钢铁冶金行业是典型的以流程型为主的混合型工业，具有原料来源繁杂、品类众多、工艺流程长、生产环境恶劣、安全风险高等特点。钢铁冶金制造流程实质上是含铁物料（即铁素流）等物质流在由工序／工位设备构成的生产流程网络中，沿加工工艺的流程路径在相应工序/工位设备上被加工，发生物理或化学变化来实现从原料到不同种类钢铁产品的过程。钢铁冶金工业过程主要包括原料、烧结/球团、焦化、炼铁、炼钢、连铸、轧钢、精整、检化验等工序，既有连续生产阶段又有离散生产阶段，属于以流程型为主的混合型制造行业。
冶金工业过程三维可视化系统通过冶金物理实体及流程在虚拟信息空间中的映射，以及物理实体和数字孪生体的实时交互，可以实现生产制造过程的实时在线监测与精准控制、物质流和能量流的调度优化、产品与设备的全生命周期管理等功能，从而提高钢铁冶金企业的产品质量，保障生产全流程的高效、安全、稳定运行，并进一步助力节能减排，促进钢铁冶金企业向绿色化、智能化转型升级。
冶金工业过程三维可视化系统主要面向炼铁、炼钢、轧钢、能环等生产工序，通过对全厂进行三维建模，通过数字孪生方式全方位动态展示冶金的生产、运输、使用的实时状况，实现生产运行三维可视化、高炉安全可视化及风险预警、铁运安全可视化及风险预警、炼钢安全可视化及风险预警、告警信息推送、以及后台数据服务功能。
1. 作业场景三维动态展示
冶金工业过程三维可视化系统对冶金生产流转所涉及到的建筑物、构筑物、设备等进行三维建模，实现高炉、铁路运输、炼钢车间的室内外模型三维展示。冶金工业过程三维可视化系统结合地理信息数据获得建(构)筑物、设备等的空间位置关系；结合车辆位置追踪数据获得车辆的实时位置；结合液态金属位置追踪数据获得液态金属总线实时生产情况及高温熔融金属罐的实时位置；通过可视化手段动态实现作业场景的三维动态展示。
1） 高炉运行动态展示
通过接入高炉运行实绩和高炉出铁状态信息，实时展示高炉运行状态，铁口出铁状态。
2） 铁路运输动态展示
液态金属运输从总体上展示高温液态金属在炼铁厂与炼钢厂之间运输流转情况，实时显示铁水罐车在高炉与炼钢厂运输的过程和状态。冶金工业过程三维可视化系统对液态金属流转经过的路线，包括高炉、运输铁路线、炼钢厂等，建立液态金属总线平面图，该图包含相关生产单位的准确地理位置关系、重点区域位置、空间距离等信息。
3） 炼钢运行动态展示
通过接入炼钢作业系统数据、行车运行数据等实时数据，三维动态展示行车、转炉、连铸的运行状态。
4） 监控视频联动
冶金工业过程三维可视化系统通过接入视频监控信号，当三维场景视角变化时，相应点位的摄像头会根据视角变化自动切换。当产生报警时，报警点附近的摄像头也会自动打开。
2. 炼铁操控中心
高炉炼铁作为钢铁冶金工业过程中液态金属产生的源头，其安全稳定运行是整个钢厂持续安全生产的重要保障。冶金工业过程三维可视化系统针对高炉运行过程中容易产生安全问题的方面进行了监测预警功能开发。
冶金工业过程三维可视化系统通过对真实炼铁产线的1:1建模，以 3D 的形式实现对烧结、高炉等工序的生产状态进行动画实时展示，同时对各工序关键信息进行实时数据推送。通过工序设备运转状态和工序信息两方面的有机结合，实现对产线的真实还原，相关人员能全面直观的了解整体产线的生产状况信息，为决策提供有效支撑。
1） 铁沟、风口区鹅颈管温度监测
对于铁沟烧穿，冶金工业过程三维可视化系统统接入铁沟热电偶数据，每分钟采集铁沟四个位置的温度数据，超过温度上限系统会进行报警；对于风口区鹅颈管，在底座四周均匀布设8 台红外摄像机，进行 24 小时不间断红外视频监控，自动分析画面中出现不正常的高温区域，如果温度越限则发出告警，对视频画面进行定期保存，供人工检查用。
2） 防护装置智能识别
冶金工业过程三维可视化系统接入高炉区域煤气报警器数据，根据煤气报警器实时数据，通过视频对进入指定区域的人员穿戴进行智能分析。当煤气浓度大于设定安全值时，系统分析门禁进入人员是否穿戴好了空气呼吸机，如果没有穿戴好，系统则进行报警，并进行抓拍留存记录。
3） 炉前区监控
在炉前区域安装视频监控，以炉前工着装和石棉防火帽为特征进行智能识别，如果发现穿戴不规范则进行报警，并进行抓拍留存记录。
4）高炉出铁状态智能判断与告警
冶金工业过程三维可视化系统通过监控高炉出铁时的液位信息、受铁重量信息、流嘴对位信息、铁水温度等信息，当液位超限、铁水罐重量超限及罐体对位不准时，系统将进行报警。
5） 铁水罐温度监测
在铁轨边铁水罐车必经之路两边布设红外摄像头，当铁水罐车经过的时候，通过后台分析系统自动判断铁水罐经过画面并在画面中居中的时候自动抓拍铁水罐两面的红外图像，并自动分析罐号及罐体表面最高温度，温度超限则在后台进行报警。通过布设在铁水罐车必经铁轨上的红外摄像头，自动抓拍在铁水罐经过时其两面的红外图像，自动分析罐号及罐体表面最高温度，温度超限则在后台进行报警。
3. 炼钢操控中心
冶金工业过程三维可视化系统通过对真实炼钢产线进行等比例建模，以三维可视化的方式对预处理、转炉、精炼、连铸等各工序的生产状态进行数字孪生实时展示，并对各工序关键信息进行实时数据推送。不仅可以实现对产线的真实还原，而且针对炼钢中容易产生安全问题的方面进行实时监控和预警。帮助相关人员能全面直观的了解整体产线的生产状况信息。
1） 炼钢车间吊运危险区人员监测
冶金工业过程三维可视化系统依据高温熔融金属罐实时位置数据及行车实时坐标对运行中的罐体进行三维动态展示，对不符合吊运安全规程的情况进行报警。同时，在行车上安装对地拍摄的摄像头，通过智能分析判断行车下方区域是否有人，若存在人员通过的情况，则通过语音或者声光驱离危险区域人员。
2） 转炉平台危险作业区人员识别
转炉平台危险区域安全监控的主要目的是对危险区域内人员活动产生的危险因素进行显示和报警。在虚拟场景中建立视频电子围栏，系统根据作业人员的作业内容、工种设置不同的报警级别，并对定位终端进行报警级别管理。
3） 行车运行安全监控预警
将炼钢厂吊运铁水、钢水、液渣的所有熔融金属行车的关键运行参数接入系统，并实现参数超限预警功能。
4） 行车吊钩就位检查
在出钢跨和转炉跨钢包起吊点安装视频监控拍摄钢包两侧挂耳，在行车起吊时，行车司机通过车内视频终端查看吊钩是否就位钩稳，辅助提升行车吊运安全。
5） 炼钢车间铁水罐、钢包跟踪可视化
冶金工业过程三维可视化系统通过接入炼钢作业系统数据，在三维场景中实时展示炼钢车间中铁水罐、钢包实时位置和状态信息，显示液压金属容器空罐或满罐状态，达到三维场景和物理空间一致的效果。
6） 转炉、连铸中间包温度监测
转炉：在转炉正前方安装热红外摄像头，后台自动分析转炉翻转状态，如果转炉处于炉口朝上和朝下两个位置则自动进行抓拍，并分析炉体高温点，超过设定值则进行报警；
中间包：在中间包周围布设 3 台热红外摄像机，检测表面温度是否越限；
在冶金工业过程三维可视化系统后台可以查看抓取的温度图片，以及温度记录、告警及变化情况。
7） 行车卷筒视频监控
在行车卷筒旁边布设监控摄像头，将视频画面接入到行车司机驾驶室和后端监控室，用以实时查看钢缆是否有乱绳的情况。
4. 轧钢操控中心
冶金工业过程三维可视化系统通过对真实轧钢产线进行1：1建模，再集成融合现有的多源异构数据，还原真实生产场景，并以3D可视化的形式对加热炉、主轧、精整等轧钢工序岗位的设备运转状态、产线内的物料等进行动态、实时的跟踪和管理，透明化生产流程，同时对各工序关键信息进行实时数据推送。
5. 能环公辅操控中心
能环公辅操控中心主要对关联度高和工艺相同的监控画面进行整合与重构，统一画面风格。结合人员操作习惯对相关操作框、报警、趋势、操作记录、视频联动等画面进行重构。
冶金工业过程三维可视化系统通过对冶金工业过程中最重要的炼铁、炼钢、轧钢、能环公辅等四大工序进行虚拟化呈现，实现了对工厂综合展示、工艺参数优化设计、生产过程仿真监控、产品质量管理、多级优化配料、设备在线监测运维、安全智慧监管等功能。
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