[发明专利]铝电解槽边缘计算网关

权利要求书

1.铝电解槽边缘计算网关，包括机柜，其特征在于：所述机柜内设有数据采集单元、智能处理单元、显示单元及电源，所述数据采集单元通过物联网与铝电解槽的各项检测数据连接，数据采集单元与智能处理单元连接，所述智能处理单元与远程数据中心连接，所述远程数据中心与显示单元连接，所述数据采集单元、智能处理单元、显示单元均与电源连接；

所述数据采集单元用于对铝电解槽的各项检测数据进行采集并将采集到的信息传输给智能处理单元；

所述智能处理单元用于对接收到的数据采集单元传递的信息进行分析、运算并将运算结果发送给远程数据中心；

所述远程数据中心用于对智能处理单元的分析、运算结果转化为统一格式的数据并传输给显示单元；

所述显示单元用于将远程数据中心解析分析的结果进行显示使铝电解槽的实时检测的各项检测数据及预警信息可视化；

所述电源为数据采集单元、智能处理单元及显示单元供电，确保网关的正常运行。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽边缘计算网关，其特征在于：所述数据采集单元包括微处理器、数据采集单元的上行接口及数据采集单元的下行接口；所述微处理器与数据采集单元的上行接口及数据采集单元的下行接口连接；数据采集单元的下行接口支持多协议解析和数据转换，用于将铝电解槽的各项检测数据的接入；数据采集单元的上行接口为通信模块接口，用于将铝电解槽的各项检测数据发送给智能处理单元。

3.根据权利要求2所述的铝电解槽边缘计算网关，其特征在于：所述智能处理单元包括CPU模块、SD存储模块、继电器接口模块、按键状态指示接口模块、智能处理单元的上行接口及智能处理单元的下行接口，所述SD存储模块、继电器接口模块、按键状态指示接口模块、智能处理单元的上行接口及智能处理单元的下行接口均与CPU模块连接，所述智能处理单元的下行接口与数据采集单元的上行接口连接，用于接收来自数据采集单元采集的信息并将其存储在SD存储模块中，所述智能处理单元的上行接口与远程数据中心连接。

4.根据权利要求3所述的铝电解槽边缘计算网关，其特征在于：所述CPU模块基于数据驱动和模型驱动对智能处理单元的下行接口接收的信息数据进行分析运算。

5.根据权利要求4所述的铝电解槽边缘计算网关，其特征在于：所述模型驱动依据铝电解槽中氧化铝的浓度建立平衡方程式，平衡方程式建立的方法如下：首先根据下料器在铝电解槽的空间位置将铝电解槽划分为几个独立的区域，然后选取其中的一个区域n建立平衡方程，平衡方程如下：

D_n(k+1)＝D_n(k)-δ_a，n(k)+δ_c，n(k)+BM_n(k)

其中，其中，N₁为快融化部分氧化铝溶解速率常数，N₂为慢融化部分氧化铝溶解速率常数，v_(n-1)n为区域n-1与区域n之间的流速，v_(n+1)n为区域(n+1)与区域n之间的流速，k为采样时刻，g_n(k)为区域n中固定步长氧化铝的下料量，m_n为区域n电解质质量，r为下料原料中可快速溶解的氧化铝占比，I为阳极电流，F为法拉第尝试，M为氧化铝摩尔质量，z为转移的电子数，η为电流效率，δa为铝水平升高速率，δc为碳阳极消耗速率，BM_n(k)为阳极导杆的移动速率，C_f,n和C_S,n分别表示区域n中未溶解的氧化铝,C_f,n表示区域n中可快速溶解的氧化铝粉末在电解质中的含量，C_S,n表示区域n中溶解缓慢的氧化铝团块在电解质中的含量,C_d,n表示区域n中氧化铝分子的浓度，模型还考虑了铝电解槽内相邻区域之间的互相影响，D表示阳极与阴极之间的距离。