吕斌
陕西有色榆林新材料集团有限责任公司 陕西省榆林市 719000
摘要：在大型铝电解槽生产过程中，由于电解槽存在大滞后、多变量的非线性作用影响，因此很难用常规的基于数学模型来稳定地控制，而传统经验型的控制无法满足生产需求。在生产过程中，数据具有离散性、不完整、不确定、多维、动态、数据量大等特性，如何有效地利用这些数据的特点，从庞杂的数据中寻找各种因素之间的相互关系和主要因素，对促进铝电解生产，提高电流效率，减少温室气体排放，将产生巨大的社会经济效益。目前，在铝电解生产过程中，对热平衡的控制基本上是处于传统经验型的控制，缺乏专家领域知识的决策支持，无法满足现代化大型铝电解生产需求。随着数据挖掘技术的发展，通过对数据仓储中的序列数据趋势分析与预测、相似度分析和相关分析的深度挖掘，获取新的知识，做出归纳推理，从中挖掘出潜在的规律，形成领域专家知识库，为决策支持系统提供技术支撑。
关键词：数据仓;数据挖掘;铝电解;决策支持
引言
在铝电解生产过程中计算机控制技术己经普及，例如生产过程控制的自动化、向电解槽中添加氧化铝的自动化等?当前，电解槽系列的电流强度、槽电压及其随时间的变化是控制电解过程的主要参数。因此，实时监视并记录和这些数据的变化是提高控制精度、准确性的基础。但是，随着时间的延续，在计算机存储器中积累了大量数据，由于存储器容量的限制而不得不定期删除?实际上，如同长期从事某一工作的工作人员具有一定的操作经验一样，生产过程中实时监测并记录到的海量数据自然地包含了丰富的、难为人们通常所能发现的生产实际过程中各种因素之间相互影响、相互作用的宝贵信息，它们对于人们加强对生产过程的认识、提高控制和管理水平无疑具有更重要的意义。
1传统的铝电解生产中数据使用情况
1)数据的初步统计数据库最初使用在铝电解生产中时，由于受到设备的限制，无论从存储量，还是存储时间上都受到限制。只做数据记录，并不能做数据的分析。2)数据初步统计的特点（1）其优点在于：有了数据库的应用，使数据更加结构化，解决了数据存储到文件的模式，克服了数据处理不便、数据共享困难，大幅提高了数据库管理效率，降低了用户使用的复杂性。（2）其缺点在于：仍为单一结构，数据量非常少，数据只能以单一的报表展现，没有更多分析功能；数据存储的周期不长，数据不能进行更深度的分析处理，不能直接给出分析的结果，对生产的指导有限。
2数据挖掘技术在铝电解生产中的应用?
2.1智能决策支持的建立
由于引起铝电解槽热平衡变化的因素很多，且各因素与电解质成分和槽温度之间的关系为很复杂的非线性关系，因此，采用基于数据挖掘技术的知识发现和模糊推理的控制系统模型。模糊推理器的输入为有关电解槽运行的实时解析统计数据和测量的电解槽生产运行状态信息。分别代表电解槽运行的有关参数的当前值和其变化趋势，它包括电解质温度、氟化铝过剩量、铝水平、电解质水平和5个在线参数，以及前三天的控制参数值。推理过程由输入信息元经模糊推理器根据知识发现形成的规则推理输出结果，模糊推理器的输出采用3个信息元，分别为当日电解槽的控制参数值，它包括:出铝指示量、电压设定值以及氟化铝添加指示量。
2.2阳极效应与其他项目参数之间的相关性
由于阳极效应的负面作用，在电解过程中控制阳极效应发生次数是重要指标之一。因此首先考查每天效应次数与其他因素之间可能存在的联系。
2.3平均电压与其他属性之间的相关性
平均电压的大小直接影响电解槽能耗的高低和产品铝的成本，因此我们关注的下一个目标是平均电压与其他因数的关系。同样地，将平均电压作为预侧列值，其他所有列都作为输入列数据，用决策树模型来判断平均电压与其他列之间的相关性。研究表明在众多输入列中，工作电压、效应持续时间和效应电压影响平均电压，链接强度由强至弱，且效应电压有一定影响。
2.4相关关系分析
在系统中，根据电解专家的经验知识，可以通过关联规则的相关分析挖掘长时间内电流效率与各参数间的关联规则。为了数据的可靠性和真实性，通过对系列槽三年内每天的报表数据，包括出铝量、下料量、工作电压、氟化铝过剩量、电解质温度、炉底压降、噪声值、吨铝直流电耗、平均系列电流等数据，进行数据抽取和清理。运用数理统计，得出厂房、工区数据，来分析电流效率、电解质成分、电解质温度、初晶温度、过热度的相关关系。
2.5数据挖掘技术在铝电解生产应用中需要注意的问题
铝电解数据挖掘技术提供巨大的信息量和交互功能，提高了电解铝厂的整体工作效率，但网络信息安全即影响网络稳定运行又影响用户的正常使用，信息一旦丢失或泄漏将造成重大的损失。针对这些情况，需要对网络安全进行防范，保障系统的正常运行。1）防火墙技术。防火墙是由软件和硬件设备组合而成，能够限制外部用户的内部访问，有效地控制信息输入输出是否符合安全规则，对包含不安全信息进行过滤，防止内网数据和资源外泄，强化计算机的安全策略，保障网络安全。2）防止计算机病毒。由于计算机病毒的破坏性和危害性很大，所以防止病毒方面，除了设置防火墙，还要在计算机上安装正版杀毒软件，并且及时的升级杀毒软件，更新病毒库，同时规定上网安全，不许打开不正常的网页连接和下载可疑文件。3）规范管理。要加强计算机信息网络的安全规范化管理力度，大力加强安全技术建设，强化使用人员和管理人员的安全防范意识。网络内使用的IP地址作为一种资源一直被忽略，为了更好的进行安全管理工作，应该对IP地址进行统一管理、统一分配。只有共同努力，才能使计算机网络的安全可靠得到保障，从而使网络内的信息得到保障。4）对系统及时的备份。数据的备份工作也是计算机网络安全的内容之一，可以使用备份工具，对数据进行备份和还原，一旦系统出现故障时，减少信息数据的损失，保障计算机系统的恢复使用，使数据不丢失，更能保障生产的安全。
结语
本系统采用数据仓和数据挖掘技术，同时结合人工智能在铝电解生产过程控制的决策支持系统的应用，在此基础上采用的数据挖掘技术为铝电解生产提供新的专家领域知识，包括出铝量、下料量、工作电压、氟化铝过剩量、炉底压降、噪声等相关控制参数的规则模型。结合人工智能的专家模糊控制技术的应用，使管理者能从多个角度、全方位、及时分析槽况，实现系统管理和科学决策分析能力。随着数据挖掘技术和人工智能的不断发展和完善，铝电解生产过程控制的决策支持系统必然有广阔前景。
参考文献
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