本報記者 陶海銀 通訊員 余云飛
隨著《智能制造發(fā)展規(guī)劃》等一系列國家戰(zhàn)略的實施，各行業(yè)與信息化、智能化的深度融合已是大勢所趨。同時，“智慧環(huán)保”“智慧水務”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”概念轉變成實實在在的、能夠為企業(yè)帶來持續(xù)效益的智能化產(chǎn)品，是行業(yè)關注思考的問題。
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)首套自學習無人化水處理智能加藥系統(tǒng)，解決了長期以來業(yè)內(nèi)普遍關心而又亟待解決的典型難題：混凝加藥系統(tǒng)如何實時響應來水水質的變化，從而確保最佳投藥量，保證湛江鋼鐵中央水廠出水水質穩(wěn)定保持100%的達標率。
該系統(tǒng)在傳統(tǒng)的顯示式絮凝控制系統(tǒng)（FCD）基礎上，應用圖像識別、大數(shù)據(jù)挖掘分析、自學習智能算法等一系列智能化、信息化技術進行優(yōu)化及升級，實現(xiàn)了水處理過程混凝工藝的智能化控制，進一步推動了鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、智能制造發(fā)展，為鋼鐵企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益，具有廣闊的應用前景。
從人工到智能 水處理無人化成為現(xiàn)實
混凝沉淀工藝是去除水中雜質的一種傳統(tǒng)方法，整個反應過程就是“鹵水點豆腐”的過程，通過向渾濁水（如豆?jié){）中投加化學藥劑（如鹵水），促使水中雜質形成絮狀物（如豆花），從而實現(xiàn)水中雜質與水的分離。在水處理混凝反應過程會產(chǎn)生隨水流不斷運動的絮狀物，就像繁花落在水中，因此也將絮狀物俗稱為“礬花”。
就像鹵水點豆腐過程中必須通過觀察豆花的形狀來決定鹵水該加多少，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、有專業(yè)素質的人員參與，耗費了大量人力；有時也不能及時響應頻繁的水質變化，造成該環(huán)節(jié)出水達標率不穩(wěn)定。同時，因缺乏標準化的判斷方法與手段，也造成了藥劑作用發(fā)揮不充分，存在藥劑浪費情況。可以這樣說，該方法已經(jīng)無法適應新時代的鋼鐵生產(chǎn)乃至環(huán)保水處理行業(yè)智能化發(fā)展的新方向，更無法適應新時代“智能制造”“綠色制造”的新要求。為此，中冶賽迪對傳統(tǒng)“肉眼識別+大腦判斷”的人工控制過程進行了模擬和升級，自主研發(fā)了基于圖像識別技術的“機器眼”與基于大數(shù)據(jù)智能算法的“智慧腦”，實現(xiàn)混凝反應過程“高效感知-智能決策-自動控制”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用，實現(xiàn)了混凝單元無人巡檢、無人加藥等智能化控制，保證出水水質達標率穩(wěn)定達100%，相較人工模式，水質達標率提高約40%~50%，藥劑投加量減少30%以上，每年可節(jié)約藥劑成本數(shù)十萬元。
“機器眼”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動的礬花用于識別是有難度的，不僅圖像要求清晰，而且還要長時間穩(wěn)定連續(xù)運行。
針對上述要求，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50米，耐腐蝕性強，可長期放置于污水中，使用壽命長，同時自清潔功能保證了圖像質量的長期穩(wěn)定。目前，該“機器眼”安裝于湛江鋼鐵中央水廠生產(chǎn)廢水處理的高密池上，實現(xiàn)了對混凝工藝礬花的全天候不間斷監(jiān)控，再也不需要“老師傅”頂風冒雨到現(xiàn)場“拍腦袋”決策了。
“看”到礬花還不夠，還必須能夠“認識”它們，知道哪些是好的，哪些是差的。中冶賽迪針對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”的運算提供了強大的支撐。
“智慧腦”決策 實現(xiàn)無人化控制
為了實現(xiàn)藥劑投加量的精準控制，中冶賽迪通過具備自學習能力的智能算法構建了整個系統(tǒng)最核心的模塊，用來決策的“智慧腦”。根據(jù)對進水水質參數(shù)的實時跟蹤和礬花圖像的實時識別，通過“智慧腦”的運算，就可以知道當前混凝反應效果的好壞，進而選擇最優(yōu)的加藥方案。
由于“智慧腦”具有自學習的能力，也就具備了自適應能力，就是說能夠根據(jù)系統(tǒng)運行過程中的數(shù)據(jù)進行算法的自我修正及自我升級，特別適用于水處理反應過程這種復雜多變的應用場景。通過讓電腦學會觀察與決策，替代了傳統(tǒng)模式中的人工巡檢和手動加藥過程，實現(xiàn)了智能化與無人化控制。
目前，湛江鋼鐵中央水廠運行的智能加藥系統(tǒng)每天處理水量約2萬立方米，過去每天需要至少6人次的巡檢，現(xiàn)在已經(jīng)不需要工人前往現(xiàn)場巡檢了，甚至不需要在控制室遠程控制加藥，可以完全交由智能加藥系統(tǒng)運行，大幅提高了工作效率與質量。
未來，中冶賽迪將以智能加藥系統(tǒng)為突破口，聯(lián)動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。
《中國冶金報》（2020年05月21日 04版四版）
