华为助九江石化打造无线智能工厂


客户简介

九江石化隶属中国石油化工集团公司,是江西省境内唯一的大型石油化工企业,十二五末期将达到千万吨产能。九江石化作为国内第一个智能工厂建设的样板点,希望通过打造一流的信息化系统,实现企业生产运营的自动化、数字化、模型化、可视化、集成化,从而提高企业劳动生产率、安全运行能力、应急响应能力、风险防范能力和科学决策能力。

业务挑战

九江石化从2012年开始建设智能工厂,在此之前,公司在业务协作和通信系统建设方面面临着一些问题:

首先,中石化智能工厂对生产管理提出了可视化、实时化、智能化的要求,需要根据业务灵活地部署视频监控设施、无线电子仪表、无线智能终端等设备。随着时间推移,炼化工厂的装置设备、管线、阀门等会出现"跑冒漏滴"等情况,对于有些复杂的问题,外操人员需要厂内专业人员指导并及时解决,目前厂区采用的无线通信系统的是MOTO模拟对讲系统,单纯的语音对讲,使得专家、内操、外操人员之间在日常协作过程中经常说不清,道不明;在专家无法及时赶到现场的情况下,以往通过拍照发给专家定位解决,及时性无法满足,协作效率也低下。

现有模拟系统和各有线系统独立,无法联动

其次,由于厂区扩建,新增业务,炼化厂有许多监测点,如储罐溢流或储备情况、泄露和火灾、流量和能耗计量等都需要实时监测,但是测点往往分散、被铁路、河流、围墙分割,难于挖沟敷设电缆或桥架接线;另外,如果在危险区域敷设电缆和接线,则有可能产生火花,引发安全事故;有些改造工程对时间、安装和调试成本都有较高的要求,有线方式难于满足。

再次,目前九江石化的对讲机系统还采用的是模拟无线制式,由2台模拟中继台、模拟手持对讲机等组成,采用的是单一中继站技术。由于模拟对讲机系统频谱利用率低、频点之间易干扰等缺点,将逐渐被市场所淘汰。同时,新中控室投产后,现有对讲系统支持的群组数量不能满足业务需求。现有的无线对讲系统共使用了16个频点,其中频点0~13分别分配给了14个车间/部门使用,频点14和15用于全厂通信。可以看出现有系统的群组资源已经达到系统极限,当在进行系统检修或者新装置启动等复杂操作时,往往需要新建一些跨车间的通讯群组,这时就要对无线通信系统做调整,操作过程复杂。未来800万吨油品升级项目投产之后,将会增加6个车间,需要新建至少6个群组,必然超出现有系统的最大容量。

模拟集群面临问题和挑战

最后,在巡检过程中,部分外操人员有时漏检、脱岗、不按规定路线巡检,给生产带来一定的安全风险,现有的巡检棒无法拍照和取证,难于保障巡检质量;另外当巡检遇到问题时,为了确认问题经常需要外操人员到几十米高的蒸馏塔上来回跑几趟,工作强度大。

解决方案

针对上述的业务需求和挑战,九江石化对比了多家厂商的解决方案,从技术的先进性、适用性、兼容性和产品的成熟度等多方面考虑,最终选择了华为的无线智能工厂解决方案。九江石化厂区总面积大约5平方公里,现在已经部署了两个基站覆盖了分公司大楼、锅炉发电区、常减压车间、催化车间、二联合车间、连续重整车间、焦化车间等,接下来计划再部署一个LTE基站,覆盖800万吨油品升级项目的新区,就实现全厂区的无缝信号覆盖。LTE基站单扇区带宽可以达到上行50Mbps,下行100Mbps,凭借其高带宽,在网络上可以同时承载储罐储备情况、火灾、流量和能耗计量等数据的回传,临时工程点、卸油码头、生产区周界、河流排放区的视频监控,巡检过程中的集群调度,突发事件的应急指挥等生产和管理业务。

eLTE无线解决方案

在调度和应急指挥方面,业内我们首先在集群上引入了视频对讲功能,这样在中控室就可以随时查看外操人员手持终端拍摄到的视频画面;而且,我们也实现了视频会议与调度系统的互联互通,在应急指挥中心也可以实现对生产现场的可视化指挥,提升协作效率。

对于数据采集和视频监控业务,工业仪表和摄像头可以直接通过CPE将数据或视频回传到中控室相应的业务平台,现场设备只需接通电源,无需挖沟部署有线网络,快速部署。基于现有的4G宽带网络,后续对临时点监控的部署也会大为便利;同时,无线网络相比有线方式,网络结构更加扁平,运维及扩容效率大幅提升。

针对模拟对讲机和集群群组不足的问题,我们提供的数字无线集群系统,提高了频谱利用率,最大支持1024个调度组,单小区支持160个组并发,满足现在业务容量和和生产通讯需求,同时也兼顾未来的扩容。该集群系统基于终端号码灵活编组,不同部门不同群组,有效支持灵活分组调度。

在安全和巡检方面,考虑到炼化厂存在易燃易爆气体,我们提供的防爆终端,防爆等级达到Ex ib IIC T4;同时,终端支持定位功能,可以随时定位携带人员的位置信息,结合GIS地图不但可以规范巡检流程,也可以保障人员在非常情况下能够快速找到。此外,终端还支持测温、测震、照明、RFID等功能,可支持巡检、刷卡签到、资产管理等各类应用。

业务价值

华为在2014年9月已经完成了一期项目的成功交付,完成了LTE无线宽带网络、调度系统、视频会议系统、视频监控系统、存储、巡检终端等设备的交付,系统覆盖了分公司大楼、锅炉发电区和各车间等大部分厂区,已经正式投入运营并带来了明显的效果。

以往语音通话经常说不清道不明,现在专家、内操、外操人员之间通过实时、高清、流畅的视频通话,快速的沟通和确认问题,例如交接班,以往需要内操人员、外操人员在操作间逐一确认,现在,只需班长在中控室通过视频会议与现场外操人员手持终端视频通话,就可以远程完成交接班,整个交接班过程从原来的30分钟缩短到现在的5分钟,大大提高了工作效率。

以100个监测点的网络部署工程为例,以往挖沟布线和设备安装大约需要半个月时间,现在采用LTE无线网络,工程时间缩短到1-2天。在运维方面,扁平化的无线网络结构使得我们只需关注基站点和接入点,快速简易。

原模拟集群调度系统只支持16个群组,现在LTE集群调度系统最大支持1024个群组,远远满足厂区调度和应急指挥的场景使用;另外,新系统内引入错误校正功能,通话质量更高;最后,现有对讲系统对传输信号进行了多重加密,防止窃听,安全性更高。

以往巡检过程中外操人员需要携带巡检棒、手电筒、照相机、巡检终端(包含测温、测震、RFID扫描等功能)、纸笔等工具,非常不方便,现有巡检终端集成了上述所有功能,巡检人员只需要携带一部终端就可以轻松完成巡检业务,大大提高了员工操作的满意度。另外,通过五元组(人、时间、位置、数据、拍照)信息确认,详细记录巡检路线、仪表数据、现场照片,从根本上杜绝了假巡检、脱岗和漏检等行为。

在未来,九江石化将进一步扩大无线宽带网络的建设,实现全厂区的无缝网络覆盖,承载更多移动业务;并会建设一个云数据中心,实现虚拟化、云计算等IT智能化管理,进一步节省能源消耗率,提升资源利用率,实现更智能化的工厂运营。

客户证言

九江石化厂长覃伟中表示,"这套系统让我们在中控中心能实时了解现场的情况,快速做出生产调度决策, 下达指令,对后续的生产管理的帮助非常大。"