中冶宝钢BIM技术应用发展

时间:2021-01-29    来源:财讯网     BIM编辑:wanglaoshi

  一场智能化变革正在亚洲第一矿石深水港马迹山港发生,这个改变将让料场巡检更简单、料场估料更准确、专项点检更安全等多层面的智能化举措,正在让马迹山港口变的更加的"智慧"。

  2020年,中冶宝钢第三分公司与上海交大北斗实验室共同研发的基于BIM和AI技术的智慧化料场系统投入使用后,马迹山港首次实现了无人机代替人工进行估料操作,通过与实际装卸量结果对比,误差控制在5%以内。智能精准估料的实现,不但为马迹山港生产计划和调度提供可靠依据,该方法也是散货料港口的首次应用,填补了行业空白,具有很高的创新价值。

  BIM"出世" 现场施工新变革

  建筑信息模型( Building Information Modeling)简称BIM技术,该项技术是基于三维建筑模型的信息集成和管理技术,是使用BIM建模软件构造三维建筑模型,模型包含建筑所有构件、设备等几何和非几何信息以及之间关系信息,模型信息随建设阶段不断深化而增加。

  2014年中冶宝钢非常有前瞻性地看到BIM技术将成为末来建筑施工行业发展新趋势,迅速成立了团队,通过软件筹备、人员培训、三维建模、施工模拟和实际应用等几大阶段,熟练掌握了BIM软件。2014年11月,中冶宝钢第三分公司首次利用BIM技术于检修领域,全新的三维度的建模与立体模拟,让我们通过BIM技术看到了二维图纸到三维图纸的革命,设备检修从书面交底到动态模拟的新尝试,虚拟的检修施工,沉浸式的体验,实现了施工单位在进场前完成综合调整、方案预演等前期准备,在精确施工、精确计划、提升效益方面发挥巨大的作用,为施工提供了强大的数据支持。与此同时,BIM技术也给企业提供了一个改变现状的技术手段。

  BIM技术 助力智能化料场

  宝钢马迹山港主要承担进口铁矿石的中转业务,拥有2个30万吨级卸船泊位,中转后通过3个装载泊位向国内各大钢厂配送。年均靠泊中外散货轮1800余艘次,吞吐量达6000万吨以上。随着"亿吨宝武"联合重组的大力推进,对马迹山港的配货能力也提出了更高要求,该港共有12个堆场,设计堆存量326万吨。矿石种类多达40余种,目前日均吞吐量17万吨。堆场能否够被充分利用、料堆重量和地址是否准确,会直接影响港区生产节奏。通过历史数据分析,由于人员的"保守"估料,平均每年的倒驳料在35万吨以上。

  公司信息化新技术工程技术中心与上海交通大学北斗导航创新研究院合作,基于BIM技术的基础上,融合AI技术并加入深度学习的算法将其与料场管理相结合。

  存在的主要问题是料堆体积不是标准的锥体或者立方体,各矿种料堆的比重会因矿料种类的不同产生差别,即使是同一料种因出货港含水量的不同和港口季节的不同等原因也会发生变化,更重要是矿料堆积会产生沉降,矿料间空隙受挤压造成堆比重不均匀分布,因此体积获得、堆比重误差修正等是团队需要攻克的难题。

  近几年来,随着无人机和AI技术的应用发展,公司信息化新技术工程技术中心和上海北斗导航创新研究院团队决定采用北斗PPK+无人机航空摄影测量技术,来实现对码头堆场料堆体积的精确计算。首先采用低成本、无需布设像控点的北斗高精度无人机进行图像采集,然后利用开源软件提取图像点云信息和搭建堆体三维模型,料堆的三维模型包含多个网格模型,确定料堆网格模型的基准平面,然后取网格模型中三个坐标点,即可组成一个三角棱形体,通过计算三角形底面积和三点相对于基准平面的高平均值,利用底面积乘以平均高,可求得三角棱形体的体积,将网格内所有三角棱形体的体积相加求和,即可得到高精度的三维料堆的体积。再利用机器学习综合体积、水分、堆比重、自然沉降等随时间变化因素以及最终海关认定的商检值,通过对料堆7种变量参数建立SVM估算模型方法,最终实现了约5%的料堆质量估算精度。

  2020年1月,智能估料系统投入使用,料场操作目前通过BIM和AI技术已实现单堆、单区域快速精准估料。投入使用后大幅度减少了因估算差错导致的车辆驳料,提高料场出货效率及无谓的驳料资源消耗,也使料场库存数据更为准确,减少料场操作工的工作负荷,可让新进料场操作工快速投入岗位,缩短人员培训及上岗时间,带来了数百余万元经济效益。

  BIM技术 让末来无限可能

  利用BIM技术,把真实的信息参数化、数字化,在建立数字化模型平台的基础上,表达形式直观、易读,无论是在港口运维或是生产施工,都能从各方面都比较直观的掌握项目的全貌,提升不同专业间、不同参与方对项目的协同能力,从而实现降低成本、提高效率和效益的最终目标。

  BIM技术在港口运维中效果已在马迹山港得到实践,它不单只在料场操作中应用,在港口一体化管理中的生产工艺流程验证、工程设备安装、改进等方面亦大有可为:

  公司研制的一种"钢丝内衬输送带覆盖胶厚度无损测量仪",彻底解决传统测厚时存在的误差及对输送带产生的伤害,BIM技术为设备研发提供方案决策支持;

  大型散货轮的清舱作业在实际生产过程操作经验积累的基础上,利用BIM技术形成一整套标准的操作方法,可缩短通舱型外轮的空舱时间;

  在港口大型钢结构设备拆装项目上,利用BIM技术对钢结构拆装过程中的受力情况和变形情况进行有限元分析,通过模拟各种可能情况,对施工方案进行多角度的技术论证;

  随着三维建模技术带来的便利,BIM所提供三维效果图、动画和漫游等功能可看到可视化的演示将为检修施工、港口运维、设备维护等方面带来巨大的变革。

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