河钢数字技术股份有限公司

提名2022年度河北省科学技术奖项目

科技进步奖项目公示

项目名称：163-409 基于钢铁流程的大气污染物监测预警智能平台技术开发及应用

一、提名单位：河钢集团有限公司

二、项目简介：
   目前，我国环保形势日益严峻，空气污染已经成为现如今最大的环境问题。钢铁行业作为高能耗高污染的行业，在生产过程中产生的大量废气是造成空气污染的重要原因，但目前空气质量检测模型多面向城市生活场景，无法满足在钢厂复杂的生产场景中进行污染物实时监测的需求，导致钢厂废气排放不能有效监测，空气质量不能有效预测等问题。因此，迫切需要研究一种工厂环保新型模型，将钢厂多源异构数据深度融合，深度挖掘钢厂多种影响因素，以更好地解决钢厂空气质量预测难题。

针对当前钢厂污染物无法实时监测的难题，河钢数字联合邯钢集团及山东大学开展基于钢铁流程的大气污染物监测预警智能平台技术开发及应用，该项目针对工厂多源异构数据融合问题、不同生产区域间排放影响问题以及厂区空气质量预测问题研发以下关键技术：（1）研究基于边缘计算智能网关的钢厂数据采集技术，实现200余种工业设备协议解析、采集和处理，解决了异构数据质量控制及多源数据融合的问题；（2）研究基于深度学习和图理论的深度图神经网络不同区域间的排放影响技术，量化了不同生产区域之间排放影响的关系和程度，解决了钢厂内不同生产区域间排放造成的空气质量影响问题；（3）创造性的研发仿真建模和三维一体可视化技术，实现无组织排放治理与生产设施、监测数据联动，提升了企业管理水平，增强了管理机制，避免了污染源长时间扩散。（4）创造性的研发基于深度学习的新型多源深度时空学习算法，实现了从时间和空间等多维度开展小时天周等多周期、多区域空气质量预测，解决了不同区域、不同周期的厂区空气质量预测难题。

通过项目的建设，将利用空气监测设备监测到的实时数据以无线传输方式采集到系统，并通过专业的算法模型对海量的历史和实时数据的智能分析处理，实现了厂区内有组织、无组织排放情况的有效集成。通过地图空间展示监测点位实时浓度值及优良状况，并能进行1小时、10分钟各污染物及AQI指数的比较，用户可以时刻了解所在监测点的空气污染情况，并采取相应的措施，实现污染源精准治理，持续改善空气质量。项目实施过程中应用了多项自主知识产权的核心技术，其中国内领先成果1项，授权发明专利5项，计算机软件著作权5项。目前，该项目已在河钢邯钢集团中得到了应用，在场区各个大气质量敏感位置共设置了23个监测点，实现了各厂区全覆盖实时监控大气污染，第一时间发现问题解决问题，避免污染源长时间持续扩散造成严重影响。截至2021年12月，通过项目的建设，帮助河钢邯钢增加利润约5000万元，帮助河钢数字增加利润约673万元，累计带来总经济效益约5673万元。
三、主要完成单位及创新推广贡献

1. 河钢数字技术股份有限公司
    作为本项目的第1完成单位，组织研发团队开展项目前期调研、关键技术开发、实施及推广工作。创造性完成了钢厂区域空气质量预测模型技术的研发，填补了国内集仿真建模、模型数字化定义于一体的领域空白。

2. 邯郸钢铁集团有限责任公司

作为第2完成单位，组织技术团队配合河钢数字前期调研、关键技术开发及实施工作。通过项目的建设，实现了各厂区全覆盖实时监控大气污染，避免污染源长时间持续扩散造成严重影响。
    3. 山东大学
    作为第3完成单位，由胡宇鹏、宋雪萌两位老师带队配合河钢数字进行关键技术的开发。创新性的将厂内及周边环境多源异质信息实现有效融合，更好地定制解决钢厂空气质量预测难题。
四、应用情况及效益情况

目前项目已在邯钢集团中得到了应用，实现了各厂区全覆盖实时监控大气污染，通过将利用空气监测设备监测到的实时数据以无线传输方式采集到系统，并采用专业的算法模型对海量的历史和实时数据的智能分析处理，实现了厂区内有组织、无组织排放情况的有效集成，实现污染源精准治理，持续改善空气质量，避免污染源长时间持续扩散造成严重影响。
    截至2021年12月，通过项目的建设，帮助河钢数字和河钢邯钢累计带来总经济效益约5673万元。
五、主要知识产权目录

六、主要完成人情况

七、完成人合作关系说明及完成人合作关系情况汇总表

完成人合作关系说明

1、合作单位合作关系：“基于钢铁流程的大气污染物监测预警智能平台技术开发及应用”项目是河钢数字技术股份有限公司、邯郸钢铁集团有限责任公司、山东大学联合开展科研项目所取得的研究成果，项目依托河钢数字技术股份有限公司组织、开发以及运营，邯郸钢铁集团有限责任公司作为项目实施单位。

2、完成人合作关系：项目由第一完成人李毅仁主持完成，王伟兵、郝亮分别作为完成单位的具体负责人，参与了前期调研、总体技术方案的制定、技术研发及项目实施建设，王磊、孙利民、胡宇鹏、申培、段然、李玉涛、宋雪萌作为项目重要参与人员，负责项目各创新点及关键技术的研发及现场实施。

3、合作方式：所有完成人依据研究方向共同合作取得5项授权发明专利（见附件2.1.1-2.1.5），获得开发5项软件著作权（见附件2.1.6-2.1.10）。

4、合作者排名：合作者排名完成人和完成单位按照实际贡献大小依次排名，各完成人和完成单位一致同意其排名。

完成人合作关系情况汇总表