基于数字孪生的铝电解管控系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111850609A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010490535.7(22)申请日2020.06.02(71)申请人中铝智能科技发展有限公司地址311100浙江省杭州市余杭区南苑街道新城路108号801室申请人贵阳铝镁设计研究院有限公司(72)发明人曹斌王明刚黄若愚路辉崔家瑞徐杨刘俊(74)专利代理机构杭州杭诚专利事务所有限公司33109代理人尉伟敏(51)Int.Cl.C25C3/20(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称基于数字孪生的铝电解管控系统(57)摘要本发明公开了一种基于数字孪生的铝电解管控系统，包括自动检测装置：数据融合单元，接收自动检测装置的数据，并进行数据处理；人机交互单元，连接数据融合单元，提供信息输出口以及操作输入口；智能执行机构，布置于铝电解产线，根据数据融合单元以及人机交互单元的数据或操作指令执行管控工作；仿真分析平台，接收数据融合单元的数据，在虚拟空间中映射铝电解全生命周期过程，并结合若干数据库给出预警或管控措施。本发明以采集的真实数据为基础，经过仿真并与产线真实反应的情况进行对比参考，保留了真实系统和仿真系统各自的特点，实时映射出物理系统的运行过程，为调参、控制优化等提供了精确的策略，能够有效地提高电流效率和降低能耗。CN111850609ACN111850609A权利要求书1/2页1.一种基于数字孪生的铝电解管控系统，包括自动检测装置，其特征在于，还包括：数据融合单元，接收自动检测装置的数据，并进行数据处理；人机交互单元，连接数据融合单元，提供信息输出口以及操作输入口；智能执行机构，布置于铝电解产线，根据数据融合单元以及人机交互单元的数据或操作指令执行管控工作；仿真分析平台，接收数据融合单元的数据，在虚拟空间中映射铝电解全生命周期过程，并结合若干数据库给出预警或管控措施。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的铝电解管控系统，其特征在于，所述自动检测装置包括：阳极电流分布在线检测设备、电解槽阴极温度在线检测设备、铝液和电解质水平自动检测设备以及电解质和铝液成分自动检测设备，自动检测装置按需部署于阳极导杆、电解槽阴极钢棒、电解槽上部机构或电解槽大面中的一处或多处。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的铝电解管控系统，其特征在于，所述数据融合单元包括数据集成系统、单向传输物理隔离系统和服务器，单向传输物理隔离系统连接自动检测装置以及人机交互单元；数据集成系统进行数据集成、数据清洗、数据治理以及据可视化处理，服务器按照规定的标准提供数据管理、数据存储和数据抽取服务。4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的铝电解管控系统，其特征在于，所述人机交互单元包括可视化槽控机以及数字移动助手。5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的铝电解管控系统，其特征在于，所述可视化槽控机包括显示屏、控制器和控制模型库，控制模型库包含浓度控制、电热平衡、效应预报以及槽稳定性判断的过程控制模型；控制器基于自动检测装置的实时数据，调用控制模型库中相关模型进行数据分析和运算，在判断生产稳定性和设备正常工作的同时，驱动智能执行机构完成对应工作；其中控制器定时向数据融合单元发送及采集控制数据，并在显示屏上展示生产过程数据，及时报警或预警生产过程和设备的异常情况。6.根据权利要求4或5所述的一种基于数字孪生的铝电解管控系统，其特征在于，所述数字移动助手包括带输入模组、拍摄模组及显示模组的移动工业终端；并与可视化槽控机共享数据。7.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的铝电解管控系统，其特征在于，所述智能执行机构包括打壳机构、单点下料机构、抬母线机构以及巡检机器人，与人机交互单元协同完成自动打壳、单点下料、母线升降以及设备巡检；其中打壳机构控制气缸压力，调节耐腐蚀锤头以确保壳面击穿；单点下料机构根据区域氧化铝浓度以及槽电压的变化控制相关下料点气路阀门和下料量；抬母线机构根据实际出铝量和补偿电压要求，采集与导杆接触的正压力，调整抬升框架气压，进行精准抬母线作业；巡检机器人自动巡检生产过程，实时发送相关数据至人机交互单元。8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的铝电解管控系统，其特征在于，所述仿真分析平台包括管理平台、数据分析器、综合知识库、运行历史数据库、驾驶舱和设备资产库；管理平台按一定的采样周期接收数据融合单元的数据，在虚拟空间中映射铝电解和电解槽等设备全生命周期过程；数据分析器基于数据融合单元、历史数据库和设备资产库的数据以及综合知识库的铝电解管控知识，对产量、质量、成本、原材料以及设备寿命进行分析，给出工艺参数调整、运行优化、质量改进、设备管理以及风险预警策略，并通过驾驶舱展示设2CN1