金属电解池在线测量机器人及工业大数据分析平台

1、案例名称

金属电解池在线测量机器人及工业大数据分析平台

2、参评单位

宁夏软件工程院有限公司

3、案例简介

电解过程在线测量机器人是基于云平台的大数据产品，项目前期主要用于电解行业中，采用智能自动化信息技术，研发电解槽测量机器人和电解自动化测控系统，实现测量机器人自动对电解槽内溶液温度、浓度、PH值、锰离子浓度、溶液粘度等参数指标进行大量程、周期性的取样测量，并将测量数据传输至数字化电解测控系统进行存储、计算和分析。建立集测量、生产、管控、计算、分析与一体的数字化电解测控系统，实现对电解槽测量机器人等生产制造和在线测量过程的统一管控；建立电解过程测控大数据和云计算平台，对电解槽指标自动测量、计算、分析和管控，用于信息化指导生产。

4、案例解决行业痛点

项目产品通过防腐蚀防结晶技术和复杂工业下稳定自组网同步传输技术，重点解决了工业产业中传统检测设备无法测量大浓度离子的问题以及解决大型生产企业无法准确在线测量电解液中锰离子的问题。项目属工业电解锰智能生产自动化前沿技术研发。宜在加强工业机器人前瞻性设计布局，着眼促进大数据云平台科技与工业生产紧密结合、解决制约我区工业生产持续发展的重大瓶颈问题，突出对新材料产业竞争力整体提升具有全局性影响、带动工业机器人的关键共性技术研发。

锰产业作为重要的资源行业，在国民经济中具有重要的战略意义。近几年，随着宁夏天元锰业有限公司建成世界最大的电解金属锰生产基地，使宁夏一跃成为世界金属锰布局上的重要一极。天元锰业通过对锰加工全产业链的合理研发利用，形成了全绿色锰产业链循环经济，现已形成以冶金、化工、新材料、新能源、建材、运输、国际贸易为一体的产业格局。但同时也存在科技资源相对匮乏，创新能力不足等问题。围绕锰产业的产业升级、技术改造，无论是对宁夏，还是对天元锰业自身的发展，都具有非常重要的作用，也将对世界锰产业的发展产生深远的影响。在此形势下，设计、研发和形成一套较为成熟的数字化电解锰生产线智能制造新模式技术方案，对于推动锰产业的健康可持续发展尤为重要。

5、案例应用范围

项目突出工业智能自动化信息技术产品的研发，坚持产学研用结合，加强协同创新，整合各方优质优势资源，瞄准全区工业信息技术领域战略需求和未来新材料产业发展制高点，聚焦工业机器人、大数据云平台精准发力，实施工业信息技术产品的重点研发，攻克对我区新材料产业竞争力整体提升具有全局性、带动工业机器人的关键共性技术向前发展，促进产业化，力争在全区工业智能自动化信息技术的研发领域实现赶超发展、率先突破。

公司通过研发在线测量机器人项目，前期主要对依托的单位宁夏天元锰业有限公司现生产线进行自动化改造，提高企业生产自动化、数字化、智能化水平。使用电解锰在线测量机器人，可以将金属锰的程度提炼到99.9%-99.99%，单板产量提高到3%-5%，节能降耗8%-10%,同时对环境保护、劳动环境、职工素质、企业形象、自主知识产权等方面进行了极大改善。

电解测量机器人可以在需要进行低成本移动测量领域进行推广；数字化电解测控系统可在任何工业生产车间甚至家用电器中推广使用；工业大数据及云计算平台可在工业生产领域进行推广。

6、案例应用场景

该项产品运行到天元锰业中，实现电解槽内溶液温度、PH值、NH4+离子浓度、Mn2+离子浓度、溶液粘度等参数指标进行周期性的取样测量，并将测量数据传输至电解自动化大数据测控系统进行存储、计算和分析。

项目研发和设计的电解生产过程移动式在线量机器人,具有行走、定位、取样、清洗、通讯等功能,自动对电解槽内溶液温度、浓度、PH值、锰离子浓度等参数指标进行周期性的取样测量,井将测量数据传输至数字化电解测控系统进行存储、计算和分析。电解槽测量机器人主要包括:行走及动力装置、定位及引导装置、取样模置、,测量装置、控制装置、无线通讯装置、外壳及防护装置、安全仓。测量机器人每小时完成两列（140个)电解槽的测量,每个电解槽测量周期为600秒，完成整列电解槽测量时间700分钟,平均每个电解槽5分钟,整个测量过程结束后，10分钟时间用于测量机器人的清洗、充电、初始化等准备工作。电解槽测量机器人将测量数据通过无线网络实时传输至数字化电解测控系统,对测量数据进行存储、显示、计算、分析后，根据数据分析结果,指导生产中的加氨、加硒、补充电解液等操作，提高单位电耗产能35%,本电解槽在线测量机器人研发和设计项目的实施,具有较强的技术可行性。

研发在线测量机器人并对现有生产线进行自动化改造，提高企业生产自动化和信息化水平，每条电解锰生产线减少现场操作岗位50个、增加集控操作和设备维检类岗位15个，每年可节省人工成本263万元，同时提高劳动者素质、改善劳动环境、降低劳动风险。

7、案例核心优势

基于云平台的电解生产过程大量程多离子的在线测量机器人技术由我公司独创,截止目前为止,国内外有电解液自动在线密度检测、电池电解液浓度在线检测、电解液浑浊度在线检测以及管道内径在线检测机器人等技术,但是未见有电解生产过程中移动式大量程〔离子浓度≥10克/升〕电解液在线测量机器人技术,因此该项目没有竞争对手。

国外已经有较为成熟的离子浓度在线检测仪器,并有成功应用先例。在线检测仪器比较代表性有 Mintek的 Cynoprobe系列氰化物含量在线检测分析仪、 Outotec的 Courier系列X荧光在线品位分析仪、 Metron的ADI系列金属离子浓度在线检测仪等。

目前国内大多数湿法企业停留在实验室离线分析阶段,少数企业也曾引进国外设备井取得较好的应用效果。但由于工艺复杂性、取样技术不过关及仪器后期使用成本高等问题国外在线检测仪器在国内井没有得到推广,国内也有一些通用分析仪器厂家研发离子浓度在线检测产品但多用于水处理及石化行业并不适用于冶金工业复杂工况。

而我公司研发的基于云平台的电解生产过程大量程多离子在线测量技术，可以将金属锰的纯度提炼到99.9%-99.99%，而此项技术结合大数据、云计算和LoRa通讯技术，是国内外独一无二的。与传统测量不同的是该项目研发的在线测量机器人实现了自动测量和可以根据实际环境进行智能调控，能够完成自动取样、测量、数据计算，数据通讯等操作，并且可以将数据自动传输到云平台。项目属于先进制造领域的尖端技术，市场前景十分可观。

8、案例实施成果

项目主要在宁夏天元锰业进行试点，在项目使用前天元锰业采用人工作业，采取三班轮岗生产制调整为24小时生产制，生产率、质量控制率低。

项目前期主要对依托的单位宁夏天元锰业有限公司现生产线进行自动化改造，提高企业生产自动化、数字化、智能化水平。使用电解锰在线测量机器人，可以将金属锰的程度提炼到99.9%-99.99%，单板产量提高到3%-5%，节能降耗8%-10%,同时对环境保护、劳动环境、职工素质、企业形象、自主知识产权等方面进行了极大改善。

研发在线测量机器人并对现有生产线进行自动化改造，提高企业生产自动化和信息化水平，每条电解锰生产线减少现场操作岗位50个、增加集控操作和设备维检类岗位15个，每年可节省人工成本263万元，同时提高劳动者素质、改善劳动环境、降低劳动风险。

9、案例社会价值及影响力

技术的进步促使着制造业的革新。由传统制造转型为智能制造,因此对实际生产过程中的检环节要求也有所提升,数据更准确,精细度更高。随着行业的发展,市场对金属测量机器人的需求也逐年扩大,金属测量机器人作为具备高精度、高灵敏度和高效运行的先进技术,可以根据企业量身定做,同时可以为企业生产提供集成解决方案,提高盈利能力,因此得到了业内一致认可和生产企业追捧,也成为智能制造向着更精细化发展的里程碑。

根据对国内目前电解锰产业的了解发现,我国电解锰行业产能和产量正在高速发展,在工业制造领域对其需求总体保持强劲上升势头,随着市场需求的扩大,对电解锰的生产、测量技术要求也越来越高。当下,我国电解金属锰市场主要生产以98%的产品为主,而我公司研发的基于云平台的电解生产过程大量程多离子在线测量技术,可以将金属锰的纯度提炼到99.9%-99.99%,大大的提高企业生产效率,而此项技术结合大数据,云计十算和LoRa无线通讯技术,是国内外独一无二的,因此,市场发展趋势一片光明。

与传统的测量不同的是,该项目研发的在线测量机器人实现了自动测量和,可以根据实地环境进行智能调控,能够完成自动取样、测量,数据计算、数据通讯等操作,并且可以将数据自动传输到云品台,项目属于先进制造领域内的尖端技术,市场前景十分可观。

10、案例未来规划

未来产品将产业化发展:电解测量机器人可在需要进行低成本移动测量领域进行推广;数字化电解测控系统可在任何工业生产车间甚至家用电器中推广使用:工业大数据及云计算平台可在工业生产领域进行推广。同时将项目产品大量产业化为我单位创收效益。如电解行业数字化生产线成套设备的销售为我单位年销售收入增加2000万元（每套25万元，按年销售80套计算），增加利润125万元（每套设备利润为5万元），同时提高了我单位的研发设计标准和水平，提高我单位的创收效益。

此外项目产品还可拓展至，电解锌、电解镍、电解铜、电解铝各个行业的生产过程中实时数据测控，为产品营销拓宽了道路，根据预测，未来10年，市场超过10亿。