电脉冲水处理阻垢系统的制作方法

1.本发明涉及阻垢效果监测的技术领域，具体而言，涉及电脉冲水处理阻垢系统。


背景技术：

2.随着现代社会的发展，水资源作为人类工作与生活的重要部分，其污染问题也越来越严峻。为了防止水资源的过度浪费，国家对工业排放废水进行了一系列的限定，使得工业废水需达标后才可排放以便于对工业废水进行二次利用。工业废水或经处理后的工业废水中均存在杂质，污水中的杂质或沉淀极易残留在水管当中并固结于水管壁上形成水垢；水垢不仅影响管道的水体流量，而且降低管道的传热效果。目前，阻垢方法有化学处理方法和物理处理方法。
3.常用的化学处理方法为向水中加入具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能的阻垢剂，常用的阻垢剂为磷系配方的缓蚀阻垢剂；但是阻垢剂为外加药剂，容易造成水体的二次污染。
4.物理处理工业循环水的方法有很多种，除磁化处理法、高压静电场处理法、超声波处理法、高频电磁场法等方法之外，当前流行的物理处理工业循环水的方法为电脉冲水处理方法；电脉冲水处理方法通过将周期阻尼振荡电脉冲信号施加于待处理的水中实现阻垢，其阻垢效果的好坏跟达到水中周期阻尼振荡电脉冲信号波形性的形状和能量密切相关。基于这些物理处理工业循环水的方法已开发出多种物理处理工业循环水处理装置。
5.无论是化学处理方法，还是物理处理方法，都不能实时监测阻垢效果。并且，现有技术中，也没有对结垢程度进行监测的手段。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的在于提供电脉冲水处理阻垢系统，以解决现有技术中阻垢效果不能实时监测而导致电脉冲水处理阻垢设备阻垢效果不好的技术问题。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了电脉冲水处理阻垢系统。技术方案如下：
8.电脉冲水处理阻垢系统，包括电脉冲水处理阻垢设备，还包括：管道数据检测单元，所述管道数据检测单元用于获取管道内的电流数据和电压数据；所述管道数据检测单元包括设于管道上的电流数据检测装置和电压数据检测装置；处理单元，所述处理单元用于处理管道数据检测单元检测到的电流数据和电压数据；控制单元，所述控制单元用于根据处理单元的处理结果控制电脉冲水处理阻垢设备的运行。
9.进一步地是，阻垢系统还包括同步触发单元，所述同步触发单元用于接收处理单元的信号并同步驱动电流数据检测装置和电压数据检测装置。
10.进一步地是，阻垢系统还包括存储单元，所述存储单元用于存储管道数据检测单元的检测数据以及处理单元的处理结果。
11.进一步地是，阻垢系统还包括传输单元，所述传输单元用于处理单元与控制单元
之间通信。
12.进一步地是，所述传输单元包括无线通信模块或接口模块。
13.进一步地是，所述管道数据检测单元还包括设于管道上的接地数据检测装置。
14.进一步地是，所述电流数据检测装置包括电流信号探针，所述电压数据检测装置包括电压信号探针，所述接地数据检测装置包括地信号探针，地信号探针、电流信号探针和电压信号探针沿液体流动方向依次布置。
15.进一步地是，所述管道上设有供探针插入和固定的安装孔。
16.进一步地是，探针与安装孔之间采用法兰或螺纹连接。
17.进一步地是，所述地信号探针和电流信号探针之间的间距≥20cm；所述电流信号探针和电压信号探针之间的间距≤1cm。
18.综上可知，本实用新型的电脉冲水处理阻垢系统能够根据管内的电流数据和电压数据，实时、适当地调整电脉冲水处理阻垢设备的脉冲频率和/或幅度，从而合理化使用电脉冲水处理阻垢设备，提升和确保阻垢效果，节约能耗的，显著延长电脉冲水处理阻垢设备的使用寿命。
19.显然，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
20.以下通过实施例形式的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
附图说明
21.构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
22.图1为本实用新型电脉冲水处理阻垢效果实时监测方法实施例的流程示意图。
23.图2为本实用新型电脉冲水处理阻垢效果实时监测系统的结构示意图。
24.图3为本实用新型的电脉冲水处理阻垢效果实时监测电子装置实施例的结构示意图。
25.图4为本实用新型的电脉冲水处理阻垢系统实施例的结构示意图。
26.图5为图4中管道数据检测单元一种具体实施方式的结构示意图。
27.图6为图5中管道数据检测单元安装状态的结构示意图。
28.上述附图中的有关标记为：
29.100-管道，110-管道数据检测单元，111-电流数据检测装置，112-电压数据检测装置，113-接地数据检测装置，120-处理单元，121-数据接收模块，122-数据处理模块，123-数据输出模块，130-同步触发单元，140-存储单元，150-传输单元，160-电脉冲水处理阻垢设备，170-控制单元，210-处理器，220-存储器，230-通信接口，240-总线，310-电流信号探针，320-电压信号探针，330-地信号探针，340-法兰。
具体实施方式
30.下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：
31.本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
32.此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
33.关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
34.图1为本实用新型电脉冲水处理阻垢效果实时监测方法实施例的流程示意图。
35.如图1所示，电脉冲水处理阻垢效果实时监测方法包括以下步骤：
36.s100，获取管道内的电流数据和电压数据；
37.s200，计算电压数据与预置的电脉冲振荡波形信号间的相似度；
38.若相似度低于预设的相似度阈值，则在输出相似度后进行步骤s100；若相似度高于预设的相似度阈值，则进行步骤s300；
39.s300，根据电压数据拟合得到阻尼振荡波形；
40.s400，在每个振荡周期内，将电流数据和电压数据在同一时刻的值相乘并累加，得到每个振荡周期的能量值；
41.若能量值低于预设的能量值阈值，则在输出能量值后进行步骤s100；若能量值高于预设的能量值阈值，则直接进行步骤s100。
42.其中，所述相似度采用余弦相似度；余弦相似度又称为余弦相似性，是通过计算两个向量的夹角余弦值来评估他们的相似度。与其它相似度如欧几里得距离等相似度而言，余弦相似度对绝对的数值不敏感，更多的是从方向上区分差异，非常适合应用于本实用新型中判断两个信号的形状是否相似。
43.经多次实测发现，当余弦相似度低于0.9时，两个波形差别较为明显，余弦相似度越接近1，两个波形越相似；因此，相似度阈值为0.9。
44.采用prony算法处理电压数据的幅度、相位、阻尼因子和频率，得到阻尼振荡波形。prony方法是用一组指数项的线性组合来拟合等间距采样数据的方法。相对于快速傅立叶变换，prony算法短时间采样就可求得出信号中的低频含量，且计算出的频率之间的间隔(分辨率)与采样时间无关，分辨率很高，同时计算结果中含有衰减系数，适合本实用新型中需要同时计算幅度、相位、阻尼因子和频率且采样时间较短的场景。
45.s100中管道内的电流数据和电压数据由同步触发设备同步获取得到；由此，便于s400中同步的电流数据和电压数据同一时刻的值的获取。
46.所述电流数据为数字电压信号，所述电流数据为数字电流信号。相对于模拟信号，数字信号抗干扰能力强，无噪声积累，便于储存、处理和交换，适合于本实用新型的工况和需要存储并处理的场景。
47.当相似度低于预设的相似度阈值和/或能量值低于预设的能量值阈值时，立即调整电脉冲水处理阻垢设备的脉冲频率和/或幅度；由此，可以更合理地控制电脉冲水处理阻垢设备的运行，例如，实时地调整电脉冲水处理阻垢设备的运行参数，从而显著提高阻垢效果。
48.图2为本实用新型电脉冲水处理阻垢效果实时监测系统实施例的结构示意图。
49.如图2所示，电脉冲水处理阻垢效果实时监测系统包括数据接收模块121、数据处理模块122和数据输出模块123；所述数据接收模块121用于接收管道内的电流数据和电压数据；所述数据处理模块122用于对所述电流数据和电压数据进行处理；所述数据输出模块123用于输出数据处理模块的处理结果。
50.图3为本实用新型的电脉冲水处理阻垢效果实时监测电子装置实施例的结构示意图。
51.如图3所示，该电子装置包括：处理器210；存储器220，用于储存处理器可执行指令；所述处理器210被配置为执行上述的电脉冲水处理阻垢效果实时监测方法。
52.具体的，上述处理器210可以包括中央处理器(cpu)，或者特定集成电路(application special integrated circuit，asic)，或者可以被配置成实施上述电脉冲水处理阻垢效果实时监测方法的一个或多个集成电路。
53.存储器220可以包括用于数据可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器220可包括硬盘驱动器(hard disk drive，hdd)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(universal serial bus，usb)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器220可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器220可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器220是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器220包括只读存储器(rom)。在合适的情况下，该rom可以是掩模编程的rom、可编程rom(prom)、可擦除prom(eprom)、电可擦除prom(eeprom)、电可改写rom(earom)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
54.处理器210通过读取并执行存储器220中存储的计算机程序指令，以实现上述电脉冲水处理阻垢效果实时监测方法。
55.在电脉冲水处理阻垢效果实时监测电子装置的一个实施例中，电脉冲水处理阻垢效果实时监测电子装置还可包括通信接口230和总线240。其中，如图3所示，处理器210、存储器220、通信接口230通过总线240连接并完成相互间的通信。
56.通信接口230，主要用于实现电脉冲水处理阻垢效果实时监测所需的各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。总线240包括硬件、软件或两者，将电脉冲水处理阻垢效果实时监测电子装置的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(agp)或其他图形总线、增强工业标准架构(eisa)总线、前端总线(fsb)、超传输(ht)互连、工业标准架构(isa)总线、无限带宽互连、低引脚数(lpc)总线、存储器总线、微信道架构(mca)总线、外围组件互连(pci)总线、pci-express(pci-x)总线、串行高级技术附件(sata)总线、视频电子标准协会局部(vlb)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线240可包括一个或多个总线。尽管本实用新型描述和示出了特定的总线，但本实用新型考虑任何合适的总线或互连。
57.图4为本实用新型的电脉冲水处理阻垢系统实施例的结构示意图。
58.如图4所示，电脉冲水处理阻垢系统包括电脉冲水处理阻垢设备160、管道数据检测单元110、处理单元120、控制单元170、同步触发单元130、存储单元140和传输单元150。
59.所述管道数据检测单元110用于获取管道100内的电流数据和电压数据；所述管道数据检测单元110包括设于管道100上的电流数据检测装置111、电压数据检测装置112和接地数据检测装置113。
60.所述处理单元120用于处理管道数据检测单元110检测到的电流数据和电压数据；所述处理单元120对电流数据和电压数据的处理包括实施上述的步骤s100-s400。
61.所述控制单元170用于根据处理单元120的处理结果控制电脉冲水处理阻垢设备160的运行；所述的处理结果包括低于预设的相似度阈值的相似度和/或低于预设的能量值阈值的能量值，即当处理单元120输出低于预设的相似度阈值的相似度和/或输出低于预设的能量值阈值的能量值时，控制单元170控制电脉冲水处理阻垢设备160进行相应的变化，例如，立即调整电脉冲水处理阻垢设备160的脉冲频率和/或幅度。
62.所述同步触发单元130用于接收处理单元120的信号并同步驱动电流数据检测装置111和电压数据检测装置112；由此，便于上述步骤s400的高效实施，提升处理结果的准确性。
63.所述存储单元140用于存储管道数据检测单元110的检测数据以及处理单元120的处理结果；所述管道数据检测单元110的检测数据既可以直接传输给存储单元140，也可以通过处理单元120传输给存储单元140。
64.所述传输单元150用于处理单元120与控制单元170之间通信，所述传输单元150包括无线通信模块或接口模块；当出现低于预设的相似度阈值的相似度时，传输单元150将该结果传输给控制单元170；同样地，当出现低于预设的能量值阈值的能量值时，传输单元150将该结果传输给控制单元170。
65.图5为图4中管道数据检测单元一种具体实施方式的结构示意图。
66.如图5所示，所述电流数据检测装置111包括电流信号探针310，所述电压数据检测装置112包括电压信号探针320，所述接地数据检测装置113包括地信号探针330，地信号探针330、电流信号探针310和电压信号探针320沿液体流动方向依次布置。
67.所述地信号探针330和电流信号探针310之间的间距l1≥20cm；所述电流信号探针310和电压信号探针320之间的间距l2≤1cm；由此，电压数据和电流数据不仅能够在时刻上同步，而且在位置上同步，有助于提升处理结果的准确性。
68.图6为图5中管道数据检测单元安装状态的结构示意图。
69.如图6所示，所述管道100上设有供探针插入和固定的安装孔，探针与安装孔之间采用法兰340或螺纹连接；由此，便于更换和维护。