中国冶金报丨水处理的“智慧眼”与“机器脑”

2020-06-11 17:35 评论 0 条

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5月21日,中国冶金报发布通讯《水处理的“智慧眼”与“机器脑”》,报道了中冶赛迪自主开发的钢铁行业首套自学习无人化水处理智能加药系统。该系统在传统的显示式絮凝控制系统(FCD)基础上,应用图像识别、大数据挖掘分析、自学习智能算法等一系列智能化、信息化技术进行优化及升级,实现了水处理过程混凝工艺的智能化控制,进一步推动了钢铁企业节能减排、智能制造发展,具有广阔的应用前景。报道指出,该系统解决了长期以来业内普遍关心而又亟待解决的典型难题:混凝加药系统如何实时响应来水水质的变化,从而确保最佳投药量,保证湛江钢铁中央水厂出水水质稳定保持100%的达标率。

全文如下


水处理的“智慧眼”与“机器脑”

随着《智能制造发展规划》等一系列国家战略的实施,各行业与信息化、智能化的深度融合已是大势所趋,同时,“智慧环保”“智慧水务”等概念也在不断冲击传统环保水处理行业。如何将“智能化”概念转变成实实在在的、能够为企业带来持续效益的智能化产品是行业共同思考的问题。


2019年10月28日,由中冶赛迪打造的世界首座钢铁行业水系统集中管控中心在宝武湛江钢铁正式上线运行,为全厂水处理装上了“智慧大脑”,打通了钢铁企业污废水零排放的“最后一公里”。其中,中冶赛迪聚焦污废水处理环节,自主开发的行业首套自学习无人化水处理智能加药系统,解决了长期以来业内普遍关心而又亟待解决的典型难题:混凝加药系统如何实时响应来水水质的变化,从而确保最佳投药量,保证湛江钢铁中央水厂出水水质稳定保持100%的达标率。


该系统在传统的显示式絮凝控制系统(FCD)基础上,应用图像识别、大数据挖掘分析、自学习智能算法等一系列智能化信息化技术进行优化及升级,实现了水处理过程混凝工艺的智能化控制,进一步推动了钢铁企业节能减排、智能制造发展,为钢铁企业带来了良好的经济效益,具有广阔的应用前景。


从人工到智能,水处理无人化成为现实

混凝沉淀工艺是去除水中杂质的一种传统净水方法,整个反应过程就是“卤水点豆腐”的过程,通过向浑浊水(如豆浆)中投加化学药剂(如卤水),促使水中杂质形成絮状物(如豆花),从而实现水中杂质与水的分离。在水处理混凝反应过程会产生随水流不断运动的絮状物,就像繁花落在水中,因此也将絮状物俗称为“矾花”。


就像卤水点豆腐过程中必须通过观察豆花的形状来决定卤水该加多少,目前钢铁企业的混凝工艺均采用类似的人工控制方法。该方法要求工人定时巡检,观察矾花形貌,并对反应效果的好坏进行判断,从而下达药剂投加量的控制指令。但这种模式需要大量有经验、有专业素质的人员参与,耗费了大量人力;也不能及时响应频繁的水质变化,造成该环节出水达标率不稳定;同时缺乏标准化的判断方法与手段,也造成了药剂作用发挥不充分,存在药剂浪费情况。可以这样说,该方法已经无法适应新时代钢铁冶金企业,乃至环保水处理行业智能化发展的新方向,无法适应新时代“智能制造”、“绿色制造”的新要求。


中冶赛迪对传统“肉眼识别+大脑判断”的人工控制过程进行了模拟和升级,自主研发了基于图像识别技术的“机器眼”与基于大数据智能算法的“智慧脑”,实现混凝反应过程“高效感知-智能决策-自动控制”的智能化管理。


该系统于2019年10月在湛江钢铁中央水厂应用,实现了混凝单元无人巡检、无人加药等智能化控制,保证出水水质达标率稳定达100%,相较人工模式,水质达标率提高约40%~50%,药剂投加量减少30%以上,每年可节约药剂成本数十万元


“机器眼”灵敏捕捉矾花形貌

水中漂移的矾花如同空中飞舞的柳絮,要清晰地捕捉到快速运动的矾花用于识别是有难度的,不仅图像要求清晰,而且还要长时间稳定连续运行。


针对上述要求,中冶赛迪开发了专用的水下矾花图像采集装置,该装置安装的最大工作深度可达50米,耐腐蚀性强,可长期放置于污水中,使用寿命长,同时自清洁功能保证了图像质量的长期稳定。目前,该“机器眼”安装于湛江钢铁中央水厂生产废水处理的高密池上,实现了对混凝工艺矾花的全天候不间断监控,再也不需要“老师傅”顶风冒雨到现场拍脑袋决策了。


“看”到矾花还不够,还必须能够“认识”它们,知道哪些是好的,哪些是差的,中冶赛迪针对矾花特性研制了图像处理算法,能够很好地辨别出矾花的“高矮胖瘦”,从而为“智慧脑”的运算提供了强大的支撑。


“智慧脑”决策,实现无人化控制

为了实现药剂投加量的精准控制,中冶赛迪通过具备自学习能力的智能算法构建了整个系统最核心的模块,用来决策的“智慧脑”。根据对进水水质参数的实时跟踪和矾花图像的实时识别,通过“智慧脑”的运算,就可以知道当前混凝反应效果的好坏,进而选择最优的加药方案。


由于“智慧脑”具有自学习的能力,也就具备了自适应能力,就是说能够根据系统运行过程中的数据进行算法的自我修正及自我升级,特别适用于水处理反应过程这种复杂多变的应用场景。


通过让电脑学会观察与决策,替代了传统模式中的人工巡检和手动加药过程,实现了智能化与无人化控制。


目前在湛江钢铁中央水厂运行的智能加药系统每天处理水量约2万立方米,过去每天需要至少6人次的巡检,现在已经不需要工人前往现场巡检了,甚至不需要在控制室远程控制加药,可以完全交由智能加药系统运行,大幅提高了工作效率与质量。


未来,中冶赛迪将以智能加药系统为突破口,联动水处理的上下游工艺,打造全流程的数字水厂、智慧水厂,助推国家钢铁企业甚至水处理行业的智能化、绿色化发展。





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本篇文章来源于微信公众号: 中冶赛迪集团

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