Разработка учёных Пермского Политеха поможет обеспечить продовольственную безопасность России

Продовольственная безопасность в настоящее время является важной проблемой для многих стран. От её уровня зависит стабильность и благополучие, в том числе и России. Особенно остро эта проблема встает в условиях множественных экономических и социальных санкций, наложенных на РФ зарубежными странами в последнее время. В этом смысле все большее значение приобретает производство калийных удобрений, повышающих урожайность и срок хранения продуктов питания. Поэтому очень важно улучшать качество прикормки сельскохозяйственных культур, чтобы выращивать их более высокого качества, и в то же время, не теряя темпов производства. Учёные Пермского Политеха разработали технологию, которая позволит повысить объёмы производства и качество калийных удобрений. 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 определённых минералов собираются на поверхности в виде минерализованной пены. По её виду технолог по собственным ощущениям и опыту определяет, нужно ли добавить ещё 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. Учёные 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 своём 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 учёные предлагают путём 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 съёмки, программа по кадрам определяет состояние пены (цвет, плотность, количество и размер пузырьков и другие параметры), после чего даёт сигнал технологу о необходимости внести изменения. Исследователи провели экспериментальные видеосъёмки и установили, что данная разработка позволяет даже при плохих условиях съёмки и использовании камеры с низким разрешением достаточно хорошо определять технологические отклонения. Кроме сигнализации технологу, это, в перспективе, позволяет перейти к автоматическому управлению процессом, исключающему человеческие ошибки и запаздывания. В выигрыше, по мнению учёных, окажутся и экономика, и экология.

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

Для справки:

Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.

Контактное лицо:

Дмитрий Карпов,
ведущий специалист
пресс-службы
Пермского Политеха
+7(342) 2-198-119
https://vk.com/id140214110