關於 異常工作負荷指引 ，我們在網路上蒐集到這些相關的討論、資訊與評價

#今日疫情重點【單日新增本土案例再破3百，下週是觀察期，陳時中：盼民眾週末待在家；篩檢人數過多，檢驗陰性者將不另行通知；雙北救護能量滿載，載送確診者成負擔，一般緊急救護資源被擠壓】

中央流行疫情指揮中心今召開記者會宣布，新增315例COVID-19（又稱新冠肺炎、武漢肺炎）確診案例，其中有312例本土案例、3例境外移入。本土案例中具萬華活動史者有107例、台北茶藝館73例、獅子會社團6例、彰化水果盤商5例，其他已知感染源24例、關聯不明72例、疫調中25例。

指揮中心指揮官、衛福部部長陳時中呼籲，下週是觀察期，可以看出這一週的防疫措施有沒有效果。尤其明後兩天是假日，希望民眾避免外出，要將人流降到最低，才能切斷傳染鏈。違反規定者，如偷偷開店、執意不戴口罩，內政部警政署將會嚴格查緝開罰。

確診病例每日增加數百例，年齡層又多數落在中老年人，指揮中心專家諮詢小組召集人、台大副校長張上淳表示，截至昨（20日），共有41例確診病患插管、3例使用葉克膜。由於中老年人感染病毒後，造成重症的比例也較高，張上淳說，專家諮詢小組已對臨床治療指引做修訂，包含使用類固醇、抗病毒藥物等，也請疾管署增加採購。

根據5月14日最新頒布的《新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)感染臨床處置暫行指引第十版》，台灣目前截至5月10日共1,184例確診病患中，年齡中位數31歲，一開始感染時，症狀最多的是咳嗽31.8%，再來是發燒26.9%、流鼻水/鼻塞17%、嗅覺異常11.8%和味覺異常8.0%。確診個案中，83%都是輕症或無症狀感染、11％肺炎、6%重症，死亡率1％。

今日陳時中也與美國衛生部長哈維‧貝西拉視訊，他表示，美國對台灣參與世界衛生組織WHO等相關組織表達支持。同時，陳時中說，台灣過去曾與美國衛生部簽訂醫衛合作備忘錄MOU，希望持續合作，也盼美方釋出疫苗。

■新增312例本土案例，台大醫院醫護零確診，但多5名工務人員確診

今（21日）新增的本土案例中，有170例男性、142例女性，年齡介於未滿5歲～90多歲，發病日 / 採檢日介在5月8日～20日。居住縣市新北市有144例（板橋區37例最多）、台北市127例（萬華區60例最多）、桃園市13例、基隆市9例、台中市及彰化縣5例、高雄市4例、宜蘭縣2例、屏東縣、南投縣、雲林縣各1例。（見今日全台新增病例圖）

而19日爆出台大醫院地下3樓工務室人員10人確診，其中有人具有萬華活動史，台大醫院緊急將全院8,000多人進行抗原快篩。張上淳表示，目前台大醫院已接近完成所有篩檢，醫護全數陰性，但工務室增加5人確診，累積15人確診。

除了台大醫院，也有其他醫院出現院內確診或感染的狀況。指揮中心醫療應變組副組長、疾病管制署副署長羅一鈞說，新北市立聯合醫院三重院區1名護理師確診，因照顧過確診患者被匡列隔離，後來確診；部立台北醫院也有1名護理師確診，本身有萬華活動史。

此外，三軍總醫院自15日主動擴大採檢住院病人，已採檢845人，但在18日驗出1名陽性病患。三軍總醫院副院長張峰義表示，這名陽性個案當初是因為心肌梗塞入院，沒有症狀，Ct值32。而院方隨即採檢全病房工作人員120人，第一波採檢55人陰性、第二波65人中，1名外包人力的護佐人員、1名同病房護理人員確診。目前還在釐清這些確診者的居家特性，了解是否在社區染疫再進入醫院。

三總也表示，目前已暫停收治新病人，並持續對病患與醫護工作人員健康監測。自今日起停止所有常規手術、停收新病人入院、門診即刻降載，也會對外包人員全面採檢。

至於和平醫院今日再傳出昨天1名呼吸治療病房助理確診，因未即刻匡列而讓另一名呼吸治療師確診。對此，羅一鈞回應，和平醫院日前進行全院800名醫護員工篩檢，結果發現3人確診，其中一名就是這位病房助理。他在5月11日出現輕微症狀、16日擴大採檢確診，院方與防疫單位隨即匡列第一圈、第二圈接觸者採檢。

羅一鈞說，當時這名呼吸治療師屬於第二圈接觸者，但他在5月14日接種疫苗，隔日出現發燒、喉嚨痛，判斷為疫苗相關症狀。按照標準作業流程觀察兩天，但症狀依然持續，到20日第二圈接觸者採檢發現陽性，目前已匡列同間呼吸治療病房34人列為風險對象，5人居家隔離、4名不同病房員工列為接觸者，該病房不進不出2週。

■各地擴大篩檢，陳時中：若篩檢陰性不另行通知

由於目前全台各縣市都在擴大採檢，有做快篩的縣市，同時也會做病毒核酸PCR檢驗，但PCR結果通常還需兩到三天，陳時中表示，這兩天出現確診個案在家裡留置太久的消息，中央已經積極溝通，也整備集中檢疫所，接下來快篩檢驗陽性，就直接送去集中檢疫所，等待PCR結果，若陰性則解除、陽性且輕症則持續待在集中檢疫所，該處都會配置護理、醫事人員進行健康監測。

陳時中說，因為目前採檢量大，陰性的人數也很多，導致陰性結果往往要讓民眾等待3天才會收到。現況的人力下要逐一通知有困難，因此已請健保署、疾管署合作，未來民眾檢驗結果出來若是陰性，就不會另外電話通知，會註記在「健保快易通」的APP上，但陽性依然會逐一通知。

量能整備部分，醫福會執行長王必勝說，目前中央的集中檢疫所，一共收治了690人，其中379人來自新北、304人來自台北。指揮中心已經緊急採購血氧偵測儀，提供入住民眾自行測量回報數值，一旦血氧下降就會緊急送醫。

醫院部分，除了北市和平醫院屬於專責醫院，現已完成清空，羅一鈞說，將有100多床可以收治確診病人；而新北市的專責醫院則是市立聯合醫院三重院區，也已啟動清空，成為最新一間的專責醫院。陳時中也表示，會儘速清空病床，自下週一起，專責醫院的其他病患住院將取消健保給付。

針對目前在一線的高風險醫護人員，希望可以先暫時不要回家避免傳染病毒給家人，是否有提供醫護專門住所？陳時中表示，目前多家醫院自己有宿舍，醫護有疑慮也可由醫院安排到旅館，未來會討論這一部分的補助方案。

■篩檢陽性人數增加，載送成負擔，一般緊急救護資源恐被擠壓

目前各地廣設社區篩檢站，檢驗出陽性的民眾增加。確診病患有傳播風險，因此過去一年都是由指定消防分隊的隊員著標準或三層防護衣，將確診患者送往醫院。

但疫情在上週快速變化，每日至少得載送百名病患。以北市為例，原先負責載送確診患診的建國分隊，這波疫情前一年每日載送趟數都在10趟以下，至多13趟，但上週起一天至少20趟以上，北市目前緊急動用另外3個高級救護分隊，共4個分隊（建國、永吉、後港、忠孝）一起支援。

一位官員透露，北市是由建國分隊主要負責載送確診患者，永吉分隊支援，「但疫情一下子大翻轉，過去還會評估病人是否高風險，再選擇穿哪種等級的防護衣出勤，現在每趟都以載送疑似確診個案的規格配置。」防護衣、口罩等物資，一天的用量就是去年一整年的10分之一，「所有過去一年的方法都不適用，相關應對措施也都還沒跟上。」

一位高救分隊的消防員向《報導者》表示，14日晚間陸續接獲多起載送確診病患的任務，「一開始一件一件載送，但到了深夜都送不完，最後用巴士一起載送，」台北市在18日宣布採用「後送大量確診專案」，成立專屬運輸車隊載送快篩、PCR陽性患者，除了救護車外，也徵調巴士。這名消防員表示，一台巴士一次載送約10名病患，再一起載送到集中檢疫所或旅館，一趟出勤往往需要3～7小時不等，出勤範圍會跨縣市，曾載往林口長庚、台大新竹分院等。巴士以外，除快篩的其他零星勤務，如自集中檢疫所將確診患者載到醫院，也是由分隊負責。

而新北市的狀況雖然不是由高救分隊專責，而是由8個消防分隊設立專責的「防疫分隊」，護送專車巴士載送確診病患到中南部的集中檢疫所，但每次出勤時間高達6～8小時，全身穿著防護衣的情況下，精神與體力的負荷很大。一名新北市防疫分隊的隊員私下表示，早上出門到傍晚還沒回來，在疫情緊繃人力不足的狀況下，勤二休一的班表已經排不出來。

消防員工作權益促進會理事蘇柏憲表示，疫情在短短一週快速變化，過去一年的作法已經無法因應，這幾日因應措施不斷更改，北市包含要求消防員全面停休支援、到改成三班制勤二休一，最後改回勤一休一，但無法另行補休或排休。「中央雖然不斷開會討論，但並沒有納入一線消防員的代表，因此一線聲音也很難即刻被聽見。」

更讓人憂心的是，蘇柏憲說，目前4個高救隊都已投入載送確診患者，但消防隊中，只有高級救護員（EMTP）可以執行緊急處置（ALS，進階生命救命術），為病患第一時間打針給藥。其餘一般救護隊員只能提供基本救護，這會讓緊急送醫的病患無法馬上獲得處置。

對此，北市副市長黃珊珊回應，確診患者需要由EMTP載送較安全，因此EMTP目前最重要的工作是將確診患者送進加強版防疫專責旅館，其他救護問題會由其他分隊協助因應。而新北市消防局則表示，因防疫分隊並非都是高級救護員，比較沒有EMTP全都投入防疫的狀況，但不足的救護能量，會由附近分隊補位。

■ 全國防疫會議：中央地方作法一致，交換熱區資訊

指揮中心副指揮官、內政部次長陳宗彥說明，上午防疫會議重點是確保中央與地方在作法和資訊上的一致性，避免各自為政。未來各縣市確診者的公共場所足跡，應審慎確認完畢後再公布，以防民眾恐慌或困擾。

針對熱區資訊和篩檢站設置，陳宗彥表示指揮中心已將熱區分析和建議方案提供給各縣市，作為設置篩檢站的參考依據，但熱區劃定是輔助防疫的內部工具，不會對外公布，地方政府亦應與中央同調。不過，目前各縣市增設的社區篩檢站皆會公告位置與服務時間等資訊，方便需要的民眾前往採檢。（見各縣市社區篩檢站位置：https://reurl.cc/WEeRvO）

針對外出佩戴口罩，指揮中心特別說明私人駕車的規定，車內只要有2人以上就要佩戴口罩，而獨自開車者因處密閉空間且未與他人接觸，可以不佩戴。在室外工作之勞工（如工地工程人員）有飲食的基本需求，在保持適當社交距離下可不佩戴口罩，但其餘時間皆應確實佩戴，以免傳染。陳宗彥表示，未來針對未佩戴口罩之民眾，以「先勸導、再開罰」為原則，中央與地方作法應一致。

面對不實訊息的傳播，陳宗彥今天列舉3個假消息澄清，請民眾勿隨意轉傳以免觸法：

● 「溪湖確診個案足跡至媽祖廟、全國超市、耳鼻喉科、黃昏市場」為不實訊息。
● 「行政院決議每人補助疫情援助金新台幣10,000元」為不實訊息。
● 「政府購買某廠牌COVID-19疫苗有10餘美元價差」為不實訊息。

陳宗彥補充，自5月1日～20日，警政單位查處60件假訊息，其中21件共42人送辦，剩餘39件調查中，希望將源頭抓出來，「你敢傳，我們就敢辦。」陳時中說，疫情嚴重期間，有心人士運用大家恐慌心理散布假訊息擾亂社會非常不應該，呼籲民眾要多加查證、不要任意轉傳。

■ 雙北擴充集中檢疫量能：北市推防疫旅館分級、新北成立疫調中心

台北市昨日篩檢1,240人，59人陽性，陽性率5.1%。為避免醫院滿載，市長柯文哲表示「將醫院分級的概念轉到防疫旅館來使用」，未來北市的防疫旅館分為三級：供國外入境者檢疫14天之「一般防疫旅館」、「居家隔離旅館」，以及收置快篩陽性或經PCR檢測確診的輕症與無症狀者入住的「加強版防疫專責旅館」。

柯文哲說明，前兩類型的防疫旅館風險較低，目前共有103家業者提供6,884間房間；而加強版防疫專責旅館現有4家業者投入，房間總數達351間，由安心檢疫所的人員來負責，待徵召的退休醫護人員受訓完成後也會加入服務。

傳出有確診者的萬華社福中心已完成清潔消毒，相關服務由中正社福中心接手，未來若有需要亦會請其他行政區支援。市府也說明，為降低直接接觸風險，第一線社工的居家訪視改由電訪進行，請民眾多加體諒。

新北市長侯友宜表示，昨日共篩檢1,993人，73人陽性，陽性率4.7%，因應本日三重大幅新增26例確診，明日將在當地增設篩檢站，合計新北將有8個社區篩檢站。

此外，為掌握疫情熱區，新北市由警察局和衛生局偕同成立疫調分析中心，侯友宜表示約10天的時間已投入200名警力，每日有80名警力上線，以「科學辦案」方式追蹤確診者足跡，擴大匡列接觸者，至昨日為止有2,496人在居家隔離中。侯友宜根據疫調資料指出，感染者有8成以上皆有萬華地區的活動或接觸史，會加強清消防堵。

侯友宜也指出，新北市將徵用飯店轉型設置集中檢疫中心，設有醫療組，由專業醫護團隊進駐，後勤組則由原飯店團隊負責，提供入住、食宿及環境衛生等事項，安全組則由新北市警局及保安警察負責維安及交通安排等工作，今日上午8點起完成設置準備，共有183床，將優先收治新北市的無症狀或輕症病患。

■台中緊急設朝陽科大快篩站，防堵疫情擴散

今天台中市新增5名確診案例，其中4例都跟18日確診的台中朝陽科大學生（案2514）相關，朝陽科大確診學生13日曾和20人到台中東協廣場唱KTV，昨天（20日）已有2位同場同學確診，今天再新增一男一女確診，同時段隔壁包廂另所大學的男大生也有一例確診，另一例是46歲女性，她的女兒是當天KTV在場人員的室友，女兒也驗出陽性，預計明天確認結果，朝陽科大KTV群聚案累計7例確診。台中市府已經透過實聯制，將5月13日晚上11點到隔天早上7點到東協美樂地唱歌的人員，通通找回來篩檢。

台中市府昨天緊急在朝陽科大設快篩站，台中市衛生局長曾梓展表示，台中有10家醫院設社區篩檢站，加上朝陽科大，昨天共快篩1,791例，其中陽性19例，進一步PCR核酸檢測，陰性14例，陽性1例，另有4例檢驗中。

衛生局表示，朝陽大學專案昨天共篩檢492例，目前有3例陽性；經PCR檢測後，1例陰性，2例檢測中。今天到中午12點為止，朝陽大學專案又篩了301例，有16例陽性，仍待PCR檢測，目前朝陽科大在校有800人，預計今天篩檢完畢。台中市長盧秀燕表示，由於疫情有擴大趨勢，台中市今天宣布，全市從今天到6月8日，所有餐飲店面一律禁止內用，戶外也禁止脫口罩飲食，採實聯制外送、外帶。

（文／陳潔、陳德倫、林慧貞；設計與資料整理／江世民、柯皓翔、戴淨妍；攝影／陳曉威、余志偉、林彥廷）

#延伸閱讀
【斷鏈的防疫線──確診者家人、醫護接觸者自力救濟下的防疫滑坡效應】https://bit.ly/2RzUNDW
【守住醫院、才能守住更多人：雙北疫情外溢全台，社區聯防如何儘速補位】https://bit.ly/3uZVaWG
【從武漢到世界──COVID-19（武漢肺炎）疫情即時脈動】http://bit.ly/2HMR2T6

#報導者 #COVID19 #本土案例 #確診 #社區篩檢站 #集中檢疫所 #防疫旅館 #院內感染 #快篩 #假訊息

#糖尿病治療藥物對心肌代謝的影響 (2)

#心肌代謝和心臟功能：對心臟病的臨床意義

心肌效率(Myocardial efficiency) 指的是在各種負荷條件下心肌耗氧量（MVO2）與幫浦工作之間的線性關係。當心臟氧化FAs而不是葡萄糖時，任何給定的心臟工作（壓力-容積區[PVA]）pressure-volume area [PVA] 的氧氣消耗量都會增加，形成MVO2的曲線的左移和向上移動。也就是血液中的FFA濃度增加所形成MVO2的曲線。值得注意的是，如果提供碳水化合物而不是FA時，曲線的斜率保持不變，亦即證明心臟做功增加所必需的的ATP，非特定於某一基質。

葡萄糖氧化比氧原子每個氧原子產生更多的ATP。當使用純葡萄糖作為基質時，僅基於P/O比的心肌效率將提高約12％至14％。但是，效率的真正差異要大得多，這表明當優先使用脂肪時，其他因素也會導致能量不足。FA氧化增加了非收縮性，即空載/基礎耗氧量，而不影響收縮效率。

與燃料利用偏好相關的心肌效率在導致HF發生的病理生理狀態中具有臨床意義。影響任何這些成分的疾病都可能改變心肌效率，並容易損害心肌收縮力。

#肥胖，胰島素阻抗和2型糖尿病

肥胖、T2DM與FFA及 LDL過量生產有關，進餐後脂肪組織存儲缺陷，以及對胰島素的抗脂解作用的抗性導致循環血漿FFA和甘油三酯濃度升高有關。心臟脂肪變性，肥胖患者和T2DM通常觀察到，合併有舒張功能障礙。已知FA代謝的先天性異常會引起早發性心肌病。

糖尿病心臟的特徵在於：
1）基質趨向增加脂肪酸利用率；
2）CK反應異常；
3）當面臨心肌缺氧或增加的工作量(代謝缺乏靈活性)時，無法將FA轉換為葡萄糖使用。

在胰島素阻抗狀態（例如T2DM和肥胖症）中，心肌代謝也有異常的改變。與正常的葡萄糖耐量個體相比，患有糖尿病前期者的心肌FA攝取量增加了63％，亦即糖尿病心臟增強了FAs對於總能量產生的貢獻，而付出葡萄糖，乳糖及酮的代價。心肌的FA吸取之增加，是由於血漿FFA濃度升高，但糖尿病心臟對於FFA的粹取也有所增加，說明了FA轉運和β-氧化酶上調。

從耗氧的角度來看，糖尿病心臟中高的FA /葡萄糖氧化比是不經濟的，因為燃燒FA所需的氧氣比碳水化合物需要更多的氧氣。此外，胰島素阻抗使糖尿病心臟在代謝上缺乏靈活性，當面對缺氧壓力時，無法將燃料利用偏好從脂肪轉換為葡萄糖，從而導致糖尿病患者發展為HF的風險增加。

HF和心臟肥大的代謝特徵
HF是多發性CVD的終點，與缺血性心肌病(Ischemic cardiomyopathy) 約佔在西方國家總HF發病率的三分之二。心臟肥大是在長期高血壓（全心臟肥大）和/或後急性心肌梗塞（節段性肥大）。隨著時間的流逝，肥大部分的能量消耗增加會導致細胞損傷和死亡，最終導致失代償性衰竭。目前用於收縮功能障礙的藥物療法僅限於通過利尿劑和降壓藥抑制神經內分泌活性和減少心臟工作負荷量。

當心臟暴露於不斷增加的工作量時，心肌耗氧量呈線性增加，形成利用氧氣產生收縮功的化學機械效率。與健康受試者相比，HF患者的MVO 2 -PVA關係曲線的斜率一直減小(圖3)。HF患者難以將FAs，葡萄糖和其他基質的能量轉換為可收縮的工作，尤其是在壓力和/或容量超負荷狀態下，並且心臟衰竭的特點是能量代謝的3個水平受到干擾：基質利用率，氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 和肌酸激酶反應(creatine kinase reaction)。

心臟肥大和HF的特徵是FA氧化下降，而有利於增強葡萄糖的攝取和糖分解及糖分解和葡萄糖氧化之間的解偶聯(uncoupling)。與此相符的是，與心臟移植相比，嚴重HF患者的人心臟中與FA氧化有關的酶的基因表達，脂質存儲和carnitine transport往下調整。衰竭的心臟使用FA轉換到碳水化合物利用的燃料偏好，有益於心肌效率。

衰竭的心臟會增加其酮的氧化。於心臟移植期間對嚴重心衰竭患者進行LV心肌活檢中，發現β-羥基丁酰輔酶A (β-hydroxybutyryl-CoA) 含量的增加和心肌酮利用途徑中限速酶SCOT(succinyl-CoA:3-oxoacid CoA transferase)的表現。另外，在心臟肥大和心衰的小鼠模型中，發現BDH1(β-hydroxybutyrate dehydrogenase-1)表達增加了3倍。然而，心臟特異性的BDH1缺陷型小鼠在壓力超負荷/缺血性激活情況下比同窩的對照組更易發生嚴重的LV功能障礙，這說明衰竭的心臟利用酮作為對FA（甚至可能是葡萄糖）容量降低。一項利用冠狀靜脈竇導管插入術的大型研究（87名左室射出分率[LVEF]> 50％的受試者和23名LVEF <40％的受試者）的研究指出，禁食狀態下LVEF降低的患者的消耗量幾乎增加了三倍。酮（16.4％比6.4％），脂肪是另一種主要的氧化燃料（71.4％）。值得注意的是，LVEF <40％的受試者中脂肪氧化率從85.9％降低至71.4％，主要被酮替代。與FAs（β-OHB的P / O比為2.50）相比，酮的氧化產生每摩爾氧更多的ATP，並且心肌中酮的提取率很高。基質偏好的這種變化被認為代表了心臟衰竭的適應性機制。

與健康心臟比較心衰竭的心肌切片檢查顯示ATP含量降低30％。與健康人相比，輕度至中度HF患者的人心肌中CK能量通量降低了約50％。擴張型心肌病在2.5年的隨訪中，心肌PCr/ ATP比的降低是心血管死亡的重要預測指標。

這些研究表明：
1）衰竭的心臟能量不足，易導致心肌細胞死亡和幫浦衰竭。
2）改善ATP產生和高能磷酸鹽代謝的方法是改善心臟衰竭患者心功能的潛在方法。
值得一提的是，與能量生成無關的新陳代謝也可能與某些形式的心肌病有關。

#藥物和代謝療法對心臟預後的影響
心肌功能障礙與生物能變化(bioenergetic changes)有關，在某些情況下可能會適應不良，並導致心臟肥大/損害。因此，標靶治療以心肌代謝為減少糖尿病性和衰竭性心臟的病理性左室重塑和心臟功能惡化提供了一種潛在的替代治療方法(中央圖）。可以將這些代謝干預措施添加到指引的藥物治療中，以提供全面的代謝血液動力學干預措施來減慢心臟病的進展。

#碳水化合物與FA的氧化比和心臟收縮功能

心臟對碳水化合物的氧化提供的每摩爾氧氣比脂肪具有更高的ATP產量，並使糖分解與葡萄糖氧化重新結合。因此，將心臟代謝轉向利用碳水化合物並將糖分解與葡萄糖氧化結合起來可提供一種改善急性環境中心肌效率的潛在策略。但是，僅當通過PDH的通量與糖分解通量匹配，從而(厭氧)糖分解的產物(如乳酸，NADH +和氫離子)不會積聚在心肌細胞中時，此方法才算成功。因此，這些方法可能不適用於慢性缺血性心肌病。

在NYHA Fc III的心衰竭病人，於冠狀動脈內輸注丙酮酸(pyruvate)，可以改善38%之心搏出量，及降低36%之肺楔壓。此外，NYHA Fc III-IV的心衰竭病人中，輸注30分鐘的二氯乙酸鹽(dichloroacetate)(一種PDH激酶的特異性抑製劑)可增加心肌乳酸的攝取和心搏出量，並將心肌耗氧量從19.3 ml /min降低至16.5 ml /min。這些數據表明，提供能量匱乏之衰竭中的心臟，使用代謝效率更高的燃料可以改善心肌ATP含量和LV收縮功能。值得注意的是，通過刺激丙酮酸的氧化(pyruvate oxidation) 而增加的心臟功能與使用傳統的血管增壓劑所觀察到的相似，但是沒有任何負能量消耗。

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資料來源：
J Am Coll Cardiol 2021, 77(16) 2022-2039#

【中鋼AI現場1：1千5百度高熱密閉生產環境如何監控？】高爐AI應用大剖析

中鋼靠間接量測高爐生產數據，一步步打開黑盒子，運用AI即時監控爐況，提早預測異常生產狀況即時應變

文/翁芊儒 | 2021-03-04發表
攝影／洪政偉

高爐之於鋼廠，是不可或缺的一環。飄洋渡海的鋼鐵原料從港口上岸後，會先由煉焦工廠製成焦炭、燒結工廠製成燒結礦與鐵礦，加入其他次要原料後，就會來到鋼鐵融煉的第一站，高爐。

高爐的作用，就是透過一連串高溫熔融反應，將鋼鐵原料煉成鐵水。雖然說起來容易，實際上，高爐卻是一個複雜的煉鐵反應器。中鋼煉鐵廠高爐二課課長許雍達解釋，每一座高爐，都集合了非常多系統於一身，包括了爐體本身冷卻系統、熱風爐、原料輸送、出鐵、爐氣處理、頂壓回收發電、噴媒等環節，每個系統互相搭配，才能維持高爐穩定運作。

這個系統中，真正煉製鐵之處，就是外觀形似巨大養樂多瓶的高爐爐身。其運作原理，是從上方加入煉鐵原料，以一層焦炭、一層燒結礦與鐵礦的方式，盡量將原料均勻散布其中，再透過周邊的熱風爐，將空氣加熱，從高爐下部的鼓風嘴鼓進高爐，來加熱、還原，將鐵礦石融煉成鐵水與爐渣。

熔煉過程中，中鋼也透過鼓風嘴噴吹粉煤，來取代部分焦炭作為還原劑，可降低煉焦爐的負荷，並有利於爐熱調節；而爐內產生的高爐氣，也能在淨化後用來發電，並作為熱風爐及廠內的燃料，來達成節能、減少碳排放的效益。最後的鐵水與爐渣，則會分開取出，各自進行下一步的加工或販售。

許雍達指出，這套高爐生產的做法，早從十多年前就持續運作至今，但在過去，高爐內部高溫、密閉且不易觀測，難以得知爐況是否符合預期，「比如原料一層一層加入之後，到底分佈均不均勻？又要如何在爐溫下降之前，提早預測來因應？」

這些問題，隨著IoT與AI技術日漸成熟，中鋼開始蒐集更多生產數據，逐步翻轉過去熟悉的高爐運行操作。

落地27項高爐智慧應用，更即時掌握高爐生產動態

中鋼約從3年前開始，致力於研發高爐AI，不只開發高爐爐況監控的相關應用，也開發周邊設備的AI應用，比如原料輸送帶的預測維修、熱風爐生產效率與耗能監控、現場人員的安全監控等，截至今年初，已經完成27項高爐智慧應用的開發，依據應用的特性與適用場域，分散部署在4座高爐中。

由於高爐本身就像是一個黑盒子，為了掌握高爐的生產狀況，中鋼在高爐上裝設了多種感測器，就是要靠各種生產數據，一步步將盒子打開。

比如說，從高爐上方布料時，雖然是均勻旋轉布料，但實際布料情況還是會依據爐內氣流變化而改變，為了監控布料狀況並適時調整，中鋼在布料槽裝設了料面溫度儀與輪廓儀，來掌握布料形狀與高溫氣體的分布情形。在爐壁上，中鋼也裝測了溫度感測器，透過爐壁溫度變化頻率，來預測爐壁冷卻元件是否受侵蝕、內部是否結塊。

不只如此，為了預測爐熱變化，中鋼量測出鐵口的鐵水溫度變化，參考操作條件、鐵渣的化性分析，開發AI預測未來爐熱；也運用爐溫爐壓分布的異常數值，找出發生管道流異常的可能性。透過更即時發現異常並自動預警，就是要讓產線人員盡早發現問題，才能提前調整生產參數來因應。

而且，針對所有開發的生產數據監控與AI應用，中鋼開發了綜合爐況評分機制，能從原料分佈、氣流狀況、目前風量、鐵水產量、爐內溫度等生產狀況，為高爐當下的運行表現評分，讓產線人員可以更直覺、快速地的了解當前高爐爐況，「中鋼自己設定的目標，是要隨時大於89分以上，」許雍達說。

克服AI落地挑戰，中鋼導入一站式生產數據監控平臺

中鋼過去開發AI應用時，是由技術人員設法取得生產數據，開發出AI模型，再由IT單位開發成應用程式，個別部署到現場中控室的單機電腦中。

許雍達指出，這個做法面臨了三大挑戰。首先，當時從生產環境蒐集到的資料，位於封閉式的生產系統中，為避免透過外部線路存取資料時，可能帶來的資安風險，「研究人員不能輕易的取得生產數據資料，分析費時費力。」

再加上，每一支開發完成的應用程式，都必須部署到中控室的單機電腦中，透過視窗介面來呈現，在應用程式分散在多臺電腦的情況下，增加了電腦、網路的維護工作。不只如此，隨著蒐集到的資料量更大，AI分析也需要更大量的硬體運算需求，原有的主機資源逐漸不敷使用。

這三大挑戰，讓中鋼在2019年底，率先在二號高爐場域，規劃建置AIoT智慧分析平臺，更找來研究部門、子公司中冠資訊共同研發，利用二號高爐在去年大修的期間，同步導入該場域。

這套AIoT平臺最主要的目的，是要將分散部署在不同電腦的AI應用，整合到同一個Ｗeb平臺中，讓員工只要以瀏覽器開啟入口網站，登入帳密，就能一站式管理高爐所有的生產資訊。

建置過程中，中鋼不只以Web介面重新設計AI應用儀表板，也將過去難以取得的生產數據整合到一個資料平臺，供技術人員更方便的分析取用資料，更建置了專屬AI應用的硬體資源，取代分散部署到電腦主機的方法。

許雍達指出，AIoT平臺上線後，中控人員不只能即時查看重要的生產資訊，當高爐發生任何異常狀況，平臺也會自動觸發告警，並顯示操作指引，讓員工可以依照指示排除異常，將異常狀況可能帶來的傷害降到最低。

比如說，當AI偵測到四號高爐的爐身發生結塊，就能利用過去一段時間的溫度變化，去推測結塊情形的演變，系統也會提供操作指引，來建議員工應使用哪一種應對模式，才不會導致結塊問題更嚴重。

處置完成後，員工也可以直接在介面中回報，將此次事故處理過程提交出去，作為歷史維運紀錄，而且，過去類似事故的處理方法與結果，也會同步附件於操作指引的介面中，提供緊急處理時參閱。

除了上線網頁版的AIoT監控平臺，中鋼也接續打造了行動裝置版本，只要安裝到手機上，具登入權限的中控人員，就能隨時隨地掌握生產即時動態，了解異常狀態資訊。

今年初，二號高爐完成大修，這套AIoT平臺已經導入二號高爐場域中。中鋼也正在規劃，要將AIoT平臺導入其他座高爐中。許雍達表示，更長久的計畫，則是要開發煉焦、燒結兩大原料加工廠的智能模組，並且整合到AIoT平臺來監控運用，「這樣一來，我們在高爐的現場就能看到原料加工廠的生產數據，如果有異況，高爐也能同步調整、配合。」

高爐AI應用大剖析

「高爐出了問題，就得降風停產，如果能見微知著，在發生狀況前預先防範，就能降低損失產量的風險。」中鋼技術部門代理副總經理鄭際昭，一句話點出高爐AI的重要性。

用AI煉鐵，導入27項高爐場域智慧應用，被中鋼視為第一個進化里程。27項應用中，中鋼不只開發高爐爐況分析監控，也開發周邊設備的AI應用，比如原料輸送帶的預測維修、熱風爐生產效率與耗能監控、現場人員的安全監控等。

其中，高爐本身的爐況監測，更是AI開發的重點任務，因為高爐就像是一個黑盒子，為了掌控高爐的生產狀況，中鋼得在高爐上裝設多種感測器，以AI監控生產數據，才能提前發現問題，並及早因應。

因此，在眾多應用中，中鋼特別介紹7項與高爐爐況分析相關的智慧應用，揭密1,500度高熱密閉的生產環境，如何靠AI監控。

1 爐內布料情形監控

技術關鍵 靠掃描感測儀器與熱像儀，偵測原料、粉塵、高溫氣體分佈狀況，並將資料視覺化

效用 監控氣流是否穩定、布料形狀是否符合預期

將原料從爐頂添加到高爐時，過去無法得知實際布料狀況，但現在，中鋼在爐頂布建掃描感測儀器，就能即時偵測原料在高爐內的分佈，同時透過爐內的熱像儀，掃描粉塵、高溫氣體的分佈，就能比對得知目前氣流是否穩定，布料形狀是否符合預期。中鋼也將量測到的數據，以視覺化的方式來呈現。

2 管道流預警AI

技術關鍵 透過AI判斷爐內壓力與溫度分布是否超過異常值，來預測管道流異常

效用 提早預測管道流異常發生可能性，調整生產參數來因應

一般來說，高爐運作的理想情況，是從下面鼓風，爐氣均勻往上傳遞，將原料還原熔融。但是，若爐氣無法穩定通過爐料，而是累積在某個區塊，就可能因為壓力蓄積過大往上竄出，造成爐頂洩壓閥排放，或造成設備損傷。「氣集中在一個地方，壓力大到一個程度就會往上衝，就好像人打嗝，不能等到衝上來，要想辦法及時拯救。」鄭際昭形容。

為了提早發現管道流的情形，中鋼在高爐爐殼上設置壓力量測與溫度量測點，分別將溫度與壓力的分佈視覺化呈現，若結合兩者數值，發現壓力差超過異常值，或是局部溫度過高，AI判斷為管道流異常可能發生，「系統會發出預警，引導操作人員先降低風壓、風量，」中鋼煉鐵廠高爐二課課長許雍達表示，越早預測出管道流異常，就能越早調整生產參數，來避免管道流發生。

3 爐壁厚度監測AI

技術關鍵 透過爐壁探鑽深度與周圍壁面溫度變化的關聯性，訓練AI靠爐壁溫度變化，判斷爐壁厚薄

效用 預測爐壁冷卻元件受損情形，安排檢修時程

高爐爐壁冷卻元件（冷卻壁）若被蝕破，就可能造成嚴重的生產危機。然而，單從高爐外觀，無法得知爐壁冷卻元件被侵蝕的程度，中鋼以往只能定期量測來推斷爐壁狀況，定期檢修，來降低意外風險。

要監測爐壁厚薄，中鋼在爐壁裝設測溫感測器，找出溫度與爐壁厚薄的關聯性。鄭際昭解釋，一般來說，爐壁變薄後，測得的爐壁溫度會升高，雖然鐵水在壁面結塊或脫落，也會造成可能造成溫度改變，但相較於正常爐壁狀況，溫度變化頻率會較為劇烈。

因此，中鋼以探鑽點位附近的歷史溫度變化，結合實際探鑽的厚度訓練AI模型，再套用到高爐其他測溫點位上，來推測爐壁不同位置的侵蝕狀況。

4 爐壁結塊預測AI

技術關鍵 透過爐壁溫度變化頻率預測結塊情形

效用 監測到爐壁溫度變化異常，提早因應避免結塊情形惡化

高爐溫度一旦降低，就可能造成鐵水冷卻結塊、附著在爐壁上，若爐壁的結塊大量滑落，導致爐氣異常溢出，就可能發生操作上的危險，「許多高爐曾經因為高爐內部結塊過大，掉落時打到鼓風嘴，導致鼓風元件受損漏氣。」許雍達說。

為了維持爐況穩定與操作安全，中鋼開發了爐壁結塊預測AI，當發現溫度變化波動越來越小，就能推測爐壁內部結塊，並提前調整高爐的生產條件，避免結塊情形更嚴重。

許雍達表示，這套AI應用目前部署在三、四號高爐，因為這兩座高爐的爐內冷卻元件形式與一、二號高爐不同，更容易發生產生爐壁結塊問題，較有應用AI的急迫性。

5 爐熱溫度預測AI

技術關鍵 量測出鐵口的鐵水溫度變化，參考操作條件、鐵渣的化性分析，學習預測未來爐熱

效用 預測未來2～4小時內的爐熱變化，提前調整生產參數來因應

對於正在生產鐵水的高爐來說，必須維持一定的爐熱，高爐才能穩地熔煉鐵水，若溫度異常大幅下降，就可能造成爐冷危機，需花費許多時間調整加熱，一旦惡化至鐵水凝固無法排出，復原工作會很困難。

「發生一次就是上億的損失，所以我們要盡可能避免走到這一步。」鄭際昭點出爐熱預測的重要性。

中鋼在建立爐熱溫度預測AI時，就是透過量測出鐵口的鐵水溫度變化，參考操作條件、鐵渣的化性分析，學習預知未來2～4小時的爐熱趨勢，藉此訓練出爐熱預測的AI，若預測到未來爐熱可能下降，就能即時調整生產參數，微調風溫、噴煤量，來維持爐熱的穩定。

6 鼓風嘴噴煤預警AI

技術關鍵 透過大量鼓風嘴噴煤影像訓練AI判斷異常

效用 自動化找出噴煤槍過短、噴煤口堵塞等異常影像，減少人力監控負擔

中鋼透過在鼓風嘴噴吹粉煤，來減少原料焦炭的使用，同時，也能透過粉煤噴吹量來調節爐熱。不過，粉煤噴吹的狀況，過去需要人工監控，透過攝影機將風口影像傳輸到中控室，來監測是否發生噴嘴阻塞、或是噴煤槍設備耗損的情形，而且，需監控的影像還不只一個，光是二號高爐就有30個風口影像需要監控。

為了減少人力的負擔，中鋼正在運用歷史監測影像，訓練影像辨識AI，來自動監診噴煤槍設備，找出噴煤槍過短、噴煤口堵塞等異狀。

7 高爐原料粒徑分析AI

技術關鍵 透過原料粒徑影像資料，訓練AI進行粒徑分析

效用 即時辨識原料粒徑大小與分布，調整入料情形來降低燃料率

將原料送入高爐時，若原料的粒徑大小符合預期、分布較平均，有助於爐況穩定、降低燃料率。中鋼甚至推算，高爐燃燒料率每減少1%，每年可以減少上億的燃料經費，因此，中鋼用AI來即時辨識原料的粒徑大小，即時計算進入到高爐原料粒徑分布，以及是否混雜到其他原料等情況，再根據分析結果來調整原料分布，有助於穩定爐況、降低燃料率。

附圖：光是二號高爐，中鋼就投資約5,700萬元來建置智慧應用，投資的金額雖大，但帶來的效益更可觀，預估每年可以降低成本3,270萬元，減少排放溫室氣體2,217噸。（攝影／洪政偉）

資料來源：https://www.ithome.com.tw/news/142938