行业领域

新一代信息技术产业,高端装备制造产业,互联网与云计算、大数据服务,智能制造装备产业

需求背景

当前国内主流500kA电解铝生产线仅通过槽控机采集整槽总电流、槽电压宏观参数，缺失单阳极支路电流24小时在线监测能力，完全依靠人工每班/每日手持测量导杆压降获取静态数据，是制约电解铝行业绿色低碳、智能制造升级的共性技术瓶颈：

1、工艺机理痛点：单阳极电流不均引发偏流，局部无效焦耳热大幅抬升吨铝电耗，阳极炭块损耗、槽内衬破损加速，持续产生大额隐形生产成本；总电流正常无法反映内部单根阳极过载、接触不良、裂纹等隐性故障，工艺调控无精准数据支撑。

2、人工巡检模式存在固有短板：检测滞后、数据碎片化无法趋势预判、高温强磁现场人力成本高且存在灼伤触电安全风险，手持测量受环境干扰误差大，漏判误判频发。

3、.现有自动化体系存在结构性数据断层：存量槽控系统仅设计整槽宏观参数采集，温度、液位传感器工况恶劣故障率高；市面缺少适配存量产线低成本、高稳定、耐极端环境的成熟传感成套方案，总电流、人工测量数据相互割裂，无法构建多参数耦合AI预警模型。

4、经济损耗长期持续：电力成本占铝生产总成本40%以上，阳极偏流直接拉高电耗；加速阳极氧化掉块、钢爪熔蚀、母线腐蚀，缩短电解槽大修周期，单台槽大修成本数百万元，停槽减产损失突出。

5、安全环保管控压力突出：严重偏流易引发短路、漏槽、火灾重大安全隐患；阳极过热加剧氟化物无组织逸散，极易触发环保在线监测超标处罚。

6、.数字化政策硬性约束：国家能耗双控、双碳要求实现能耗精细化溯源与碳足迹精准核算；绿色工厂、智能制造示范项目、工信数字化改造专项均将工艺参数在线监测覆盖率作为核心考核指标，缺失单阳极电流监测将无法申报政策补贴与行业示范资质，各地监管部门持续推进生产数据全流程可追溯，传统人工粗放管控模式已不符合长期产业政策趋势。

7、行业技术现状约束：目前光纤磁光传感、非接触磁场测量等技术路线已有样机试验成果，部分方案在300kA槽实现±0.25%测量误差，分区监测思路得到验证，但整体停留在小规模试验阶段；长期运行稳定性、现场维护成本、存量产线不停产轻量化改造适配性均未满足大规模商业化落地条件。铝冶炼企业主业聚焦冶金生产，缺少大电流特种传感、工业边缘AI、电磁场抗干扰算法专业研发团队，无法独立完成整套系统攻关，亟需联合高校、科研院所开展产学研协同创新。

需解决的主要技术难题

1、极端工况高精度传感硬件研发难题电解车间200℃高温、500GS以上交变强磁场、氟化氢酸性腐蚀、高粉尘复合恶劣环境下，普通传感器温漂、磁干扰漂移严重；需攻克非接触式光纤/磁场传感探头防腐、抗磁屏蔽、长期稳定性结构设计，解决现有设备短期可用、长期失效的工程化瓶颈。

2、存量产线不停产轻量化改造工艺难题电解铝生产线无法长期停机改造，现有监测设备拆装工程量大、影响正常生产；需研发免大规模母线拆装、轻量化快速安装的采集终端，兼顾测量精度、施工便捷性、现场安全操作规范。

3、多阳极大电流解耦反演算法难题数百根阳极磁场相互耦合干扰，单导杆磁场信号交叉叠加，现有算法无法精准分离单阳极独立电流；需建立多传感器阵列耦合数学模型，开发动态电流反演算法，消除相邻阳极磁场串扰，将单阳极电流测量误差稳定控制在行业商用标准以内。

4、多源数据融合与智能预警模型构建难题打通槽控机总电流、槽电压、在线阳极电流、槽温多源异构数据，消除人工纸质测量与自动化数据断层；搭建边缘端实时计算AI模型，自动区分工艺正常波动与阳极偏流、钢爪烧损、母线接触不良故障，实现分级实时预警。

5、成套系统低成本产业化适配优化难题现有试验样机造价高、运维复杂，难以批量推广；需从传感材料、采集电路、边缘终端硬件架构降本优化，配套标准化运维流程，形成适配国内各类500kA存量电解槽的标准化成套解决方案。

期望实现的主要技术目标

期望实现的核心技术指标

（一）传感硬件性能指标

单阳极电流测量误差≤±0.3%，24小时连续在线采集，采样频率≥10Hz；

耐受环境：工作温度-20℃~200℃，抗500GS交变强磁场，耐氟化氢腐蚀、防尘防爆；

设备无故障连续运行时长≥3000小时/年，年漂移误差＜0.2%；

安装改造无需电解槽长时间停机，单槽改造施工时长≤4小时。

（二）算法与软件系统指标

支持单槽全阳极独立电流实时展示、历史曲线追溯、分区电流统计分析；

建立阳极偏流分级预警机制，提前2—4小时预判阳极过载、接触压降超标、炭块裂纹隐患；

可对接现有槽控系统、工厂MES/能源管理平台，实现数据双向互通，支持能耗分阳极精准溯源核算；

内置碳足迹、吨铝电耗智能统计模块，满足能耗双控、绿色工厂数字化数据上报要求。

（三）产业化落地效益指标

改造后电解槽阳极电流均匀度显著提升，吨铝综合电耗降低80—150kWh；

阳极炭块单耗下降3%—6%，电解槽内衬、钢爪、母线损耗大幅降低，大修周期延长10%以上；

取消每日人工测压降高频巡检，单系列车间巡检人力成本降低60%，消除高温磁场现场人工作业安全风险；

具备批量商业化推广条件，成套系统综合成本较现有试验样机降低40%以上，适配全国各类存量500kA预焙电解铝生产线。