在線智能光譜檢測——應(yīng)用背景

     據(jù)了解，大部分材料行業(yè)在生產(chǎn)中普遍存在著同批次、不同時(shí)間段或者不同批次之間，質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。當(dāng)前國內(nèi)的企業(yè)對(duì)于檢測環(huán)節(jié)，基本采用的是離線檢測方式，按照取樣計(jì)劃進(jìn)行取樣檢驗(yàn)，響應(yīng)速度慢，大多數(shù)場景是在做事后處理；在生產(chǎn)中常用的催化劑、半成品或某些小料，由于放置時(shí)間過長、保存方式不當(dāng)?shù)仍?，其理化性質(zhì)可能會(huì)發(fā)生一定程度的變化，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊。用戶急需一套低成本、易安裝、能在線檢測、檢測速度快的方案，在生產(chǎn)過程中能夠提前或者及時(shí)對(duì)產(chǎn)品問題做出快速響應(yīng)，并且通過當(dāng)前主流的AI人工智能技術(shù)將大量數(shù)據(jù)加以利用、學(xué)習(xí)，輔助生產(chǎn)過程中的決策。

在線智能光譜檢測——含義

     光譜就是光在不同波長處的強(qiáng)度分布曲線。紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器。光譜在線檢測是一種利用光學(xué)方法檢測某種物質(zhì)光譜特征的技術(shù)。其工作原理是通過采集并分析物質(zhì)的反射、吸收或發(fā)射光譜，來定量或定性檢測該物質(zhì)及其變化特征。

     國工智能在線智能光譜檢測儀就是利用物質(zhì)對(duì)不同波長的輻射（紫外——近紅外）的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的分析而產(chǎn)生的強(qiáng)度分布曲線，隨著橫坐標(biāo)波長的變化，不同波長對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度也隨之變化。

     以在線智能光譜儀采集數(shù)據(jù)為前提，數(shù)據(jù)大腦平臺(tái)為依托，“在線智能光譜檢測系統(tǒng)”通過當(dāng)前主流AI人工智能技術(shù)在線將采集到的大量數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)、訓(xùn)練模型，模型對(duì)生產(chǎn)材料進(jìn)行在線檢測，檢測結(jié)果可以輔助生產(chǎn)過程的決策，在品質(zhì)監(jiān)控以及原料投放方面起到了重要作用。光譜傳感器的光源波段覆蓋紫外到近紅外區(qū)域。

     產(chǎn)品分為隔爆\普通型液體在線光譜和插入式（儀表式）在線檢測，同時(shí)還配置了自動(dòng)清洗裝置、傳送裝置及快插安裝結(jié)構(gòu)，方便取樣及清洗過程的順利進(jìn)行，保障產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。采用國工智能硬件采集設(shè)備對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行取樣，用戶化工防爆現(xiàn)場的在線采樣覆蓋紫外-近紅外，可接于管道，反應(yīng)釜容器，罐區(qū)，實(shí)驗(yàn)室等，通過內(nèi)置PLC控制，可與產(chǎn)線控制系統(tǒng)如DCS進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)互傳，同時(shí)整套系統(tǒng)會(huì)接入國工數(shù)據(jù)大腦，對(duì)產(chǎn)線中產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和決策分析。

 

在線智能光譜檢測——功能

 

     通過光譜對(duì)物質(zhì)進(jìn)行檢測產(chǎn)生數(shù)據(jù)，上傳至數(shù)據(jù)大腦平臺(tái)，數(shù)據(jù)大腦將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以實(shí)現(xiàn)定量檢測、定性檢測、一致性分析三種功能。

應(yīng)用案例：

     某客戶在生產(chǎn)過程中，涉及浸泡工藝。浸泡時(shí)使用的浸泡液是一種不斷發(fā)生氧化變化的液體。當(dāng)浸泡液氧化到一定程度后，它的功效會(huì)隨之減少，當(dāng)減少到一定程度時(shí)便不能繼續(xù)用于生產(chǎn)，需要更換或者添加新的浸泡液。由于上游浸泡液的保密性，液體無法通過實(shí)驗(yàn)室的檢測來判斷是否處于有效狀態(tài)，以及是否可以繼續(xù)用于生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)出來的產(chǎn)品參差不齊，嚴(yán)重的話會(huì)影響整個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品形象。

案例——客戶需求

一套可以及時(shí)顯示當(dāng)前液體有效期的檢測方案。

案例——實(shí)驗(yàn)方案

物料：A溶液（處理前）、A溶液（處理后）（注：處理后的液體加入了B物質(zhì)，可認(rèn)為處于失效狀態(tài)）

檢測目的：檢測出溶液處理前后的差異，判斷其是否有效

     檢測方式：將溶液（A處理前溶液、A處理后溶液）分別采集數(shù)據(jù)。利用國工智能在線光譜儀于近紅外通道，對(duì)液體使用一致性對(duì)比的檢測方式，檢測處理前與處理后的差異，判斷其是否有效。

案例——分析過程：

 

一、數(shù)據(jù)采集

將A處理前、A處理后溶液分別倒出150ml至容器中，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

二、數(shù)據(jù)處理分析

     取每組所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，同組數(shù)據(jù)波動(dòng)率在2%以內(nèi)，數(shù)據(jù)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

驗(yàn)證方案：將A處理前溶液數(shù)據(jù)訓(xùn)練一致性模型，取A處理前后溶液數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測驗(yàn)證。

三、檢測驗(yàn)證：

     以A處理前溶液作為標(biāo)準(zhǔn)樣，取A處理前后溶液的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，A處理前溶液（溶液本身做采集數(shù)據(jù)）檢測結(jié)果為99%以上，A處理后溶液檢測結(jié)果為95%，差值為4%。

案例——檢測結(jié)果

液體處理前后差異明顯：A處理前溶液和A處理后溶液，差值為4%；

案例——檢測結(jié)論

     在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下使用定一致性對(duì)比的檢測方式進(jìn)行檢測驗(yàn)證，針對(duì)此次原料的檢測，結(jié)果如下：

1、處理前溶液有效期為100%，處理之后的液體為失效狀態(tài)，處理前后溶液之間的差異明顯，國工智能在線光譜檢測儀可以檢測到液體的浸泡液的失效狀態(tài)；

2、能夠檢測出液體的變化程度，為現(xiàn)場生產(chǎn)起到了輔助決策的作用。

     綜上所述，智能光譜在線檢測可以檢測液體變化情況這一需求，在線檢測的方式一定程度上為客戶現(xiàn)場減少了取樣、送樣、接收樣品、實(shí)驗(yàn)室離線檢測的次數(shù)，檢測速度快、響應(yīng)速度快，為客戶降低了時(shí)間成本、人力成本、實(shí)驗(yàn)室維護(hù)成本，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率；可以與現(xiàn)場PLC、DCS交互監(jiān)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的反控；可以與MES、LIMS等系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，為客戶做到了輔助生產(chǎn)過程的判斷與決策，在品質(zhì)監(jiān)控以及原料投放方面起到了重要作用。

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在線智能光譜檢測儀——應(yīng)用

 

1、客戶場景：制藥、生物、石油化工、精細(xì)化工、環(huán)保、食品；

2、檢測對(duì)象：液體、粉體、固體、定性類別、相似度、含量濃度；

3、安裝場景：管道、反應(yīng)釜容器、罐區(qū)、實(shí)驗(yàn)室、料槽、自動(dòng)化設(shè)備等；