CN113686380A - 一种电解槽电流监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解槽电流监测系统及方法，包括依次相连的采集模块、通信模块和控制模块，所述控制模块分别与告警模块、监控管理云平台相连，所述监控管理云平台与访问终端相连。方法包括：采集模块采集数据并传输到控制模块；控制模块根据阴极供电端的电力数据进行一次判断；然后根据阴极上的监测数据进行二次判断；根据判断结果进行相应处理。上述技术方案针对供能状况进行一次判断，然后判断阴极各个部分的工作状态，通过阴极温度计算阴极析出铜的理论效率，结合阴极质量变化量分析得到阴极析出铜的实际效率，通过理论效率和实际效率的比较，实现对工作状态的二次判断，确保电解铜工作的顺利进行。

Description

一种电解槽电流监测系统及方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种电解槽电流监测系统及方法。
背景技术
铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。但是实际生产中，很多铜被浪费、废弃，造成了很大的损失也污染了环境，所以铜的回收很必要也很重要。
中国专利文献CN103103573A公开了一种“铜电解槽”。包括槽体、阳极室、阴极室和电源，所述阳极室由多个平行排列的阳极板组成，阳极室与电源正极相连，阴极室由多个平行排列的阴极板组成，阴极室与电源负极相连，阴极板、阳极板间隔平行排列，阳极板和阴极板之间设有离子交换膜，离子交换膜上设有密封垫条。上述技术方案缺少对电解铜过程中的工作状态监测，电流或阴极电解异常时难以及时处理。
发明内容
本发明主要解决原有的技术方案缺少对电解铜过程中的工作状态监测技术问题，提供一种电解槽电流监测系统及方法，通过对阴极输入端的电力参数监测实现针对供能状况的一次判断，通过对阴极上的等距压降值、阴极周围的磁感应强度数据判断阴极各个部分的工作状态，通过对阴极质量变化量分析得到阴极析出铜的实际效率，通过理论效率和实际效率的比较，实现对工作状态的二次判断，确保电解铜工作的顺利进行。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种电解槽电流监测系统，其特征在于，包括依次相连的采集模块、通信模块和控制模块，所述控制模块分别与告警模块、监控管理云平台相连，所述监控管理云平台与访问终端相连。采集模块用于电解槽各种数据的采集，通信模块用于采集数据的传递，控制模块用于数据分析并进行电解槽工作状态判断，告警模块用于提醒现场工作人员的进行异常处理，监控管理云平台用于将采集数据及处理方式存储到云端便于统计分析优化，访问终端用于访问监控管理云平台实现对电解槽的远程监控。
作为优选，所述的采集装置包括设置在阴极上的等距压降测量装置、磁场探测传感器、温度传感器，设置在阴极供电端的电力数据采集装置以及浓度传感器。等距压降测量装置用于测量阴极各个位置压降，磁场探测传感器用于测量阴极各个位置磁感应强度以判断电解效果，温度传感器用于采集阴极温度判断阴极状态并辅助判断电解效率，浓度传感器用于判断实际电解效率。
作为优选，所述的等距压降测量装置和磁场探测传感器分别沿阴极自上而下均匀设置，所述温度传感器设置在阴极中部，所述重力传感器将阴极悬挂。等距压降测量装置和磁场探测传感器对阴极不同位置的数据进行采集，重力传感器在将阴极悬挂的同时实现对阴极质量的采集。
作为优选，所述的电力数据采集装置包括依次相连的电力采集单元、模数转换单元、运算放大单元和输出单元，所述输出单元与通信模块相连。电力采集单元对来自外接的电流、电压信号采样后进行滤波保护、隔离处理并输出模拟量信号至运算放大单元，运算放大单元对信号进行放大后输出至模数转换单元进行模数转换，然后通过输出单元传输到数据处理模块。
作为优选，所述的通信模块包括应用载波通信的有线通信模块和应用ZigBee通信的无线通信模块。载波通信仅通过电线实现信息传递，实现成本低，ZigBee通信相比其他无线通信方式，具有低功耗、低成本且网络容量大的优点，待机时间长，适用长时间监测的情况。
作为优选，所述的有线通信模块包括依次相连的过零检测电路、转换电路、信号发送电路、信号耦合电路、信号接收滤波电路和过零同步电路，所述信号耦合电路的输入控制端与电线相连，所述过零检测电路的输入端、过零同步电路的输出端与载波信号相连。载波通过过零检测电路判断采样时间，将需要传递的信号通过信号发送电路发送并经由信号耦合电路耦合至电线上传输，转换电路实现交流与直流间的转换，电线上传输的信息也经由信号耦合电路发送至信号接收滤波电路和过零同步电路后实现信息的双向传递，载波采样具有稳定的特点。
作为优选，所述的无线通信模块包括ZigBee通信单元和分别与ZigBee通信单元相连的电源滤波单元、通信接口单元、天线。Zigbee通信单元是基于ZigBee协议标准，用于对经天线单元接收到的无线数据包进行接收处理，或对待发送的无线数据包进行发送处理后输出至天线单元，通信接口单元用于与数据处理模块相连接收传输数据。
一种电解槽电流监测系统的工作方法，包括以下步骤：
S1采集模块采集数据并传输到控制模块；
S2控制模块首先根据电力数据采集装置采集阴极供电端的电力数据进行一次判断；
S3然后根据阴极上的监测数据进行二次判断；
S4若判断结果为异常，则告警模块告警，并将判断结果及数据存储到监控管理云平台。
作为优选，所述的步骤S1采集数据包括：阴极供电端电流、阴极供电端电压、阴极上的等距压降值、阴极周围的磁感应强度、阴极温度、阴极质量变化量。
作为优选，所述的一次判断为判断供电参数是否异常，若异常则告警，若不异常则进行二次判断；二次判断首先根据采集的多组阴极上的等距压降值、阴极周围的磁感应强度数据判断阴极各个部分的工作状态，然后结合阴极温度计算阴极析出铜的理论效率，通过对阴极质量变化量分析得到阴极析出铜的实际效率，通过理论效率和实际效率的比较，实现对工作状态的二次判断。
本发明的有益效果是：通过对阴极输入端的电力参数监测实现针对供能状况的一次判断，通过对阴极上的等距压降值、阴极周围的磁感应强度数据判断阴极各个部分的工作状态，通过对阴极质量变化量分析得到阴极析出铜的实际效率，通过理论效率和实际效率的比较，实现对工作状态的二次判断，确保电解铜工作的顺利进行。
附图说明
图1是本发明的一种电路原理连接结构图。
图2是本发明的一种电力数据采集装置原理图。
图3是本发明的一种通信模块原理图。
图中1控制模块，2采集模块，2.1等距压降测量装置，2.2磁场探测传感器，2.3温度传感器，2.4电力数据采集装置，2.5浓度传感器，3通信模块，4告警模块，5监控管理云平台，6访问终端。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种电解槽电流监测系统，如图1所示，包括依次相连的采集模块2、通信模块3和控制模块1，所述控制模块1分别与告警模块4、监控管理云平台5相连，所述监控管理云平台5与访问终端6相连。采集模块用于电解槽各种数据的采集，通信模块用于采集数据的传递，控制模块用于数据分析并进行电解槽工作状态判断，告警模块用于提醒现场工作人员的进行异常处理，监控管理云平台用于将采集数据及处理方式存储到云端便于统计分析优化，访问终端用于访问监控管理云平台实现对电解槽的远程监控。
采集装置包括设置在阴极上的等距压降测量装置2.1、磁场探测传感器2.2、温度传感器2.3，设置在阴极供电端的电力数据采集装置2.4以及设置在阴极顶部的重力传感器2.5。等距压降测量装置2.1和磁场探测传感器2.2分别沿阴极自上而下均匀设置，所述温度传感器2.3设置在阴极中部，所述重力传感器2.5将阴极悬挂。等距压降测量装置用于测量阴极各个位置压降，磁场探测传感器用于测量阴极各个位置磁感应强度以判断电解效果，温度传感器用于采集阴极温度判断阴极状态并辅助判断电解效率，浓度传感器分别设置在阴极旁、进液口处和排液口处实现对浓度变化率的监测，用于判断实际电解效率浓度传感器。
如图2所示，电力数据采集装置2.4包括依次相连的电力采集单元、模数转换单元、运算放大单元和输出单元，所述输出单元与通信模块3相连。电力采集单元对来自外接的电流、电压信号采样后进行滤波保护、隔离处理并输出模拟量信号至运算放大单元，运算放大单元对信号进行放大后输出至模数转换单元进行模数转换，然后通过输出单元传输到数据处理模块。
如图3所示，通信模块3包括应用载波通信的有线通信模块和应用ZigBee通信的无线通信模块。载波通信仅通过电线实现信息传递，实现成本低，ZigBee通信相比其他无线通信方式，具有低功耗、低成本且网络容量大的优点，待机时间长，适用长时间监测的情况。有线通信模块包括依次相连的过零检测电路、转换电路、信号发送电路、信号耦合电路、信号接收滤波电路和过零同步电路，所述信号耦合电路的输入控制端与电线相连，所述过零检测电路的输入端、过零同步电路的输出端与载波信号相连。载波通过过零检测电路判断采样时间，将需要传递的信号通过信号发送电路发送并经由信号耦合电路耦合至电线上传输；转换电路实现交流与直流间的转换，电线上传输的信息也经由信号耦合电路发送至信号接收滤波电路和过零同步电路后实现信息的双向传递，载波采样具有稳定的特点。无线通信模块包括ZigBee通信单元和分别与ZigBee通信单元相连的电源滤波单元、通信接口单元、天线。Zigbee通信单元是基于ZigBee协议标准，用于对经天线单元接收到的无线数据包进行接收处理，或对待发送的无线数据包进行发送处理后输出至天线单元，通信接口单元用于与数据处理模块相连接收传输数据。
一种电解槽电流监测系统的工作方法，包括以下步骤：
S1采集模块2采集数据并传输到控制模块1，采集数据包括：阴极供电端电流、阴极供电端电压、阴极上的等距压降值、阴极周围的磁感应强度、阴极温度、阴极质量变化量。
S2控制模块1首先根据电力数据采集装置2.4采集阴极供电端的电力数据进行一次判断，一次判断为判断供电参数是否异常，若异常则告警，若不异常则进行二次判断。
S3然后根据阴极上的监测数据进行二次判断，二次判断首先根据采集的多组阴极上的等距压降值、阴极周围的磁感应强度数据判断阴极各个部分的工作状态，然后结合阴极温度计算阴极析出铜的理论效率，通过对阴极质量变化量分析得到阴极析出铜的实际效率，通过理论效率和实际效率的比较，实现对工作状态的二次判断。
S4若判断结果为异常，则告警模块4告警，并将判断结果及数据存储到监控管理云平台5。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了采集模块、控制模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种电解槽电流监测系统，其特征在于，包括依次相连的采集模块(2)、通信模块(3)和控制模块(1)，所述控制模块(1)分别与告警模块(4)、监控管理云平台(5)相连，所述监控管理云平台(5)与访问终端(6)相连。
2.根据权利要求1所述的一种电解槽电流监测系统及方法，其特征在于，所述采集装置包括设置在阴极上的等距压降测量装置(2.1)、磁场探测传感器(2.2)、温度传感器(2.3)，设置在阴极供电端的电力数据采集装置(2.4)以及设置在阴极顶部的重力传感器(2.5)。
3.根据权利要求2所述的一种电解槽电流监测系统及方法，其特征在于，所述等距压降测量装置(2.1)和磁场探测传感器(2.2)分别沿阴极自上而下均匀设置，所述温度传感器(2.3)设置在阴极中部，所述重力传感器(2.5)将阴极悬挂。
4.根据权利要求2所述的一种电解槽电流监测系统及方法，其特征在于，所述电力数据采集装置(2.4)包括依次相连的电力采集单元、模数转换单元、运算放大单元和输出单元，所述输出单元与通信模块(3)相连。
5.根据权利要求1所述的一种电解槽电流监测系统及方法，其特征在于，所述通信模块(3)包括应用载波通信的有线通信模块和应用ZigBee通信的无线通信模块。
6.根据权利要求5所述的一种电解槽电流监测系统及方法，其特征在于，所述有线通信模块包括依次相连的过零检测电路、转换电路、信号发送电路、信号耦合电路、信号接收滤波电路和过零同步电路，所述信号耦合电路的输入控制端与电线相连，所述过零检测电路的输入端、过零同步电路的输出端与载波信号相连。
7.根据权利要求5所述的一种电解槽电流监测系统及方法，其特征在于，所述无线通信模块包括ZigBee通信单元和分别与ZigBee通信单元相连的电源滤波单元、通信接口单元、天线。
8.一种电解槽电流监测系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1采集模块(2)采集数据并传输到控制模块(1)；
S2控制模块(1)首先根据电力数据采集装置(2.4)采集阴极供电端的电力数据进行一次判断；
S3然后根据阴极上的监测数据进行二次判断；
S4若判断结果为异常，则告警模块(4)告警，并将判断结果及数据存储到监控管理云平台(5)。
9.根据权利要求8所述的一种电解槽电流监测系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S1采集数据包括：阴极供电端电流、阴极供电端电压、阴极上的等距压降值、阴极周围的磁感应强度、阴极温度、阴极质量变化量。
10.根据权利要求9所述的一种电解槽电流监测系统的工作方法，其特征在于，所述一次判断为判断电流参数是否异常，若异常则告警，若不异常则进行二次判断；二次判断首先根据采集的多组阴极上的等距压降值、阴极周围的磁感应强度数据判断阴极各个部分的工作状态，然后结合阴极温度计算阴极析出铜的理论效率，通过对阴极质量变化量分析得到阴极析出铜的实际效率，通过理论效率和实际效率的比较，实现对工作状态的二次判断。
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