近日,广州街头几个神秘垃圾桶引发不少行人围观。在老小区、CBD和美食街三处独具广州特色的空间各有1个互动垃圾桶,镶嵌着该区域特有的垃圾:杂七杂八的生活垃圾、办公耗材、外卖打包盒。每当人们把垃圾丢进去,显示屏上的数字会跳动,告诉人们这些垃圾在科技的力量下,能够多转化成多少电能。
据了解,这是阿里云的“人工智能垃圾焚烧发电优化技术”互动装置,旨在让公众了解垃圾焚烧发电对社会的正向价值,也提出了“AI+垃圾焚烧发电”的新命题。
垃圾焚烧发电是朝阳产业,市场潜力巨大。不过,对于垃圾焚烧企业来说,垃圾的成分变化多端,如何提升焚烧控制的稳定性,是一个重要的技术挑战。
传统的操作过程中,由焚烧工程师通过调节焚烧炉的各种参数,确保垃圾焚烧充分、蒸汽量稳定,这样一方面减少锅炉设备受损,另一方面可以更稳定发电并降低烟气污染物的排放。但是,每天的生活垃圾不一样,成分也很复杂,一年四季受温度和湿度影响不断变化,要做到稳定的燃烧很不容易。
长久以来,焚烧控制主要依赖人的判断和经验积累,这背后可能隐藏着三个问题。
此外,经验还存在天花板。即便再有经验的老师傅,也只能做到对一部分参数的认知,而整个垃圾焚烧过程涉及上千种参数,远超出人脑的计算与理解能力。
引入AI:数据+模型+经验=最优参数推荐
人工智能的加入,会带来更多想象空间:通过AI将经验与数据中的隐性知识转变为显性知识,并嵌入到机器中,让机器协助人类来完成复杂焚烧过程的复杂决策与控制。但摆在眼前的问题是,垃圾焚烧领域鲜有数据科学家,懂行业机理模型的数据科学家更是风毛菱角,行业算法处于空白。于是,阿里云工业大脑团队与固废行业企业一起,将数据与算法上的优势,与行业专家经验结合,共同开发垃圾焚烧工艺优化算法,优化垃圾焚烧的稳定性。
工业大脑落地场景的选择至关重要。数据可用性、风险可控、可实施、高收益与可复用是选择优先场景需要考虑的关键因素。
第一步:关键参数识别(选择食材)
垃圾焚烧的全过程充斥着复杂的物理与化学变化,涉及多达2000+个实时测点数据,因此需要过滤出对焚烧稳定性影响最大的关键参数。通过历史数据分析与专家经验,识别出包括推料行程、推料动作、一次风量、一次风压、二次风量、炉膛温度、烟气含氧量、主蒸汽压力等多达30个测点数据,用于下一步的分析与模型训练。
第二步:模型训练(调试配方)
第三步:算法辅助决策(菜谱生成)
该阶段,算法模型分析的结果通过API接口的方式把推荐工艺参数实时的提供出来。产品配套的人机交互界面,会直接部署到工厂控制室现场,可以实时的告诉工人,什么时候该推料,以及如何推料等操作建议。工人只需要按提示直接生产就可以了。
经过数月的密集研发和测试,双方团队开发出了首个AI垃圾焚烧优化方案,结合企业掌握的海量垃圾焚烧数据,AI可以进行更精准更稳定的监测、预判和及时调整。结果发现,过去,操作员4个小时内需要操作30次,才能让垃圾焚烧过程保持稳定,而如今在AI的协助下,干预6次即可。而且工业大脑辅助人的方式对比单纯人工操作,系统可以提升约1~2%的蒸汽产量,锅炉蒸汽量稳定性提升20%以上。