车用尿素溶液浓度的控制方法和装置与流程

本发明涉及控制领域，具体而言，涉及一种车用尿素溶液浓度的控制方法和装置。

背景技术：

在车用尿素溶液生产过程中，在将预定比例的尿素颗粒和超纯水加入搅拌箱之后，直接将生产出来的信息作为成品，但是由于尿素颗粒的重量以及超纯水的体积存在误差，实际上产出的尿素溶液的浓度是不符合预先设计的浓度的。

具体地，在车用尿素溶液生产过程中，尿素浓度由尿素颗粒加入的质量与超纯水加入的体积决定，而在实际应用过程中由于加入的尿素颗粒的质量和超纯水的体积存在误差，无法测量，在这个方案中，存在的误差包括：加入的超纯水体积的误差和加入的尿素颗粒质量的误差。其中，超纯水的加入量由涡轮流量计计量，计量精度大约为0.5％，通过涡轮流量计量的超纯水加入量会存在误差。同时当超纯水处于高温状态时，会有气泡产生，热水中的气泡会导致涡轮流量计计量不准，进一步影响流量计的精度。另外，尿素颗粒在加入搅拌箱时的操作会出现意外情况(如尿素颗粒洒落)导致加入的尿素颗粒小于实际记录的值，并且由于尿素出厂时尿素实际装入量略小于或略大于实际值，造成误差。上述误差可能会导致尿素溶液的浓度不符合要求。

针对上述尿素溶液的浓度有误差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种车用尿素溶液浓度的控制方法和装置，以至少解决尿素溶液的浓度有误差的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种车用尿素溶液浓度的控制方法，该方法包括：在对搅拌箱中的纯水和尿素颗粒进行搅拌之后，检测搅拌箱中尿素溶液的浓度；在浓度不在预定范围之内的情况下，根据浓度与预定范围的关系，确定待补加的纯水和/或尿素颗粒的量；将确定出的纯水和/或尿素颗粒的量加入搅拌箱。

进一步地，根据浓度与预定范围的关系，确定待补加的纯水和/或尿素颗粒的量包括：获取预定范围的极大值和极小值；若浓度大于极大值，则至少利用浓度确定待补加的纯水的量；若浓度小于极小值，则至少利用极小值和浓度确定待补加的尿素颗粒的量。

进一步地，至少利用所述浓度确定待补加的纯水的量包括：获取预先确定的尿素颗粒的质量；利用所述极大值和所述尿素颗粒的质量计算所需的纯水的第一体积其中，c_max表示所述极大值，m表示所述尿素颗粒的质量；根据所述浓度和所述尿素颗粒的质量计算参与搅拌的纯水的第二体积其中，c表示所述浓度，ρ表示水的密度；确定所述待补加的纯水的量△v＝∣v₂-v₁∣。

进一步地，至少利用所述浓度确定待补加的纯水的量包括：获取预先确定的尿素颗粒的质量和纯水的第三体积v₃；根据所述浓度和所述尿素颗粒的质量计算参与搅拌的纯水的第四体积其中，c表示所述浓度，m表示尿素颗粒的质量，ρ表示水的密度；确定所述待补加的纯水的量△v＝∣v₄-v₃∣。

进一步地，至少所述浓度确定待补加的尿素颗粒的量包括：获取预先确定的纯水的体积；利用所述预定范围的中值和所述纯水的体积计算所需的第一质量其中，v表示所述纯水的体积，所述预定范围的中值c_max表示所述预定范围的极大值，c_min表示所述预定范围的极小值；根据所述浓度和所述纯水的体积计算参与搅拌的尿素颗粒的第二质量其中，c表示所述浓度，ρ表示水的密度；确定所述待补加的尿素颗粒的量△m＝∣m₂-m₁∣。

进一步地，所述预定范围的极大值为33.2％，所述预定范围的极小值为31.8％。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种车用尿素溶液浓度的控制装置，该装置包括：检测单元，用于在对搅拌箱中的纯水和尿素颗粒进行搅拌之后，检测所述搅拌箱中尿素溶液的浓度；确定单元，用于在所述浓度不在预定范围之内的情况下，根据所述浓度与所述预定范围的关系，确定待补加的纯水和/或尿素颗粒的量；补加单元，用于将确定出的所述纯水和/或尿素颗粒的量加入所述搅拌箱。

进一步地，所述确定单元包括：获取模块，用于获取所述预定范围的极大值和极小值；第一确定模块，用于若所述浓度大于所述极大值，则至少利用所述浓度确定待补加的纯水的量；第二确定模块，用于若所述浓度小于所述极小值，则至少利用所述浓度确定待补加的尿素颗粒的量。

进一步地，所述第一确定模块包括：第一获取子模块，用于获取预先确定的尿素颗粒的质量；第一计算子模块，用于利用所述极大值和所述尿素颗粒的质量计算所需的纯水的第一体积其中，c_max表示所述极大值，m表示所述尿素颗粒的质量；第二计算子模块，用于根据所述浓度和所述尿素颗粒的质量计算参与搅拌的纯水的第二体积其中，c表示所述浓度，ρ表示水的密度；第一确定子模块，用于确定所述待补加的纯水的量△v＝∣v₂-v₁∣。

进一步地，所述第一确定模块包括：第二获取子模块，用于获取预先确定的尿素颗粒的质量和纯水的第三体积v₃；第三计算子模块，用于根据所述浓度和所述尿素颗粒的质量计算参与搅拌的纯水的第四体积其中，c表示所述浓度，m表示尿素颗粒的质量，ρ表示水的密度；第二确定子模块，用于确定所述待补加的纯水的量△v＝∣v₄-v₃∣。

进一步地，所述第二确定模块包括：第三获取子模块，用于获取预先确定的纯水的体积；第四计算子模块，用于利用所述预定范围的中值和所述纯水的体积计算所需的第一质量其中，v表示所述纯水的体积，ρ表示水的密度，所述预定范围的中值c_max表示所述预定范围的极大值，c_min表示所述预定范围的极小值；第五计算子模块，用于根据所述浓度和所述纯水的体积计算参与搅拌的尿素颗粒的第二质量其中，c表示所述浓度，ρ表示水的密度；第三确定子模块，用于确定所述待补加的尿素颗粒的量△m＝∣m₂-m₁∣。

在本发明实施例中，在对搅拌箱中的纯水和尿素颗粒进行充分搅拌之后，检测搅拌箱中尿素溶液的浓度，若浓度不在预定范围之内，则根据浓度与预定范围的关系，确定待补加的纯水和/或尿素颗粒的量，并将确定出的纯水和/或尿素颗粒的量加入搅拌箱。通过上述实施例，可以通过补加纯水或者尿素颗粒调整搅拌箱中的尿素溶液的浓度，以使搅拌箱中尿素溶液的浓度在预定范围之内，解决了现有技术中尿素溶液的浓度有误差的问题，达到了通过调整搅拌箱中纯水和/或尿素溶液的量，使得尿素溶液的浓度达标的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的车用尿素溶液浓度的控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的车用尿素溶液浓度的控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的车用尿素溶液浓度的控制装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种车用尿素溶液浓度的控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的车用尿素溶液浓度的控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102：在对搅拌箱中的纯水和尿素颗粒进行搅拌之后，检测搅拌箱中尿素溶液的浓度；

步骤S104：在浓度不在预定范围之内的情况下，根据浓度与预定范围的关系，确定待补加的纯水和/或尿素颗粒的量；

步骤S106：将确定出的纯水和/或尿素颗粒的量加入搅拌箱。

采用本发明的上述实施例，在对搅拌箱中的纯水和尿素颗粒进行充分搅拌之后，检测搅拌箱中尿素溶液的浓度，若浓度不在预定范围之内，则根据浓度与预定范围的关系，确定待补加的纯水和/或尿素颗粒的量，并将确定出的纯水和/或尿素颗粒的量加入搅拌箱。通过上述实施例，可以通过补加纯水或者尿素颗粒调整搅拌箱中的尿素溶液的浓度，以使搅拌箱中尿素溶液的浓度在预定范围之内，解决了现有技术中尿素溶液的浓度有误差的问题，达到了通过调整搅拌箱中纯水和/或尿素溶液的量，使得尿素溶液的浓度达标的效果。

上述实施例中的纯水是将自来水进行三重过滤之后得到的超纯水，将该纯水和尿素颗粒进行充分搅拌可以生成尿素溶液。

下面结合图2对本申请的上述实施例进行详细描述，如图2所示，该实施例可以包括如下步骤：

步骤S201：加入纯水。

步骤S202：加入尿素颗粒。

可选地，步骤S201和步骤S202的顺序可以颠倒。

步骤S203：检测搅拌箱中的尿素溶液的浓度。

步骤S204：比较尿素溶液的浓度与预定范围的关系。

若尿素溶液的浓度大于预定范围的极大值，则执行步骤S205；若尿素溶液的浓度小于预定范围的极小值，则执行步骤S206。

步骤S205：计算需补加的纯水的量。

步骤S206：计算需补加的尿素颗粒的量。

在上述实施例中，根据浓度与预定范围的关系，确定待补加的纯水和/或尿素颗粒的量包括：获取预定范围的极大值和极小值；若浓度大于极大值，则至少利用浓度确定待补加的纯水的量；若浓度小于极小值，则至少利用极小值和浓度确定待补加的尿素颗粒的量。

上述实施例中，尿素颗粒的量指的是尿素颗粒的质量，纯水的量指的是纯水的体积。

根据本发明的实施例，预定范围的极大值为33.2％，预定范围的极小值为31.8％。

具体地，至少利用浓度确定待补加的纯水的量包括：获取预先确定的尿素颗粒的质量；利用极大值和尿素颗粒的质量计算所需的纯水的第一体积其中，c_max表示极大值，m表示尿素颗粒的质量；根据浓度和尿素颗粒的质量计算参与搅拌的纯水的第二体积其中，c表示浓度，ρ表示水的密度；确定待补加的纯水的量△v＝∣v₂-v₁∣。

在该示例中，采用浓度上限值、且尿素颗粒质量定值法计算待补加的纯水的量。

具体地，此溶液浓度控制算法主要是将尿素颗粒质量当成一个定值m千克(将尿素的加入量定为m，这里的预先确定的尿素颗粒的质量可以为)，取尿素溶液浓度的上限值33.2％(在该实施例中，c_max为33.2％，因为此方法是通过补加纯水来调整尿素浓度，为避免尿素浓度偏低造成无法用补加水来调整，故而选取标准浓度的上限值计算，这里的标准浓度与上述示例中的预定范围向对应)，先计算出所需要的纯水v₁升(即第一体积)。然后再根据实际测量出的浓度c，再算出所需的纯水体积v₂升(即第二体积)，故所需补充的纯水的体积为：△v＝∣v₂-v₁∣升。

即：

假设现测出的尿素浓度为c，则：

故所需加的纯水量△v＝∣v₂-v₁∣，此时系统根据计算出的△v再加入相应的纯水即可。

例如：取尿素颗粒质量m＝50kg，则：

假设测出的浓度为c＝34.2％，不在标准范围31.8％-33.2％之内，则：

故所需加的纯水量△v＝∣v₂-v₁∣＝∣96.2-100.6∣＝4.4升，此时系统自动加入4.4升纯水即可使得溶液浓度达到要求。

在另一个可选的示例中，至少利用浓度确定待补加的纯水的量包括：获取预先确定的尿素颗粒的质量和纯水的第三体积v₃；根据浓度和尿素颗粒的质量计算参与搅拌的纯水的第四体积其中，c表示浓度，m表示尿素颗粒的质量，ρ表示水的密度表示水的密度；确定待补加的纯水的量△v＝∣v₄-v₃∣。

在该方案中，浓度中值，纯水体积定值法，此溶液浓度控制算法主要是将纯水体积当成一个定值v升(将纯水加入量定为v，这里的纯水的体积可以为参加搅拌的纯水的体积)，取尿素溶液浓度的中值(31.8％+33.2％)/2＝32.5％，计算出所需要的尿素颗粒质量m₁：然后根据实际测量出的尿素浓度c，再计算出所需的尿素颗粒质量m₂，故所需补充的尿素颗粒质量△m＝∣m₂-m₁∣千克。

即：

假设现测出的尿素浓度为c，则：故所需补充的尿素颗粒质量△m＝∣m₂-m₁∣千克，此时系统根据计算出的△m再加入相应的尿素颗粒即可。

例如：取纯水体积v＝100升，则：假设实际测出的浓度为c＝30.8％，不在标准范围31.8％-33.2％之内，则，故所需加的尿素颗粒质量△m＝∣m₂-m₁∣＝∣44.51-48.15∣＝3.64千克，此时再往搅拌系统中加入3.64千克尿素颗粒即可。

进一步地，至少浓度确定待补加的尿素颗粒的量包括：获取预先确定的纯水的体积；利用预定范围的中值和纯水的体积计算所需的第一质量其中，v表示纯水的体积，预定范围的中值c_max表示预定范围的极大值，c_min表示预定范围的极小值；根据浓度和纯水的体积计算参与搅拌的尿素颗粒的第二质量其中，c表示浓度，ρ表示水的密度；确定待补加的尿素颗粒的量△m＝∣m₂-m₁∣。

可选地，预定范围的极大值为33.2％，预定范围的极小值为31.8％。

在该示例中，采用浓度上限值，尿素颗粒质量特值，纯水体积定值法确定待补加的尿素颗粒的量。在实际应用时考虑到市场上的尿素颗粒质量大多为50kg，故尿素颗粒质量取特值m＝50kg，取尿素溶液浓度的上限值33.2％(因为此方法是通过补加纯水来调整尿素溶液浓度，为避免尿素浓度偏低造成无法用补加水来调整，故而选取标准浓度的上限值计算)，故而首次加纯水体积v＝50/33.2％-50≈101升，即当设备运行时先加入101升纯水，再加入50kg尿素颗粒，(因实际加入量存在误差，故需判断最终溶液浓度是否在标准值的范围之内，若不在标准值范围内则进行调整)，然后再通过测量溶液的实际浓度是否与标准值相符，不相符的话进行补加纯水调节浓度。

假设实际测量的尿素溶液浓度为c，则可求出纯水的体积v升，即：若c在范围31.8％-33.2％之内则不需调整，若c不在31.8％-33.2％之内则需加入纯水进行调节，加入的纯水体积△v＝∣v-101∣升。

例如：实际测量出的尿素溶液浓度为34％，则：故所需加入的纯水体积△v＝∣97.06-101∣＝3.94升，此时系统自动加入3.94升纯水即可。

以上三种算法或者三种算法的结合应用，只要代入相应的值，系统通过检测混合均匀后的尿素浓度是否符合要求，若浓度不符合要求，即可自动算出所需补加的纯水或尿素颗粒的量，然后加入纯水或尿素颗粒的量，依此不断重复计算，自适应调节控制浓度，即可逐步逼近所需的浓度。直至溶液合格

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车用尿素溶液浓度的控制装置，如图3所示，该检测装置包括：检测单元31，用于在对搅拌箱中的纯水和尿素颗粒进行搅拌之后，检测搅拌箱中尿素溶液的浓度；确定单元33，用于在浓度不在预定范围之内的情况下，根据浓度与预定范围的关系，确定待补加的纯水和/或尿素颗粒的量；补加单元35，用于将确定出的纯水和/或尿素颗粒的量加入搅拌箱。

采用本发明的上述实施例，在对搅拌箱中的纯水和尿素颗粒进行充分搅拌之后，检测搅拌箱中尿素溶液的浓度，若浓度不在预定范围之内，则根据浓度与预定范围的关系，确定待补加的纯水和/或尿素颗粒的量，并将确定出的纯水和/或尿素颗粒的量加入搅拌箱。通过上述实施例，可以通过补加纯水或者尿素颗粒调整搅拌箱中的尿素溶液的浓度，以使搅拌箱中尿素溶液的浓度在预定范围之内，解决了现有技术中尿素溶液的浓度有误差的问题，达到了通过调整搅拌箱中纯水和/或尿素溶液的量，使得尿素溶液的浓度达标的效果。

进一步地，确定单元包括：获取模块，用于获取预定范围的极大值和极小值；第一确定模块，用于若浓度大于极大值，则至少利用浓度确定待补加的纯水的量；第二确定模块，用于若浓度小于极小值，则至少利用极小值和浓度确定待补加的尿素颗粒的量。

进一步地，第一确定模块包括：第一获取子模块，用于获取预先确定的尿素颗粒的质量；第一计算子模块，用于利用极大值和尿素颗粒的质量计算所需的纯水的第一体积其中，c_max表示极大值，m表示尿素颗粒的质量；第二计算子模块，用于根据浓度和尿素颗粒的质量计算参与搅拌的纯水的第二体积其中，c表示浓度，ρ表示水的密度；第一确定子模块，用于确定待补加的纯水的量△v＝∣v₂-v₁∣。

进一步地，第一确定模块包括：第二获取子模块，用于获取预先确定的尿素颗粒的质量和纯水的第三体积v₃；第三计算子模块，用于根据浓度和尿素颗粒的质量计算参与搅拌的纯水的第四体积其中，c表示浓度，m表示尿素颗粒的质量，ρ表示水的密度；第二确定子模块，用于确定待补加的纯水的量△v＝∣v₄-v₃∣。

进一步地，第二确定模块包括：第三获取子模块，用于获取预先确定的纯水的体积；第四计算子模块，用于利用预定范围的中值和纯水的体积计算所需的第一质量其中，v表示纯水的体积，ρ表示水的密度，预定范围的中值c_max表示预定范围的极大值，c_min表示预定范围的极小值；第五计算子模块，用于根据浓度和纯水的体积计算参与搅拌的尿素颗粒的第二质量其中，c表示浓度，ρ表示水的密度；第三确定子模块，用于确定待补加的尿素颗粒的量△m＝∣m₂-m₁∣。

需要说明的是，在上述实施例中的ρ可以等于1。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。