:一是将节制闸、水轮进行改造,安装控制模块;二是建设以班组为单元的生产调度室,控制本班组闸门、电潜泵的启闭,公司层级仅通过操作软件掌握班组制卤情况,不对班组生产进行干涉。

6.2 自动塑苫方案

现结晶池苫盖模式为滚筒电机放苫、牵引电机收苫,1根主绳带动结晶池中6根辅绳进行苫盖作业,每次苫盖需要大量人员现场操作,见图2。自动塑苫是将现在塑苫改为远程操控,减少人为操作。为减少投资,自动塑苫将充分改造利用现有基础设施,重点解决塑苫边缘吊环不易自动入轨、塑苫边易撕裂、牵引绳阻碍活碴等问题。

图2 自动塑苫示意图Fig.2 Schematic diagram of automatic plastic covering

6.3 自动活碴方案

自动活碴方案是利用卫星定位,远程操作智能活碴机器人按照设计路线自动进行活碴作业,见图3。该方案需要对现有结晶池进行改造,盐池内增加机器人进出坡道。自动活碴实现后,将大幅度减少用工人数,降低劳动负荷。

图3 自动活碴示意图Fig.3 Schematic diagram of automatic live ballast

6.4 自动收盐方案

自动收盐方案是利用卫星定位,远程操作智能收盐机器人按照设计路线自动进行收盐作业。

6.5 采、输、运一体化方案

采、输、运一体化方案将自动收盐、洗脱一体、智能控制融为一体,见图4,通过智能控制减少用工人数,降低生产成本。

7 未来展望

随着物联网、大数据,云计算、移动互联等新一代信息技术的发展,数字化转型成为企业的核心战略和提质增效的必然选择。

通过智慧盐田建设,公司将打造一种新型数字制盐新模式,实现公司高质量发展,未来盐田制盐将会呈现以下发展趋势:

1)现场作业无人化。制卤、塑苫、活碴、收盐、运输等室外作业全部自动化、无人化。

2)调度监控可视化。人、机、料、环等生产要素全透明,作业现场全在线。

3)运行维护自动化。人员管理、设备运维、物料调度、气象监测等自动完成。

4)生产管理智慧化。大数据分析各类报表,为生产研判、设备保养、人员调配等提供数字依据,实现智慧制盐。