圖為應(yīng)用韓紅桂團(tuán)隊研發(fā)成果的高碑店水廠,。 受訪者供圖
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韓紅桂，1983年8月生,，江蘇泰州人,，北京工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,，長期從事復(fù)雜系統(tǒng)智能優(yōu)化運行控制理論方法和關(guān)鍵技術(shù)研究,，并將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。受訪者供圖
在線實時檢測污水處理出水水質(zhì),，毫秒級精準(zhǔn)計算各項水質(zhì)指標(biāo),，突破性提升污水檢測智能化水平……2月15日，在北京工業(yè)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院,，該院教授韓紅桂向科技日報記者介紹了團(tuán)隊研發(fā)的出水水質(zhì)智能特征檢測技術(shù),。有了這項技術(shù)，污水處理廠相當(dāng)于“請”了一位24小時在線的水質(zhì)“體檢專家”,。
自2005年讀研起,，韓紅桂便專注于人工智能技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用研究。20年來,，他帶領(lǐng)團(tuán)隊持續(xù)開展技術(shù)創(chuàng)新,，將技術(shù)應(yīng)用于城市污水處理系統(tǒng)，相關(guān)成果在我國多個城市的污水處理廠落地,。
前不久,，韓紅桂獲得第十八屆中國青年科技獎。
“必須研制出自己的探頭”
出水水質(zhì)是衡量城市污水處理效果的重要指標(biāo),，直接關(guān)系到水資源的可持續(xù)利用。在線檢測出水水質(zhì)是長期困擾學(xué)術(shù)界的難題,。
“當(dāng)時,，國內(nèi)在線檢測出水水質(zhì)的儀器,、技術(shù)都不成熟。國外雖然有相關(guān)設(shè)備,，但價格昂貴,。”韓紅桂說,，為了研究,，團(tuán)隊從國外買了一臺相關(guān)儀器，但由于未掌握核心技術(shù)裝置原理,，他們難以對其進(jìn)行拆解分析,。
最棘手的難題出在探頭上。
探頭是在線檢測出水水質(zhì)系統(tǒng)的核心技術(shù)裝置,，用于采集并收集水質(zhì)相關(guān)信息,。韓紅桂團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)國外檢測儀器采用封閉式設(shè)計，無法替換維修,，核心技術(shù)參數(shù)也被國外廠商嚴(yán)格封鎖,。
“必須研制出自己的探頭?！表n紅桂決定不再采用國外技術(shù),，帶領(lǐng)團(tuán)隊從零開始自主研制。
研究比韓紅桂預(yù)想的要艱難,。查文獻(xiàn),、“啃”資料、定方案,、做實驗,，這些成了韓紅桂的“家常便飯”。歷經(jīng)5年的日夜奮戰(zhàn),，韓紅桂帶領(lǐng)團(tuán)隊在探頭裝置方面實現(xiàn)了自主突破,。
然而，在實際應(yīng)用中,，韓紅桂發(fā)現(xiàn),，雖然探頭在出水水質(zhì)檢測精度上已經(jīng)達(dá)到較高水平，但由于原始信息捕捉能力不足,，實際應(yīng)用范圍仍受限,。
“于是，我們想到了一種辦法,，由用探頭捕獲電信號改為捕獲光信號,。當(dāng)時，誰也不知道這個方案是否可行，大家只能摸著石頭過河,?！表n紅桂回憶。功夫不負(fù)有心人,，耗時十余年,，團(tuán)隊最終解決了探頭的普適性問題。
探頭難題的解決為實時檢測出水水質(zhì)打下了基礎(chǔ),，推動團(tuán)隊研制出水水質(zhì)智能特征檢測技術(shù),。經(jīng)過數(shù)次迭代更新，該技術(shù)的檢測速度已經(jīng)達(dá)到毫秒級,。相關(guān)成果目前已經(jīng)應(yīng)用在全國多個城市的污水處理廠,。
“科技創(chuàng)新永遠(yuǎn)在路上”
讓城市污水處理更智能，是韓紅桂團(tuán)隊的另一個目標(biāo),。
污水處理是一個極為復(fù)雜的工業(yè)過程,。入水流量、水質(zhì)及各類污染物含量時刻處于動態(tài)變化之中,，使得整個污水處理過程始終伴隨著不確定性,。因此，污水控制方法必須根據(jù)污水的實時變化進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,。
十多年前,，國外的污水處理控制技術(shù)已經(jīng)相對成熟，但技術(shù)引進(jìn)到國內(nèi)后,，卻面臨難以適應(yīng)本土水質(zhì)的問題,。
“不僅如此，國外設(shè)備的后期維護(hù)費用很高,?！表n紅桂說，他和團(tuán)隊決定自主研發(fā)智能特征檢測與協(xié)同優(yōu)化控制系統(tǒng),，解決城市污水智能化處理問題,。
此后，白天韓紅桂帶領(lǐng)團(tuán)隊前往污水處理廠,，在散發(fā)惡臭的生化反應(yīng)池布設(shè)傳感器,、采集數(shù)據(jù)。晚上回到實驗室,，他們分析污水處理過程,，建立模型，設(shè)計算法,。
“僅積累數(shù)據(jù)一項工作,，我們就用了5年時間,。”韓紅桂坦言,，工作辛苦不算什么,，讓他揪心的是技術(shù)穩(wěn)定性問題?！霸O(shè)備在技術(shù)測試時明明沒有問題，但應(yīng)用到水廠后就會報錯,?！?/p>
一遍又一遍，摳細(xì)節(jié),、調(diào)參數(shù),、分析數(shù)據(jù)，韓紅桂沒有氣餒,。在團(tuán)隊成員的共同努力下,，智能特征檢測與協(xié)同優(yōu)化控制系統(tǒng)的研發(fā)取得重要突破。
如今,，這套控制系統(tǒng)更加智能,。只需簡單操作，系統(tǒng)就可以自行分析數(shù)據(jù),、調(diào)整參數(shù),，實現(xiàn)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
目前,，這套系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于17個省(市)的污水處理廠,，顯著提高了我國城市污水處理的智能化水平，使噸水處理電耗平均減少5%,、藥耗降低10%,。
盡管已經(jīng)取得諸多成果，但韓紅桂并未止步,。如今,，他又將目光瞄準(zhǔn)另一個環(huán)保難題——電子垃圾回收。
“環(huán)境保護(hù)只有起點,，沒有終點,。智慧環(huán)保領(lǐng)域的科技創(chuàng)新永遠(yuǎn)在路上?！表n紅桂說,。
“指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、解決真問題”
作為高?？萍脊ぷ髡?，韓紅桂不僅是智慧環(huán)保領(lǐng)域的科研先鋒，還是學(xué)生學(xué)術(shù)成長的引路人。
十多年來,，韓紅桂指導(dǎo)的多名博士生撰寫的論文獲評北京市級及以上優(yōu)秀博士學(xué)位論文,，他本人則獲評北京市優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師等稱號。當(dāng)被問有何培育秘訣時,，韓紅桂說：“我沒什么妙招,，就是指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、解決真問題,?！?/p>
對韓紅桂而言，做一名好老師就是最幸福的事,?！笆紫龋乙鰧W(xué)生的‘大家長’,，既要指導(dǎo)他們的學(xué)業(yè),，又要幫助他們解決實際問題?！彼f,。
研究生在入學(xué)第一年，韓紅桂就幫助他們開題,?！氨M早確定方向，可以使他們更加專注于科研工作,?！彼f。
身教重于言傳,，是韓紅桂培養(yǎng)學(xué)生遵循的教育理念,。每日清晨，韓紅桂總是最早來到實驗室,，夜深人靜時,，他才離開。他說：“我希望學(xué)生遇到問題時,，可以隨時找到我,。”
韓紅桂常對學(xué)生們說,，做研究要有一個好心態(tài),。“在科研過程中,，我們肯定會遇到很多挫折,，要學(xué)會做階段性總結(jié),，給自己正反饋?！表n紅桂說,，“我們有時干一個月沒有任何收獲，有時得到的甚至是錯誤的結(jié)論,，但那也是一個正反饋,，至少幫你排除了一個錯誤選項?！?/p>
令韓紅桂感到欣慰的是,，隨著越來越多的年輕人加入環(huán)保領(lǐng)域，他的團(tuán)隊日益壯大,。“未來,，我將帶領(lǐng)團(tuán)隊繼續(xù)扎實做好科學(xué)研究,，守護(hù)藍(lán)天白云、綠水青山,?！表n紅桂說。（記者 薛 巖）
編輯：周大為
