CN112501655A - 一种铝电解生产数字化智能管控平台 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种铝电解生产数字化智能管控平台，能够满足铝电解生产的全数字化自动化管理，实现了电解铝行业生产智能化、数字化、自动化，减少工人的劳动强度，提高了电解铝的电解效率，降低了能耗，提高了生产的管理水平及效率。平台包括：智能精确下料控制系统、图像处理系统、车间数字语音播报系统、计算机监控系统、天车数据管理系统及数据分析诊断控制软件系统。

Description

一种铝电解生产数字化智能管控平台

技术领域

本发明涉及铝电解行业领域，特别是涉及一种铝电解生产数字化智能管控平台。

背景技术

全国年产量从300万吨到目前年产量4200万吨(2020年5月底统计数据)只用了十几年的时间。经过十几年的努力，大型预焙铝电解槽目前稳定的能耗指标基本在直流电单耗12900-13200度每吨这个指标下徘徊，之所以不能够取得更好的指标的原因如下：

由于年产量的急速扩大，国内高品位铝土矿也消耗的比较多，国内铝土矿分布比较多的省份是河南、山西和广西，而山西和河南的铝土矿中富含锂和钾，生产出来的电解铝需要的原材料—氧化铝中的锂钾含量高，锂和钾在电解质中对电解生产造成的影响非常大，同时，给生产带来一系列的难以克服的困难，如电解质粘稠性增大，电解质问题偏低、过热度减少，导致氧化铝的溶解性下降，突发效应频发，另外由于电解槽质发粘，导致打壳锤头粘包及卡堵严重，不但大大降低了铝电解生产的电解效率，同时增加电解生产工人的劳动强度；

铝电解重要工艺技术条件有：电流强度(阳极电流密度)、电解质温度、槽电压及极距、铝水高度、电解质高度等，目前的电解槽控制工艺参考参数主要来源于槽电压及槽电流，通过槽电压及槽电流变化来估算整个电解槽内变化情况，再通过工艺算法控制电解槽生产，由于目前提供的工艺技术条件可参考值太少，估算出来的电解槽变化与实际电解槽变化有一定误差，在当前已有的电解槽控制设备条件下，很难进一步提高铝电解控制工艺，降低电耗；

目前大不部分铝电解生产厂家生产设备还停留在十几前的水平，除了铝电解基本操作如打壳、下料及极距控制由槽控系统来完成外，大部分复杂操作如出铝、换极、效应熄灭等都由人工操作来完成，工作量大，操作质量低，导致电解槽需要自适应一段时间才能调整回来，有些电解槽由于以上操作不断恶化，到最后只能停槽大修；

生产管理平台缺乏能够直接指导生产的数据分析及诊断系统，目前的生产管理系统只是一个监控及数据分类平台，没有真正分析槽内变化情况及发展趋势提供指导性意见并直接参与铝电解生产控制，因此对生产管理效率的提高没有起到关键性的作用；

目前诊断系统停留在以收集电解槽各种生产参数并进行数据分类提取来判断电解槽状况，所有参数都是通过人工来设置，存在一定的局限性，所以不能直接指导生产；

缺乏远程统一化数据分析管控平台，目前每个电解铝厂为一个独立单元，由于每个厂的生产条件及生产原材料各不相同，因此每个厂的数据分析管控平台存在一定的局限性；

近两年来，随着电解铝原材料的不断变化，电解效率不升反降，另外由于电解质成分的改变，导致工人处理锤头的劳动强度不断增大，效应频发，也是影响电解效率关键影响，因此对传统的铝电解生产工艺进行智能化改造是提高电解铝效率、降低能耗、提高管理水平和效率的关键所在。

发明内容

本发明的目的是提供了一种铝电解生产数字化智能管控平台，能够满足铝电解生产的全数字化自动化管理，实现了电解铝行业生产智能化、数字化、自动化，减少工人的劳动强度，提高了电解铝的电解效率，降低了能耗，提高了生产的管理水平及效率。

本发明第一方面提供一种铝电解生产数字化智能管控平台，包括：

智能精确下料控制系统、图像处理系统、车间数字语音播报系统、计算机监控系统、天车数据管理系统及数据分析诊断控制软件系统；

图像处理系统，用于收集现场视频数据，通过图像处理技术处理现场视频数据，识别火眼信息，将火眼信息传输至数据分析诊断控制软件系统；

天车数据管理系统，用于采集天车数据，将天车数据传输至数据分析诊断控制软件系统；

智能精确下料控制系统，用于采集铝电解生产参数，将铝电解生产参数发送至计算机监控系统；

计算机监控系统，用于对铝电解生产参数进行进行数据记录，若存在故障信息，则将故障信息发送至车间数字语音播报系统；

车间数字语音播报系统，用于根据故障信息生成语音播报信息，并进行语音播报；

数据分析诊断控制软件系统，用于根据火眼信息、铝电解生产参数及天车数据，进行建模分析，对产铝量及槽效率进行调整优化，并生成天车控制信息及铝电解生产控制信息，通过计算机监控系统将铝电解生产控制信息传输至智能精确下料控制系统，将天车控制信息传输至天车数据管理系统；

智能精确下料控制系统，还用于根据铝电解生产控制信息控制铝电解生产；

天车数据管理系统，还用于根据天车控制信息，控制天车操作。

进一步的，智能精确下料控制系统包括：

智能精确下料控制器、电解槽采集装置、下料点过桥母线电压信号采集装置、在线电解质测温装置、数字化气缸子系统；

电解槽采集装置，用于采集电解槽电压及电解槽电流；

下料点过桥母线电压信号采集装置，用于采集下料点过桥母线周围电压，计算出下料点电流；

在线电解质测温装置，用于通过测温器件采集电解质温度；

数字化气缸子系统，用于采集数字化气缸的数字化行程；

智能精确下料控制器，用于获取电解槽电压、电解槽电流、下料点过桥母线周围电压、下料点电流、电解质温度及数字化气缸的数字化行程，并传输至计算机监控系统。

进一步的，数字化气缸子系统包括：

数字化气缸及气缸增压装置；

数字化气缸，用于将行程转换为数字化行程，并发送至智能精确下料控制器；

气缸增压装置，用于通过高压气路为数字化气缸供气。

进一步的，智能精确下料控制系统还包括：

自动效应熄灭装置，用于当判断达到启动自动熄灭条件时，熄灭电解槽的铝电解效应。

进一步的，智能精确下料控制系统还包括：

无线手持终端设备，用于用户远程无线控制铝电解的生产设备。

进一步的，图像处理系统包括：

视频信号采集设备、视频设备控制器及图像处理模块；

视频信号采集设备，用于采集现场视频数据；

视频设备控制器，用于控制视频信号采集设备进行视频数据采集；

图像处理模块，用于通过图像处理技术处理现场视频数据，识别火眼开孔率及火眼火苗颜色，将火眼开孔率及火眼火苗颜色传输至数据分析诊断控制软件系统。

进一步的，车间数字语音播报系统包括：

车间数字语音播报模块及车间数字语音播报设备；

车间数字语音播报模块，用于按优先级对故障信息进行管理，生成语音播报信息以及对应的播报顺序；

车间数字语音播报设备，用于按照播报顺序对语音播报信息进行语音播报。

进一步的，天车数据管理系统包括：

天车数据采集终端及天车数据分析模块；

天车数据采集终端，用于采集天车数据；

天车数据分析模块，用于根据天车数据进行分析，得出出铝指示量，将出铝指示量发送至天车数据采集终端，使天车数据采集终端协调天车操作。

进一步的，铝电解生产数字化智能管控平台还包括：

化验数据系统，用于对铝电解生产中的化学成分进行化验得到化验结果，将化验结果传输至数据分析诊断控制软件系统；

远程专家诊断软件系统，与数据分析诊断控制软件系统连接；

远程专家诊断软件系统基于前向多层神经网络的综合分析诊断规则构建而成；

远程专家诊断软件系统，用于利用电解专家经验和数据积累进行不断自我学习优化，并将优化结果传输至数据分析诊断控制软件系统。

进一步的，铝电解生产数字化智能管控平台还包括：

手机管控APP系统，与数据分析诊断控制软件系统连接；

手机管控APP系统，用于生成铝电解生产工艺流程运行时的实例及数据、监控和管理流程，并处理日常车间巡检、考核、故障处理、工艺调优相关流程管理。

由上可见，本发明中铝电解生产数字化智能管控平台包括智能精确下料控制系统、图像处理系统、车间数字语音播报系统、计算机监控系统、天车数据管理系统及数据分析诊断控制软件系统，图像处理系统收集现场视频数据，通过图像处理技术处理现场视频数据，识别火眼信息，将火眼信息传输至数据分析诊断控制软件系统，天车数据管理系统采集天车数据，将天车数据传输至数据分析诊断控制软件系统，智能精确下料控制系统采集铝电解生产参数，将铝电解生产参数发送至计算机监控系统，计算机监控系统对铝电解生产参数进行进行数据记录，若存在故障信息，则将故障信息发送至车间数字语音播报系统，车间数字语音播报系统根据故障信息生成语音播报信息，并进行语音播报，数据分析诊断控制软件系统根据火眼信息、铝电解生产参数及天车数据，进行建模分析，对产铝量及槽效率进行调整优化，并生成天车控制信息及铝电解生产控制信息，通过计算机监控系统将铝电解生产控制信息传输至智能精确下料控制系统，将天车控制信息传输至天车数据管理系统，智能精确下料控制系统根据铝电解生产控制信息控制铝电解生产，天车数据管理系统于根据天车控制信息，控制天车操作。能够满足铝电解生产的全数字化自动化管理，实现了电解铝行业生产智能化、数字化、自动化，减少工人的劳动强度，提高了电解铝的电解效率，降低了能耗，提高了生产的管理水平及效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的铝电解生产数字化智能管控平台的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的智能精确下料控制系统的一个实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的智能精确下料控制系统的另一个实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的图像处理系统的一个实施例的结构示意图；

图5为本发明提供的车间数字语音播报系统的一个实施例的结构示意图；

图6为本发明提供的天车数据管理系统的一个实施例的结构示意图；

图7为本发明提供的铝电解生产数字化智能管控平台的另一个实施例的结构示意图；

图8为本发明提供的铝电解生产数字化智能管控平台的整体结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种铝电解生产数字化智能管控平台，能够满足铝电解生产的全数字化自动化管理，实现了电解铝行业生产智能化、数字化、自动化，减少工人的劳动强度，提高了电解铝的电解效率，降低了能耗，提高了生产的管理水平及效率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本申请实施例采用递进的方式撰写。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种铝电解生产数字化智能管控平台，包括：

智能精确下料控制系统101、图像处理系统102、车间数字语音播报系统103、计算机监控系统104、天车数据管理系统105及数据分析诊断控制软件系统106；

图像处理系统102，用于收集现场视频数据，通过图像处理技术处理现场视频数据，识别火眼信息，将火眼信息传输至数据分析诊断控制软件系统106；

天车数据管理系统105，用于采集天车数据，将天车数据传输至数据分析诊断控制软件系统106；

智能精确下料控制系统101，用于采集铝电解生产参数，将铝电解生产参数发送至计算机监控系统104；

计算机监控系统104，用于对铝电解生产参数进行进行数据记录，若存在故障信息，则将故障信息发送至车间数字语音播报系统103；

车间数字语音播报系统103，用于根据故障信息生成语音播报信息，并进行语音播报；

数据分析诊断控制软件系统106，用于根据火眼信息、铝电解生产参数及天车数据，进行建模分析，对产铝量及槽效率进行调整优化，并生成天车控制信息及铝电解生产控制信息，通过计算机监控系统104将铝电解生产控制信息传输至智能精确下料控制系统101，将天车控制信息传输至天车数据管理系统105；

智能精确下料控制系统101，还用于根据铝电解生产控制信息控制铝电解生产；

天车数据管理系统105，还用于根据天车控制信息，控制天车操作。

本发明实施例中，铝电解生产数字化智能管控平台中图像处理系统102收集现场视频数据，通过图像处理技术处理现场视频数据，识别火眼信息，天车数据管理系统105采集天车数据，智能精确下料控制系统101采集铝电解生产参数，将铝电解生产参数发送至计算机监控系统104，计算机监控系统104对铝电解生产参数进行进行数据记录，若存在故障信息，则将故障信息发送至车间数字语音播报系统103，车间数字语音播报系统103根据故障信息生成语音播报信息，并进行语音播报，数据分析诊断控制软件系统106根据火眼信息、铝电解生产参数及天车数据，进行建模分析，对产铝量及槽效率进行调整优化，并生成天车控制信息及铝电解生产控制信息，通过计算机监控系统104将铝电解生产控制信息传输至智能精确下料控制系统101，将天车控制信息传输至天车数据管理系统105，智能精确下料控制系统101根据铝电解生产控制信息控制铝电解生产，天车数据管理系统105根据天车控制信息，控制天车操作。从而实现了电解铝行业生产智能化、数字化、自动化，能够满足铝电解生产的全数字化自动化管理，减少工人的劳动强度，提高了电解铝的电解效率，降低了能耗，提高了生产的管理水平及效率。

结合图1所示的实施例，请参考图2，本发明的一些实施例中，智能精确下料控制系统101包括：

智能精确下料控制器201、电解槽采集装置202、下料点过桥母线电压信号采集装置203、在线电解质测温装置204、数字化气缸子系统205；

电解槽采集装置202，用于采集电解槽电压及电解槽电流；

下料点过桥母线电压信号采集装置203，用于采集下料点过桥母线周围电压，计算出下料点电流；

在线电解质测温装置204，用于通过测温器件采集电解质温度；

数字化气缸子系统205，用于采集数字化气缸的数字化行程；

智能精确下料控制器201，用于获取电解槽电压、电解槽电流、下料点过桥母线周围电压、下料点电流、电解质温度及数字化气缸的数字化行程，并传输至计算机监控系统。

本发明实施例中，电解槽采集装置202采集电解槽电压及电解槽电流；下料点过桥母线电压信号采集装置203直接采集下料点过桥母线周围电压，估算出流过该下料点的电流分布情况，估算出每个下料点的浓度情况，为了保证槽内氧化铝均衡、实现单点料量准确控制提供依据；在线电解质测温装置204是在铝口气缸锤头安装温度传感器或红外测温等测温器件，可以实时采集电解质温度，为准确估算电解槽温度变化趋势提供依据；数字化气缸子系统205为一种可将数字化气缸的行程转化为数字信号供设备采集的智能化气缸，可以设置并控制其行程，实时采集数字化气缸的行程，根据行程进行相应操作自动处理粘包、卡锤头等现场，保证锤头执行到位的情况下，减少锤头由电解质接触时间，减少粘包及锤头卡堵现象，从而可以延长锤头的使用寿命，降低阳极效应的发生并降低工人的劳动强度，节约用气；智能精确下料控制器201具体为单槽电解槽数据采集、工艺控制算法实现及生产相关操作控制的核心模块，每台精确下料器管理一台电解槽生产，与其他装置的控制线与信号线通过相应线缆相连、每个区的精确下料控制器通过网络、CAN通讯转等远距离传输网络通过光纤或5G网络与厂区监控系统及电解槽运行状态数据分析相连，同时通过无线方式与无线手持终端设备相连，接收无线方式发送过来的参数修改及相关的操作命令。智能精确下料控制器201通过采集槽电压、槽电流、过桥母线电压、电解质温度等信号结合电解槽运行状态数据分析系统发下来的参数精确估算电解槽运行状态，自动修正下料间隔及设定定压敏感区，将物料平衡及热平衡控制在一个最优范围内，同时根据数字气缸发送的深度信号及效应情况下自动处理锤头卡堵及效应自动熄灭，真正做到铝电解生产自动化管理。

需要说明的是，智能精确下料控制器201可以采用人机一体化操作界面，通过此界面可以实现单点料量控制、单点停料控制、换极位置确认及操作、数字化气缸行程设定、沉淀位置确定及处理，锤头自锁等与生产相关的自动化处理。智能精确下料控制器201还具有无线通讯功能，可以与天车数据管理系统105相连，接收天车数据管理系统105的换极及出铝数据控制其换极与出铝作业，还可以接收无线手持终端设备发送的参数修改及操作命令。

结合图2所示的实施例，请参考图3，本发明的一些实施例中，数字化气缸子系统205包括：

数字化气缸2051及气缸增压装置2052；

数字化气缸2051，用于将行程转换为数字化行程，并发送至智能精确下料控制器201；

气缸增压装置2052，用于通过高压气路为数字化气缸2051供气。

本发明实施例中，气缸增压装置2052为现场安装的增压装置，具体可以是一台电解槽旁或单个气缸旁增加一路气压增大装置，由于壳面太硬或气压低等其他原因造成打壳不到位，可以通过高压气路为数字化气缸2051供气，增大数字化气缸2051压力，迅速将壳面打开，保证下料到位，避免效应发生，降低工人劳动强度。

结合图3所示的实施例，本发明的一些实施例中，智能精确下料控制系统还包括：

自动效应熄灭装置301，用于当判断达到启动自动熄灭条件时，熄灭电解槽的铝电解效应。

本发明实施例中，自动效应熄灭装置301当判断达到启动自动熄灭条件时，直接将效应棒从火眼点处直接插入电解槽中，排出气泡自动处理阳极效应的设备，由智能精确下料控制器201直接控制。

结合图3所示的实施例，本发明的一些实施例中，智能精确下料控制系统还包括：

无线手持终端设备302，用于用户远程无线控制铝电解的生产设备。

本发明实施例中，无线手持终端设备302为一种适合于铝电解生产的手持无线控制器，作为控制器可直接远程无线操作智能精确下料控制器201实现打壳、下料、阳极升降、单点停料、单点沉淀处理、锤头卡堵操作及数字化气缸深度、下料点控料设定等。除此之外，还可以作为数据采集器直接采集电解质及阳极电流分布通过无线方式直接传输给智能精确下料控制器201。

结合图1所示的实施例，如图4所示，本发明的一些实施例中，图像处理系统102包括：

视频信号采集设备401、视频设备控制器402及图像处理模块403；

视频信号采集设备401，用于采集现场视频数据；

视频设备控制器402，用于控制视频信号采集设备401进行视频数据采集；

图像处理模块403，用于通过图像处理技术处理现场视频数据，识别火眼开孔率及火眼火苗颜色，将火眼开孔率及火眼火苗颜色传输至数据分析诊断控制软件系统。

本发明实施例中，图像处理系统102有视频信号采集设备401、视频设备控制器402及图像处理模块403。由于现场环境温度较高且灰尘大，采用耐高温带屏蔽的视频信号采集设备401，视频信号采集设备401带有机械装置及温度传感器，平时位于电解槽外，当需要时由视频设备控制器402控制伸入槽内查看槽内情况，查看完毕后或温度超限自动退回，避免视频信号采集设备401在恶劣工作环境下损坏，同时并将图像数据通过互联网或远程无线(如5G)等传输送到图像处理模块403，通过图像处理识别火眼开孔率、火眼火苗颜色、壳面规整情况等等，形成参数文件定时发送到数据分析诊断控制软件系统进行分析。

结合图1所示的实施例，如图5所示，本发明的一些实施例中，车间数字语音播报系统103包括：

车间数字语音播报模块501及车间数字语音播报设备502；

车间数字语音播报模块501，用于按优先级对故障信息进行管理，生成语音播报信息以及对应的播报顺序；

车间数字语音播报设备502，用于按照播报顺序对语音播报信息进行语音播报。

本发明实施例中，车间数字语音播报系统103由车间数字语音播报模块501及车间数字语音播报设备502组成，通过网络连接在一起。车间数字语音播报模块501接收计算机监控系统实时故障信息及异常信息，根据故障信息优先级判断其所在区域分区广播相应信息，同时车间数字语音播报设备可以按照播报顺序定时发送语音播报信息，进行语音播报提醒或人工广播信息。

结合图1所示的实施例，如图6所示，本发明的一些实施例中，天车数据管理系统105包括：

天车数据采集终端601及天车数据分析模块602；

天车数据采集终端601，用于采集天车数据；

天车数据分析模块602，用于根据天车数据进行分析，得出出铝指示量，将出铝指示量发送至天车数据采集终端601，使得天车数据采集终端601协调天车操作。

本发明实施例中，天车数据管理系统105由天车数据采集终端601与天车数据分析模块602组成，天车数据采集终端601与天车数据分析模块602通过5G网络等远程无线直接相连。天车数据采集终端601可以通过无线方式直接与智能精确下料控制器通讯，直接触发智能精确下料控制器执行出铝、换极等操作，采集电解槽需要更换阳极位置的记录、辅料的添加量记录、实际出铝量及出铝时刻记录等并发送到天车数据分析模块602；

天车数据分析模块602用于统计换极操作数据、辅料添加量及出铝量等，根据车间输入的阳极炭块跟换时间及跟换周期，自动计算每天需要更换阳极的槽号及位置，根据电解槽运行情况、两水平、下料量及电解槽质温度等参数正确给出出铝指示量，通过无线发送到天车数据采集终端601，协调天车合理安排换极、出铝及辅料添加工作，进一步提高生产效率。

结合图1所示的实施例，如图7所示，本发明的一些实施例中，铝电解生产数字化智能管控平台还包括：

化验数据系统701，用于对铝电解生产中的化学成分进行化验得到化验结果，将化验结果传输至数据分析诊断控制软件系统；

远程专家诊断软件系统702，与数据分析诊断控制软件系统106连接；

远程专家诊断软件系统702基于前向多层神经网络的综合分析诊断规则构建而成；

远程专家诊断软件系统702，用于利用电解专家经验和数据积累进行不断自我学习优化，并将优化结果传输至数据分析诊断控制软件系统106。

本发明实施例中，远程专家诊断软件系统702采用两个并联的多层前馈BP神经网络，分别为槽况诊断神经网络和热平衡参数调控神经网络；

槽况诊断神经网络输入层采用25个神经元，这些数据源是与槽况相关的数据，直接从“数据分析诊断控制软件系统”中获取，按照类型，将这些基础的神经元分为三类，第一类为“数据分析诊断控制软件系统”解析统计数据，如：槽电阻、输入功率、槽电阻针震、摆动、阳极效应系数、效应峰值电阻、效应功耗、电阻率估值、日总下料量等参数的统计平均值以及变化趋势值；第二类为来自物理动态仿真的数据：如：槽帮厚度、高度、伸腿长度等槽膛内型的仿真值，数据源为图像处理系统，由“数据分析诊断控制软件系统”收集获得；第三类来自人工或其他离线检测数据，如：电解质温度、摩尔比、电解质高度、铝液高度等，数据源来自化验数据管理系统和图像处理系统；输出层神经元采用5个神经元，分别与电解槽某一方面的状态相对应，包括：热平衡状态(A1、A2、A3...)、极距状态(A1、A2、A3...)、阳极工作状态(A1、A2、A3...)、沉淀状态(A1、A2、A3...)、铝液波动状态(A1、A2、A3...)，在分析后将输出神经元更新到规则数据库；

热平衡参数调控神经网络输入层采用28个神经元，包括与槽况诊断神经网络相同的25个输入神经元和前一天的槽控制参数的使用值(出铝量、设定电压调整值、氟盐添加量等)系统采用前一天的槽热平衡控制参数的使用值是为了综合考虑从前一天来，槽热平衡的调整结果和槽运行平稳度，不至于使用控制量变化很大从而导致电解槽热平衡产生过大波动。热平衡参数调控输出层神经元采用3个神经元，分别对应当日电解槽的热平衡控制参数使用值，包括：出铝量、设定电压调整、氟盐添加量，将对应数值进行模拟运算后形成表对象更新到热平衡调整规则表。

结合图1所示的实施例，如图7所示，本发明的一些实施例中，铝电解生产数字化智能管控平台还包括：

手机管控APP系统703，与数据分析诊断控制软件系统106连接；

手机管控APP系统703，用于生成铝电解生产工艺流程运行时的实例及数据、监控和管理流程，并处理日常车间巡检、考核、故障处理、工艺调优相关流程管理。

本发明实施例中，手机管控APP系统703通过5G、WIFI等无线网络与数据分析诊断控制软件系统106分析相连，通过手机管控APP系统703可以直接查看电解槽参数及运行情况、天车数据、化验数据、数据分析诊断控制软件系统106和远程专家诊断软件系统702分析结果和处理结果，根据生产安全性要求，在铝厂内网或专有VPN内，可通过参数调整模块，远程对分析诊断控制软件系统发送带token验证的HTTP请求，并通过数据分析诊断控制软件系统106转发至“智能精确下料器”、“天车数据管理系统”等子系统或模块进行手动参数调整，同时能连接铝厂内部OA管理系统，对班组工作、生产工艺流程任务统计、生产工艺流程评分等进行提交或确认。

结合以上图1-图7所示的实施例，请参考图8，为本发明的铝电解生产数字化智能管控平台的整体结构示意图，在图8中，数据分析诊断控制软件系统106通过以太网与智能精确下料控制器201、计算机监控系统104、图像处理系统102、化验数据系统701、天车数据分析模块602建立可靠连接，并与远程专家诊断软件系统702建立专属VPN连接，数据分析诊断控制软件系统106通过与各系统或模块建立TCP协议的Socket连接并解析发送的报文获得电解槽、天车、火眼温度等相关实时的元数据，并将元数据形成表对象利用Mybatis-Plus进行数据库数据持久化同时将相关元数据发送至远程专家诊断软件系统702基础数据库中，在生成生产管理中所需要的各种形式报表的同时使用分布式任务调度系统，定时对表内数据与诊断规则相关表进行规则匹配，当本地数据库的规则无法匹配时，将数据发送至远程专家诊断软件系统702中，通过HTTP请求获得最新的模型学习规则更新到本地数据库中，匹配完成后形成单槽调整解决方案，并通过Socket将解决方案按照智能精确下料控制器201的协议报文格式通过数据流的方式输出到智能精确下料控制器201上，智能精确下料控制器201将依据解决方案流数据实时调整槽运行状况(如:电压调整、分子比调整、下料调整、效应处理等)。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种铝电解生产数字化智能管控平台，其特征在于，包括：

智能精确下料控制系统、图像处理系统、车间数字语音播报系统、计算机监控系统、天车数据管理系统及数据分析诊断控制软件系统；

所述图像处理系统，用于收集现场视频数据，通过图像处理技术处理所述现场视频数据，识别火眼信息，将所述火眼信息传输至所述数据分析诊断控制软件系统；

所述天车数据管理系统，用于采集天车数据，将所述天车数据传输至所述数据分析诊断控制软件系统；

所述智能精确下料控制系统，用于采集铝电解生产参数，将所述铝电解生产参数发送至所述计算机监控系统；

所述计算机监控系统，用于对所述铝电解生产参数进行进行数据记录，若存在故障信息，则将所述故障信息发送至所述车间数字语音播报系统；

所述车间数字语音播报系统，用于根据所述故障信息生成语音播报信息，并进行语音播报；

所述数据分析诊断控制软件系统，用于根据所述火眼信息、所述铝电解生产参数及所述天车数据，进行建模分析，对产铝量及槽效率进行调整优化，并生成天车控制信息及铝电解生产控制信息，通过所述计算机监控系统将所述铝电解生产控制信息传输至所述智能精确下料控制系统，将所述天车控制信息传输至所述天车数据管理系统；

所述智能精确下料控制系统，还用于根据所述铝电解生产控制信息控制铝电解生产；

所述天车数据管理系统，还用于根据所述天车控制信息，控制天车操作。

2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述智能精确下料控制系统包括：

智能精确下料控制器、电解槽采集装置、下料点过桥母线电压信号采集装置、在线电解质测温装置、数字化气缸子系统；

所述电解槽采集装置，用于采集电解槽电压及电解槽电流；

所述下料点过桥母线电压信号采集装置，用于采集下料点过桥母线周围电压，计算出下料点电流；

所述在线电解质测温装置，用于通过测温器件采集电解质温度；

所述数字化气缸子系统，用于采集数字化气缸的数字化行程；

所述智能精确下料控制器，用于获取所述电解槽电压、所述电解槽电流、所述下料点过桥母线周围电压、所述下料点电流、所述电解质温度及所述数字化气缸的数字化行程，并传输至所述计算机监控系统。

3.根据权利要求2所述的平台，其特征在于，所述数字化气缸子系统包括：

数字化气缸及气缸增压装置；

所述数字化气缸，用于将行程转换为数字化行程，并发送至所述智能精确下料控制器；

所述气缸增压装置，用于通过高压气路为所述数字化气缸供气。

4.根据权利要求2所述的平台，其特征在于，所述智能精确下料控制系统还包括：

自动效应熄灭装置，用于当判断达到启动自动熄灭条件时，熄灭电解槽的铝电解效应。

5.根据权利要求2所述的平台，其特征在于，所述智能精确下料控制系统还包括：

无线手持终端设备，用于用户远程无线控制铝电解的生产设备。

6.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述图像处理系统包括：

视频信号采集设备、视频设备控制器及图像处理模块；

所述视频信号采集设备，用于采集现场视频数据；

所述视频设备控制器，用于控制所述视频信号采集设备进行视频数据采集；

所述图像处理模块，用于通过图像处理技术处理所述现场视频数据，识别火眼开孔率及火眼火苗颜色，将所述火眼开孔率及所述火眼火苗颜色传输至所述数据分析诊断控制软件系统。

7.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述车间数字语音播报系统包括：

车间数字语音播报模块及车间数字语音播报设备；

所述车间数字语音播报模块，用于按优先级对所述故障信息进行管理，生成语音播报信息以及对应的播报顺序；

所述车间数字语音播报设备，用于按照所述播报顺序对所述语音播报信息进行语音播报。

8.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述天车数据管理系统包括：

天车数据采集终端及天车数据分析模块；

所述天车数据采集终端，用于采集天车数据；

所述天车数据分析模块，用于根据所述天车数据进行分析，得出出铝指示量，将所述出铝指示量发送至所述天车数据采集终端，使所述天车数据采集终端协调天车操作。

9.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述铝电解生产数字化智能管控平台还包括：

化验数据系统，用于对铝电解生产中的化学成分进行化验得到化验结果，将所述化验结果传输至所述数据分析诊断控制软件系统；

远程专家诊断软件系统，与所述数据分析诊断控制软件系统连接；

所述远程专家诊断软件系统基于前向多层神经网络的综合分析诊断规则构建而成；

所述远程专家诊断软件系统，用于利用电解专家经验和数据积累进行不断自我学习优化，并将优化结果传输至所述数据分析诊断控制软件系统。

10.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述铝电解生产数字化智能管控平台还包括：

手机管控APP系统，与所述数据分析诊断控制软件系统连接；

所述手机管控APP系统，用于生成铝电解生产工艺流程运行时的实例及数据、监控和管理流程，并处理日常车间巡检、考核、故障处理、工艺调优相关流程管理。

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