分析冶金自動化中人工智能的應用方式

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用方式

韓駿
首秦金屬材料有限公司煉鋼部

人工智能系統的技術誕生于20世紀，而在其發展中逐步應用于各行各業的生產過程中，實現了眾多技術的自動化過程，提高了相關產品的質量和產量。冶金行業也不例外。本文通過分析我國現階段冶金自動化中人工智能的應用方式，提出了提高其應用水平的幾點措施。

冶金自動化；人工智能；應用方式

一、在冶金自動化中人工智能的作用及意義

冶金工業的生產是具有傳熱以及傳質的復雜化學反應工業生產，在冶金產品的生產過程里，一般數學模型的設計，可以應用人工智能技術，從而實現高爐、燒結、以及配料等智能化控制。而冶金自動化中人工智能的作用，主要體現為以下幾個方向。一方面，提高了冶金產品的質量。另一方面，降低了生產環節的制造成本。最后，金屬物質的回收方面也有很大提升。而且目前我國的人工智能技術，已經實現了動態化的過程，從而節約了在冶煉過程中的時間比例，以便在相同的時間內，生產出更多的冶金產品，從而提高了實際產量。所以冶金工業的智能化是促進其行業發展的重要方式，也是我國科技發展中重要一環。

二、冶金自動化中人工智能的應用方式

（一）冶金專家系統的應用方向

目前世界多國已經可以將冶金專家系統應用于高爐系統中，為高爐建模和診斷以及監控做出了合理的系統規劃和實際應用。其重要方向包括熱風爐流量的設定、布料狀態的技術評估、鐵水含硅量的預報、數據的采集和處理、高爐內部爐溫的預測、爐況分析的診斷和監控等。以多核的高爐框架自動化為基礎，進行了設計和比對。應用Volterra高爐系統的數據進行驅動建模，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，實現了在線操作的可能。專家系統也廣泛應用到了冶金自動化的其他生產領域，包括爐外精煉、轉爐過程中氧槍的吹煉、鐵水脫硫過程的技術控制、冶金機械產生故障時的診斷、鏈條爐智能控制方式、燒結礦配料的優化應用、鋁電解槽參數控制與優化、焊接設計工藝中的使用和冶金工廠設計方法等。

（二）軋制和冶煉過程人工智能控制的應用

智能化模型、模糊邏輯、進化計算以及人工網絡神經，是冶金生產中廣泛應用人工智能的方式。利用控制和建模的方式，完善了冶金生產中的應用。這些方式已經應用于燒結過程的控制方法、轉爐煤氣控制溫度的應用、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張力、板帶雙輥連鑄控制半固態鎂合金的狀態、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品的質量建模過程。

（三）礦井人工智能災害處置系統和安全監控系統的應用

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。而我目前已經廣泛應用礦山智能安全系統，而且形成了一定的規模。通過神經網絡技術，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的應用能力。在礦井冶金生產過程中，受到多方面因素影響，包括人工因素和設備因素，以及自然環境因素等，而且也受到煤塵和氣體的影響，各種因素復雜聯系，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網絡而言，可以通過歷史案例進行趨勢發展的精準預測，因而可以在礦井安全預測的工作中廣泛應用。例如通過學習算法和反向傳播的神經網絡，能夠實現非常準確的礦井安全預測。在冶金工業發展的同時，對礦井安全環境技術的智能化也有所提高。其中基于礦井災害處理系統中，應用人工智能機器人系統，模塊化異構應用于災害處置系統，其系統具備模塊體積小、構建簡單、應用便捷、多樣化的模塊結構特點，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系統的應用

我國器視覺和模式識別的冶金生產系統，應用范圍主要包括蒸汽管網壓降時的系數辨識，以及冶金材料成分與識別分析，而產品質量檢驗和監控也應用于冶金生產過程中。例如自動識別系統，在機器視覺寬厚板噴碼的應用中，可以快速完成現場噴碼的精準要求。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，可以識別目標區域的圖像，而且可以在保留細節圖像的基礎上，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中的應用

智能機器人的廣泛應用，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對生產人員的傷害。尤其在搬運、鍛造、以及鑄造方向上，智能機器人的應用得到了極大的推廣，不僅提高了生產力，也提高了我國對人工智能化的應用技術水平。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用存在很大的空間范圍。

三、提高冶金自動化中人工智能應用水平的措施

（一）加大技術開發以及應用的投資

在冶金行業的發展中，計算機技術的控制尤為重要，目的是滿足生產過程中的工藝要求，能夠在建立復雜的數學模型中，進行多層次的運算過程，從而實現智能化的模型和算法。在這一發展方向上，應當借鑒發達國家的先進技術以及冶金經驗，同時利用我國現代的計算機技術和自主知識產權，創新發展新型智能控制系統的應用，以及專家系統的創新方式。此外，加大設備的研究方向，投入重要科研基金，逐步實現冶金行業的全方面智能化技術。

（二）優化冶金企業中人工智能管理的布局

人工智能化的廣泛應用，普及到冶金行業的各個方向，以及生產環節中，極大地降低了傳統生產中的人力需求。更多的資金將投入于大型設備的購置，以及養護和技術管理方向，傳統的生產管理方式也需要改進。為了適應冶金生產人工智能化的布局管理，管理者應當在以往經驗的總結中，全面規劃人工智能的應用方式，從而配合人力物力提高生產能力。而且應當注重企業內部信息管理的更新換代以及技術提升，針對人工智能化的生產特點進行管理，從而實現更為實際的應用方式。

[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用優先出版[J].冶金自動化,2015,（01）：65-67