應(yīng)用背景：

在氯堿行業(yè)，次氯酸鈉濃度的實時檢測同時不受游離堿和溫度的影響，同時檢測出游離堿的濃度，一直是世界性難題;實現(xiàn)在線檢測有效氯和游離堿的濃度既可以通過實時數(shù)據(jù)來反饋給DCS工藝系統(tǒng)實時調(diào)控生產(chǎn)穩(wěn)定性，又可以通過游離堿的濃度來判斷氫氧化鈉剩余情況來調(diào)整通入氯氣，達到安全的目的，真正實現(xiàn)智能化無人。

應(yīng)用案例：

某客戶生產(chǎn)現(xiàn)場次氯酸鈉的生產(chǎn)將氯氣通入氫氧化鈉，客戶的產(chǎn)品的品類較多，次氯酸鈉的最終產(chǎn)品會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)品的時候，一旦氫氧化鈉被完全反應(yīng)后，還持續(xù)通入氯氣過量就會導(dǎo)致溢出，氯氣是劇毒氣體，一定要避免此類事件的發(fā)生。

目前客戶現(xiàn)場是通過工人經(jīng)常性的，不定時的使用PH試紙檢測，實驗室也會間隔一定時間取樣進行精確檢驗，這種檢驗方式存在實時性不高、PH試紙檢測不準(zhǔn)確、浪費人力、不安全這些問題。

國工智能AI全域光譜儀：

根據(jù)客戶現(xiàn)場情況，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，并且不受游離堿和溫度等因素的影響，在檢測有效氯濃度的同時也能檢測游離堿濃度，更有利于實時準(zhǔn)確判斷反應(yīng)進度和反應(yīng)終結(jié)點。

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

①：傳感器通訊是否正常

②：傳感器是否正在工作

③：傳感器時間

④：連續(xù)檢測按鈕

⑤：電控閥門按鈕

⑥：檢測間隔時間

⑦：有效氯結(jié)果

⑧：游離堿結(jié)果

⑨：管路溫度

客戶需求

檢測次氯酸鈉生產(chǎn)過程中有效氯和游離堿的濃度;

檢測精度要求千分之三;

將檢測結(jié)果接入到生產(chǎn)DCS系統(tǒng)。

改造方案：

下圖是我們根據(jù)客戶現(xiàn)場的管道情況，進行改造加裝國工智能AI全域光譜儀后的檢測全貌。

圖中圈1的地方為手動閥，當(dāng)打開其中一個手動閥，物料即流經(jīng)管道，接著打開電磁閥(圈2)物料先經(jīng)過Y型過濾器(圈3)，再經(jīng)過視盅(圈6)，然后充滿光譜儀(圈4)一直流經(jīng)至取樣口(圈5)，打開取樣口進行取樣送檢，同時光譜儀開始檢測，當(dāng)實驗室檢測結(jié)果出來后，我們將同批次光譜檢測的物料有效氯的含量參數(shù)和游離堿的含量參數(shù)進行標(biāo)定，以此類推，進行大量取樣檢測標(biāo)定過程。檢測結(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批次分別進行采集數(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，游離堿會受溫度影響，我們?nèi)×藥讉€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

堿三個溫度下的線性關(guān)系

現(xiàn)場實際驗證結(jié)果

項目價值

通過AI全域光譜實現(xiàn)在線檢測，原有的PH檢測法基本已經(jīng)不再采用，現(xiàn)場人員巡檢的時候直接查看現(xiàn)場顯示數(shù)據(jù)，中控室通過查看DCS數(shù)據(jù)實時控制工藝;實驗室每次生產(chǎn)的檢測密度和工作量有很大降低。

綜上所述，國工智能AI全域智能光譜儀已經(jīng)實現(xiàn)在線檢測管道內(nèi)物質(zhì)的反應(yīng)進度和反應(yīng)終結(jié)點，減少了取樣、送樣、接收樣品、實驗室離線檢測的次數(shù)，通過光譜可在線檢測、響應(yīng)速度快，為客戶降低了時間成本、人力成本、實驗室維護成本，同時還提高了生產(chǎn)效率和安全性，有利于客戶在生產(chǎn)過程中做出準(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。