本文分享自華為雲社群《公式中獲靈感，這群研究生在雲上攻克鋁電解能耗難題》，作者： 華為雲社群精選。
E（耗電量）=U（電壓）*I（電流）*t（時間）
在這個簡單的公式背後，有一群來自北京科技大學的研究生團隊，攻克了電解鋁行業的耗能難題。
戳我檢視完整版影片
面對“耗能大戶”，他們從一個公式中獲得靈感
談到“鋁”，這是大家再熟悉不過的一種金屬材料，小到家裡的門窗、膝上型電腦，大到汽車、航空航天製造都用到了它。伴隨著金屬鋁的廣泛應用，其主要生產製造方式鋁電解工業產量也持續上漲。
高產量背後，卻讓鋁電解成為工業領域最嚴重的“耗能大戶”，根據《有色金屬行業碳達峰實施方案》資料統計，2023年鋁電解行業的總耗電量和總碳排放量都佔到了全國總量的6%~7%左右。
彼時，就讀於北京科技大學自動化學院的郭騰宇，因為一次電解鋁廠的實習經歷，萌生了將自己在校研究的課題與實際應用相結合的想法，以期攻克氧化鋁電解過程產生的高能耗難題。回校之後，他拉上課題組內部幾位志同道合的同門，大家一拍即合，綜合了工廠的實際生產需求和痛點出發，從一個簡單的公式中獲得了靈感，提出一種可以有效降低耗電量的方法。
根據公式E=U*I*t，耗電量是和電流、電壓以及時間成正比，目前鋁電解生產用到的電解槽都是由恆流源進行供電，那麼在一定時間內電壓就是影響能耗的關鍵。而鋁電解過程中有一種名為陽極效應的異常情況，會導致電壓極速升高。
“於是我們研發了陽極效應預測模型，該模型可以根據鋁電解過程的相關引數來判斷陽極效應的發生情況，並基於此開發了一款針對鋁電解行業的能耗智慧監測管理系統，提前預測並抑制陽極效應的產生，從而降低電壓減少實際耗電量。”
從本科到研究生階段，歷時三年時間，郭騰宇帶領團隊將專案一點點完善落地，併成功應用於某鋁電解企業。去年的華為雲開發者大賽上，郭騰宇和團隊成員：負責華為雲軟體開發的劉子卓，負責視覺化介面設計的陳丹丹，研究演算法模型的袁浩洲，以及硬體研發應用的萬家祺，將這個專案從本地遷移到了華為雲上，進一步提高了能耗監測的效率，並降低了開發成本，最終憑藉本專案獲得了中國區學生賽道的金獎。
端邊雲的完美協同，雲上書寫節能新篇章
最初選擇遷移到華為雲的時候，郭騰宇有點忐忑不安，“一開始我們不知道從何入手，花了很多時間去了解華為雲的產品技術。好在實際應用後，華為雲的很多產品服務很便捷地實現我們的需求，同時降低了開發成本，最終達成的效果也遠超預期。”
在鋁電解工廠的現場，各種機械裝置多又雜，線路環境複雜，很容易出現通訊問題，再加上分佈在各個廠區的資料難以彙總，資料管理非常不方便。
現在基於華為雲，郭騰宇和團隊構建了一套雲邊端三層架構的鋁電解能耗監測管理平臺。
在硬體側，他們自主研發了若干感測器節點，實現了重要工藝引數的實時監測與控制；在邊緣側，由智慧邊緣閘道器彙總節點採集到的資料，上傳到華為雲物聯網平臺IoTDA，IoTDA再將資料轉存到華為雲資料庫。
在應用側，基於陽極效應預測模型開發了智慧管控平臺，部署到華為雲ECS雲伺服器上，一旦預測到陽極效應的發生，平臺可以自動控制相應電解槽下料口的開閉，透過加入一定數量的氧化鋁原料，提前抑制陽極效應。
郭騰宇表示，“現在，連上網就可以直接將資料傳到華為雲IoT物聯網平臺上，裝置管理變得很方便，而且能夠實時監測關鍵資料，實現多個廠區的資料彙總，同時各地的專家經驗也可以在雲平臺上進行遷移，服務於全國鋁電解行業。”
經郭騰宇團隊現場實驗和測算，裝置連線到華為雲平臺後，每年可進一步節省能耗支出，人工維修等大量成本。
青年開發者“鋁”海破浪，未來可期
作為專案負責人，郭騰宇需要在鋁電解現場完成軟硬體的部署實施，並及時與華為雲技術專家溝通解決專案上雲遷移過程中遇到的難題。
他表示，“在與華為雲合作部署專案時，從早期的技術路線調研，到最終解決方案的確定，華為雲官網上詳細的技術文件，以及華為雲技術專家的大力支援，幫助我們一點點打通了技術通路。”
同時，由於他們的指導老師與華為雲在產學研融合方面的合作，以及參加了2023年的華為開發者大賽，團隊獲得了華為雲產品的免費試用服務，大大降低了前期的上雲開發成本。
據瞭解，該專案的部分技術成果已成功應用於某鋁業公司，郭騰宇和團隊相信，未來鋁電解工業能耗監測管理平臺在全國範圍內應用後，會有效降低整個鋁電解行業的能耗水平，為雙碳目標的實現貢獻一份綿薄之力。
回首專案開發過程中與團隊成員攻堅克難的的點點滴滴，郭騰宇也是頗為感慨，“透過團隊協作，我們統籌協調內外部各種資源，親身體驗到了將前沿技術應用於實際問題解決的全過程，也極大拓寬了技術視野和專業技能，非常有成就感。”
青年開發者“鋁”海破浪，雲上攻克鋁電解能耗難題，未來可期。
點選關注，第一時間瞭解華為雲新鮮技術~