目前，我國鋼鐵行業(yè)能源消費總量約占全國能源消費總量的九分之一，碳排放量占全國碳排放總量的15%左右。年初，工信部、發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部三部門發(fā)布的《關(guān)于促進鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，力爭到2025年，80%以上鋼鐵產(chǎn)能完成超低排放改造，噸鋼綜合能耗降低2%以上，水資源消耗強度降低10%以上，確保2030年前碳達峰。由此可見，“十四五”期間，鋼鐵行業(yè)面臨的能耗雙控目標(biāo)約束將越來越嚴(yán)格，節(jié)能降耗將是鋼鐵行業(yè)未來提升效能的重點工作。
截止2020年底，我國鋼鐵行業(yè)二氧化硫、氮氧化物和顆粒物排放量在全部工業(yè)行業(yè)中分別排名第三、第三、第一。據(jù)統(tǒng)計，鋼鐵行業(yè)脫硫、脫硝和除塵設(shè)施總數(shù)約為2.21萬套?！半p碳”目標(biāo)的提出對鋼鐵企業(yè)的環(huán)保設(shè)施運維提出了更高的要求，鋼鐵企業(yè)需要不斷提高環(huán)保設(shè)施污染治理能力，充分發(fā)揮環(huán)保設(shè)施功效，減少污染物和二氧化碳排放，為企業(yè)實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展提供關(guān)鍵支撐，環(huán)保設(shè)施的運維能力已成為決定鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排成效的重要因素。
針對環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施超標(biāo)排放，穩(wěn)定性波動較大，物耗能耗偏高的痛點，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會副會長單位、全國工商聯(lián)冶金商會副會長單位——昆岳互聯(lián)環(huán)境技術(shù)（江蘇）有限公司（簡稱：昆岳互聯(lián)）研發(fā)了多種基于機理模型的環(huán)保知識圖譜+基于大數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)算法模型，搭載邊緣智控一體機等智能硬件，應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域的多種工藝路徑，利用智能化、數(shù)字化等技術(shù)幫助鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)降本增效、節(jié)能降耗的目標(biāo)。
(邊緣智控一體機架構(gòu))
一、什么是邊緣計算
邊緣計算，是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺，就近提供最近端服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起，產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)，滿足行業(yè)在實時業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護等方面的基本需求。邊緣計算處于物理實體和工業(yè)連接之間，或處于物理實體的頂端。而云端計算，仍然可以訪問邊緣計算的歷史數(shù)據(jù)。邊緣計算的核心目標(biāo)就是“節(jié)能降耗”，通過新一代信息技術(shù)提升鋼鐵企業(yè)的運行效率，降低運行成本。00:09
昆岳互聯(lián)將環(huán)保治理和維護的專業(yè)知識形成代碼和軟件，并嵌入邊緣計算一體機中，就近布置在環(huán)保島的DCS邊緣側(cè)，與OPC、SERVER通過接口進行對接。通過數(shù)據(jù)的采集、分析、計算、下達指令，對環(huán)保島部分系統(tǒng)各設(shè)備進行定向操作。進而達到降低運行成本、提高運行效率的目的。
邊緣智控一體機利用人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)，還可以將設(shè)備故障預(yù)警與控制模型部署在DCS端，實現(xiàn)設(shè)備本體的智能化，并通過聲光報警進行故障實時報警，同時通知專家遠程實時監(jiān)測，結(jié)合數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)了分析數(shù)據(jù)快速指導(dǎo)生產(chǎn)與運維。
二、邊緣智控一體機的核心功能
通過邊緣計算技術(shù)與環(huán)保技術(shù)的融合，使環(huán)保專業(yè)知識進行代碼化與智能化，并嵌入到邊緣智控一體機中，解決了設(shè)備接入高實時、高流量、高可靠性的問題，并具備實時采集與實時控制的能力。
1） 解決影響出口煙氣質(zhì)量特征復(fù)雜問題
以脫硫工藝為例，目前多數(shù)鋼鐵行業(yè)煙氣脫硫影響參數(shù)過多，比如燒結(jié)機的出口的煙氣波動，脫硫劑的品質(zhì)不一樣，煙氣經(jīng)過的管道長，反應(yīng)效率不能時時檢測等眾多原因，各大DCS廠家的系統(tǒng)無法及時對環(huán)保島各參數(shù)進行優(yōu)化控制，傳統(tǒng)的控制為PID控制算法，難以滿足其控制的質(zhì)量與效益要求。
邊緣智控一體機利用機器學(xué)習(xí)的數(shù)理模型得到關(guān)鍵特征，通過主要特征參數(shù)來映射出關(guān)鍵控制參數(shù)模擬量，減少過多特征對出口煙氣質(zhì)量的干擾，將主要特征集中于過程控制的結(jié)果中，以優(yōu)化主要參數(shù)為目標(biāo)，其他影響參數(shù)兼顧，提高模型的魯棒性和普適性。
2）結(jié)合機理和機器學(xué)習(xí)算法解決傳統(tǒng)PID算法的滯后問題
工業(yè)煙氣環(huán)保裝置在其設(shè)計時，主要根據(jù)其反應(yīng)機理和煙氣最大負(fù)荷，這樣既導(dǎo)致環(huán)保島的物料和能源的浪費，也會給系統(tǒng)穩(wěn)定運行產(chǎn)生困擾，進口煙氣的管道長，脫硫等數(shù)據(jù)檢測需要一定的時間，會導(dǎo)致還原劑的加量忽高忽低，給本身系統(tǒng)穩(wěn)定運行產(chǎn)生困擾。
邊緣智控一體機采用前饋機理模型，通過環(huán)保工藝設(shè)計值預(yù)加還原劑的量，通過機器學(xué)習(xí)統(tǒng)計出來歷史數(shù)據(jù)即數(shù)理模型的優(yōu)化系數(shù)優(yōu)化調(diào)節(jié)還原劑的加量，以保證還原劑和循環(huán)泵的頻率更加合理，達到節(jié)能減排的目的。
3）解決系統(tǒng)誤差導(dǎo)致的自擾問題
環(huán)保設(shè)施本身由于維護和設(shè)備數(shù)據(jù)傳感器的問題不可避免的產(chǎn)生誤差，也不能通過多次測量避免這種偶然誤差，通過數(shù)據(jù)分析的手段可以精確的查找出數(shù)據(jù)本身的誤差還是測量誤差，通過正則、引入干擾系數(shù)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和卡爾曼濾波等數(shù)據(jù)處理的方法減少數(shù)據(jù)本身而非運行數(shù)據(jù)產(chǎn)生的擾動，使得系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)。
三、多場景算法模型
邊緣智控一體機依托昆岳工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（INECO平臺），實時采集環(huán)保設(shè)施脫硫、脫硝、除塵等工藝各項數(shù)據(jù)，結(jié)合控制模型與AI分析，對運行系統(tǒng)進行狀態(tài)監(jiān)測、智能控制，有效提高智能化控制比例，降低人員勞動強度，使排放達標(biāo)率達到100%，運維成本降低5%，節(jié)料5%~8%，節(jié)能8%~15% 。
(環(huán)保島運行智能控制)
1）環(huán)保煙氣治理工藝
2）適用場景及超低排放指標(biāo)
人工操作為主，操作頻繁，無法長周期自動運行
環(huán)保指標(biāo)波動大，時常不達標(biāo)
環(huán)保指標(biāo)控制較低，物料消耗過量
電耗較高
3）模型定制化
行業(yè)應(yīng)用
可以選擇適合鋼鐵、化工、建材等工業(yè)領(lǐng)域的快部署、快迭代、易運維。
標(biāo)準(zhǔn)模型指標(biāo)
可擴展數(shù)據(jù)模型和管理指標(biāo)，獲得直接面向業(yè)務(wù)場景的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。
訪問定制化
統(tǒng)一模型管理，自定義用戶交互組態(tài)，快速響應(yīng)和支撐業(yè)務(wù)工況變化。
（用戶看板）
從智能制造及數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢來看，邊緣計算技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的成功應(yīng)用已是必然。昆岳互聯(lián)秉承“讓節(jié)能減排更簡單”經(jīng)營理念，致力于成為國際一流的創(chuàng)新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)科技公司，專注為工業(yè)企業(yè)提供節(jié)能減排的系統(tǒng)解決方案。未來，昆岳互聯(lián)將持續(xù)在工業(yè)軟件、智能硬件和算法模型方面加大資金和人員投入，用數(shù)字技術(shù)推動工業(yè)企業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。
