分析冶金自动化中人工智能的应用方式

韩骏首秦金属材料有限公司炼钢部

分析冶金自动化中人工智能的应用方式

韩骏
首秦金属材料有限公司炼钢部

人工智能系统的技术诞生于20世纪，而在其发展中逐步应用于各行各业的生产过程中，实现了众多技术的自动化过程，提高了相关产品的质量和产量。冶金行业也不例外。本文通过分析我国现阶段冶金自动化中人工智能的应用方式，提出了提高其应用水平的几点措施。

冶金自动化；人工智能；应用方式

一、在冶金自动化中人工智能的作用及意义

冶金工业的生产是具有传热以及传质的复杂化学反应工业生产，在冶金产品的生产过程里，一般数学模型的设计，可以应用人工智能技术，从而实现高炉、烧结、以及配料等智能化控制。而冶金自动化中人工智能的作用，主要体现为以下几个方向。一方面，提高了冶金产品的质量。另一方面，降低了生产环节的制造成本。最后，金属物质的回收方面也有很大提升。而且目前我国的人工智能技术，已经实现了动态化的过程，从而节约了在冶炼过程中的时间比例，以便在相同的时间内，生产出更多的冶金产品，从而提高了实际产量。所以冶金工业的智能化是促进其行业发展的重要方式，也是我国科技发展中重要一环。

二、冶金自动化中人工智能的应用方式

（一）冶金专家系统的应用方向

目前世界多国已经可以将冶金专家系统应用于高炉系统中，为高炉建模和诊断以及监控做出了合理的系统规划和实际应用。其重要方向包括热风炉流量的设定、布料状态的技术评估、铁水含硅量的预报、数据的采集和处理、高炉内部炉温的预测、炉况分析的诊断和监控等。以多核的高炉框架自动化为基础，进行了设计和比对。应用Volterra高炉系统的数据进行驱动建模，从而解决了人工控制热风炉加热不准确的情况，对空气量和煤气量的校正工作具有重要意义。也形成了全自动热风炉的燃烧控制，实现了在线操作的可能。专家系统也广泛应用到了冶金自动化的其他生产领域，包括炉外精炼、转炉过程中氧枪的吹炼、铁水脱硫过程的技术控制、冶金机械产生故障时的诊断、链条炉智能控制方式、烧结矿配料的优化应用、铝电解槽参数控制与优化、焊接设计工艺中的使用和冶金工厂设计方法等。

（二）轧制和冶炼过程人工智能控制的应用

智能化模型、模糊逻辑、进化计算以及人工网络神经，是冶金生产中广泛应用人工智能的方式。利用控制和建模的方式，完善了冶金生产中的应用。这些方式已经应用于烧结过程的控制方法、转炉煤气控制温度的应用、铝电解厂控制排烟过程、均衡控制套窑温度变化、加压站控制碳钢冷轧机煤气、控制铝轧机架的自适应张力、板带双辊连铸控制半固态镁合金的状态、高炉顶部控制压力、控制电弧炉钢温的平均值、加热炉控制温度水平以及保障轧钢产品的质量建模过程。

（三）矿井人工智能灾害处置系统和安全监控系统的应用

矿井安全的保障工作，一直是我国冶金工作的重点方向。一方面，要保障矿井的安全指标，另一方面，也是对冶金开采工作人员的生命安全保障。而我目前已经广泛应用矿山智能安全系统，而且形成了一定的规模。通过神经网络技术，对矿井安全进行预测，从而降低了对于人工救援可能造成的危险，而且也提高了灾害中救援系统的应用能力。在矿井冶金生产过程中，受到多方面因素影响，包括人工因素和设备因素，以及自然环境因素等，而且也受到煤尘和气体的影响，各种因素复杂联系，从而影响整体安全，所以在安全预测的方向上，是典型的非线性情况。而对于动力学非线性的神经网络而言，可以通过历史案例进行趋势发展的精准预测，因而可以在矿井安全预测的工作中广泛应用。例如通过学习算法和反向传播的神经网络，能够实现非常准确的矿井安全预测。在冶金工业发展的同时，对矿井安全环境技术的智能化也有所提高。其中基于矿井灾害处理系统中，应用人工智能机器人系统，模块化异构应用于灾害处置系统，其系统具备模块体积小、构建简单、应用便捷、多样化的模块结构特点，从而适用于井下灾害处置的需求。

（四）基于机器视觉和模式识别的冶金生产系统的应用

我国器视觉和模式识别的冶金生产系统，应用范围主要包括蒸汽管网压降时的系数辨识，以及冶金材料成分与识别分析，而产品质量检验和监控也应用于冶金生产过程中。例如自动识别系统，在机器视觉宽厚板喷码的应用中，可以快速完成现场喷码的精准要求。而SVM的AOD炉终点和机器视觉预测方法，可以识别冶炼的终点，能够识别高精度的预测。在对金属表面缺陷图像处理过程中，通过采用小波变换图像进行增强的方式，可以识别目标区域的图像，而且可以在保留细节图像的基础上，去除噪声，从而达到增强图像效果的目的。

（五）智能机器人在冶金工业中的应用

智能机器人的广泛应用，可以在冶金制造工艺中减少人工投入，从而避免有毒气体以及高温作业对生产人员的伤害。尤其在搬运、锻造、以及铸造方向上，智能机器人的应用得到了极大的推广，不仅提高了生产力，也提高了我国对人工智能化的应用技术水平。而且在矿井灾害处置中的作用，也让我们看到智能机器人的应用存在很大的空间范围。

三、提高冶金自动化中人工智能应用水平的措施

（一）加大技术开发以及应用的投资

在冶金行业的发展中，计算机技术的控制尤为重要，目的是满足生产过程中的工艺要求，能够在建立复杂的数学模型中，进行多层次的运算过程，从而实现智能化的模型和算法。在这一发展方向上，应当借鉴发达国家的先进技术以及冶金经验，同时利用我国现代的计算机技术和自主知识产权，创新发展新型智能控制系统的应用，以及专家系统的创新方式。此外，加大设备的研究方向，投入重要科研基金，逐步实现冶金行业的全方面智能化技术。

（二）优化冶金企业中人工智能管理的布局

人工智能化的广泛应用，普及到冶金行业的各个方向，以及生产环节中，极大地降低了传统生产中的人力需求。更多的资金将投入于大型设备的购置，以及养护和技术管理方向，传统的生产管理方式也需要改进。为了适应冶金生产人工智能化的布局管理，管理者应当在以往经验的总结中，全面规划人工智能的应用方式，从而配合人力物力提高生产能力。而且应当注重企业内部信息管理的更新换代以及技术提升，针对人工智能化的生产特点进行管理，从而实现更为实际的应用方式。

[1]本刊讯.《冶金自动化》编委蔡自兴荣获吴文俊人工智能科学技术奖成就奖[J].冶金自动化,2015,（01）：89-91

[2]蔡自兴.人工智能在冶金自动化中的应用优先出版[J].冶金自动化,2015,（01）：65-67