图为应用韩红桂团队研发成果的高碑店水厂。 受访者供图
人物档案 韩红桂，1983年8月生，江苏泰州人，北京工业大学教授、博士生导师，长期从事复杂系统智能优化运行控制理论方法和关键技术研究，并将相关技术应用于环境保护领域。 受访者供图
【奋进者】
◎本报记者 薛 岩
在线实时检测污水处理出水水质，毫秒级精准计算各项水质指标，突破性提升污水检测智能化水平……2月15日，在北京工业大学计算机学院，该院教授韩红桂向科技日报记者介绍了团队研发的出水水质智能特征检测技术。有了这项技术，污水处理厂相当于“请”了一位24小时在线的水质“体检专家”。
自2005年读研起，韩红桂便专注于人工智能技术在环保领域的应用研究。20年来，他带领团队持续开展技术创新，将技术应用于城市污水处理系统，相关成果在我国多个城市的污水处理厂落地。
前不久，韩红桂获得第十八届中国青年科技奖。
“必须研制出自己的探头”
出水水质是衡量城市污水处理效果的重要指标，直接关系到水资源的可持续利用。在线检测出水水质是长期困扰学术界的难题。
“当时，国内在线检测出水水质的仪器、技术都不成熟。国外虽然有相关设备，但价格昂贵。”韩红桂说，为了研究，团队从国外买了一台相关仪器，但由于未掌握核心技术装置原理，他们难以对其进行拆解分析。
最棘手的难题出在探头上。
探头是在线检测出水水质系统的核心技术装置，用于采集并收集水质相关信息。韩红桂团队发现国外检测仪器采用封闭式设计，无法替换维修，核心技术参数也被国外厂商严格封锁。
“必须研制出自己的探头。”韩红桂决定不再采用国外技术，带领团队从零开始自主研制。
研究比韩红桂预想的要艰难。查文献、“啃”资料、定方案、做实验，这些成了韩红桂的“家常便饭”。历经5年的日夜奋战，韩红桂带领团队在探头装置方面实现了自主突破。
然而，在实际应用中，韩红桂发现，虽然探头在出水水质检测精度上已经达到较高水平，但由于原始信息捕捉能力不足，实际应用范围仍受限。
“于是，我们想到了一种办法，由用探头捕获电信号改为捕获光信号。当时，谁也不知道这个方案是否可行，大家只能摸着石头过河。”韩红桂回忆。功夫不负有心人，耗时十余年，团队最终解决了探头的普适性问题。
探头难题的解决为实时检测出水水质打下了基础，推动团队研制出水水质智能特征检测技术。经过数次迭代更新，该技术的检测速度已经达到毫秒级。相关成果目前已经应用在全国多个城市的污水处理厂。
“科技创新永远在路上”
让城市污水处理更智能，是韩红桂团队的另一个目标。
污水处理是一个极为复杂的工业过程。入水流量、水质及各类污染物含量时刻处于动态变化之中，使得整个污水处理过程始终伴随着不确定性。因此，污水控制方法必须根据污水的实时变化进行动态调整。
十多年前，国外的污水处理控制技术已经相对成熟，但技术引进到国内后，却面临难以适应本土水质的问题。
“不仅如此，国外设备的后期维护费用很高。”韩红桂说，他和团队决定自主研发智能特征检测与协同优化控制系统，解决城市污水智能化处理问题。
此后，白天韩红桂带领团队前往污水处理厂，在散发恶臭的生化反应池布设传感器、采集数据。晚上回到实验室，他们分析污水处理过程，建立模型，设计算法。
“仅积累数据一项工作，我们就用了5年时间。”韩红桂坦言，工作辛苦不算什么，让他揪心的是技术稳定性问题。“设备在技术测试时明明没有问题，但应用到水厂后就会报错。”
一遍又一遍，抠细节、调参数、分析数据，韩红桂没有气馁。在团队成员的共同努力下，智能特征检测与协同优化控制系统的研发取得重要突破。
如今，这套控制系统更加智能。只需简单操作，系统就可以自行分析数据、调整参数，实现出水水质达标。
目前，这套系统被广泛应用于17个省（市）的污水处理厂，显著提高了我国城市污水处理的智能化水平，使吨水处理电耗平均减少5%、药耗降低10%。
尽管已经取得诸多成果，但韩红桂并未止步。如今，他又将目光瞄准另一个环保难题——电子垃圾回收。
“环境保护只有起点，没有终点。智慧环保领域的科技创新永远在路上。”韩红桂说。
“指导学生发现、解决真问题”
作为高校科技工作者，韩红桂不仅是智慧环保领域的科研先锋，还是学生学术成长的引路人。
十多年来，韩红桂指导的多名博士生撰写的论文获评北京市级及以上优秀博士学位论文，他本人则获评北京市优秀研究生指导教师等称号。当被问有何培育秘诀时，韩红桂说：“我没什么妙招，就是指导学生发现、解决真问题。”
对韩红桂而言，做一名好老师就是最幸福的事。“首先，我要做学生的‘大家长’，既要指导他们的学业，又要帮助他们解决实际问题。”他说。
研究生在入学第一年，韩红桂就帮助他们开题。“尽早确定方向，可以使他们更加专注于科研工作。”他说。
身教重于言传，是韩红桂培养学生遵循的教育理念。每日清晨，韩红桂总是最早来到实验室，夜深人静时，他才离开。他说：“我希望学生遇到问题时，可以随时找到我。”
韩红桂常对学生们说，做研究要有一个好心态。“在科研过程中，我们肯定会遇到很多挫折，要学会做阶段性总结，给自己正反馈。”韩红桂说，“我们有时干一个月没有任何收获，有时得到的甚至是错误的结论，但那也是一个正反馈，至少帮你排除了一个错误选项。”
令韩红桂感到欣慰的是，随着越来越多的年轻人加入环保领域，他的团队日益壮大。“未来，我将带领团队继续扎实做好科学研究，守护蓝天白云、绿水青山。”韩红桂说。
