一种电解铝电压设置方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及工业生产领域，特别是涉及一种电解铝电压设置方法、装置、设备及介质。

背景技术

电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950-970摄氏度下，在电解槽内的两极上进行电化学反应。

在电解铝生产过程中，电压的设定是其中一个关键控制参数，合理的设定电压能带来较高的电流效率，从而提高产铝量。然而，目前的电解铝行业大规模生产中，可能同时有上百槽同时工作，而日常对每台槽控机电压设置的控制主要依靠专家的经验进行手动设定，这种方式不但很难保证其准确性，而且不适合大规模生产。

鉴于上述问题，如何实现电解铝生产中电压的准确设置，是该领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种电解铝电压设置方法、装置、设备及介质，以实现电解铝生产中电压的准确设置。

为解决上述技术问题，本申请提供一种电解铝电压设置方法，包括：

采集多日电解铝生产中各项生产参数；其中，所述生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率；

根据各所述生产参数构建电压设定推荐模型；其中，所述电压设定推荐模型表征所述设定电压与其余所述生产参数的关系；

采集当日电解铝生产中的当日生产参数；

根据所述当日生产参数和所述电压设定推荐模型获取当日设定电压；

根据所述当日设定电压设置电解槽内的电压。

优选地，所述采集多日电解铝生产中各项生产参数包括：

采集当日前预设天数内的各项所述生产参数；

根据预设规则填充所述生产参数中的空值。

优选地，所述根据各所述生产参数构建电压设定推荐模型包括：

设置所述设定电压为目标变量，并在其余的所述生产参数中选取特征参数；

根据所述目标变量和所述特征参数通过多元线性回归拟合所述目标变量和所述特征参数之间的线性关系，以生成所述电压设定推荐模型；

其中，所述电压设定推荐模型由所述特征参数及其对应的特征系数构成。

优选地，在所述根据各所述生产参数构建电压设定推荐模型之前，在所述采集多日电解铝生产中各项生产参数之后，还包括：

筛选满足预设条件的所述生产参数，以用于所述电压设定推荐模型的构建。

优选地，所述筛选满足预设条件的所述生产参数包括：

分别根据所述生产参数中的所述电流效率和所述设定电压获取各日对应的电流效率日变化值和设定电压日变化值；

分别判断所述电流效率日变化值和所述设定电压日变化值是否同时符合预设要求；

若是，则认为所述电流效率日变化值和所述设定电压日变化值所属的各所述生产参数满足预设条件。

优选地，在所述根据各所述生产参数构建电压设定推荐模型之后，还包括：

通过F检验对所述电压设定推荐模型进行检验，以获取所述电压设定推荐模型的F统计量；

判断所述F统计量是否小于阈值；

若是，则认为所述电压设定推荐模型有效；

若否，则认为所述电压设定推荐模型无效，提示更新所述电压设定推荐模型。

优选地，还包括：

判断所述电压设定推荐模型的构建时间与当前时间的时间间隔是否满足预设周期；

若是，则更新所述电压设定推荐模型。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种电解铝电压设置装置，包括：

第一采集模块，用于采集多日电解铝生产中各项生产参数；其中，所述生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率；

构建模块，用于根据各所述生产参数构建电压设定推荐模型；其中，所述电压设定推荐模型表征所述设定电压与其余所述生产参数的关系；

第二采集模块，用于采集当日电解铝生产中的当日生产参数；

获取模块，用于根据所述当日生产参数和所述电压设定推荐模型获取当日设定电压；

设置模块，用于根据所述当日设定电压设置电解槽内的电压。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种电解铝电压设置设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的电解铝电压设置方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的电解铝电压设置方法的步骤。

本申请所提供的电解铝电压设置方法，通过采集多日电解铝生产中各项生产参数；其中，生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率；根据各生产参数构建电压设定推荐模型；其中，电压设定推荐模型表征设定电压与其余生产参数的关系；采集当日电解铝生产中的当日生产参数；根据当日生产参数和电压设定推荐模型获取当日设定电压；根据当日设定电压设置电解槽内的电压。由此可知，上述方案通过采集多日电解铝生产中的各生产参数，总结了设定电压与其他生产参数间的关系，从而得到了能够预测设定电压的电压设定推荐模型。当需要获取当日的设定电压时，只需将当日的生产参数输入至模型中即可得到推荐的当日设定电压，从而使得电解铝电压设置更加合理和准确，具有推广性。

此外，本申请实施例还提供了一种电解铝电压设置装置、设备及介质，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电解铝电压设置方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种电解铝电压设置装置的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电解铝电压设置设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种电解铝电压设置方法、装置、设备及介质。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种电解铝电压设置方法的流程图。如图1所示，方法包括：

S10：采集多日电解铝生产中各项生产参数。

其中，生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率。

在现代大规模的工业电解铝生产中，普遍采用槽控机进行工艺参数的调整。其中，每日对不同生产参数的不同设定决定着当日的产铝量。而不同参数间存在着对应关系，可基于各生产参数的关系生成预测推荐模型，从而根据模型对某一生产参数进行预测推荐。因此为了生成推荐模型，首先需要采集大量的生产参数作为样本数据。

具体地，由于槽控机用于控制电解铝生产中的诸多工艺，因此采集多日电解铝生产中的各项生产参数，可通过槽控机的数据库获取多日的各项生产参数。其中，生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率。可以理解的是，上述生产参数中存在对应关系。

在具体实施中，对多日各项生产参数的采集，可具体采集当日前预设天数内的各项生产参数以作为模型构建的样本数据。本实施例中对于预设天数不做限制，根据具体的实施情况而定。此外，作为一种优选的实施例，在各项生产参数的采集过程中还需对生产参数进行预处理。

具体地，在采集的多日各项生产参数中可能会存在数据残缺，即存在空值，因此需要进一步根据预设规则填充生产参数中的空值。本实施例中对于预设规则不做限制，可根据相关生产参数的经验值对生产参数的空值进行填充；还可通过时间追溯的方式寻求距离空值最近的非空取值进行填充。例如当某生产参数在某日为空值，则先按照时间顺序往前追溯该参数最近的非空取值作为填充；如果往前追溯全为空值，则按时间顺序往后追溯该参数最近的非空取值作为填充。

S11：根据各生产参数构建电压设定推荐模型。

其中，电压设定推荐模型表征设定电压与其余生产参数的关系。

进一步地，根据得到的各生产参数构建电压设定推荐模型。可以理解的是，模型构建原理是通过对历史数据的采集，进一步采用拟合回归借助计算机的算力来挖掘设定电压与电解铝各种生产参数的关系。

作为一种优选的实施例，构建电压设定推荐模型需首先设置设定电压为目标变量，并在其余的生产参数中选取特征参数。其中，特征参数包括前一日设定电压偏差、前一日电压偏差、当日电压偏差、当日槽温、当日槽温日变化、前一日噪声、前一日铝水平、前一日分子比以及前一日阴极压降。需要注意的是，特征参数分别基于采集的各日生产参数选取。其中，电压偏差为实际平均电压与设定电压的差值。设定电压以及槽温的日变化即为对应生产参数的当日取值与前一日取值的差值。

进一步根据目标变量和特征参数通过多元线性回归拟合目标变量和特征参数之间的线性关系，以生成电压设定推荐模型。电压设定推荐模型的最终关系方程如下：

y＝b

其中，y为目标变量，即当日设定电压，x

S12：采集当日电解铝生产中的当日生产参数。

为了对电解铝设定电压进行设置，在电压设定推荐模型生成之后，需得到当日电解铝生产中的当日生产参数。可以理解的是，当日生产参数中应至少包含槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率，而不包含当日设定电压和实际平均电压。

S13：根据当日生产参数和电压设定推荐模型获取当日设定电压。

S14：根据当日设定电压设置电解槽内的电压。

进一步地，将当日生产参数输入至电压设定推荐模型中，从而通过电压设定推荐模型输出当日设定电压。随后槽控机通过当日设定电压设置电解槽内的电压，以实现电解铝生产中合理的电压设置，从而提高了产铝量。

本实施例中，通过采集多日电解铝生产中各项生产参数；其中，生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率；根据各生产参数构建电压设定推荐模型；其中，电压设定推荐模型表征设定电压与其余生产参数的关系；采集当日电解铝生产中的当日生产参数；根据当日生产参数和电压设定推荐模型获取当日设定电压；根据当日设定电压设置电解槽内的电压。由此可知，上述方案通过采集多日电解铝生产中的各生产参数，总结了设定电压与其他生产参数间的关系，从而得到了能够预测设定电压的电压设定推荐模型。当需要获取当日的设定电压时，只需将当日的生产参数输入至模型中即可得到推荐的当日设定电压，从而使得电解铝电压设置更加合理和准确，具有推广性。

此外，在具体实施中为了更好地实现电压设定推荐模型的构建，作为一种优选的实施例，在根据各生产参数构建电压设定推荐模型之前，在采集多日电解铝生产中各项生产参数之后，还包括：

筛选满足预设条件的生产参数，以用于电压设定推荐模型的构建。

可以理解的是，在采集的多日各项生产参数中，并不是所有的参数数据均蕴含了设定电压的合理性。因此为了使构建的模型的预测功能更加准确，还需进一步筛选满足预设条件的生产参数，以用于电压设定推荐模型的构建。本实施例中对于预设条件不做限制，可设置各项生产参数中的部分生产参数需满足预设值，还可设置生产参数在多日的波动需在一定范围内，根据具体的实施情况而定。

作为一种优选的实施例，筛选满足预设条件的生产参数，具体分别根据生产参数中的电流效率和设定电压获取各日对应的电流效率日变化值和设定电压日变化值；分别判断电流效率日变化值和设定电压日变化值是否同时符合预设要求；若是，则认为电流效率日变化值和设定电压日变化值所属的各生产参数满足预设条件，可参与推荐模型的构建。

可以理解的是，设定电压和电流效率的日变化值是对应生产参数的当日取值与其前一日取值的差值。本实施例中对于预设要求不做限制，根据具体的实施情况而定。优选地，可设置预设要求为电流效率日变化值大于-0.5％且设定电压日变化值小于20毫伏。

本实施例中，通过筛选满足预设条件的生产参数用于电压设定推荐模型的构建，使得推荐模型构建过程中的样本数据蕴含了设定电压的合理性，从而提高了推荐模型预测的准确性。

进一步地，为了对电压设定推荐模型进行检验寻优，在根据各生产参数构建电压设定推荐模型之后，还包括：

通过F检验对电压设定推荐模型进行检验，以获取电压设定推荐模型的F统计量；

判断F统计量是否小于阈值；

若是，则认为电压设定推荐模型有效；

若否，则认为电压设定推荐模型无效，提示更新电压设定推荐模型。

F检验(F-test)，即联合假设检验(joint hypotheses test)，也称方差比率检验、方差齐性检验。它是一种在零假设(null hypothesis，H0)之下，统计值服从F-分布的检验。其通常是用来分析用了超过一个参数的统计模型，以判断该模型中的全部或一部分参数是否适合用来估计母体。

具体地，通过F检验对电压设定推荐模型进行检验，以获取电压设定推荐模型的F统计量；判断F统计量是否小于阈值；若是，则认为电压设定推荐模型有效；若否，则认为电压设定推荐模型无效，提示更新电压设定推荐模型。在本实施例对于阈值不做限制，根据具体的实施情况而定。作为一种优选的实施例，阈值可设置为0.1。

本实施例中，通过对电压设定推荐模型进行F检验，实现了电压设定推荐模型有效性的判定，同时作为模型更新的判定方式去提示模型的更新，提高了模型预测的准确性。

最后，为了实现电压设定推荐模型的定时更新，还包括：

判断电压设定推荐模型的构建时间与当前时间的时间间隔是否满足预设周期；

若是，则更新电压设定推荐模型。

在具体实施中，可实时监测电压设定推荐模型的构建时间与当前时间的时间间隔。当时间间隔是否满足预设周期时，更新电压设定推荐模型。可以理解的是，电压设定推荐模型的更新方式与上述电压设定推荐模型的构建过程相同。本实施例中对于预设周期不做限制，根据具体的实施情况而定。作为一种优选的实施例，预设周期可设置为一个月，以保持每月更新电压设定推荐模型，提高了电压设定推荐模型预测的准确性。

在上述实施例中，对于电解铝电压设置方法进行了详细描述，本申请还提供电解铝电压设置装置对应的实施例。

图2为本申请实施例提供的一种电解铝电压设置装置的示意图。如图2所示，电解铝电压设置装置包括：

第一采集模块10，用于采集多日电解铝生产中各项生产参数；其中，生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率。

构建模块11，用于根据各生产参数构建电压设定推荐模型；其中，电压设定推荐模型表征设定电压与其余生产参数的关系。

第二采集模块12，用于采集当日电解铝生产中的当日生产参数。

获取模块13，用于根据当日生产参数和电压设定推荐模型获取当日设定电压。

设置模块14，用于根据当日设定电压设置电解槽内的电压。

本实施例中，电解铝电压设置装置包括第一采集模块、构建模块、第二采集模块、获取模块和设置模块。通过采集多日电解铝生产中各项生产参数；其中，生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率；根据各生产参数构建电压设定推荐模型；其中，电压设定推荐模型表征设定电压与其余生产参数的关系；采集当日电解铝生产中的当日生产参数；根据当日生产参数和电压设定推荐模型获取当日设定电压；根据当日设定电压设置电解槽内的电压。由此可知，上述方案通过采集多日电解铝生产中的各生产参数，总结了设定电压与其他生产参数间的关系，从而得到了能够预测设定电压的电压设定推荐模型。当需要获取当日的设定电压时，只需将当日的生产参数输入至模型中即可得到推荐的当日设定电压，从而使得电解铝电压设置更加合理和准确，具有推广性。

图3为本申请实施例提供的一种电解铝电压设置设备的示意图。如图3所示，电解铝电压设置设备包括：

存储器20，用于存储计算机程序。

处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的电解铝电压设置的方法的步骤。

本实施例提供的电解铝电压设置设备可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。

其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的电解铝电压设置方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于电解铝电压设置方法涉及到的数据。

在一些实施例中，电解铝电压设置设备还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构并不构成对电解铝电压设置设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

本实施例中，电解铝电压设置设备包括存储器和处理器。存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的电解铝电压设置的方法的步骤。通过采集多日电解铝生产中各项生产参数；其中，生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率；根据各生产参数构建电压设定推荐模型；其中，电压设定推荐模型表征设定电压与其余生产参数的关系；采集当日电解铝生产中的当日生产参数；根据当日生产参数和电压设定推荐模型获取当日设定电压；根据当日设定电压设置电解槽内的电压。由此可知，上述方案通过采集多日电解铝生产中的各生产参数，总结了设定电压与其他生产参数间的关系，从而得到了能够预测设定电压的电压设定推荐模型。当需要获取当日的设定电压时，只需将当日的生产参数输入至模型中即可得到推荐的当日设定电压，从而使得电解铝电压设置更加合理和准确，具有推广性。

最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。

可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。通过采集多日电解铝生产中各项生产参数；其中，生产参数中至少包含各日对应的设定电压、实际平均电压、槽温、噪声、铝水平、分子比、阴极压降和电流效率；根据各生产参数构建电压设定推荐模型；其中，电压设定推荐模型表征设定电压与其余生产参数的关系；采集当日电解铝生产中的当日生产参数；根据当日生产参数和电压设定推荐模型获取当日设定电压；根据当日设定电压设置电解槽内的电压。由此可知，上述方案通过采集多日电解铝生产中的各生产参数，总结了设定电压与其他生产参数间的关系，从而得到了能够预测设定电压的电压设定推荐模型。当需要获取当日的设定电压时，只需将当日的生产参数输入至模型中即可得到推荐的当日设定电压，从而使得电解铝电压设置更加合理和准确，具有推广性。

以上对本申请所提供的一种电解铝电压设置方法、装置、设备及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。