[发明专利]一种氧化铝浓度二次仿真方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种氧化铝浓度二次仿真方法、系统及存储介质，其中方法包括：获取电解槽内分布式电流时间序列数据并进行预处理；将预处理后的数据输入基于ConvLSTM的电流预测模型，得到分布式电流预测值；基于分布式电流预测值得到各阳极对应区域对应的电流修正系数；通过预设整槽电流情况结合CFD流场仿真技术得到包含各块阳极对应区域位置坐标及氧化铝浓度分布的仿真结果；基于电流修正系数对各块阳极对应区域的氧化铝浓度进行修正，用插值算法对间隙进行平滑处理，得到氧化铝浓度分布图。通过对电解槽内分布式电流的测量和深入分析，通过数据挖掘技术以及智能算法，进而对电解槽内氧化铝浓度分布情况进行二次仿真，便于辅助后续现场操作的实施。

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，尤其涉及一种氧化铝浓度二次仿真方法、系统及存储介质。

背景技术

氧化铝浓度分布是反映铝电解生产运行过程的重要状态参数，同时也是维持铝电解物料平衡的一个重要控制参数。铝电解过程为一个复杂的体系，加之高温、强磁、强腐蚀等恶劣的观测环境，使得现场使用传感器测量氧化铝浓度困难；传统测量方法是人工测量，采样再去检测，该方法测量周期长，且只能到某一时刻整槽浓度，没有办法实时监测控制电解槽生产运营情况，无法从整体上做出决策。下料要精准控制，欠饱和容易产生阳极效应，出现阳极效应需及时熄灭，过饱和导致槽帮形成。

目前，铝电解生产中亟需的是一种简单有效的方法，其可以直观展示氧化铝浓度分布情况，为铝电解生产提供有效指导。

发明内容

本发明提供了一种氧化铝浓度二次仿真方法、系统及存储介质，以解决现有的氧化铝浓度测量方案难以实现直观展示氧化铝浓度分布情况的问题。

第一方面，提供了一种氧化铝浓度二次仿真方法，包括：

获取电解槽内分布式电流时间序列数据并进行预处理；

将预处理后的分布式电流时间序列数据输入预先训练好的基于ConvLSTM的电流预测模型，得到分布式电流预测值；

基于分布式电流预测值得到各阳极对应区域对应的电流修正系数；

通过预设整槽电流情况结合CFD流场仿真技术得到包含各块阳极对应区域位置坐标及氧化铝浓度分布的仿真结果；

基于各阳极对应区域对应的电流修正系数对仿真结果中各块阳极对应区域的氧化铝浓度进行修正，并用插值算法将各相邻阳极对应区域间隙进行平滑处理，得到氧化铝浓度分布图。

进一步地，还包括：

以电解槽内采集分布式电流时间序列数据的传感器所在平面构建二维平面坐标；根据分布式电流时间序列数据对应的时间索引，在二维平面坐标中绘制不同时刻下氧化铝浓度分布图，得到氧化铝浓度分布在时间维度上的变化情况。

进一步地，所述预处理的过程包括：

将分布式电流时间序列数据中的离群点、重复数据、遗漏和不一致的数值剔除；

将剔除处理后的分布式电流时间序列数据进行归一化处理。

进一步地，所述基于ConvLSTM的电流预测模型通过如下方法得到：

获取历史分布式电流时间序列数据构建训练数据集；

基于训练数据集对ConvLSTM进行训练，直至收敛，得到基于ConvLSTM的电流预测模型。

进一步地，所述基于分布式电流预测值得到各阳极对应区域对应的电流修正系数，具体包括：

通过下式计算得到各阳极对应区域对应的电流修正系数：