一、项目简介：
石化工业是我国、我省的支柱产业，也是我国推进5G+智能制造的重点领域。在石油化工行业中，乙烯工业显得尤为重要，因为乙烯是化学工业之母，产业链涵盖范围极广，乙烯工业生产水平通常代表着一个国家石化工业发展水平。乙烯裂解炉是乙烯工业中最重要的装置，乙烯裂解炉的技术水平不仅决定了乙烯产品的产量高低和品质优劣，还决定了整套乙烯生产装置的生产规模的大小。因此，乙烯裂解炉是乙烯生产装置的核心设备，在乙烯生产中乃至整套石油化工生产中都起到龙头作用。基于乙烯生产行业和市场对本项目的技术需求，拟构建基于5G全智能乙烯裂解炉云健康监测系统，包括基于5G的智能测温仪器、基于5G的观火孔门智能控制装置、基于5G的云数据平台。本系统中，提出了一种双相驱动同步的方法，以在水平运动期间旋转热探测器．从而实现炉管的自动批量温度测量。此外，开发了一种温度处理算法．用于自动识别炉壁和管表面温度，过滤掉异常温度．并在计算最终结果之前仅选择高质量的温度测量值。温度测量实验表明，双相驱动温度测量系统和温度处理方法不仅是有效而且是高效的。测温仪可检测本身电量的多少来分析是否充电，可以很好的实现续航。利用5G技术在通信带宽、实时性方面的巨大优势，引入图像技术实时分析、精密控制观火孔打开的角度，同时控制智能测温仪器进行测温作业，实现全自动、全智能、全天候、无人化操作。与传统的手动方式相比，使用所提出的系统获得的温度更稳定和准确。利用本监测系统可提高乙烯裂解系统的整体性能，提升裂解平台的自动化和智能化水平，进一步促进企业提质增效，更好地为裂解炉装置安全运行保驾护航，带动和辐射行业科技进步和转型升级。
图1：测温仪
图2：现场使用照片
二、项目亮点：
在目前的乙烯裂解装置中，要实现实时高精度的裂解炉管外壁温度测量，理论上可用红外热像仪进行分析，但红外热像仪价格昂贵，需配套复杂的图像分析处理软件，且可靠性低、操作不方便，因此极大地限制了它的推广应用。国内虽有少数石化企业采用，但从未真正用于裂解炉管外壁温度的实时监控，而仅仅是少量用于泄露、保温效率拍照。
目前，公知公用的测量裂解炉管外壁温度的方法是通过人工手持非接触的红外测温仪，经裂解炉观火孔，进行逐管定位、逐管测温。但此方法的观测范围有限、测温环境恶劣、炉管定位难、随意性强且测温的频率和准确性低。
而本项目提出的5G全智能乙烯裂解炉云健康监测系统，能够克服红外热像仪价格昂贵，可靠性低、操作不方便和人工手持炉管测温的弊端，达到可以在乙烯裂解炉恶劣的生产环境下实现化工裂解炉炉管智能监测全自动、全智能、无人化操作测量每个炉窗内所有炉管温度。并且实现化工裂解炉装置观火孔实时开启角度检测与精密同步控制：在化工裂解炉装置上实现观火孔电动液压控制，核心控制器进行无缝冷却处理，保证核心控制器工作在40℃以下；观火孔前设置高清摄像机，采集实时的图像信息，通过5G网络传递至云端服务器上处理。云端服务器上部署角度检测分析软件系统，优化深度学习算法，使其可实现分析观火孔开启角度，并进行精密同步控制。实现多智能测温仪器同时测温作业统一协调和分配机制，各智能测温仪器之间独立运行，互不干扰，协同工作；各智能测温仪器所测数据独立、有序、实时的存储到云端服务器；统一控制与检测多台智能测温仪器的运行状态与异常信息反馈。 仪器结构简单、易于实现、快捷有效、不对人体造成伤害。在显著降低员工劳动强度的同时也提高了结焦判断的准确性和实现实时的监控，还可能延长炉管的使用周期，减少因裂解炉装置的非计划停车。
三、创新创业经历：
2011年，项目组成立，开始进行乙烯裂解炉管测温相关方面研究。
2012年，与茂石化签订合作项目《乙烯裂解炉管外表面热点监测与智能分析系统》，研究经费65万元。
2013年，该项目《乙烯裂解炉管外表面热点监测与智能分析系统》成功验收。
2015年，继续优化设计，第二代产品完成终试。
2016年，第二代产品交付茂名石化乙烯裂解车间试用。
2018年，安全正常使用2年，受到茂石化公司推广使用。
2019年，完成茂石化196万的订单，并交付使用。
2021年，正常运行2年，受茂石化公司推荐至湛江中科，武汉中韩石化公司试用。
图片（含图表）：
图1 检测系统通讯网络结构示意图
图2 炉管扫描过程示意图
图3 测温仪、遥控器外观
图4 三方通讯握手机制流程图
创新点描述：
（1）全球首创了一种实现炉管温度自动测量的智能测温仪和驱动台（智能边缘设备），实现了高温炉管外表面温度自动测量。
（2）首次提出了一种“以点带面”的高温炉管外表面温度测量方法，实现了高温炉管外表温度的准确测量。
（3）首次提出了一种水平电机和旋转电机双向同步运行方法，实现了智能测温仪和驱动台的同步运动。
（4）首次提出了一种炉管外表面温度计算方法，实现了原始测量数据中炉管温度的甄别、提取、滤波和计算。
（5）首次提出了一种基于嵌入式卷积神经网络(CNN)的重管的识别方法，实现了测量过程中重管的高准确率鉴别。
项目成员信息：
陈润锋、18级、电气工程及其自动化
周俊发、18级、电子信息科学与技术
袁乐儒、19级、测控技术与仪器
张 霖、 19级、电子信息科学与技术
翁润鹏、19级、电气工程及其自动化
项目指导教师信息：
姓名：邱金波；职称：讲师；研究方向：嵌入式系统/云计算虚拟化技术
姓名：李启锐；职称：副教授；研究方向：
立项年份：2020年7月
项目论文:
Study of dual-phase drive synchronization method and temperature measurement algorithm for measuring external surface temperatures of ethylene cracking furnace tubes
发明创造名称：
一种关于裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度优化方法，专利号：CN20171132818.0
一种关于裂解炉炉管外壁温度计量的数据处理方法，专利号：CN201711328182.5
裂解炉炉管外壁与炉膛内壁的温度甄别方法及测量装置，专利：ZL201410666748.5
一种裂解炉炉管外壁测温仪驱动装置，专利号：ZL201510196180.X
一种裂解炉炉管外壁测温仪双向驱动同步方法，专利号：ZL201510196270.9
一种基于摆动导杆的乙烯裂解炉炉管壁温测量装置，专利号：ZL201720915864.5
一种基于曲柄摇杆的乙烯裂解炉炉管壁温测量装置，专利号：ZL201720915861.1
一种乙烯裂解炉炉管温度的连续测量装置，专利号：ZL201720915246.0
测温仪（乙烯），专利号：ZL201730538644.0
嵌入式DCNN和边缘计算的裂解炉重管温度识别方法，专利号：201910309296.8
基于嵌入式DCNN的乙烯裂解炉炉管重管识别方法，专利号：201910339874.2
一种乙烯裂解炉管温度诊断系统，专利号：201910340803.4
面向乙烯裂解炉管重管识别的嵌入式DCNN压缩方法 专利号：201910371736.2
软著：
乙烯裂解炉管外表面热点监测系统V1.0，登记号：2017SR440198
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获奖证书
广东省科学进步奖
吴文俊人工智能科学进步奖
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