[发明专利]一种基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解工业中能效管理技术领域，具体涉及一种基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统。

背景技术

铝电解是高载能，高消耗，高排放，高资源消耗的产业，受资源总量和相关政策法规的限制以及市场环境的影响，促使行业急需节能减排。

国家高度重视铝电解行业节能降耗减排，不断加大对铝工业的结构调整，出台了一系列产业政策来引导铝工业健康有序地发展。在国家发改委、科技部、商务部联合发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》将能源领域中的高能耗工业生产节能确定为当前优先发展的高技术产业化重点领域，并将铝电解槽节能技术列为优先发展的技术；在《我国铝工业布局和结构调整建议》、《铝工业发展专项规划》、《铝工业产业发展政策》中指出：我国铝工业要积极推进技术进步，淘汰落后的高耗能生产能力，降低消耗，减少污染，推动铝工业走新型工业化道路。

经过几十年的发展，铝电解行业都已建立了较完善的SCADA系统，与电量计量系统、调度生产自动化、综合自动化系统等形成了大量的结构化和非结构化数据，数据量达数千TB，但基于铝电解行业综合电耗高，能效低的特点，还没有找到合适的方法分析这些数据，并且常态化的调度已经不能满足更高的节能指标。

因此，现有技术主要存在以下不足：重点耗能设备的负荷参数及能源数据采集效率低，且对于非结构化数据的分析与利用不足；现有SCADA系统对于集中监控方式不利于实现数据的动态实时调度；现有SCADA系统尚不能抵抗外部系统的攻击，有较大的安全隐患；各生产子系统相对独立，形成的海量数据不能相互访问和共享，监控系统平台不统一，难以实现全系统的集中能效分析和能源审计。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的不足，提供一种基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统，从而实现铝电解过程能源数据的全面把握和综合利用，提高数据的可用性和数据处理的高效性。

本发明采用以下技术方案以实现该目的：

本发明的基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统包括基于云计算的铝电解SCADA系统和大数据分析和处理单元、铝电解生产节能降耗知识库、智能调度推理机和驾驶舱。

本发明的这种能效管理系统采用了这样的控制方法，它通过大数据分析和处理单元对基于云计算的铝电解SCADA系统中的大数据进行分析和处理，获得铝电解生产节能降耗的规律，建立铝电解过程能效管理知识库和智能调度推理机，对全厂水、电、气等进行优化调度、集中监控、统一管理，并通过驾驶舱提供各种数据、图形和图像报表。

其中，基于云计算的铝电解SCADA系统是采用计算机虚拟化技术搭建的信息化网络系统，通过并行处理、并行计算、智能接口、NoSQL云数据库、云安全等技术，可高效、可靠的实现结构化和非结构化数据的处理和应用服务，实现铝电解生产各工区、各类设备的在线检测、控制和生产管理等实时数据、图像、视频的分布式计算、存储、显示。

进一步的，大数据分析和处理单元用于识别各工区、各类型和各种结构化、非结构化的海量数据，进行数据的抽取和筛选，进行接口、协议的转换和统一格式化处理，并可根据铝电解生产工艺原理的数据，进行分类、统计、钻取和聚类等数据挖掘，获得铝电解生产节能降耗的规律和知识，进行能源成本分析。

更进一步的，铝电解生产节能降耗知识库是以获得的铝电解生产节能降耗的规律和知识为基础，按照混合型非关系的数据库模式，组建分布式网络数据库服务系统，建立各种能耗设备水、电、气使用量及其使用方式的生产节能降耗知识库，以及云备用和自愈调度体系知识库。

更进一步的，智能调度推理机具有案例推理和规则推理功能，可进行调度计划制定、调度流程审批、安全运行保护、自动识别和诊断等，并可根据铝电解能效优化的机理和能源调度策略，对来自铝电解SCADA系统的全厂水、电、气等数据实时进行能效指标变换、评价筛选与识别，获得关键环节和关键节能装备的节能潜力和能源消耗异常状态信息，指导人工进行水、电、气各种能耗设备的开、停和用能方式，或支撑关键节能装备的控制。

另外，驾驶舱具有数据、图像和图形智能处理功能，可根据用户需求和定义，以日报、月报等报表的形式统计关键设备、各个工序和车间的能源消耗和综合能耗，进行能源成本考核与监管，并可实时显示能源信息的汇总和初步处理结果，跟踪、分析节能行动的效果和完成情况等，实现对全厂能效的集中监视和统一管理。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明与具有的优点是：