本報(bào)記者 陶海銀 通訊員 余云飛
隨著《智能制造發(fā)展規(guī)劃》等一系列國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，各行業(yè)與信息化、智能化的深度融合已是大勢(shì)所趨。同時(shí)，“智慧環(huán)保”“智慧水務(wù)”等概念也在不斷沖擊傳統(tǒng)環(huán)保水處理行業(yè)。如何將“智能化”概念轉(zhuǎn)變成實(shí)實(shí)在在的、能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)持續(xù)效益的智能化產(chǎn)品，是行業(yè)關(guān)注思考的問(wèn)題。
2019年10月28日，由中冶賽迪打造的世界首座鋼鐵行業(yè)水系統(tǒng)集中管控中心在寶武湛江鋼鐵正式上線運(yùn)行，為全廠水處理裝上了“智慧大腦”，打通了鋼鐵企業(yè)污廢水零排放的“最后一公里”。其中，中冶賽迪聚焦污廢水處理環(huán)節(jié)，自主開發(fā)的行業(yè)首套自學(xué)習(xí)無(wú)人化水處理智能加藥系統(tǒng)，解決了長(zhǎng)期以來(lái)業(yè)內(nèi)普遍關(guān)心而又亟待解決的典型難題：混凝加藥系統(tǒng)如何實(shí)時(shí)響應(yīng)來(lái)水水質(zhì)的變化，從而確保最佳投藥量，保證湛江鋼鐵中央水廠出水水質(zhì)穩(wěn)定保持100%的達(dá)標(biāo)率。
該系統(tǒng)在傳統(tǒng)的顯示式絮凝控制系統(tǒng)（FCD）基礎(chǔ)上，應(yīng)用圖像識(shí)別、大數(shù)據(jù)挖掘分析、自學(xué)習(xí)智能算法等一系列智能化、信息化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化及升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了水處理過(guò)程混凝工藝的智能化控制，進(jìn)一步推動(dòng)了鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、智能制造發(fā)展，為鋼鐵企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。
從人工到智能 水處理無(wú)人化成為現(xiàn)實(shí)
混凝沉淀工藝是去除水中雜質(zhì)的一種傳統(tǒng)方法，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程就是“鹵水點(diǎn)豆腐”的過(guò)程，通過(guò)向渾濁水（如豆?jié){）中投加化學(xué)藥劑（如鹵水），促使水中雜質(zhì)形成絮狀物（如豆花），從而實(shí)現(xiàn)水中雜質(zhì)與水的分離。在水處理混凝反應(yīng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生隨水流不斷運(yùn)動(dòng)的絮狀物，就像繁花落在水中，因此也將絮狀物俗稱為“礬花”。
就像鹵水點(diǎn)豆腐過(guò)程中必須通過(guò)觀察豆花的形狀來(lái)決定鹵水該加多少，目前鋼鐵企業(yè)的混凝工藝均采用類似的人工控制方法。這種模式需要大量有經(jīng)驗(yàn)、有專業(yè)素質(zhì)的人員參與，耗費(fèi)了大量人力；有時(shí)也不能及時(shí)響應(yīng)頻繁的水質(zhì)變化，造成該環(huán)節(jié)出水達(dá)標(biāo)率不穩(wěn)定。同時(shí)，因缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的判斷方法與手段，也造成了藥劑作用發(fā)揮不充分，存在藥劑浪費(fèi)情況。可以這樣說(shuō)，該方法已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新時(shí)代的鋼鐵生產(chǎn)乃至環(huán)保水處理行業(yè)智能化發(fā)展的新方向，更無(wú)法適應(yīng)新時(shí)代“智能制造”“綠色制造”的新要求。為此，中冶賽迪對(duì)傳統(tǒng)“肉眼識(shí)別+大腦判斷”的人工控制過(guò)程進(jìn)行了模擬和升級(jí)，自主研發(fā)了基于圖像識(shí)別技術(shù)的“機(jī)器眼”與基于大數(shù)據(jù)智能算法的“智慧腦”，實(shí)現(xiàn)混凝反應(yīng)過(guò)程“高效感知-智能決策-自動(dòng)控制”的智能化管理。
該系統(tǒng)于2019年10月在湛江鋼鐵中央水廠應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了混凝單元無(wú)人巡檢、無(wú)人加藥等智能化控制，保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率穩(wěn)定達(dá)100%，相較人工模式，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率提高約40%~50%，藥劑投加量減少30%以上，每年可節(jié)約藥劑成本數(shù)十萬(wàn)元。
“機(jī)器眼”靈敏 清晰捕捉礬花形貌
水中漂移的礬花如同空中飛舞的柳絮，要清晰地捕捉到快速運(yùn)動(dòng)的礬花用于識(shí)別是有難度的，不僅圖像要求清晰，而且還要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。
針對(duì)上述要求，中冶賽迪開發(fā)了專用的水下礬花圖像采集裝置，該裝置安裝的最大工作深度可達(dá)50米，耐腐蝕性強(qiáng)，可長(zhǎng)期放置于污水中，使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)自清潔功能保證了圖像質(zhì)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定。目前，該“機(jī)器眼”安裝于湛江鋼鐵中央水廠生產(chǎn)廢水處理的高密池上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝工藝礬花的全天候不間斷監(jiān)控，再也不需要“老師傅”頂風(fēng)冒雨到現(xiàn)場(chǎng)“拍腦袋”決策了。
“看”到礬花還不夠，還必須能夠“認(rèn)識(shí)”它們，知道哪些是好的，哪些是差的。中冶賽迪針對(duì)礬花特性研制了圖像處理算法，能夠很好地辨別出礬花的“高矮胖瘦”，從而為“智慧腦”的運(yùn)算提供了強(qiáng)大的支撐。
“智慧腦”決策 實(shí)現(xiàn)無(wú)人化控制
為了實(shí)現(xiàn)藥劑投加量的精準(zhǔn)控制，中冶賽迪通過(guò)具備自學(xué)習(xí)能力的智能算法構(gòu)建了整個(gè)系統(tǒng)最核心的模塊，用來(lái)決策的“智慧腦”。根據(jù)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)跟蹤和礬花圖像的實(shí)時(shí)識(shí)別，通過(guò)“智慧腦”的運(yùn)算，就可以知道當(dāng)前混凝反應(yīng)效果的好壞，進(jìn)而選擇最優(yōu)的加藥方案。
由于“智慧腦”具有自學(xué)習(xí)的能力，也就具備了自適應(yīng)能力，就是說(shuō)能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行算法的自我修正及自我升級(jí)，特別適用于水處理反應(yīng)過(guò)程這種復(fù)雜多變的應(yīng)用場(chǎng)景。通過(guò)讓電腦學(xué)會(huì)觀察與決策，替代了傳統(tǒng)模式中的人工巡檢和手動(dòng)加藥過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了智能化與無(wú)人化控制。
目前，湛江鋼鐵中央水廠運(yùn)行的智能加藥系統(tǒng)每天處理水量約2萬(wàn)立方米，過(guò)去每天需要至少6人次的巡檢，現(xiàn)在已經(jīng)不需要工人前往現(xiàn)場(chǎng)巡檢了，甚至不需要在控制室遠(yuǎn)程控制加藥，可以完全交由智能加藥系統(tǒng)運(yùn)行，大幅提高了工作效率與質(zhì)量。
未來(lái)，中冶賽迪將以智能加藥系統(tǒng)為突破口，聯(lián)動(dòng)水處理的上下游工藝，打造全流程的數(shù)字水廠、智慧水廠，助推我國(guó)鋼鐵企業(yè)甚至水處理行業(yè)的智能化、綠色化發(fā)展。
《中國(guó)冶金報(bào)》（2020年05月21日 04版四版）
