韓駿首秦金屬材料有限公司煉鋼部
分析冶金自動化中人工智能的應(yīng)用方式
韓駿
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人工智能系統(tǒng)的技術(shù)誕生于20世紀,而在其發(fā)展中逐步應(yīng)用于各行各業(yè)的生產(chǎn)過程中,實現(xiàn)了眾多技術(shù)的自動化過程,提高了相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。冶金行業(yè)也不例外。本文通過分析我國現(xiàn)階段冶金自動化中人工智能的應(yīng)用方式,提出了提高其應(yīng)用水平的幾點措施。
冶金自動化;人工智能;應(yīng)用方式
冶金工業(yè)的生產(chǎn)是具有傳熱以及傳質(zhì)的復雜化學反應(yīng)工業(yè)生產(chǎn),在冶金產(chǎn)品的生產(chǎn)過程里,一般數(shù)學模型的設(shè)計,可以應(yīng)用人工智能技術(shù),從而實現(xiàn)高爐、燒結(jié)、以及配料等智能化控制。而冶金自動化中人工智能的作用,主要體現(xiàn)為以下幾個方向。一方面,提高了冶金產(chǎn)品的質(zhì)量。另一方面,降低了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的制造成本。最后,金屬物質(zhì)的回收方面也有很大提升。而且目前我國的人工智能技術(shù),已經(jīng)實現(xiàn)了動態(tài)化的過程,從而節(jié)約了在冶煉過程中的時間比例,以便在相同的時間內(nèi),生產(chǎn)出更多的冶金產(chǎn)品,從而提高了實際產(chǎn)量。所以冶金工業(yè)的智能化是促進其行業(yè)發(fā)展的重要方式,也是我國科技發(fā)展中重要一環(huán)。
(一)冶金專家系統(tǒng)的應(yīng)用方向
目前世界多國已經(jīng)可以將冶金專家系統(tǒng)應(yīng)用于高爐系統(tǒng)中,為高爐建模和診斷以及監(jiān)控做出了合理的系統(tǒng)規(guī)劃和實際應(yīng)用。其重要方向包括熱風爐流量的設(shè)定、布料狀態(tài)的技術(shù)評估、鐵水含硅量的預報、數(shù)據(jù)的采集和處理、高爐內(nèi)部爐溫的預測、爐況分析的診斷和監(jiān)控等。以多核的高爐框架自動化為基礎(chǔ),進行了設(shè)計和比對。應(yīng)用Volterra高爐系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行驅(qū)動建模,從而解決了人工控制熱風爐加熱不準確的情況,對空氣量和煤氣量的校正工作具有重要意義。也形成了全自動熱風爐的燃燒控制,實現(xiàn)了在線操作的可能。專家系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用到了冶金自動化的其他生產(chǎn)領(lǐng)域,包括爐外精煉、轉(zhuǎn)爐過程中氧槍的吹煉、鐵水脫硫過程的技術(shù)控制、冶金機械產(chǎn)生故障時的診斷、鏈條爐智能控制方式、燒結(jié)礦配料的優(yōu)化應(yīng)用、鋁電解槽參數(shù)控制與優(yōu)化、焊接設(shè)計工藝中的使用和冶金工廠設(shè)計方法等。
(二)軋制和冶煉過程人工智能控制的應(yīng)用
智能化模型、模糊邏輯、進化計算以及人工網(wǎng)絡(luò)神經(jīng),是冶金生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用人工智能的方式。利用控制和建模的方式,完善了冶金生產(chǎn)中的應(yīng)用。這些方式已經(jīng)應(yīng)用于燒結(jié)過程的控制方法、轉(zhuǎn)爐煤氣控制溫度的應(yīng)用、鋁電解廠控制排煙過程、均衡控制套窯溫度變化、加壓站控制碳鋼冷軋機煤氣、控制鋁軋機架的自適應(yīng)張力、板帶雙輥連鑄控制半固態(tài)鎂合金的狀態(tài)、高爐頂部控制壓力、控制電弧爐鋼溫的平均值、加熱爐控制溫度水平以及保障軋鋼產(chǎn)品的質(zhì)量建模過程。
(三)礦井人工智能災害處置系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用
礦井安全的保障工作,一直是我國冶金工作的重點方向。一方面,要保障礦井的安全指標,另一方面,也是對冶金開采工作人員的生命安全保障。而我目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用礦山智能安全系統(tǒng),而且形成了一定的規(guī)模。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),對礦井安全進行預測,從而降低了對于人工救援可能造成的危險,而且也提高了災害中救援系統(tǒng)的應(yīng)用能力。在礦井冶金生產(chǎn)過程中,受到多方面因素影響,包括人工因素和設(shè)備因素,以及自然環(huán)境因素等,而且也受到煤塵和氣體的影響,各種因素復雜聯(lián)系,從而影響整體安全,所以在安全預測的方向上,是典型的非線性情況。而對于動力學非線性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言,可以通過歷史案例進行趨勢發(fā)展的精準預測,因而可以在礦井安全預測的工作中廣泛應(yīng)用。例如通過學習算法和反向傳播的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),能夠?qū)崿F(xiàn)非常準確的礦井安全預測。在冶金工業(yè)發(fā)展的同時,對礦井安全環(huán)境技術(shù)的智能化也有所提高。其中基于礦井災害處理系統(tǒng)中,應(yīng)用人工智能機器人系統(tǒng),模塊化異構(gòu)應(yīng)用于災害處置系統(tǒng),其系統(tǒng)具備模塊體積小、構(gòu)建簡單、應(yīng)用便捷、多樣化的模塊結(jié)構(gòu)特點,從而適用于井下災害處置的需求。
(四)基于機器視覺和模式識別的冶金生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用
我國器視覺和模式識別的冶金生產(chǎn)系統(tǒng),應(yīng)用范圍主要包括蒸汽管網(wǎng)壓降時的系數(shù)辨識,以及冶金材料成分與識別分析,而產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和監(jiān)控也應(yīng)用于冶金生產(chǎn)過程中。例如自動識別系統(tǒng),在機器視覺寬厚板噴碼的應(yīng)用中,可以快速完成現(xiàn)場噴碼的精準要求。而SVM的AOD爐終點和機器視覺預測方法,可以識別冶煉的終點,能夠識別高精度的預測。在對金屬表面缺陷圖像處理過程中,通過采用小波變換圖像進行增強的方式,可以識別目標區(qū)域的圖像,而且可以在保留細節(jié)圖像的基礎(chǔ)上,去除噪聲,從而達到增強圖像效果的目的。
(五)智能機器人在冶金工業(yè)中的應(yīng)用
智能機器人的廣泛應(yīng)用,可以在冶金制造工藝中減少人工投入,從而避免有毒氣體以及高溫作業(yè)對生產(chǎn)人員的傷害。尤其在搬運、鍛造、以及鑄造方向上,智能機器人的應(yīng)用得到了極大的推廣,不僅提高了生產(chǎn)力,也提高了我國對人工智能化的應(yīng)用技術(shù)水平。而且在礦井災害處置中的作用,也讓我們看到智能機器人的應(yīng)用存在很大的空間范圍。
(一)加大技術(shù)開發(fā)以及應(yīng)用的投資
在冶金行業(yè)的發(fā)展中,計算機技術(shù)的控制尤為重要,目的是滿足生產(chǎn)過程中的工藝要求,能夠在建立復雜的數(shù)學模型中,進行多層次的運算過程,從而實現(xiàn)智能化的模型和算法。在這一發(fā)展方向上,應(yīng)當借鑒發(fā)達國家的先進技術(shù)以及冶金經(jīng)驗,同時利用我國現(xiàn)代的計算機技術(shù)和自主知識產(chǎn)權(quán),創(chuàng)新發(fā)展新型智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用,以及專家系統(tǒng)的創(chuàng)新方式。此外,加大設(shè)備的研究方向,投入重要科研基金,逐步實現(xiàn)冶金行業(yè)的全方面智能化技術(shù)。
(二)優(yōu)化冶金企業(yè)中人工智能管理的布局
人工智能化的廣泛應(yīng)用,普及到冶金行業(yè)的各個方向,以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,極大地降低了傳統(tǒng)生產(chǎn)中的人力需求。更多的資金將投入于大型設(shè)備的購置,以及養(yǎng)護和技術(shù)管理方向,傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式也需要改進。為了適應(yīng)冶金生產(chǎn)人工智能化的布局管理,管理者應(yīng)當在以往經(jīng)驗的總結(jié)中,全面規(guī)劃人工智能的應(yīng)用方式,從而配合人力物力提高生產(chǎn)能力。而且應(yīng)當注重企業(yè)內(nèi)部信息管理的更新?lián)Q代以及技術(shù)提升,針對人工智能化的生產(chǎn)特點進行管理,從而實現(xiàn)更為實際的應(yīng)用方式。
[1]本刊訊.《冶金自動化》編委蔡自興榮獲吳文俊人工智能科學技術(shù)獎成就獎[J].冶金自動化,2015,(01):89-91
[2]蔡自興.人工智能在冶金自動化中的應(yīng)用優(yōu)先出版[J].冶金自動化,2015,(01):65-67