达涅利同创废钢智能检测系统等级判定率国际领先

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1 概述

废钢铁是唯一可以替代铁矿石炼钢的绿色环保、可多次循环利用的再生铁素资源，广泛用于钢铁冶炼。随着工业化进程，废钢产生量和钢铁冶炼消耗量快速增加，废钢等级的识别判定和废钢质量的优劣直接关系到钢铁冶炼品种、质量和冶炼周期，直接影响企业效益，废钢质量的管理和冶炼使用已成为钢铁企业关注的焦点和重点。

在钢铁行业内，废钢的采购量巨大，目前每年废钢消费量超过1亿吨，存在多料型混装及掺杂问题，行业普遍以人工目测、卡尺测量和人员经验进行判定，具有人为主观随意性、效率低、准确率低等问题。

针对废钢种类多（如图1所示）、实际检测情景复杂、人工系统衔接等问题，达涅利同创信息科技（北京）有限公司（简称：DTI）设计了基于机器视觉和深度学习的全自动无人化废钢智能检测系统（Automatic Scrap Classification System，简称ASC），在国内首次实现了钢铁行业废钢验收全流程的无人化废钢等级智能识别与自动验定。ASC彻底改变了原有的废钢人工验判，远程客户端自动生成废钢等级判定报告，实现了人机实时交互，满足现代规模化钢铁冶金企业废钢采购和使用量化表征测试分析需求，实现了废钢物资自动扣杂功能，避免了人工扣杂的主观性，提高了判定结果的科学性。实现了智能制造降本增效的有机统一，企业效益、环境效益和社会效益的有机统一。

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2 废钢智能检测系统功能介绍

DTI梳理人工验质流程，结合现场针对废钢种类多、废钢形状不规则、料型混装等特点，设计了基于机器视觉、深度学习、神经元网络、以及大数据技术的全自动无人化废钢智能检测系统。该系统主要由车辆自动分配、废钢远程监控、废钢智能识别三个主要部分组成：

1）车辆自动分配：可根据需求将废钢车辆自动分配到指定卸料点；

2）废钢远程监控主要功能包括异常处理，远程实时监控；

3）废钢智能识别主要功能包括废钢等级智能判定、自动计算扣杂、数据分析、判定结果传送等。

3 达涅利废钢智能检测系统解决的问题

1）废钢车辆从入厂到卸料、检验、出厂、数据抛送ERP系统，无需人工干预，从而避免人为错误，并提高了数据的准确性和效率，同时减轻了人员劳动强度。图2为废钢智能检测流程。

2）车辆自动分配系统（见图3），根据炼钢需求废钢料型及随机算法，自动分配车辆卸料地点，避免人为指定。

3）车辆在卸废钢的全过程中，实时抓拍废钢图片，并从不同角度抓拍，既为废钢等级识别提供了大量图片，也为模型分析计算提供基础数据。

4）在每个卸料口安装自助终端机，系统智能判定的废钢等级实时显示在自助终端机上，供车辆司机实时查看，并进行确认，从而实现了人机实时交互。

5）减员增效。在人员优化方面，以某钢厂为例，实施前废钢验质人员共38人，项目实施后人员减少为12人，优化26人。

6）在供需关系方面，为质量溯源提供数据支撑，达成了公平公正，提高了废钢供应商满意率，降低了公司采购风险。

7）报表分析。电脑和手机同时可以实现数据查询与积累，识别的废钢等级可用于智能炼钢，准确把握废钢料型尺寸对炼钢生产的影响。

8）提供手机APP数据输入、系统控制及报告查询。

9）智能废钢检测系统能够自动识别密闭件、半密闭件、橡胶件、铸铁件等危险品以及超长超大件，在保证安全的基础上，提高炼钢质量。

10）经项目实践认证，废钢智能检测系统的判定率达到95%。

智能废钢检测系统已签项目合同包括意大利ABS钢铁厂、中国山西建龙钢铁公司（见图4）、河钢集团石钢公司、阿城钢铁、建龙北满特殊钢公司、西林钢铁、乌海包钢万腾钢铁公司等。

2020年11月13日，中国钢铁工业协会在山西运城组织召开科技成果评价（鉴定）会，对DTI开发的全自动无人化废钢智能检测系统的科技成果进行了评价（鉴定）。评价（鉴定）委员会专家考察了现场应用实际，听取了成果完成单位的汇报，审阅了所提交的鉴定资料，经质询和讨论，形成鉴定意见如下：

1）针对废钢种类多、实际检测情景复杂、人工系统衔接等问题，开发了基于机器视觉和深度学习的全自动无人化废钢智能检测系统，首次实现了废钢验收全流程的无人化废钢等级智能识别与自动验判。

2）研发了基于扫描路径最优化的摄像机角度自适应调整算法，提高了拍摄图像的清晰度和拍摄效率，通过级联卷积神经网络目标检测算法，实现了废钢图像的高效精确分类，废钢等级识别准确率达到国际先进水平。

3）基于历史数据图像数据库，开发出智能识别废钢等级的多维度卷积神经网络模型和收储中的废钢等级分类检测系统，实现废钢物资自动扣杂功能，提高废钢等级判定的科学性。