21] 而大数据分析和处理单元2又包括数据钻取和识别模块、数据处理模块和数据分 析模块。铝电解生产节能降耗知识库3又包括接口处理模块、知识获取模块、知识调用模块 和维护管理模块。职能调度推理机4则包括过程监视模块、能源分析模块、能效对标模块、 调度计划制定模块、安全运行保护模块和自动识别诊断模块。驾驶舱5包括实时显示模块、 能源消耗统计模块、能效分析视图模块和统计报表模块。
[0022] 如图2所示，本发明是这样实施的： 本发明包括了基于云计算的铝电解SCADA系统1、大数据分析和处理单元2、铝电解生 产节能降耗知识库3、智能调度推理机4和驾驶舱5。其中基于云计算的铝电解SCADA系统 1利用各个水、电、气用能设备上的数据采集单元进行采集各种数据信息，通过无线、有线和 RFID等传输方式输入SCADA系统。利用VMffare和CiTrix的虚拟化技术搭建服务器虚拟 化和桌面虚拟化网络系统，将如西门子、菲利克斯等公司产品组建的SCADA各个子系统搭 通过0PC等标准传输协议建成分布式处理、并行计算的云服务平台，实现信息互通，资源共 享。
[0023] 利用Apache的hadoop开源分布式计算框架，对诸如办公文档、文本、图片类报表、 图像和音频/视频等非结构化数据进行结构化处理，结构化数据和部分不需要处理的文 档、图像和音频/视频数据可直接进入Hbase、Cassandra或Cassandra等开源产品组建的 混合型非关系数据库系统。利用Mapreduce结合铝电解生产工艺原理对各种数据信息进行 统计、识别、分类，聚类，对全厂海量能效数据归纳起来，提取数据的特征。建立并行处理、并 行计算的混合型非关系数据库模式的知识库。
[0024] 采用中科院沈阳自动化研究所与贵阳铝镁设计研究院有限公司合作开发的铝电 解过程能效智能调度推理机4和驾驶舱5,在Windows操作系统平台上利用jave和C#等语 言开发包括过程监视模块、能源分析模块、能效对标模块、调度计划制定模块、调度流程审 批模块、安全运行保护模块和自动识别诊断模块等。
[0025] 如对铝电解过程中的烟气净化系统及空压系统的用电定量，预测出排烟量和压缩 空气量与电能消耗的关系： 1)烟气排烟量的预测是降低净化风机能耗的前提。铝电解净化系统风机的额定容量 通常大于实际使用需要量，实际运行时，不得不关小风门进行节流调节在正常工况下，风门 开度仅为50-80%，在运行过程中，风机的特性曲线不变，电机转速不变，仅仅依靠关小风 门，人为增加管道阻力来减小流量风门开度减小，阻力损失相应增加，但系统输入功率减小 的很少，造成大量的电能浪费。因此，通过调整排烟机运行方式，控制主电流来控制用电量， 经过对电解槽排烟量的预测，排烟机在满足生产工艺的条件下，可通过关停空运转设备或 降低主电流的方式，而不是采用阀门节流的方式，降低动力电耗。
[0026] 从上表可看出，电解过程与烟气生成相关的数据均可获得，可以通过选择相关因 变量和历史数据建立排烟量的预测模型。
[0027] 2)空气管网压力的预测是降低空压机能耗的前提。生产过程中，可以实现压缩空 气的"错峰"使用，如在用气高峰时段，电解打料工序可以暂缓，可以降低管网"峰"值负荷， 有助于降低空压机加卸载频率、及时调整空压机运行台数及时间，降低动力电耗。
[0028] 从上表可看出，主要用风部门的用量均有计量，相关的数据均可获得，可以通过选 择相关因变量和历史数据建立空压机产风和各用气部门耗风量的预测模型。
[0029] 当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同 替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统，其特征在于：该能效管理系统 包括：基于云计算的铝电解SCADA系统（1)、大数据分析和处理单元（2)、铝电解生产节能降 耗知识库（3)、智能调度推理机（4)和驾驶舱（5);该系统通过大数据分析和处理单元（2)对 基于云计算的铝电解SCADA系统（1)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（3)和智能调度推理机（4)，对铝电解生产过程 中能效进行优化调度、集中监控、统一管理，并通过驾驶舱（5)提供各种数据、图形和图像报 表。2. 根据权利要求1所述的基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统，其特征在于： 所述基于云计算的铝电解SCADA系统（1)是采用计算机虚拟化技术搭建的信息化网络系 统，用于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 的实时数据、图像、视频的分布式计算、存储、显示。3. 根据权利要求1或2所述的基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统，其特征在 于：所述大数据分析和处理单元（2)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，并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，并根据铝电 解生产工艺原理的数据，进行数据挖掘，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。4. 根据权利要求3所述的基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统，其特征在于： 所述铝电解生产节能降耗知识库（3)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。5. 根据权利要求4所述的基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统，其特征在于： 所述智能调度推理机（4)具有案例推理和规则推理功能，用于进行调度计划制定、调度流 程审批、安全运行保护、自动识别和诊断，并用于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（1)的全厂能耗数据实时进行能效指标变换、评价筛选与识 另IJ，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，指导人工进行能 耗设备的开、停和用能方式，或支撑关键节能装备的控制。6. 根据权利要求1-5中任意一项所述的基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统， 其特征在于：所述驾驶舱（5)具有数据、图像和图形智能处理功能，所述驾驶舱（5)用于根 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，并实时显示能源信息的汇总和初步处理结果，进行 跟踪、分析，实现对全厂能效的集中监视和统一管理。
【专利摘要】本发明公开了一种基于大数据分析的铝电解过程能效管理系统，它通过对基于云计算的铝电解SCADA系统（1）中的铝电解过程数据、图像和视频进行大数据分析和处理，获得铝电解生产节能降耗的规律，提出铝电解能效优化的机理和能源调度策略，建立铝电解过程能效管理知识库（3）和智能调度推理机（4），进行全厂水、电、气等的集中监控、统一管理、优化调度，降低能源消耗，提高能源效率，并提供相应的报表。
【IPC分类】G06Q10/06, G06Q50/04
【公开号】CN105469181
【申请号】CN201510060355
【发明人】曹斌, 王明刚, 杨朝红, 王紫千
【申请人】贵阳铝镁设计研究院有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年2月5日