用APP技術構建造紙行業(yè)廢水處理專家系統(tǒng)

盛煒 張勇

摘 要：基于在造紙行業(yè)廢水處理工作中碰到的實際困難，擬通過新的技術手段，即利用APP（Application，應用程序）來建立一個移動專家系統(tǒng)以實現(xiàn)信息、技能和知識的便捷共享，降低行業(yè)門檻和應用成本，提高人才培養(yǎng)效率，加速人才成長速度。

關鍵詞：廢水處理；造紙；移動專家系統(tǒng)；APP

中圖分類號：X793

文獻標識碼：A

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2018.09.006

Abstract：A mobile expert system in paper industry waste water treatment field was devised with popular APP technology. The knowledge， experience， skills， and expertise in the APP could be shared easily， effectively and efficiently by the system. To some extent， the system could speed up the cultivation of professionals and resolve the problems on-site.

Key words：waste water treatment； paper industry； mobile expert system； APP

環(huán)境保護和污染治理的理念隨著國家經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高而得到了廣泛認同。2014年的“APEC藍”成為我國在治污方面的一個標志性事件，證明我國政府和我國人民有愿望也有能力對過去為發(fā)展經(jīng)濟而被迫短期犧牲環(huán)境的做法做出糾正。習近平主席提出的“綠水青山就是金山銀山”“保護生態(tài)環(huán)境就是保護生產(chǎn)力，改善生態(tài)環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力”的觀點正在成為國家發(fā)展經(jīng)濟的新指導。造紙作為一個重要的國家基礎產(chǎn)業(yè)，在為國家經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻的同時，也帶來了嚴重的污染問題[1-3]。2015年李克強總理在政府工作報告中提出“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念，給各行各業(yè)帶來新的發(fā)展機遇。造紙廢水處理作為一個典型的環(huán)保行業(yè)垂直細分領域，如何借助互聯(lián)網(wǎng)平臺提升服務、降低成本成為業(yè)內面臨的新課題。

1 造紙行業(yè)當前面臨的主要問題

近年來，隨著紙制品市場需求的逐步減弱以及國家“十三五”規(guī)劃對造紙行業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整政策的實施，造紙行業(yè)新建項目在2017年出現(xiàn)一定幅度的增長。造紙行業(yè)已有廢水處理項目的運行、維護和升級成為各個造紙企業(yè)的關注重點。在保證企業(yè)產(chǎn)生的廢水達標排放的前提下，優(yōu)化運行和降低成本將成為造紙企業(yè)現(xiàn)有廢水處理項目面臨的巨大挑戰(zhàn)。要優(yōu)化運行和降低成本，最直接的途徑就是在生產(chǎn)和管理過程中采用新技術[4]，升級或者建設新設施，引進新設備。

采用新技術、應用新設備都離不開專業(yè)技術人才。設備的獲得可以通過資金來解決，但是專業(yè)技術人才的培養(yǎng)是需要過程的，不能像設備一樣通過購買馬上獲得。相較于資金和技術，專業(yè)人才的短缺是造紙行業(yè)當前面臨的主要問題。據(jù)研究[5-6]，我國當前在造紙行業(yè)存在比較嚴重的專業(yè)技術人才短缺問題。有理由相信，作為其中的一個重要子領域，造紙廢水處理也存在專業(yè)人才的不足。

2 解決方案

要解決造紙廢水處理專業(yè)人才短缺的問題，一方面需要擴大在校人才培養(yǎng)的規(guī)模和質量，另一方面就在于提升現(xiàn)有從業(yè)者的知識和技能。前者更多依賴現(xiàn)有教育體制；后者是本課題試圖解決的問題，即利用APP（Application，應用程序）來建立一個移動專家系統(tǒng)以實現(xiàn)信息、技能和知識的便捷共享，降低行業(yè)門檻和應用成本，提高人才培養(yǎng)效率，加速人才成長速度。

2.1 基本思路

造紙廢水處理專業(yè)作為環(huán)保領域垂直劃分的一個專業(yè)方向，具有細分領域的共同特點，越是在具體的事務中體現(xiàn)出的專業(yè)性越強，很多時候工藝的細微差別比如使用的材料不一樣、各成分比例的不一樣，處理時間不一樣，甚至設備制造商的不一樣，都可能導致原材料成本、時間成本、人力成本及最終處理效果、效率上的巨大差別。在現(xiàn)實的工作案例中，雖然幾乎沒有任何兩個是完全一樣的，但是不同案例在工藝原理上卻可能非常相似，值得借鑒。如果能建立一套系統(tǒng)把大量經(jīng)典案例的設計原理、設計思路，生產(chǎn)過程中碰到的問題及解決方案都以一定的方式共享出來，供領域內的從業(yè)人員參考，必將對行業(yè)發(fā)展帶來巨大的價值。

2.2 技術方案和系統(tǒng)設計

考慮到造紙行業(yè)廢水處理碰到的很多問題都發(fā)生在現(xiàn)場，本課題的設計采用APP技術構建以方便將其部署到移動設備上。工作人員可以隨時通過手機或者平板電腦打開APP說出問題并獲得幫助。

2.2.1 移動專家系統(tǒng)的組成及相關機制

根據(jù)設計，移動專家系統(tǒng)包括如圖1所示的子系統(tǒng)和相關機制。

（1）用戶注冊子系統(tǒng)：作為行業(yè)移動專家系統(tǒng)，只有經(jīng)過注冊的用戶才能使用系統(tǒng)提供的服務，比如發(fā)布求助、提供建議等；注冊用戶包括普通用戶和專家，在現(xiàn)實生活中持有專業(yè)證書的注冊用戶通過出示相關材料在系統(tǒng)中獲得合適級別的虛擬專家認證，經(jīng)驗豐富但沒有證書的從業(yè)者可以通過在普通用戶提問時給出答案或建議，在提問者給出正面反饋后獲得合適級別的虛擬專家認證。注冊用戶的規(guī)模、行為等信息對于該系統(tǒng)的開發(fā)、維護方也是重要的決策依據(jù)（比如用戶規(guī)模過小，維護方可能會考慮放棄進一步的開發(fā)和維護，甚至終止其運營）。

（2）信息發(fā)布和交互子系統(tǒng)：普通用戶發(fā)布求助及專家給出建議都是通過這個子系統(tǒng)來完成的。

（3）人工智能子系統(tǒng)：除了初期開發(fā)者已經(jīng)輸入的來自于企事業(yè)單位的大量經(jīng)典案例（案例數(shù)量至少能讓初期專家系統(tǒng)通過不斷自我訓練達到行業(yè)從業(yè)人員認可的水平—通過讓從業(yè)人員試用來確認），移動專家系統(tǒng)中普通用戶的求助信息及專家的解答是一個新的案例，人工智能子系統(tǒng)通過自主學習機制不斷吸收新案例之后就可以變得更完善。此外，根據(jù)設計，當普通用戶的求助信息在設定的“即時性”范圍內沒有得到專家反饋時，人工智能子系統(tǒng)也會向求助者給出智能化的建議和參考案例。

（4）反饋機制：對于專家或者人工智能子系統(tǒng)給出的問題解答建議，鼓勵發(fā)布求助信息的普通用戶在事后對該建議的有效性做出反饋，并對專家表現(xiàn)出的知識、經(jīng)驗等做出評價。對專家們而言，這些用戶評價將成為專家信譽的一部分；對人工智能子系統(tǒng)而言，這將成為其自我修正的根據(jù)。

理論和實踐上，普通用戶在求助解決之后忘記提供反饋，甚至惡意反饋的情形是可能的。對于“忘記反饋”的情況，本系統(tǒng)設計了制約機制，比如普通用戶在完成對前一次求助的反饋之前，不允許提出新的求助；對于“惡意反饋”的情況，本系統(tǒng)設計了申訴機制，即專家在收到惡意反饋時可以向系統(tǒng)提出申訴，系統(tǒng)將隨機抽取一定數(shù)量的其他活躍專家并將申訴人對問題的解答和原始求助信息發(fā)送過去，讓這些專家們來判斷用戶所做的反饋是否為“惡意反饋”，并在得到結果后對求助用戶和專家做出相應的獎勵或者懲罰。

（5）信譽機制：信譽機制的設計主要針對提供問題解決建議的專家們。信譽度是對專家水平及熱情程度的肯定。專家們可以在2種情況下獲得信譽：①用戶反饋：給出問題解答后提問方做出的反饋和評價；②認證：提交自己的職業(yè)資格證書或類似證照給移動專家系統(tǒng)運營方，經(jīng)運營方查證后獲得信譽。

（6）付費服務機制：設計付費服務機制是基于為專業(yè)、及時的服務支付相對低廉的費用是可以被接受的這樣一種考慮。從個人的角度，雖然在使用服務時支付了一定的費用，但是這些服務增加了用戶的經(jīng)驗、知識和技能，讓用戶的問題可以得到更順利、更及時的解決，進而讓用戶的工作能力、工作效率和工作業(yè)績獲得公司的認可，并通過獎金、升職等方式加倍返回；從公司的角度，購買移動專家系統(tǒng)的服務可以節(jié)省培訓和用人開支、提高公司業(yè)績，也是利大于弊。普通用戶或者公司購買服務的費用，主要支付給解答了問題的專家，其中較小的比例支付給系統(tǒng)的運營方以保證服務的可持續(xù)性。

（7）獎勵機制：獎勵機制對于維護和促進整個系統(tǒng)的運行是必要的。用于獎勵的可以是虛擬貨幣或者“付費服務機制”中提到的實實在在的真實貨幣。獎勵機制至少可以應用于以下幾個情景：①推廣獎勵：用戶將本系統(tǒng)推薦給其他用戶；②專家獎勵：專家們?yōu)樽约禾峁┑姆斋@得獎勵；③整理獎勵：用戶在尋求幫助時提供的信息可能包括文字、圖片、語音、視頻等，甚至會在跟專家的交互過程中出現(xiàn)表達的重復，如果用戶在求助結束時能整理自己提問時提供的所有信息（環(huán)境、參數(shù)、思路等）及解決問題的方案和過程，這對于所有用戶將是十分有價值的。

2.2.2 行業(yè)移動專家系統(tǒng)的信息流程

行業(yè)移動專家系統(tǒng)的信息流程如圖2所示，應用步驟如下：

（1）用戶注冊；

（2）提問方準備發(fā)布問題（可以包括語音和現(xiàn)場圖片等）；

（3）系統(tǒng)檢查提問方是否滿足提問條件（積分、付費、免費資格等）并給出反饋；

（4）滿足條件的提問被提交給發(fā)布系統(tǒng)；

（5）提問被系統(tǒng)發(fā)布出來并對相關專家給出通知；

（6）專家做出反饋（需要提問者補充信息或者直接給出建議）；

（7）如果專家沒在限定時間范圍內給出反饋，問題將被提交給人工智能子系統(tǒng)；

（8）專家或人工智能子系統(tǒng)的反饋被提交給發(fā)布系統(tǒng)；

（9）專家或人工智能子系統(tǒng)的反饋被傳達給提問者；

（10）提問者對獲得的解答做出反饋；

（11）提問者的反饋對專家的信譽形成影響；

（12）提問者的部分反饋也被傳遞給獎勵機制；

（13）獎勵機制對專家的付出給予回報（用戶支付的費用的大部分、系統(tǒng)積分等）；

（14）如果提問者將提問的所有信息進行了符合要求的整理并提交給人工智能系統(tǒng)，提問者也會獲得獎勵；

（15）反饋機制通知人工智能子系統(tǒng)某案例值得納入自主學習的資料庫；

（16）人工智能子系統(tǒng)從發(fā)布子系統(tǒng)中獲取案例的全部信息進行自主學習。

3 造紙行業(yè)移動專家系統(tǒng)與網(wǎng)絡論壇的比較

對于造紙企業(yè)廢水處理系統(tǒng)的運行人員而言，這樣一個平臺可以快捷高效的獲得幫助。雖然在某些網(wǎng)站論壇也可以提問并可能獲得回復，但是比較起來論壇的方式有以下兩種不足：

（1）響應不及時

網(wǎng)絡論壇的用戶多半都在休息時間才登錄到論壇查看更新的信息，不能及時對其他用戶的求助做出及時反應。APP移動專家系統(tǒng)可以在用戶發(fā)出求助時及時通知相關專家，即使沒有專家及時給出反饋，系統(tǒng)中的人工智能子系統(tǒng)也能在設定的時限內根據(jù)歷史案例給出參考回復。

（2）可參考性較差

網(wǎng)絡論壇對于答復人員的技術水平不設限制，提問者得到的回復的質量是沒有保證的，有時候甚至會被引導到錯誤的方向。APP移動專家系統(tǒng)通過反饋機制和注冊技術專家保證了系統(tǒng)中案例和問題回復的質量，即使人工智能子系統(tǒng)也是基于經(jīng)典案例給出的回復，可信度更高。

4 結 語

本課題設計的造紙行業(yè)移動專家系統(tǒng)目前還在技術方案階段，尚未完成工程實踐，期望能有機會真正應用于生產(chǎn)實踐。

參 考 文 獻

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（責任編輯：常 青）