一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统的制作方法

本发明涉及铝电解，尤其涉及一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统。

背景技术：

1、随着时代的发展，铝电解槽的控制也逐渐走向自动化、智能化、数字化，铝电解槽输入信号为打壳、下料和阳极动作，输出信号为槽电压和槽电流，目前电解生产管理者往往依据经验对电解槽进行日常管理，对槽内物理变化过程、化学变化过程、传质与传热过程认知不清，更重要是，电解槽的大量关键信息（如实时阳极电流分布、三钢温度、阴极电流分布等）缺失导致无法对电解槽控制的自动化、智能化和数字化提供有效信息，实现对阳极电流分布的实时监测是推进电解槽自动化控制的关键之一。

2、基于测量位置不同，阳极电流分布实时监测位置分为阳极导杆和阳极大母线测量。基于测量原理不同，阳极电流分布实时监测分为基于霍尔定理的磁感应强度测量（也叫霍尔传感器）和基于欧姆定律的压降测量。基于信号传输方式不同，阳极电流分布实时监测分为有线传输和无线传输。当前的无线采集方案通常与磁感应强度测量方法相结合，以测量导电体周围磁感应强度的变化进而计算电流，需要克服电解车间固有的复杂磁场，测量设备复杂且稳定性差，成本高昂，并且需要电池为数据采集装置供电以发送无线信号或数据，后续维护检修工作量非常大。而有线采集方案可与磁感应强度测量结合，也可与压降测量相结合，采集的数据通过信号线传输到上位服务器。由于铝电解槽处于高温、高磁场、高粉尘和腐蚀气氛的恶劣环境中，应用于电解槽上的信号线单价较高，当前单个电解槽的长度超过20米、宽度超过4米、采集点超过48个，有线采集的信号线用量非常大，后续维护检修工作量也大。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，通过在阳极大母线上安装信号采集端子避免电解槽复杂磁场的影响；信号采集端子有线输入数据发射单元，数据发射单元无线发送至中继单元，减少了信号传输线用量，简化了数据传输方式。

2、一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，包括数据发射单元、信号采集端子、信号传输线、中继单元和上位服务器，所述数据发射单元设于电解槽上部，数据发射单元的数量与立柱母线相同，所述每个数据发射单元与多个信号采集端子相连，所述信号采集端子设于阳极大母线上，所述信号采集端子采集到的数据通过信号传输线传输至数据发射单元，所述数据发射单元将接收到的数据无线发送至所述中继单元，每个中继单元对应多个数据发射单元，所述中继单元将接收到的数据传输至上位服务器。

3、通过采用在阳极大母线上安装信号采集端子测量压降的方式避免电解槽复杂磁场的影响；信号采集端子采集到的数据通过短距离信号传输线传入数据发射单元，减少了传统有线传输的信号传输线用量；多个数据发射单元以无线的形式将采集数据发送到中继单元，简化了数据传输方式，进一步减少信号线用量的同时还减少了施工和维护检修工作量，从而具备较强的经济性和可实施性。

4、进一步地，所述信号采集端子设于两个相邻的阳极导杆之间、平衡母线两侧和立柱母线两侧的任意处。通过设置信号采集端子的具体位置，增强了测量的准确性。

5、进一步地，所述信号采集端子还可设于平衡母线上和立柱母线上。通过设置信号采集端子于平衡母线上和立柱母线上，进一步增强了测量的准确性。

6、进一步地，一个电解槽内的全部数据发射单元与同一根数据发射单元供电线相连。通过上述供电方式，避免了传统电池供电的大量维护及检修，稳定性好。

7、进一步地，每个中继单元接收10~60台电解槽的数据发射单元发送的数据。通过限制中继单元对应数据发射单元的数量，保证运行稳定，降低成本。

8、进一步地，还包括光电交换机，所述中继单元将接收到的数据传输至光电交换机，光电交换机将数据的电信号转化为光信号后通过光纤传输至上位服务器。通过光电传输增加了数据传输的速度与质量。

9、进一步地，还包括客户端，所述上位服务器对接收到的数据处理后在客户端实时显示。

10、进一步地，所述信号传输线为耐高温、具备磁场屏蔽作用的对绞线缆。

11、进一步地，所述信号采集端子的采集频率为0.25~4hz。

12、本发明的有益效果是：

13、本发明的一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，通过采用在阳极大母线上安装信号采集端子测量压降的方式避免电解槽复杂磁场的影响；信号采集端子采集到的数据通过短距离信号传输线传入数据发射单元，减少了传统有线传输的信号传输线用量；多个数据发射单元以无线的形式将采集数据发送到中继单元，简化了数据传输方式，进一步减少信号线用量的同时还减少了施工和维护检修工作量。通过一个电解槽内的全部数据发射单元与同一根数据发射单元供电线相连，避免了传统电池供电的大量维护及检修，稳定性好。从而在保证电解槽正常生产操作的前提下具备较强的经济性和可实施性。

技术特征：

1.一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，其特征在于，包括数据发射单元（7）、信号采集端子（6）、信号传输线（5）、中继单元（11）和上位服务器（15），所述数据发射单元（7）设于电解槽（10）上部，数据发射单元（7）的数量与立柱母线（4）相同，所述每个数据发射单元（7）与多个信号采集端子（6）相连，所述信号采集端子（6）设于阳极大母线（3）上，所述信号采集端子（6）采集到的数据通过信号传输线（5）传输至数据发射单元（7），所述数据发射单元（7）将接收到的数据无线发送至所述中继单元（11），每个中继单元（11）对应多个数据发射单元（7），所述中继单元（11）将接收到的数据传输至上位服务器（15）。

2.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，其特征在于：所述信号采集端子（6）设于两个相邻的阳极导杆（2）之间、平衡母线（4）两侧和立柱母线（1）两侧的任意处。

3.如权利要求2所述的一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，其特征在于：所述信号采集端子（6）还可设于平衡母线（4）上和立柱母线（1）上。

4.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，其特征在于：一个电解槽（10）内的全部数据发射单元（7）与同一根数据发射单元供电线（8）相连。

5.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，其特征在于：每个中继单元（11）接收10~60台电解槽（10）的数据发射单元（7）发送的数据。

6.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，其特征在于：还包括光电交换机（12），所述中继单元（11）将接收到的数据传输至光电交换机（12），光电交换机（12）将数据的电信号转化为光信号后通过光纤（14）传输至上位服务器（15）。

7.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，其特征在于：还包括客户端（16），所述上位服务器（15）对接收到的数据处理后在客户端（16）实时显示。

8.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，其特征在于：所述信号传输线（5）为耐高温、具备磁场屏蔽作用的对绞线缆。

9.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，其特征在于：所述信号采集端子（6）的采集频率为0.25~4hz。

技术总结
本发明涉及铝电解技术领域，具体为一种铝电解槽阳极电流分布的无线采集系统，包括数据发射单元、信号采集端子、信号传输线、中继单元和上位服务器，数据发射单元设于电解槽上部且数量与立柱母线相同，每个数据发射单元与多个信号采集端子相连，信号采集端子设于阳极大母线，信号采集端子数据通过信号传输线传输至数据发射单元，数据发射单元将数据无线发送至中继单元，每个中继单元对应多个数据发射单元，中继单元将数据传输至上位服务器。通过在阳极大母线上安装信号采集端子避免电解槽复杂磁场的影响；信号采集端子有线输入数据发射单元，数据发射单元无线发送至中继单元，减少了信号传输线用量，简化了数据传输方式。

技术研发人员：刘伟,赵志彬
受保护的技术使用者：沈阳铝镁设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11