1.一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)獲取鋁電解槽建模參數(shù)，包括各內(nèi)襯材料屬性數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)、外界換熱條件、工藝參數(shù)；
2)根據(jù)步驟1獲取的建模參數(shù)構(gòu)建鋁電解槽傳熱有限元模型；將不同試驗(yàn)參數(shù)的不同取值進(jìn)行排列組合，構(gòu)成試驗(yàn)組；將試驗(yàn)組中的每一組試驗(yàn)參數(shù)分別輸入鋁電解槽傳熱有限元模型，進(jìn)行仿真計(jì)算，得到每一組試驗(yàn)參數(shù)對(duì)應(yīng)的爐膛形狀和槽殼溫度數(shù)據(jù)；
3)構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；
選取槽殼溫度、電解質(zhì)水平和鋁水平作為所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量；
選取爐膛形狀作為所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出變量；
4)訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到調(diào)試好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；
5)在鋁電解槽側(cè)部和底部槽殼布置溫度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量槽殼溫度數(shù)據(jù)；同時(shí)從槽控機(jī)獲取電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)；將實(shí)時(shí)測(cè)量的槽殼溫度數(shù)據(jù)及電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)輸入步驟4)中調(diào)試好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到最終預(yù)測(cè)的爐膛形狀數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟4)具體包括以下步驟：
i.從步驟2)的仿真結(jié)果中獲取槽殼溫度數(shù)據(jù)；從槽控機(jī)獲取電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)；并將所有的槽殼溫度數(shù)據(jù)、電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)劃分為第一訓(xùn)練集和第一測(cè)試集；
ii.從步驟2)的仿真結(jié)果中獲取爐膛形狀；并將所有的爐膛形狀劃分為第二訓(xùn)練集和第二測(cè)試集；
iii.將所述第一訓(xùn)練集中的槽殼溫度數(shù)據(jù)、電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)以及所述第二訓(xùn)練集中的爐膛形狀數(shù)據(jù)作為所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，直至所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂；
iv.將所述第一測(cè)試集中的槽殼溫度數(shù)據(jù)、電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)輸入所述收斂后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸出預(yù)測(cè)的爐膛形狀數(shù)據(jù)；
v.將所述預(yù)測(cè)的爐膛形狀數(shù)據(jù)與第二測(cè)試集中的爐膛形狀數(shù)據(jù)比較，檢驗(yàn)預(yù)測(cè)效果；若預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率高于90％，則將當(dāng)前的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為調(diào)試好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)入下一步；若預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率低于90％，則返回步驟ⅰ，重新劃分訓(xùn)練集和測(cè)試集并進(jìn)行訓(xùn)練。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟2)中試驗(yàn)參數(shù)為以下參數(shù)中的一種或多種：電解質(zhì)水平、鋁水平、極距高度、電流強(qiáng)度、覆蓋料厚度和外界空氣溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3)構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括：
確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，包括隱含層層數(shù)，輸入層、隱含層、輸出層各層節(jié)點(diǎn)數(shù)；
確定神經(jīng)元連接權(quán)值和神經(jīng)元閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟4)中還包括：
分別對(duì)所述第一訓(xùn)練集和第一測(cè)試集中的槽殼溫度數(shù)據(jù)、電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；
分別對(duì)所述第二訓(xùn)練集和第二測(cè)試集中的爐膛形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；
基于歸一化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟5)中，
先對(duì)實(shí)時(shí)測(cè)量槽殼溫度數(shù)據(jù)、從槽控機(jī)獲取電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；再輸入步驟4)中調(diào)試好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到最終預(yù)測(cè)的爐膛形狀數(shù)據(jù)；最后對(duì)輸出的最終預(yù)測(cè)的爐膛形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行反歸一化處理，得到預(yù)測(cè)后的爐膛形狀數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟5)還包括對(duì)溫度傳感器測(cè)量的槽殼溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，以求取缺失數(shù)據(jù)以及非正常數(shù)據(jù)的替代值。
8.一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
參數(shù)獲取單元，獲取鋁電解槽各內(nèi)襯材料屬性數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)、外界換熱條件、工藝參數(shù)；
仿真單元，用于根據(jù)步驟1獲取的建模參數(shù)構(gòu)建鋁電解槽傳熱有限元模型；將不同試驗(yàn)參數(shù)的不同取值進(jìn)行排列組合，構(gòu)成試驗(yàn)組；將試驗(yàn)組中的每一組試驗(yàn)參數(shù)分別輸入鋁電解槽傳熱有限元模型，進(jìn)行仿真計(jì)算，得到每一組試驗(yàn)參數(shù)對(duì)應(yīng)的爐膛形狀和槽殼溫度數(shù)據(jù)；
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建單元，用于構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；
輸入輸出變量選取單元，用于選取槽殼溫度、電解質(zhì)水平和鋁水平作為所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量；選取爐膛形狀作為所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出變量；
第一劃分單元，用于從的仿真結(jié)果中獲取槽殼溫度數(shù)據(jù)；從槽控機(jī)獲取電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)；并將所有的槽殼溫度數(shù)據(jù)、電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)劃分為第一訓(xùn)練集和第一測(cè)試集；；
第二劃分單元，用于從仿真結(jié)果中獲取爐膛形狀；并將所有的爐膛形狀劃分為第二訓(xùn)練集和第二測(cè)試集；
訓(xùn)練單元，將所述第一訓(xùn)練集中的槽殼溫度數(shù)據(jù)、電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)以及所述第二訓(xùn)練集中的爐膛形狀數(shù)據(jù)作為所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，直至所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂；
處理單元，將所述第一測(cè)試集中的槽殼溫度數(shù)據(jù)、電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)輸入所述收斂后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸出預(yù)測(cè)的爐膛形狀數(shù)據(jù)；
檢驗(yàn)單元，將所述預(yù)測(cè)的爐膛形狀數(shù)據(jù)與第二測(cè)試集中的爐膛形狀數(shù)據(jù)比較，檢驗(yàn)預(yù)測(cè)效果；若預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率高于90％，則將當(dāng)前的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為調(diào)試好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；若預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率低于90％，則控制第一劃分單元和第二劃分單元重新劃分訓(xùn)練集和測(cè)試集再進(jìn)行訓(xùn)練；
溫度檢測(cè)和處理單元，包括布置在鋁電解槽側(cè)部和底部槽殼的溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)測(cè)量槽殼溫度數(shù)據(jù)；并對(duì)對(duì)溫度傳感器測(cè)量的槽殼溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，以求取缺失數(shù)據(jù)以及非正常數(shù)據(jù)的替代值；
預(yù)測(cè)單元：將實(shí)時(shí)測(cè)量的槽殼溫度數(shù)據(jù)及電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)輸入調(diào)試好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到最終預(yù)測(cè)的爐膛形狀數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建單元，包括：
第一確定模塊，用于確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，包括隱含層層數(shù)，輸入層、隱含層、輸出層各層節(jié)點(diǎn)數(shù)；
第二確定模塊，用于確定神經(jīng)元連接權(quán)值和神經(jīng)元閾值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁電解槽三維爐膛形狀實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，
第一歸一化處理模塊，用于分別對(duì)槽殼溫度數(shù)據(jù)、電解質(zhì)水平和鋁水平數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；
第二歸一化處理模塊，用于分別對(duì)爐膛形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；
反歸一化處理模塊，用于對(duì)輸出的最終預(yù)測(cè)的爐膛形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行反歸一化處理，得到預(yù)測(cè)后的爐膛形狀數(shù)據(jù)。