本報記者 陶海銀 通訊員 余云飛
隨著(zhù)《智能制造發(fā)展規劃》等一系列國家戰略的實(shí)施，各行業(yè)與信息化、智能化的深度融合已是大勢所趨。同時(shí)，“智慧環(huán)?！薄爸腔鬯畡?wù)”等概念也在不斷沖擊傳統環(huán)保水處理行業(yè)。如何將“智能化”概念轉變成實(shí)實(shí)在在的、能夠為企業(yè)帶來(lái)持續效益的智能化產(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)水系統集中管控中心在寶武湛江鋼鐵正式上線(xiàn)運行，為全廠(chǎng)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，自主開(kāi)發(fā)的行業(yè)首套自學(xué)習無(wú)人化水處理智能加藥系統，解決了長(cháng)期以來(lái)業(yè)內普遍關(guān)心而又亟待解決的典型難題：混凝加藥系統如何實(shí)時(shí)響應來(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(chǎng)出水水質(zhì)穩定保持100%的達標率。
該系統在傳統的顯示式絮凝控制系統（FCD）基礎上，應用圖像識別、大數據挖掘分析、自學(xué)習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，實(shí)現了水處理過(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)濟效益，具有廣闊的應用前景。
從人工到智能 水處理無(wú)人化成為現實(shí)
混凝沉淀工藝是去除水中雜質(zhì)的一種傳統方法，整個(gè)反應過(guò)程就是“鹵水點(diǎn)豆腐”的過(guò)程，通過(guò)向渾濁水（如豆漿）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)現水中雜質(zhì)與水的分離。在水處理混凝反應過(guò)程會(huì )產(chǎn)生隨水流不斷運動(dòng)的絮狀物，就像繁花落在水中，因此也將絮狀物俗稱(chēng)為“礬花”。
就像鹵水點(diǎn)豆腐過(guò)程中必須通過(guò)觀(guān)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(lèi)似的人工控制方法。這種模式需要大量有經(jīng)驗、有專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的人員參與，耗費了大量人力；有時(shí)也不能及時(shí)響應頻繁的水質(zhì)變化，造成該環(huán)節出水達標率不穩定。同時(shí)，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?？梢赃@樣說(shuō)，該方法已經(jīng)無(wú)法適應新時(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)法適應新時(shí)代“智能制造”“綠色制造”的新要求。為此，中冶賽迪對傳統“肉眼識別+大腦判斷”的人工控制過(guò)程進(jìn)行了模擬和升級，自主研發(fā)了基于圖像識別技術(shù)的“機器眼”與基于大數據智能算法的“智慧腦”，實(shí)現混凝反應過(guò)程“高效感知-智能決策-自動(dòng)控制”的智能化管理。
該系統于2019年10月在湛江鋼鐵中央水廠(chǎng)應用，實(shí)現了混凝單元無(wú)人巡檢、無(wú)人加藥等智能化控制，保證出水水質(zhì)達標率穩定達100%，相較人工模式，水質(zhì)達標率提高約40%~50%，藥劑投加量減少30%以上，每年可節約藥劑成本數十萬(wàn)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(dòng)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(cháng)時(shí)間穩定連續運行。
針對上述要求，中冶賽迪開(kāi)發(fā)了專(zhuān)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(cháng)期放置于污水中，使用壽命長(cháng)，同時(shí)自清潔功能保證了圖像質(zhì)量的長(cháng)期穩定。目前，該“機器眼”安裝于湛江鋼鐵中央水廠(chǎng)生產(chǎn)廢水處理的高密池上，實(shí)現了對混凝工藝礬花的全天候不間斷監控，再也不需要“老師傅”頂風(fēng)冒雨到現場(chǎng)“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(shí)現無(wú)人化控制
為了實(shí)現藥劑投加量的精準控制，中冶賽迪通過(guò)具備自學(xué)習能力的智能算法構建了整個(gè)系統最核心的模塊，用來(lái)決策的“智慧腦”。根據對進(jìn)水水質(zhì)參數的實(shí)時(shí)跟蹤和礬花圖像的實(shí)時(shí)識別，通過(guò)“智慧腦”的運算，就可以知道當前混凝反應效果的好壞，進(jìn)而選擇最優(yōu)的加藥方案。
由于“智慧腦”具有自學(xué)習的能力，也就具備了自適應能力，就是說(shuō)能夠根據系統運行過(guò)程中的數據進(jìn)行算法的自我修正及自我升級，特別適用于水處理反應過(guò)程這種復雜多變的應用場(chǎng)景。通過(guò)讓電腦學(xué)會(huì )觀(guān)察與決策，替代了傳統模式中的人工巡檢和手動(dòng)加藥過(guò)程，實(shí)現了智能化與無(wú)人化控制。
目前，湛江鋼鐵中央水廠(chǎng)運行的智能加藥系統每天處理水量約2萬(wàn)立方米，過(guò)去每天需要至少6人次的巡檢，現在已經(jīng)不需要工人前往現場(chǎng)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運行，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為突破口，聯(lián)動(dòng)水處理的上下游工藝，打造全流程的數字水廠(chǎng)、智慧水廠(chǎng)，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）
