一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法与系统与流程

1.本发明属于集中供热技术领域，尤其涉及一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法与系统。


背景技术：

2.热力系统中的水汽循环是一种给排水系统，也是环境工程中比较重视的对象。八十年代，热力系统中的回水收集再利用成为一项节能技术进入了人们的视线范围。由于热力系统中的回水含有的热量高，水质好，被用作锅炉的补给水时，可以减少燃料的消耗，同时也省去了锅炉给水处理的花费，不但减小了环境污染，而且降低了成本，在实际应用中发挥了很好的综合效益。用回水作为锅炉的补给水使得热力系统变成了循环系统，在长期的水循环中，非常容易出现杂质的富集，从而导致水质恶化。这时如果没有及时发现并处理，将会引起管道内部的腐蚀、结垢、积盐等问题，这些问题轻则导致热力系统运行效率低下，重则会引起设备损坏。一旦设备损坏，更换设备的花费除外，因停工检修带来的经济损失更为巨大。
3.在硕士论文《热力站远程水质监控系统的研究与实现》中作者陈豪完成了水质监测终端的硬件集成。首先是水质检测仪表的选择，介绍了4种水质检测仪表和检测仪表对加药阀门的控制连接方法，然后便是水质检测仪表与核心板、核心板与gprs模块的硬件接口设计，但是未考虑浊度因素，种类不全，且未根据管道的使用年限和材质，管道的使用年限越长，其管道内部的环境变得复杂，对于水质的要求也更高，未建立综合的水质评估模型对水质进行评估，有可能会由于虽然水质单项没有超标，但是总体的水质标准已经不满足安全运行的要求。
4.针对上述技术问题，本发明提供了一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法与系统。


技术实现要素：

5.为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：
6.根据本发明的一个方面，提供了一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法。
7.一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法，其特征在于，具体包括：
8.s1基于热力站管道内部的氯离子在线监测装置实时监测含氯量、腐蚀率在线监测装置实时监测腐蚀率、ph值在线监测装置实时监测ph值、溶解氧在线监测装置实时监测溶解氧含量、温度在线监测装置实时监测温度、浊度实时监测装置实时监测浊度；
9.s2；基于所述含氯量、所述腐蚀率、所述ph值、所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度构建输入集，并将所述输入集输入到基于层次分析法的评估模型中，并基于所述评价模型得到此时所述水质评估结果；
10.s3基于管道使用年限及管道材质构建水质指标，基于所述水质评估结果及所述水
质指标确定此时的水质状态。
11.通过配置氯离子在线监测装置实时监测含氯量、腐蚀率在线监测装置实时监测腐蚀率、ph值在线监测装置实时监测ph值、溶解氧在线监测装置实时监测溶解氧含量、温度在线监测装置实时监测温度、浊度实时监测装置实时监测浊度，实现了输入集的数据的实时采集，并基于所述输入集，采用层次分析法进行状态评估模型的建立，从而得到水质评估结果，从而解决了原先的未考虑浊度因素，种类不全的技术问题以及未建立综合的水质评估模型对水质进行评估，有可能会由于虽然水质单项没有超标，但是总体的水质标准已经不满足安全运行的要求的技术问题，使得评估结果变得更加准确，通过基于管道使用年限及管道材质构建水质指标，基于所述水质评估结果及所述水质指标确定此时的水质状态，从而解决了未根据管道的使用年限和材质，管道的使用年限越长，其管道内部的环境变得复杂，对于水质的要求也更高的技术问题，使得评估结果与实际情况相结合，更具有指导意义。
12.基于所述含氯量、所述腐蚀率、所述ph值、所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度构建输入集，并将所述输入集输入到基于层次分析法的评估模型中，并基于所述评价模型得到此时所述水质评估结果，解决了原先的未考虑浊度因素，种类不全的技术问题以及未建立综合的水质评估模型对水质进行评估，有可能会由于虽然水质单项没有超标，但是总体的水质标准已经不满足安全运行的要求的技术问题，从而使得总体的水质评估结果能够综合考虑多方面的因素，得到综合评估结果，使得最终的结果能够更加准确的反应水质的实际状态，实现对水质的实时调节，基于管道使用年限及管道材质构建水质指标，基于所述水质评估结果及所述水质指标确定此时的水质状态，从而可以根据管道使用的年限以及管道材质设置水质目标，从而使得水质状态的评估结果变得更加具有针对性，也具有更好的指导意义。
13.进一步的技术方案在于，所述氯离子在线监测装置采用型号为cl-8500氯离子检测仪表，所述腐蚀率在线监测装置采用型号为fsy-3腐蚀率在线监测仪。
14.进一步的技术方案在于，基于所述含氯量、所述ph值、所述腐蚀率构建腐蚀二级结果，所述腐蚀二级结果的计算公式为：
15.f＝k1l+k2f1+k3p
16.其中f为腐蚀二级结果,l、f1、p分别为所述含氯量、所述ph值、所述腐蚀率，k1、k2、k3分别为所述含氯量的权值、所述ph值的权值、所述腐蚀率的权值。
17.通过腐蚀二级结果的设置，从而实现了对水质腐蚀效果的动态监测，进一步提升了对水质监控的针对性和实际效益。
18.进一步的技术方案在于，还包括腐蚀指标，当所述腐蚀二级结果大于所述腐蚀指标的70％以上，此时需要提醒运行控制人员加强对所述腐蚀二级结果的监测频率，当所述腐蚀二级结果大于所述腐蚀指标，此时需要提醒运行控制人员立即对所述含氯量、所述ph值、所述腐蚀率进行调节。
19.进一步的技术方案在于，基于所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度构建水质二级结果，所述水质二级结果的计算公式为：
20.s＝k4y+k5t+k6z
21.其中s为水质二级结果,y、t、z分别为所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度，k4、k5、
k6分别为所述溶解氧含量的权值、所述温度的权值、所述浊度的权值。
22.进一步的技术方案在于，还包括水质二级指标，当所述水质二级结果大于所述水质二级指标的70％以上，此时需要提醒运行控制人员加强对所述水质二级结果的监测频率，当所述水质二级结果大于所述水质二级指标，此时需要提醒运行控制人员立即对所述含氯量、所述ph值、所述腐蚀率进行调节。
23.进一步的技术方案在于，基于所述腐蚀二级结果和所述水质二级结果，通过层次分析法构建水质评估结果，其计算公式为：
24.g＝k7f+k8s
25.其中g为所述水质评估结果，f为腐蚀二级结果，s为水质二级结果，k7、k8分别为腐蚀二级结果、水质二级结果的权值。
26.进一步的技术方案在于，所述水质指标的计算公式为：
[0027][0028]
其中k9、k10为权值为常数，c为根据管道材质得到的管道材质系数，y为管道使用年限，z为水质指标。
[0029]
通过将水质指标与实际的管道材质和管道使用年限相结合，从而解决了原有的仅仅依靠水质某项指标对水质检测，而没有与管道的实际情况相结合的情况，从而进一步提升了水质指标的科学性和实际性，进一步提升了水质监控的目标指导意义。
[0030]
进一步的技术方案在于，当所述水质评估结果小于或者等于所述水质指标的50％，此时水质状态为优质，当所述水质评估结果大于所述水质指标的50％，此时水质状态为良好，当所述水质评估结果大于所述水质指标的70％，此时所述水质状态为较差，当所述水质评估结果大于所述水质指标，此时所述水质状态为不合格。
[0031]
另一方面，一种基于物联网技术的热力站水质监测评估系统，采用上述的一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法，包括数据采集模块，数据处理模块，结果输出模块；
[0032]
所述数据采集模块负责基于热力站管道内部的氯离子在线监测装置实时监测含氯量、腐蚀率在线监测装置实时监测腐蚀率、ph值在线监测装置实时监测ph值、溶解氧在线监测装置实时监测溶解氧含量、温度在线监测装置实时监测温度、浊度实时监测装置实时监测浊度；
[0033]
所述数据处理模块负责基于所述含氯量、所述腐蚀率、所述ph值、所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度构建输入集，并将所述输入集输入到基于层次分析法的评估模型中，并基于所述评价模型得到此时所述水质评估结果；
[0034]
所述结果输出模块负责基于管道使用年限及管道材质构建水质指标，基于所述水质评估结果及所述水质指标确定此时的水质状态。
附图说明
[0035]
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
[0036]
图1是根据实施例1的一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法的流程图。
[0037]
图2是根据实施例1的种高寒地区集中供热中供暖面积热指标辨识系统的构成图。
具体实施方式
[0038]
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
[0039]
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
[0040]
热力系统中的水汽循环是一种给排水系统，也是环境工程中比较重视的对象。八十年代，热力系统中的回水收集再利用成为一项节能技术进入了人们的视线范围。由于热力系统中的回水含有的热量高，水质好，被用作锅炉的补给水时，可以减少燃料的消耗，同时也省去了锅炉给水处理的花费，不但减小了环境污染，而且降低了成本，在实际应用中发挥了很好的综合效益。用回水作为锅炉的补给水使得热力系统变成了循环系统，在长期的水循环中，非常容易出现杂质的富集，从而导致水质恶化。这时如果没有及时发现并处理，将会引起管道内部的腐蚀、结垢、积盐等问题，这些问题轻则导致热力系统运行效率低下，重则会引起设备损坏。一旦设备损坏，更换设备的花费除外，因停工检修带来的经济损失更为巨大。
[0041]
在硕士论文《热力站远程水质监控系统的研究与实现》中作者陈豪完成了水质监测终端的硬件集成。首先是水质检测仪表的选择，介绍了4种水质检测仪表和检测仪表对加药阀门的控制连接方法，然后便是水质检测仪表与核心板、核心板与gprs模块的硬件接口设计，但是未考虑浊度因素，种类不全，且未根据管道的使用年限和材质，管道的使用年限越长，其管道内部的环境变得复杂，对于水质的要求也更高，未建立综合的水质评估模型对水质进行评估，有可能会由于虽然水质单项没有超标，但是总体的水质标准已经不满足安全运行的要求。
[0042]
针对上述技术问题，本发明提供了一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法与系统。
[0043]
实施例1
[0044]
为解决上述问题，根据本发明的一个方面，如图1所示，提供了一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法。
[0045]
一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法，其特征在于，具体包括：
[0046]
s1基于热力站管道内部的氯离子在线监测装置实时监测含氯量、腐蚀率在线监测装置实时监测腐蚀率、ph值在线监测装置实时监测ph值、溶解氧在线监测装置实时监测溶解氧含量、温度在线监测装置实时监测温度、浊度实时监测装置实时监测浊度；
[0047]
s2；基于所述含氯量、所述腐蚀率、所述ph值、所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度构建输入集，并将所述输入集输入到基于层次分析法的评估模型中，并基于所述评价模型得到此时所述水质评估结果；
[0048]
s3基于管道使用年限及管道材质构建水质指标，基于所述水质评估结果及所述水
质指标确定此时的水质状态。
[0049]
通过配置氯离子在线监测装置实时监测含氯量、腐蚀率在线监测装置实时监测腐蚀率、ph值在线监测装置实时监测ph值、溶解氧在线监测装置实时监测溶解氧含量、温度在线监测装置实时监测温度、浊度实时监测装置实时监测浊度，实现了输入集的数据的实时采集，并基于所述输入集，采用层次分析法进行状态评估模型的建立，从而得到水质评估结果，从而解决了原先的未考虑浊度因素，种类不全的技术问题以及未建立综合的水质评估模型对水质进行评估，有可能会由于虽然水质单项没有超标，但是总体的水质标准已经不满足安全运行的要求的技术问题，使得评估结果变得更加准确，通过基于管道使用年限及管道材质构建水质指标，基于所述水质评估结果及所述水质指标确定此时的水质状态，从而解决了未根据管道的使用年限和材质，管道的使用年限越长，其管道内部的环境变得复杂，对于水质的要求也更高的技术问题，使得评估结果与实际情况相结合，更具有指导意义。
[0050]
基于所述含氯量、所述腐蚀率、所述ph值、所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度构建输入集，并将所述输入集输入到基于层次分析法的评估模型中，并基于所述评价模型得到此时所述水质评估结果，解决了原先的未考虑浊度因素，种类不全的技术问题以及未建立综合的水质评估模型对水质进行评估，有可能会由于虽然水质单项没有超标，但是总体的水质标准已经不满足安全运行的要求的技术问题，从而使得总体的水质评估结果能够综合考虑多方面的因素，得到综合评估结果，使得最终的结果能够更加准确的反应水质的实际状态，实现对水质的实时调节，基于管道使用年限及管道材质构建水质指标，基于所述水质评估结果及所述水质指标确定此时的水质状态，从而可以根据管道使用的年限以及管道材质设置水质目标，从而使得水质状态的评估结果变得更加具有针对性，也具有更好的指导意义。
[0051]
在另外的一种可能的实施例中，所述氯离子在线监测装置采用型号为c1-8500氯离子检测仪表，所述腐蚀率在线监测装置采用型号为fsy-3腐蚀率在线监测仪。
[0052]
在另外的一种可能的实施例中，基于所述含氯量、所述ph值、所述腐蚀率构建腐蚀二级结果，所述腐蚀二级结果的计算公式为：
[0053]
f＝k1l+k2f1+k3p
[0054]
其中f为腐蚀二级结果,l、f1、p分别为所述含氯量、所述ph值、所述腐蚀率，k1、k2、k3分别为所述含氯量的权值、所述ph值的权值、所述腐蚀率的权值。
[0055]
通过腐蚀二级结果的设置，从而实现了对水质腐蚀效果的动态监测，进一步提升了对水质监控的针对性和实际效益。
[0056]
在另外的一种可能的实施例中，还包括腐蚀指标，当所述腐蚀二级结果大于所述腐蚀指标的70％以上，此时需要提醒运行控制人员加强对所述腐蚀二级结果的监测频率，当所述腐蚀二级结果大于所述腐蚀指标，此时需要提醒运行控制人员立即对所述含氯量、所述ph值、所述腐蚀率进行调节。
[0057]
在另外的一种可能的实施例中，基于所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度构建水质二级结果，所述水质二级结果的计算公式为：
[0058]
s＝k4y+k5t+k6z
[0059]
其中s为水质二级结果,y、t、z分别为所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度，k4、k5、
k6分别为所述溶解氧含量的权值、所述温度的权值、所述浊度的权值。
[0060]
在另外的一种可能的实施例中，还包括水质二级指标，当所述水质二级结果大于所述水质二级指标的70％以上，此时需要提醒运行控制人员加强对所述水质二级结果的监测频率，当所述水质二级结果大于所述水质二级指标，此时需要提醒运行控制人员立即对所述含氯量、所述ph值、所述腐蚀率进行调节。
[0061]
在另外的一种可能的实施例中，基于所述腐蚀二级结果和所述水质二级结果，通过层次分析法构建水质评估结果，其计算公式为：
[0062]
g＝k7f+k8s
[0063]
其中g为所述水质评估结果，f为腐蚀二级结果，s为水质二级结果，k7、k8分别为腐蚀二级结果、水质二级结果的权值。
[0064]
在另外的一种可能的实施例中，所述水质指标的计算公式为：
[0065][0066]
其中k9、k10为权值为常数，c为根据管道材质得到的管道材质系数，y为管道使用年限，z为水质指标。
[0067]
通过将水质指标与实际的管道材质和管道使用年限相结合，从而解决了原有的仅仅依靠水质某项指标对水质检测，而没有与管道的实际情况相结合的情况，从而进一步提升了水质指标的科学性和实际性，进一步提升了水质监控的目标指导意义。
[0068]
在另外的一种可能的实施例中，当所述水质评估结果小于或者等于所述水质指标的50％，此时水质状态为优质，当所述水质评估结果大于所述水质指标的50％，此时水质状态为良好，当所述水质评估结果大于所述水质指标的70％，此时所述水质状态为较差，当所述水质评估结果大于所述水质指标，此时所述水质状态为不合格。
[0069]
实施例2
[0070]
如图2所示，本发明提供了一种基于物联网技术的热力站水质监测评估系统，采用上述的一种基于物联网技术的热力站水质监测评估方法，包括数据采集模块，数据处理模块，结果输出模块；
[0071]
所述数据采集模块负责基于热力站管道内部的氯离子在线监测装置实时监测含氯量、腐蚀率在线监测装置实时监测腐蚀率、ph值在线监测装置实时监测ph值、溶解氧在线监测装置实时监测溶解氧含量、温度在线监测装置实时监测温度、浊度实时监测装置实时监测浊度；
[0072]
所述数据处理模块负责基于所述含氯量、所述腐蚀率、所述ph值、所述溶解氧含量、所述温度、所述浊度构建输入集，并将所述输入集输入到基于层次分析法的评估模型中，并基于所述评价模型得到此时所述水质评估结果；
[0073]
所述结果输出模块负责基于管道使用年限及管道材质构建水质指标，基于所述水质评估结果及所述水质指标确定此时的水质状态。
[0074]
在本发明实施例中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可折卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
[0075]
本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明实施例的限制。
[0076]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一个优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0077]
以上仅为本发明实施例的优选实施例而已，并不用于限制本发明实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。