一種基于大數(shù)據(jù)分析的鋁電解過程能效管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁電解工業(yè)中能效管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于大數(shù)據(jù)分析的鋁 電解過程能效管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁電解是高載能，高消耗，高排放，高資源消耗的產(chǎn)業(yè)，受資源總量和相關(guān)政策法 規(guī)的限制以及市場(chǎng)環(huán)境的影響，促使行業(yè)急需節(jié)能減排。
[0003] 國(guó)家高度重視鋁電解行業(yè)節(jié)能降耗減排，不斷加大對(duì)鋁工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，出臺(tái)了 一系列產(chǎn)業(yè)政策來引導(dǎo)鋁工業(yè)健康有序地發(fā)展。在國(guó)家發(fā)改委、科技部、商務(wù)部聯(lián)合發(fā)布的 《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南》將能源領(lǐng)域中的高能耗工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能確定 為當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域，并將鋁電解槽節(jié)能技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)； 在《我國(guó)鋁工業(yè)布局和結(jié)構(gòu)調(diào)整建議》、《鋁工業(yè)發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》、《鋁工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》中 指出：我國(guó)鋁工業(yè)要積極推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，淘汰落后的高耗能生產(chǎn)能力，降低消耗，減少污染， 推動(dòng)鋁工業(yè)走新型工業(yè)化道路。
[0004] 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，鋁電解行業(yè)都已建立了較完善的SCADA系統(tǒng)，與電量計(jì)量系 統(tǒng)、調(diào)度生產(chǎn)自動(dòng)化、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等形成了大量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量達(dá)數(shù) 千TB，但基于鋁電解行業(yè)綜合電耗高，能效低的特點(diǎn)，還沒有找到合適的方法分析這些數(shù) 據(jù)，并且常態(tài)化的調(diào)度已經(jīng)不能滿足更高的節(jié)能指標(biāo)。
[0005] 因此，現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下不足：重點(diǎn)耗能設(shè)備的負(fù)荷參數(shù)及能源數(shù)據(jù)采集效 率低，且對(duì)于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析與利用不足；現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)對(duì)于集中監(jiān)控方式不利于 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)度；現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)尚不能抵抗外部系統(tǒng)的攻擊，有較大的安全隱 患；各生產(chǎn)子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，形成的海量數(shù)據(jù)不能相互訪問和共享，監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)不統(tǒng)一， 難以實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的集中能效分析和能源審計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于大數(shù)據(jù)分析的鋁電解過 程能效管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)鋁電解過程能源數(shù)據(jù)的全面把握和綜合利用，提高數(shù)據(jù)的可用 性和數(shù)據(jù)處理的高效性。
[0007] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案以實(shí)現(xiàn)該目的： 本發(fā)明的基于大數(shù)據(jù)分析的鋁電解過程能效管理系統(tǒng)包括基于云計(jì)算的鋁電解SCADA 系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析和處理單元、鋁電解生產(chǎn)節(jié)能降耗知識(shí)庫(kù)、智能調(diào)度推理機(jī)和駕駛艙。
[0008] 本發(fā)明的這種能效管理系統(tǒng)采用了這樣的控制方法，它通過大數(shù)據(jù)分析和處理單 元對(duì)基于云計(jì)算的鋁電解SCADA系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，獲得鋁電解生產(chǎn)節(jié)能降 耗的規(guī)律，建立鋁電解過程能效管理知識(shí)庫(kù)和智能調(diào)度推理機(jī)，對(duì)全廠水、電、氣等進(jìn)行優(yōu) 化調(diào)度、集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理，并通過駕駛艙提供各種數(shù)據(jù)、圖形和圖像報(bào)表。
[0009] 其中，基于云計(jì)算的鋁電解SCADA系統(tǒng)是采用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)搭建的信息化網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)，通過并行處理、并行計(jì)算、智能接口、NoSQL云數(shù)據(jù)庫(kù)、云安全等技術(shù)，可高效、可靠 的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)鋁電解生產(chǎn)各工區(qū)、各類設(shè)備的在 線檢測(cè)、控制和生產(chǎn)管理等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、圖像、視頻的分布式計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示。
[0010] 進(jìn)一步的，大數(shù)據(jù)分析和處理單元用于識(shí)別各工區(qū)、各類型和各種結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu) 化的海量數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的抽取和篩選，進(jìn)行接口、協(xié)議的轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一格式化處理，并可根 據(jù)鋁電解生產(chǎn)工藝原理的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)、鉆取和聚類等數(shù)據(jù)挖掘，獲得鋁電解生產(chǎn) 節(jié)能降耗的規(guī)律和知識(shí)，進(jìn)行能源成本分析。
[0011] 更進(jìn)一步的，鋁電解生產(chǎn)節(jié)能降耗知識(shí)庫(kù)是以獲得的鋁電解生產(chǎn)節(jié)能降耗的規(guī)律 和知識(shí)為基礎(chǔ)，按照混合型非關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，組建分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)系統(tǒng)，建立各 種能耗設(shè)備水、電、氣使用量及其使用方式的生產(chǎn)節(jié)能降耗知識(shí)庫(kù)，以及云備用和自愈調(diào)度 體系知識(shí)庫(kù)。
[0012] 更進(jìn)一步的，智能調(diào)度推理機(jī)具有案例推理和規(guī)則推理功能，可進(jìn)行調(diào)度計(jì)劃制 定、調(diào)度流程審批、安全運(yùn)行保護(hù)、自動(dòng)識(shí)別和診斷等，并可根據(jù)鋁電解能效優(yōu)化的機(jī)理和 能源調(diào)度策略，對(duì)來自鋁電解SCADA系統(tǒng)的全廠水、電、氣等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行能效指標(biāo)變換、 評(píng)價(jià)篩選與識(shí)別，獲得關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵節(jié)能裝備的節(jié)能潛力和能源消耗異常狀態(tài)信息，指 導(dǎo)人工進(jìn)行水、電、氣各種能耗設(shè)備的開、停和用能方式，或支撐關(guān)鍵節(jié)能裝備的控制。
[0013] 另外，駕駛艙具有數(shù)據(jù)、圖像和圖形智能處理功能，可根據(jù)用戶需求和定義，以日 報(bào)、月報(bào)等報(bào)表的形式統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵設(shè)備、各個(gè)工序和車間的能源消耗和綜合能耗，進(jìn)行能源成 本考核與監(jiān)管，并可實(shí)時(shí)顯示能源信息的匯總和初步處理結(jié)果，跟蹤、分析節(jié)能行動(dòng)的效果 和完成情況等，實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠能效的集中監(jiān)視和統(tǒng)一管理。
[0014] 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明與具有的優(yōu)點(diǎn)是： 1、能源數(shù)據(jù)的全面把握和綜合利用。本發(fā)明通過完善的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和基于云架構(gòu)的 SCADA系統(tǒng)，對(duì)收集到的各種結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)，以及實(shí)時(shí)和存儲(chǔ)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分類和 對(duì)比、分析，挖掘數(shù)據(jù)信息，掌握全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存系統(tǒng)運(yùn)行能耗結(jié)構(gòu)的問題，科 學(xué)能源審計(jì)后制定能效優(yōu)化策略，進(jìn)行智能調(diào)度，提高能效，降低能耗。
[0015] 2、數(shù)據(jù)的高可用性。鋁電解成熟的SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行更加完善和優(yōu)化，分 別規(guī)劃并完善整流所、電解鋁車間、電解煙氣凈化車間、空壓站、鑄造車間等能源SCADA系 統(tǒng)。監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量、電能功耗、水能消耗、氣壓計(jì)量等，以及開關(guān)狀態(tài)、事件記錄等參數(shù)。對(duì) 各工區(qū)、各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)作預(yù)處理，統(tǒng)一規(guī)范數(shù)據(jù)格式，建立能效管理系統(tǒng)平臺(tái)，與SCADA系 統(tǒng)保持實(shí)時(shí)通訊，校驗(yàn)和確認(rèn)各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)。通過建立有線傳輸方式和無線傳 輸方式，保證數(shù)據(jù)的完整性。
[0016] 3、數(shù)據(jù)處理的高效性。鋁電解過程能效管理系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理上千TB的 海量數(shù)據(jù)，快速處理和計(jì)算各種結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息，分析和挖掘能源消耗優(yōu)化的潛 力，制定優(yōu)化調(diào)度策略，利用各種圖形、表格、流程圖進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，幫助決策者快速作出判 斷和決策。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖； 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019] 先看圖1，本發(fā)明的這種基于大數(shù)據(jù)分析的鋁電解過程能效管理系統(tǒng)包括基于云 計(jì)算的鋁電解SCADA系統(tǒng)1、大數(shù)據(jù)分析和處理單元2、鋁電解生產(chǎn)節(jié)能降耗知識(shí)庫(kù)3、智能 調(diào)度推理機(jī)4和駕駛艙5這幾個(gè)部分。它先通過數(shù)據(jù)采集單元采集鋁電解過程中水電氣設(shè) 備的能耗數(shù)據(jù)，然后將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至基于云計(jì)算的鋁電解SCADA系統(tǒng)1中，然后通過 大數(shù)據(jù)分析和處理單元2對(duì)基于云計(jì)算的鋁電解SCADA系統(tǒng)1中的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處 理，獲得鋁電解生產(chǎn)節(jié)能降耗的規(guī)律，從而建立鋁電解過程能效管理知識(shí)庫(kù)3和智能調(diào)度 推理機(jī)4,實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠水、電、氣等進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度、集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理，并通過駕駛艙5提供 各種數(shù)據(jù)、圖形和圖像報(bào)表。
[0020] 看圖2并結(jié)合圖1，從圖2中展示的本發(fā)明的系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)可以看到： 本發(fā)明的基于云計(jì)算的鋁電解SCADA系統(tǒng)1又包括了電解槽負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煙氣凈化 負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、整流所電能監(jiān)控系統(tǒng)、空壓站負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和煙氣凈化車間負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
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