Разработка Пермского Политеха поможет обеспечить продовольственную безопасность

Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Вестник ЮУрГУ. Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника».

Калийные руды добываются в России в основном в Верхнекамском промышленном районе на предприятиях ПАО «Уралкалий» и ООО «Еврохим – Усольский калийный комбинат». Они перерабатываются в технический продукт – хлористый калий, который используется, как удобрение, вносимое напрямую в почву. Также он используется и в других отраслях промышленности: химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, оборонной. Кроме того, экспорт данной продукции обеспечивает нашу страну солидным количеством валюты даже в условиях санкций.

В цепочке основных технологических операций во время производства хлористого калия (добыча, транспортировка, дробление, растворение и другие) наиболее сложными являются стадии флотации, то есть обогащения калийных руд. В данном процессе смесь частиц с водой пропускают мелкие пузырьки воздуха, далее элементы определенных минералов собираются на поверхности в виде минерализованной пены.

По ее виду технолог по собственным ощущениям и опыту определяет, нужно ли добавить еще реагентов или нет, что впоследствии сказывается на качестве удобрений. Иногда из-за человеческого фактора появляются разного рода проблемы, например, перерасход химических веществ, которые стоят очень дорого, или промедление с изменением подачи воздуха. Неправильные режимы, кроме прочего, ведут к неполной флотации и выбрасыванию ценного хлорида калия в отвалы, что влечет как экономический ущерб, так и экологический. Ученые ПНИПУ, в свою очередь, предлагают контролировать качество пены по видео.

«Важность исследования заключается в том, что оператор может наблюдать одновременно только одну флотационную машину, тогда как в отделении флотации их десятки. Решить эту проблему можно с помощью применения компьютерного зрения. Таким образом, снижается влияние фактора человеческой ошибки, когда оператор проводит операции, основываясь лишь на своем опыте и уровне внимания», — рассказывает заведующий кафедрой автоматизации технологических процессов Березниковского филиала Пермского Политеха, доктор технических наук, профессор Андрей Затонский.

Определять состояние пены при помощи видео ученые предлагают путем распознавания и анализа бликов с поверхности пузырьков, формируемых точечным источником света. Для этого они создали комплекс алгоритмов по распознаванию самих пузырей и переходных процессов, возникающих в машине. Во время съемки, программа по кадрам определяет состояние пены (цвет, плотность, количество и размер пузырьков и другие параметры), после чего дает сигнал технологу о необходимости внести изменения.

Исследователи провели экспериментальные видеосъемки и установили, что данная разработка позволяет даже при плохих условиях съемки и использовании камеры с низким разрешением достаточно хорошо определять технологические отклонения. Кроме сигнализации технологу, это, в перспективе, позволяет перейти к автоматическому управлению процессом, исключающим человеческие ошибки и запаздывания. В выигрыше, по мнению ученых, окажутся и экономика, и экология.

Благодаря разработке ученых Пермского Политеха, калийные предприятия смогут минимизировать человеческие ошибки при обогащении руд во время изготовления удобрений. Это поможет повысить объемы производства и качество выпускаемой продукции, что позволит не только укрепить продовольственную безопасность России, но и обеспечить ее позиции во всем мире.  

ПНИПУ

877 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше