應(yīng)用背景：

在氯堿行業(yè)，次氯酸鈉濃度的實(shí)時(shí)檢測(cè)同時(shí)不受游離堿和溫度的影響，同時(shí)檢測(cè)出游離堿的濃度，一直是世界性難題;實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)有效氯和游離堿的濃度既可以通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)反饋給DCS工藝系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)控生產(chǎn)穩(wěn)定性，又可以通過(guò)游離堿的濃度來(lái)判斷氫氧化鈉剩余情況來(lái)調(diào)整通入氯氣，達(dá)到安全的目的，真正實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人。

應(yīng)用案例：

某客戶(hù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)次氯酸鈉的生產(chǎn)將氯氣通入氫氧化鈉，客戶(hù)的產(chǎn)品的品類(lèi)較多，次氯酸鈉的最終產(chǎn)品會(huì)分為不同的有效氯含量和游離堿含量;尤其在生產(chǎn)低堿的次氯酸產(chǎn)品的時(shí)候，一旦氫氧化鈉被完全反應(yīng)后，還持續(xù)通入氯氣過(guò)量就會(huì)導(dǎo)致溢出，氯氣是劇毒氣體，一定要避免此類(lèi)事件的發(fā)生。

目前客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)是通過(guò)工人經(jīng)常性的，不定時(shí)的使用PH試紙檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)室也會(huì)間隔一定時(shí)間取樣進(jìn)行精確檢驗(yàn)，這種檢驗(yàn)方式存在實(shí)時(shí)性不高、PH試紙檢測(cè)不準(zhǔn)確、浪費(fèi)人力、不安全這些問(wèn)題。

國(guó)工智能AI全域光譜儀：

根據(jù)客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)情況，我們采用的是防爆型視鏡光譜傳感器。防爆型微型視鏡光譜傳感器對(duì)于傳統(tǒng)的視鏡、光譜傳感器分離的產(chǎn)品，該傳感器具有安裝更加方便，受環(huán)境干擾更小，使用安全性更高特點(diǎn)，并且不受游離堿和溫度等因素的影響，在檢測(cè)有效氯濃度的同時(shí)也能檢測(cè)游離堿濃度，更有利于實(shí)時(shí)準(zhǔn)確判斷反應(yīng)進(jìn)度和反應(yīng)終結(jié)點(diǎn)。

儀器內(nèi)置光源發(fā)射的多通道的光通過(guò)視鏡發(fā)射窗口射向流通池內(nèi)的液體樣品，光穿透檢測(cè)樣品，被樣品部分吸收后攜帶成分信息的透射光穿過(guò)接收窗口返回到傳感器感光組件。組件模塊將來(lái)自樣品透射光轉(zhuǎn)換為光譜數(shù)據(jù)，光譜數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)入光譜控制主機(jī)進(jìn)行模型計(jì)算分析。用戶(hù)可通過(guò)web訪問(wèn)光譜控制主機(jī)檢測(cè)界面，光譜檢測(cè)分析結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在檢測(cè)界面上，并通過(guò)opcua協(xié)議推送至用戶(hù)PLC、DCS控制系統(tǒng)以及MES等其他管理系統(tǒng)，可以及時(shí)得知反應(yīng)程度。

①：傳感器通訊是否正常

②：傳感器是否正在工作

③：傳感器時(shí)間

④：連續(xù)檢測(cè)按鈕

⑤：電控閥門(mén)按鈕

⑥：檢測(cè)間隔時(shí)間

⑦：有效氯結(jié)果

⑧：游離堿結(jié)果

⑨：管路溫度

客戶(hù)需求

檢測(cè)次氯酸鈉生產(chǎn)過(guò)程中有效氯和游離堿的濃度;

檢測(cè)精度要求千分之三;

將檢測(cè)結(jié)果接入到生產(chǎn)DCS系統(tǒng)。

改造方案：

下圖是我們根據(jù)客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)的管道情況，進(jìn)行改造加裝國(guó)工智能AI全域光譜儀后的檢測(cè)全貌。

圖中圈1的地方為手動(dòng)閥，當(dāng)打開(kāi)其中一個(gè)手動(dòng)閥，物料即流經(jīng)管道，接著打開(kāi)電磁閥(圈2)物料先經(jīng)過(guò)Y型過(guò)濾器(圈3)，再經(jīng)過(guò)視盅(圈6)，然后充滿(mǎn)光譜儀(圈4)一直流經(jīng)至取樣口(圈5)，打開(kāi)取樣口進(jìn)行取樣送檢，同時(shí)光譜儀開(kāi)始檢測(cè)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果出來(lái)后，我們將同批次光譜檢測(cè)的物料有效氯的含量參數(shù)和游離堿的含量參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，以此類(lèi)推，進(jìn)行大量取樣檢測(cè)標(biāo)定過(guò)程。檢測(cè)結(jié)果在光譜控制柜(圈7)上直接顯示。

采集數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型

將次氯酸鈉中有效氯含量和游離堿含量多個(gè)批次分別進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，有效氯含量不受溫度影響，直接用線性回歸做模型訓(xùn)練即可，游離堿會(huì)受溫度影響，我們?nèi)×藥讉€(gè)溫度下的堿的數(shù)據(jù)找出關(guān)系溫度關(guān)系，增加了溫度補(bǔ)償，溫度變化大的情況下也能給出游離堿準(zhǔn)確結(jié)果。

氯采集的數(shù)據(jù)優(yōu)化圖譜后

氯優(yōu)化完的線性關(guān)系

游離堿采集的數(shù)據(jù)優(yōu)化圖譜后

堿優(yōu)化完的線性關(guān)系

堿三個(gè)溫度下的線性關(guān)系

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果

項(xiàng)目?jī)r(jià)值

通過(guò)AI全域光譜實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，原有的PH檢測(cè)法基本已經(jīng)不再采用，現(xiàn)場(chǎng)人員巡檢的時(shí)候直接查看現(xiàn)場(chǎng)顯示數(shù)據(jù)，中控室通過(guò)查看DCS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)控制工藝;實(shí)驗(yàn)室每次生產(chǎn)的檢測(cè)密度和工作量有很大降低。

綜上所述，國(guó)工智能AI全域智能光譜儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)管道內(nèi)物質(zhì)的反應(yīng)進(jìn)度和反應(yīng)終結(jié)點(diǎn)，減少了取樣、送樣、接收樣品、實(shí)驗(yàn)室離線檢測(cè)的次數(shù)，通過(guò)光譜可在線檢測(cè)、響應(yīng)速度快，為客戶(hù)降低了時(shí)間成本、人力成本、實(shí)驗(yàn)室維護(hù)成本，同時(shí)還提高了生產(chǎn)效率和安全性，有利于客戶(hù)在生產(chǎn)過(guò)程中做出準(zhǔn)確判斷與決策，在產(chǎn)品品質(zhì)監(jiān)控以及原料投放方面起到了重要作用。