铝电解槽智能评判系统的开发应用

铝电解槽智能评判系统的开发应用

赵思洋

（沈阳铝镁设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110001）

摘要：本文以某电解铝厂实际应用的铝电解槽智能评判系统为背景，首先介绍了铝电解槽智能评判系统的数据源与评判规则。其次，描述了铝电解槽智能评判系统的系统组成和功能特点。最后，介绍了铝电解槽智能评判系统在某电解铝厂的实际应用效果，为今后该系统在电解铝厂的应用提供借鉴。

关键词：智能评判、电解铝、应用效果

西部某电解铝厂现有数据保障系统主要功能是电解槽槽控数据的保存、分析及初步判断，主要进行电解槽工艺技术条件设置、生产资源配置、生产进度安排等，由于该系统与上代槽控机同期设计，经多年运行已无法满足现在生产标准和管理要求，特别是2018年对槽控机改造后，该套数据系统平台基本已无法满足生产需求，因此迫切需要对现有数据保障系统进行更新升级，以满足数据平台能够指导操作管理、优化“状态认知”、优化电解槽设定参数、优化生产控制策略等生产需求[1]，继而电解槽智能评判系统应运而生。本文所提及的系统以槽控系统日常数据作为支撑，强化生产标准和管理流程的信息化程度。通过依托电解厂现有的成熟的管理体系和生产评判标准，借鉴同行业其他电解厂运行的信息中心平台框架，搭建适用于本公司的生产管理评估系统。

1系统数据源与评判规则

电解铝厂日常生产中，槽控系统作为电解槽的主要管控工具，已成为电解槽生产数据、报表数据、化验数据的统一集成平台。生产管理人员依托操控系统，通过有序级别、技术级别以及曲线级别等三大指标对电解槽的生产状态、健康度进行判定。

1.1系统数据源

如铝电解槽智能评判系统部署在全厂办公网络中，以槽控系统为数据源，分别从槽控服务器和槽控报表服务器同步生产数据，为保证生产网络的安全性，生产网络和办公网络通过管理交换机和工业级防火墙进行物理隔离，避免数据同步过程产生的网络安全风险。

槽控系统的数据库为sql server 2012，利用该系统提供的现有接口，智能评判系统每天定时从槽控系统进行日报数据、工艺数据的同步，并进行部分计算，完成数据的标准化、规范化工作。

图1系统结构

1.2评判规则

铝电解槽智能评判系统内置评判规则，该规则经过大量生产实践验证，符合电解铝生产管理规范及经验，针对不同系列电流的电解槽，系统提供对应的初始化方案。

曲线级别的影响因子包括电压偏离、针阵、摆动、过欠比、电压异常时间；技术级别的影响因子包括电流效率、直流电耗、分子比、槽温、铝水平、质水平、炉底压降、氧化铝浓度、过热度、锂盐含量、槽壳温度；有序级别的影响因子包括下料量、电流效率、电压合格率、分子比、槽温、铝水平、质水平、铁含量、硅含量、效应次数。

每种影响因子都有对应的权重系数以及得分规则，所有的影响因子得分之和决定最终的级别判定。根据评判规则，系统对同步过来的基础数据进行计算，得到每台电解槽的日有序级别、日曲线级别、日技术级别、周技术级别和月技术级别，并将结果以web方式进行发布。

评判规则可根据生产计划、生产决策进行对应调整，与生产管理标准同步，实现系列与系列、车间与车间、工区与工区之间的生产全方位对标。

2系统组成和功能特点

2.1 系统组成

铝电解槽智能评判系统由数据同步、生产监控、电解槽信息查询、报表等功能组成。

（1）数据同步，每天定时调用数据接口从操控系统同步日报数据及生产工艺数据。

（2）生产监控，以饼状图的形式从系列、车间、工区等几个维度对电解槽的分类结果进行展示，支持查看详情。

（3）报表包含两部分内容，一是对评判规则的展示和修改保存，二是以日报的形式将每台电解槽的评判结果以及对应影响因子得分进行展示、指标异常槽报警，方便生产管理人员对异常槽、异常原因精准定位。

2.2 功能特点

以下是电解槽智能评判系统的主要功能特点：

（1）通过评判结果，生产管理人员可以一目了然地掌握每台电解槽的健康情况、运行状态，重点关注C、D类槽子。

（2）通过现场应用，评判结果与实际电解槽的运行状态一致，从时间趋势上看，更具备前瞻性，指导车间人员准确及时调整设定参数。

（3）电解厂内的生产管理人员众多，水平与经验各不相同，容易造成电解槽产量、能耗、健康程度等方面的不同。智能分类系统作为电解槽生产管理专家系统，是将人工经验与计算机相结合，将最高水平的管理经验传授给所有人。

（4）对于新入职或者经验尚浅的生产管理人员，通过智能评判系统的培训，便可使之快速胜任岗位要求。

3系统开发与实施效果

3.1 系统开发

    通过系统功能分解，从开发角度将功能项分为数据同步、判定计算以及web形式的展示。系统数据库采用sql server2012与redis相结合。数据同步与判定计算功能以纯python语言实现，在服务器上以定时任务形式运行。web展示以http服务进行部署，后端采用当下主流web服务器tornado编写，其是一个可扩展的非阻塞Web服务器，有着较为出色的抗负载能力。前端采用Quasar框架开发。

3.2 实施效果

生产监控分别按系列、车间、工区三个维度，展示电解槽总数、处在生产状态的电解槽数量、非生产状态的电解槽数量；以饼状图的形式展示整个系列（车间、工区）的日有序级别、日曲线级别、日技术级别、周技术级别、月技术级别的分类结果；趋势图展示生产管理部门所关心的相关指标变化，时间段可进行手动调整，默认为最近一周数据。

电解槽信息查询展示单台槽子的基本信息（槽号、槽龄等）、工艺技术条件（设定电压、工作电压、电压偏离、针阵、摆动等）、近一周的所有判定结果、以及相关生产数据的趋势展示。

工区评判表以工区为维度，通过表格形式展示该工区下，所有槽子的日有序级别、日曲线级别、日技术级别相关影响因子的得分情况和最终判定结果，方便生产管理人员对运行状态不好的电解槽有针对性的查因，调整。

规则表，系统根据现场实际生产情况对规则进行初始化，每个影响因子都有对应槽龄、上下限区间的得分情况，影响因子的权重以及上下限均可进行修改。

4 结束语

在西部某电解铝厂的工程实践中，采用槽控系统数据库作为数据源，依托现场成熟的管理体系与评判规则，利用python语言以及Quasar框架开发并部署了铝电解槽智能评判系统，实现了全厂电解槽有序级别、技术级别、曲线级别的自动判定。实施过程充分体现了铝电解槽智能评判系统数据展示多元化、判定准确、规则库丰富等功能特点，于此同时，作为专家系统，该系统显著提高了生产人员的管理水平，为企业的节能增效提供了坚实的基础。

参考文献：

[1] 模糊专家系统[M]. 华中理工大学出版社,李凡著, 1995