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铝电解槽巡检机器狗方案
项目背景
解决思路
该巡检系统采用分层架构的解决思路，从底层感知层开始，利用智能巡检机器人、固定式在线监测设备、智能联动消防设备等各类终端，采集核岛厂区设备运行、环境等多维度数据；传输层通过 等丰富的数据传输方式，确保数据高效传输；边缘层借助设备组网与边缘网关，完成数据采集、加解密、协议转换和初步分析，并与设备控制端交互；应用层基于 supOS 平台，提供智能巡检基础功能、巡检可视化、巡检综合分析等服务；交互层则通过 web、远程集控等方式，让工作人员能便捷地进行操作与监控，实现对核岛巡检的全面、智能管理，解决人工巡检的诸多痛点。
功能内容
功能内容
铝电解企业的电解槽温度测量、液位监测、故障跟踪和日常巡视数据录入等大量工作仍需人工完成，且电解铝槽内部电解液需通入电流强度为200~300 kA的直流电，使得铝电解作业场所充斥着强磁场和有毒有害气体，并伴有大量噪声，巡查人员无法抵近巡视，导致巡查工作不全面，不利于掌握运行设备的实时工作状态。
传统巡检采用人工方式，主要包括槽面巡检和槽底巡检，其中槽底巡检通过两名工人相互配合，一人手持测温枪逐点测温，另一人跟随记录。传统巡检方式工作量大，且受环境、人员等因素影响，容易造成巡检不到位、数据不准确、工作效率低等问题。此外，电解槽底部温度高，易掉落氧化铝粉尘、高温废渣，受槽底高度限制人员无法在作业区直立行走，劳动强度大，存在一定安全风险。
（一）槽面巡检功能
远程值守与设备状态监测：接收远程指令后，自主移动至疑似异常的电解槽现场值守；自动检查槽控机、气控柜的外观卫生如灰尘堆积情况与运行状态如指示灯是否正常、有无异响，及时发现设备外观破损、故障隐患。
安全管控与作业监测：通过图像识别技术，实时识别现场人员是否穿戴防护装备、是否违规进入高危区域；对设备维修、物料转运等重点安全作业现场进行随工监测，记录作业流程并预警违规操作。
（二）槽底巡检功能
高温精准测温：覆盖 0℃~1000℃高温范围，可采集电解槽底部超过 7 万个不规则分布测温点的数据，重点监测阴极钢棒、侧帮等关键部位温度，实时预警温度超限风险，替代人工逐点测温。设备形变检测：融合激光测量、图像识别与机器学习技术，通过三维成像扫描电解槽底部重要器件如阴极钢棒、侧帮，高精度检测部件是否存在弯曲、变形等问题，测量结果可靠且速度快。
漏液与气体监测：通过专用传感器检测电解槽底部漏液情况，避免电解液泄漏引发安全事故；采用国际先进的开放光程遥测 TDLAS 技术，结合 “一拖二” 设备布局，精准监测槽底 HF 气体浓度，覆盖范围广、测量精度高。
故障声音与卫生检测：搭配声音传感器与 AI 算法，识别设备故障声音如部件摩擦异响、气体泄漏声；检测槽底卫生状况如氧化铝粉尘堆积量、高温废渣清理情况，确保作业环境符合生产规范。
（三）后台软件功能
智能告警与数据管理：自动识别温度是否超限，异常时通过可见光摄像机、红外热像仪获取现场图像，上传至上位机并触发告警；检测数据自动生成报表、历史曲线，支持按时间、槽号、检测项等条件查询筛选。
巡检机器狗后台
（一）硬件设备部署
巡检机器狗本体：搭载可见光摄像机、红外热像仪、激光扫描仪、HF 气体检测模块、高温测温传感器、声音传感器等设备，具备灵活移动能力，可适应槽底低矮空间，耐受强磁场与高温环境。传输与边缘设备：部署 5G 通信模块，确保数据高速传输；在车间附近配置边缘网关，实现数据预处理与设备组网，降低后台计算压力。
后台硬件终端：配备高性能服务器，支撑数据存储与 AI 算法运行；配置远程集控显示屏，实时展示巡检数据与机器人状态。
（二）核心技术应用
（二）核心技术应用
多传感器融合技术：整合温度、气体、声音、图像等多类型传感器数据，通过算法校准与数据互补，提升检测精度如 HF 浓度检测结合环境温度补偿，降低测量误差。
AI 与机器视觉技术：采用图像识别算法实现槽号自主识别、人员安全行为判断；通过机器学习训练故障声音模型对比正常与故障声音特征，提升故障识别准确率。
三维成像与激光测量技术：利用激光扫描仪获取电解槽底部三维点云数据，结合图像识别还原部件形态，对比标准模型计算形变程度，实现高精度形变检测。
数据可视化技术：基于 3D 建模构建现场场景，将温度、告警等数据叠加至场景中；通过图表展示温度趋势、巡检效率等关键指标，提升数据可读性。
（三）软件系统开发
（三）软件系统开发
机器人控制软件：开发远程控制模块，支持工作人员发送巡检路径、监测重点等指令；内置自主导航算法，确保机器狗在复杂槽底环境中精准移动，避免碰撞设备。
后台管理平台：开发数据管理报表生成、查询、告警等级划分、处理记录、机器人状态监控、维护提醒等模块，支持 Web 端与远程集控端访问。
气体检测
实现方法
（一）安全性大幅度提升：
巡检机器狗代替巡检人员在某大型600kA铝电解槽执行巡检任务。根据初步测算，机器人完成1台电解槽槽底、112根阴极钢棒、侧帮的检测仅需10分钟，较人工巡检效率提升了50%以上，且单台机器人可以在短时间内完成多台电解槽的温度测量及数据上报工作，提高效率的同时也确保了数据的准确，为企业实现提质增效、精细化生产、人性化管理的发展目标提供了可靠技术保障。
（二）巡检效率与精度双突破：
电解铝生产工艺中会排放以氟化氢（HF）气体为主的气-固氟化物。HF是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需1.5g便可以致死。所以，电解铝工艺过程中产生的HF气体需要实时监测，以了解工艺进行的状况。根据电解铝车间范围广、距离远、测量浓度低、测量精度要求高等特点，方案采用了国际上先进的开放光程遥测TDLAS技术，并结合一拖二技术，设备覆盖范围广，测量精度也得到了极大的提高。
项目优势
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