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第 2 期废钢及钢铁包物流跟踪系统在炼钢厂中的应用范侠（南京钢铁股份有限公司，江苏 南京210035）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 2 期2024 年 2 月Vol.44 No.2Feb.2024摘要：文章深入分析废钢及钢铁包物流追踪系统在炼钢厂的具体应用。首先，详细阐述了系统技术特性和执行策略，同时评估其对生产效益的影响。研究表明，该系统在提升生产效率和优化物流流程方面发挥了关键作用，尤其在炼钢生产的核心环节。同时，文章还分析了该系统的发展潜力，并为炼钢行业提供了实用的前瞻性参考，有望推动全产业链向更智能、高效的生产经营模式升级。关键词：废钢；钢铁包；物流跟踪系统；炼钢厂；生产效率；生产成本作者简介：范侠（1994），男，安徽淮南人，主要研究方向：电气。1研究背景及意义废钢及钢铁包的物流跟踪方法是解决现代炼钢厂难题的关键手段。随着产业数字化进程的加速，研究该系统已成为优化生产效率和降低成本的关键前沿。文章将详细分析钢铁厂运营现状及面临的挑战，突出废钢及钢铁包物流跟踪系统在提升生产效率、节约钢铁生产资源和成本投入等方面的关键作用。废钢及钢铁包的物流跟踪是钢铁行业信息化发展的一种重要方式，能够实现对钢铁炼钢厂一线生产情况的把握，辅助管理团队掌握铁包钢包等的位置、状态信息，掌握钢铁生产所需各种物料的数量，以便于指导生产决策和工艺调整，保证炼钢厂的正常运行。2废钢及钢铁包物流跟踪系统现状2.1废钢、铁包、钢包跟踪现状废钢、铁包、钢包跟踪是炼钢生产的重要环节。首先是使用颜料在包外壁喷绘数字编号标记，在吊包位、加料等待位、加料位、出钢位、精炼工位、大包回转台位等固定位置安排人员和设置摄像头，以监控的方式进行观察识别。其次，通过口述手录的方式传递数据信息和记录轨迹。各岗位人员根据现场观察废钢槽号、铁包、钢包号，匹配获取物料信息，各自安排生产。但在实际生产中，由于环境复杂，人工识别很难保证准确性和时效性，通过观察形成记录，增加了人为出错的可能性。特别是在生产节奏紧张的情况下，人为操作更容易出错，从而影响生产。炼钢厂生产车间面积广，大型生产设备多，摄像头不能完全覆盖，不利于调度人员了解全部废钢料槽、铁包、钢包位置、状态信息。2.2物流跟踪数据统计的现状目前，在梳理过程物流数据中，主要手段为“逆向推理”，根据过程回溯与理论能耗对钢水产量进行估算。虽然这一策略历经多年优化和完善，但仍然存在以下几个方面的问题：这种方法仅用于总体成本的核算，在转炉、精炼、连铸这三个流程之间，交易关系不明确，工艺流程成本核算存在缺陷。另外，实时性能较差。钢铁料消耗的计算误差较大，难以确定工序实施过程中产生的争议和难题，无法指导生产决策及工艺优化方向。因此，提出了一种追寻及辨识车辆生产操作信息的策略，以炉号为主线，能高效管理生产过程中的各类物料信息。这种方法的显著特点是：（1）位置检测采用格雷母线定位技术。具有绝对位置检测，能够连续地、高精度地检测绝对地址，位置检测精度达 5mm。抗干扰能力强，不受环境条件限制，接收灵敏度高，可适用于恶劣的工业环境。（2）包号识别采用射频识别技术。可以实现更高效率的数据自动获取，降低人工操作的错误率。（3）采用无线扩频通信技术进行点对点数据通讯。无线扩频通信技术无论从抗干扰性、安全性、频率利用率、保密性还是传输效率方面，都有着比较明显的优势和特点。（4）地面操作室模拟动态现场行车运行状态，使系统不但拥有物流跟踪系统的各种功能，同时还能使生产调度准确掌握现场生产状况，辅助指挥生产。3废钢及钢铁包物流跟踪系统概述3.1系统构架废钢及钢铁包物流跟踪系统中包含四个层次的构架（如图 1），分别是数据采集、数据处理、数据通信、数据交互。其中数据交互的核心程度最高，是数据采集、处理、通信的关键。数据采集是整个系统的基础，没有准确、及时、不间断的数据采集，整个跟踪系统就没有顺利开展工作所需的数据。目前，生产行业常用于数据采集的技术主要为格雷母线定位技术、射频识别技术、13冶金与材料第 44 卷无线扩频通信技术等物联技术设备，通过数据的采集，将外界的实际位置、数量进行信息化处理咱1暂。随着物联技术的发展，数据采集层面的获取效率会得到明显地提升，为铁钢包数量控制、物流模型、生产模型等调节奠定基础。3.2系统原理废钢及钢铁包物流跟踪系统的运转关键在于高端信息技术与数据管理，主要包括高效的数据采集、快速的信息传递以及灵活的系统反馈。首先，系统采用雷母线定位技术、射频识别技术、无线扩频通信技术、PLC 控制技术等，可以克服高温、腐蚀、粉尘、干扰等多样化等恶劣环境，有效地解决生产过程各环节的监控和数据统计。其次，通过网络传输处理大量数据，实现信息瞬间传递，提升了物流信息传输的速度与时效性。3.3系统主要特点废弃钢材与钢铁制品的物流监控网络，根据预设的炉号完成追溯、存储及计量，重塑高度契合的实时动态可视化管理体系，对钢铁原料实施序类、炉座、精炼、铸机及班组划分，实现炼钢物料信息自动化追踪与核算管控。尤其在多个转炉对应多个铸机的情景下，在混乱无序的生产组织模式中，炉号导向下，实现物品来源与去向的自主追踪，实现铁水及废钢入炉至铸机浇铸钢水按炉号的全程自动化追踪与精准计量，确保生产现场的实时掌握，优化管理以合理配备设备资源，能够显著提升劳动效率降低成本提高经济效益咱2暂。3.4系统硬件设计3.4.1格雷母线定位技术格雷母线定位技术对行车大车位置（X 地址）、小车位置（Y 地址）进行跟踪，并通过 X、Y 地址对现场钢铁包进行定位。格雷母线定位涵盖了地址编码生成器、天线箱、地址解码器、格雷母线、协议转换模块以及装配辅助部件等多个组成部分。遵循基本的单匝线圈感应原理进行操作，当天线箱线圈中的电流发生交变时，在天线箱附近，交替出现的磁场得以生成。格雷母线处于周期性变动且均衡散布的磁场环境中，格雷母线与芯线之间产生感应电动势。运用电磁耦合技术抵达格雷母线感应环线。地址识别模块对接收到的信号进行相位比对。交叉线信号相位与平行线信号相位吻合，地址皆为“0”；相反的相位存在于交叉线信号与平行线信号之中，地址“1”所对应的感应地址信息以格雷码形式呈现，移动站的位置得以精确确定确保其独一无二咱3暂。3.4.2射频识别技术射频识别技术对钢铁包进行识别，是一种自动识别技术。通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。射频识别技术的核心是射频标签和读写器。射频标签是由射频芯片和天线组成的，可以存储和传输数据。射频读写器则用于与射频标签进行通信，读取和写入数据。3.4.3无线扩频通信技术无线扩频技术将行车上大小车地址数据、行车电子秤称重数据及行车动作信息传送至地面。扩频技术的基本原理是利用宽带扩频信号来传输窄带信息信号。在传输过程中，通过将窄带信号与扩频序列进行数学运算，使得信号的频谱得到扩展。这样，原本窄带的信号就变得宽带化，从而提高了信号的抗干扰能力和安全性。扩频序列是扩频技术的核心之一，它是一种特殊的数字序列，可以看作是一串由0和1组成的比特流。扩频序列与原始信号进行逐比特运算，将原始信号扩展到更宽的频带上。常见的扩频序列有伪随机码（PN码）和正交码等。通过利用格雷母线定位技术、射频识别技术、无线扩频通信技术与生产执行系统（MES）将行车数据与地面系统数据进行交互，来完善废钢及钢铁包物流跟踪系统内的数据。4废钢及钢铁包物流跟踪系统实施与效果4.1系统实施前的定制与需求分析在启用废钢及钢铁包物流跟踪系统之前，针对系统的个性化调整与需求剖析成为确保其顺利运行的核心要素。首先，炼钢厂需要全面评估自身的独特性，包括生产规模、工艺流程和生产流程等环节，实施一套个性化系统架构方案。对废钢、铁水、钢水及原辅料等在生产过程中的作用进行深入研究。同时，把握现场生产各个环节及其之间可能的相互影响，确保系统的完整性。随后，在进行系统定制时，需要充分满足炼钢厂的图 1废钢及钢铁包物流跟踪系统构架主控系统处理终端位置信息状态信息无线 APMES可视化数据库14第 2 期实际需求，深度整合系统功能与生产流程，确保系统具有高度适应性。同时，对炼钢厂的管理层与操作团队进行深入研究并熟练运用其工作需求与操作习惯，打造友好高效的系统界面，提升系统的易用性。4.2系统部署与数据集成废钢及钢铁包物流跟踪系统实施的关键环节为系统部署与数据集成，系统的稳定性与数据运用效果紧密相连。首先，在系统部署中，需要综合考虑炼钢厂的生产布局、设备分布和操作人员习惯。同时，实时性对网络设备配置至关重要，确保高效的数据传输是关键目标。数据集成系统需与炼钢厂现有信息系统协同运作，以实现废钢及钢铁包物流跟踪系统与各管理系统的无缝连接。这种集成方法有助于提高数据利用效果，同时也有助于优化生产数据。4.3系统实施效果对废钢料槽、铁包、钢包和行车的位置等进行实时跟踪。自动识别铁钢包号码，对铁、钢包的在线周转进行管控，实现钢、铁包管理上的“纵向到底，横向到边”，提高炼钢厂的精细化管理水平，同时采集分析基础信息，为炼钢厂的业务流程顺畅提供技术上的支持。提高包的管理水平，增强组包、配包的精准度，延长包的使用寿命，降低耐材及其他物料的消耗。对行车作业调度进行手动或自动的调度，提高行车的作业率，有助于加快工序间的物流周转，提高炼钢厂的生产效率和信息化水平，为智慧制造奠定了扎实的技术基础。通过对炼钢厂的主要生产设备和物流信息的动态仿真展示，生产管理人员可以对生产情况了如指掌。同时对生产过程中废钢、铁水、钢水及其他原辅料等的消耗进行采集汇总，利用公式计算出对应钢种的钢铁料消耗，通过长期数据积累，系统可推荐出对应钢种的最优生产模式，可提高炼钢厂生产效率的同时降低生产成本。废钢及钢铁包物流跟踪系统页面如图 2 所示。5结束语通过对炼钢厂废钢与钢铁包物流跟踪体系的综合研究成果与分析，可知其不仅提高了生产效率，同时还降低了生产成本，数字转型催生了炼钢产业的新机遇。通过全程监控与智能优化技术的应用，提高了炼钢厂的运作效率，最大限度地发挥资源效益。未来，技术突破将不断提升，系统应用领域将进一步扩大，提升炼钢厂生产智能化与灵活性，助力打造优质产能。在数字时代的背景下，废钢及钢铁包物流跟踪系统在炼钢环节的成功应用展现出引领示范作用，产业升级与可持续发展的经验逐渐积累，未来炼钢行业将实现智能化与高效化的发展趋势。参考文献1 黄东.炼钢物料跟踪管理系统在炼钢信息化应用中的探索J.软件，2022，43（2）：120-123+159.2 王晨，宋彦军，赵天蔚，等.以钢铁包为载体的炼钢-连铸智慧物流研究与应用 J.鞍钢技术，2023（2）：66-70.3 浦振宝，施晓峰.宝钢一炼钢铁钢包一体化智能管理系统的设计与应用 J.宝钢技术，2021（4）：73-78.图 2废钢及钢铁包物流跟踪系统页面范侠：废钢及钢铁包物流跟踪系统在炼钢厂中的应用15