CN115167190B - 一种锅炉水人工智能管理系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锅炉水人工智能管理系统，所述系统包括在线监测模块、数据处理与控制模块、自动加药模块、自动排污模块、远程监管与控制模块、云服务模块、数据安全模块。本发明的系统实现了锅炉水管理全智能自动管理，可实现无人值守，大量降低了人工费用，能够根据水质变化，实现了更精准、及时的加药排污和调整，大大降低了因为人工操作波动、延缓等原因造成的排污浪费，极大地提高了经济效益。

Description

一种锅炉水人工智能管理系统及其应用

技术领域

本发明涉及G06F17/50领域，尤其涉及一种锅炉水人工智能管理系统及其应用。

背景技术

现代锅炉系统中水量基数庞大，且对水质控制严格，大型工厂内不易管理，尤其是锅炉内需要不断加药以维持水质合格，现有技术中通常是专门的化水部门取样分析、车间负责排污操作，通常化水部门要有十几个人，本身是一笔较大的人工费用，而从化验到排污或加药操作往往又较长的时间延迟，由此造成了水质管理波动和排污浪费。

CN104678878A公开了工业锅炉的水质自动控制系统，包括了自动加药系统、自动排污系统等系统模块，实现了对水质的监测，但功能相对单一，无法满足现全自动化工厂的需求。

CN108958194A公开了一种基于数据云端的锅炉远程加药系统及方法，采用云端服务器、移动终端、后台端的方式控制锅炉加药装置，但无法实现数据的监测、处理、预警与整合与一体，功能单一。

发明内容

本发明的第一个方面提供了一种锅炉水人工智能管理系统，所述系统包括在线监测模块(1)、数据处理与控制模块(2)、自动加药模块(3)、自动排污模块(4)、远程监管与控制模块(5)、云服务模块(6)和数据安全模块(7)。

作为一种优选的实施方式，所述系统包括智能云平台端口(8)和移动监测端口(9)。

通过设置智能云平台端口(8)和移动监测端口(9)，利用前沿的互联网技术，可以摆脱地域限制，实现远程实时的对工厂进行监控和指令。

所述智能云平台端口(8)和移动监测端口(9)均可以实时查看在线监测模块(1)、数据处理与控制模块(2)、自动加药模块(3)、自动排污模块(4)、远程监管与控制模块(5)、云服务模块(6)和数据安全模块(7)的内容。

作为一种优选的实施方式，所述智能云平台端口(8)用于对数据的诊断。

所述数据包括但不限于锅炉内的温度数据、液位数据、压力数据、离子含量数据、pH值数据和/或蒸汽量数据，即，包括这些数据中的至少一种，例如两种或更多种。

所述诊断包括根据系统预设内容对数据的安全性进行判断，进一步可以把数据分为安全数据、预警数据和警报数据。

作为一种优选的实施方式，所述移动监测端口(9)设置有权限认证功能。

为了达到私密性与安全性的效果，所述权限认证功能包括人脸识别、密码识别、指纹识别和语音识别中的至少一种。

所述权限认证功能还包括根据分管项目的不同，不同人员可以开通不同的模块权限，进一步加强了数据安全性。

作为一种优选的实施方式，所述在线监测模块(1)的监测包括控制逻辑。

作为一种优选的实施方式，所述在线监测模块(1)用于24h实时对锅炉的(运行)情况进行监测。

所述(运行)情况包括但不限于锅炉内的温度、液位、压力、离子含量、pH值、蒸汽量和/或结垢情况，即，包括此类情况中的至少一种，例如两种或更多种。

所述控制逻辑包括根据锅炉内的情况不同，系统对应做出不同的反应。

在线监测模块(1)监测锅炉的情况后，将监测数据发送到数据处理与控制模块(2)，数据处理与控制模块(2)将其转换成数字信号，并根据系统内预设的程序判断数字信号属于安全、预警、警报中的哪一种。

当数字信号属于安全时，自动保存至云服务模块(6)中的历史数据中。

当数字信号属于预警时，启动自动加药模块(3)、自动排污模块(4)，系统开启自行排污处理功能。

当数字信号属于警报时，启动自动加药模块(3)、自动排污模块(4)，系统开启自行排污处理功能，并通过智能云平台端口(8)进行和移动监测端口(9)向管理人员进行报警。

作为一种优选的实施方式，所述数据处理与控制模块(2)用于将在线监测模块(1)中的监测情况转换成数字信号。

数据处理与控制模块(2)作为在线监测模块(1)的下一环节，也作为控制逻辑的中转环节，为数据的监测控制起到了十分重要的作用。

转换成数字信号后进行处理，所述处理的方式包括但不限于统计学常用的处理方法。

所述数据处理包括按照管理员的预设数据进行分类，所述控制包括将处理后的数字信号按照上述的控制逻辑转至云服务模块(6)中的历史数据中，或启动自动加药模块(3)、自动排污模块(4)。

作为一种优选的实施方式，所述自动加药模块(3)根据数据处理与控制模块(2)得到的数据结论进行实时加药。

根据在线监测模块(1)中的控制逻辑，当数据处理与控制模块(2)判断出数据已经超出系统预设的安全范围以外，进入预警或报警范围时，数字信号将会传输到自动加药模块(3)。

自动加药模块(3)根据数据的紧急情况，可以分为预警处理和报警处理。

当预警数字信号进入自动加药模块(3)时，自动归入预警处理，按照系统预设的加药量进行自动加药。

当报警数字信号进入自动加药模块(3)时，自动归入报警处理，按照系统预设的加药量进行自动加药，并即可将数字信号传递至自动排污模块(4)，启动系统保护模式，同时向相关终端发送报警信号，报警可以为短信或电话。

本发明所述的加药为本领域常用的用于锅炉水处理的药品，对药品种类不做具体的限制。

所述自动加药模块(3)可以24h内接到数字信号后实时启动，通过调整系统预设的安全数据和预警数据的范围数值，可以不断缩小系统相邻两次加药和排污的时间，以最大程度的降低排污率，提高能源利用率，达到超过预设范围数值就加药排污的高效、高速、节能化操作流水线。

作为一种优选的实施方式，所述自动排污模块(4)在数据处理与控制模块(2)自动检测到需要排污时，按照系统预设的模式进行自动排污。

按照前述的控制逻辑，在数据处理与控制模块(2)自动检测到需要排污时，数字信号传输至自动加药模块(3)，在加药处理后启动自动排污模块(4)。

本发明对所述的自动排污模块(4)中的排污量、排污方式、排污时间等相关参数不做特殊限制，可以按照管理人员预设的参数或本领域常用的参数进行。

当数据处理与控制模块(2)中的警报数据传输至自动加药模块(3)中的报警处理时，在加药后自动启动系统保护模式。

所述系统保护模式是为了应对紧急情况下保护系统装置、设备而存在的模式，在此模式中，模块之间的启动时间短、信息传递迅速，迅速报警并向指挥决策者提供处理建议，还通过移动端设备将警报发送至管理人员。

作为一种优选的实施方式，所述远程监管与控制模块(5)与移动端设备进行无线连接。

所述远程监管与控制模块(5)能够根据厂区内数据的监测情况、指令的发布情况、加药和排污情况触发报警功能。

所述远程监管与控制模块(5)不仅可以实时将检测到的情况传输到移动设备端，还能够进行反向指令的发布。

所述反向指令包括管理人员通过移动设备端将操作指令反向传输至远程监管与控制模块(5)，进行系统内参数的设定、操作步骤的控制。

所述云服务模块(6)为系统提供了基于大数据和物联网端口的服务器平台，保证了数据的安全传输、储存和信号的控制。

所述云服务模块(6)对外可以将厂区的所有信息上传至云端进行备份与保存，对内可以进行多个厂区系统的同步管理，避免了现有技术管理的局限性。

通过云服务模块(6)的升级与更换，可以实现整个系统功能模块的添加、删除、合并等操作，操作简便，经济价值高。

所述数据安全模块(7)记录厂区内所有锅炉的实时情况和历史情况，并基于历史情况设置与排污率最相关的三个指标，按照相关性设定相关系数，建立相关系数方程，从而得到排污率的最优量化方案。

所述数据安全模块(7)包括实时数据库和历史数据库。

所述实时数据库可以通过智能云平台端口(8)和移动监测端口(9)实时查看厂区内各个环节的数据值、变化趋势、操作指示。

所述历史数据库用于分别储存数据处理与控制模块(2)中的安全数据、预警数据、报警数据，并针对三种数据进行统计学分析，得出数据变化趋势的图表。

所述远程监管与控制模块(5)、云服务模块(6)、数据安全模块(7)一起为本发明的控制逻辑的运行和管理提供保障。

作为一种优选的实施方式，所述系统的分析调节频率由常规的2小时/次降低到2分钟/次，实现了平稳、无波动、无浪费的锅炉水管理。

作为一种优选的实施方式，所述系统完全实现了锅炉水的管理过程全程无人值守。

本发明的第二个方面提供了一种锅炉水人工智能管理系统在锅炉的汽水管理中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的系统实现了锅炉水管理全智能自动管理。

2.本发明的系统可实现无人值守，大量降低了人工费用。

3.本发明的系统根据水质变化，实现了更精准、及时的加药排污和调整，大大降低了因为人工操作波动、延缓等原因造成的排污浪费，极大地提高了经济效益。

4.本发明的系统更精准及时的应对操作，提高了水质、蒸汽质量，大大降低了设备故障率、大大提高了设备的运行安全性并延长了运行检修周期。

5.本发明的系统能够24h实时不间断的监测，可逐级缩短排污时间，降低排污率，为企业创造经济价值。

6.本发明的系统通过多项数据的实时调整，可实现厂区的节能减排，为环境的保护提供了有效方法。

7.当监控数值超过预设数值时，系统会自动发射警报，并提醒管理人员及时操作。

8.本发明的系统设置有控制逻辑功能，通过预设的逻辑路线来实现设备参数的调控，对不同的数据进行不同的分类处理，最大程度使提高资源利用率。

9.本发明的系统移动监测端口(9)设置有权限认证功能，提高移动端的数据安全性。

10.通过系统内智能云平台端对数据的诊断和预测，可以及时触发警报，起到无监测、系统高效运行的效果，安全节能。

11.本发明的系统通过三个基于物联网和互联网的远程监管与控制模块(5)、云服务模块(6)、数据安全模块(7)一起为逻辑控制功能进行安全和运行保障。

12.本发明的系统没有地域和时间的限制，可以同时对多家企业集中管控，具有极大的市场应用前景。

13.本发明的系统完全无人值守，分析调节频率由两小时/次降低到2分钟/次，由此实现了平稳、无波动(无浪费)的锅炉水管理。

14.运行数据在云端保密，控制系统相互独立，不进行联网(避免黑客)，针对运行数据进行的分析而提供的运行指导是公开的。

具体实施方式

实施例1

实施例第一个方面提供了一种锅炉水人工智能管理系统，所述系统包括在线监测模块(1)、数据处理与控制模块(2)、自动加药模块(3)、自动排污模块(4)、移动客户端(5)、云服务模块(6)、网络安全模块(7)。

所述系统包括智能云平台端口(8)和移动客户端(5)。

所述智能云平台端口(8)用于对数据的收集、归类、分析和诊断报告，所述数据为锅炉给水pH值、电导率、二氧化硅、氯离子；汽包液位、压力；炉水pH值、电导、磷酸根、二氧化硅；饱和蒸汽和过热蒸汽钠离子、二氧化硅、pH值、电导率等。锅炉内的温度数据、液位数据、压力数据、离子含量数据、pH值数据、蒸汽量数据。

所述移动客户端(5)设置有权限认证功能，通过账号、密码识别进行权限认证，可以在移动端对运行数据进行查询、根据自己权限对运行参数进行调节、接收运行安全报警等。

所述在线监测模块(1)的监测包括对锅炉给水pH值、电导率、二氧化硅、氯离子；汽包液位、压力；炉水pH值、电导、磷酸根、二氧化硅；饱和蒸汽和过热蒸汽钠离子、二氧化硅、pH值、电导率等，进行实时的数据检测，检测频率为2分钟/次。

在线监测模块(1)监测汽水运行的情况并传输至数据处理与控制模块(2)，根据数据和数据处理逻辑，启动自动加药模块(3)和自动排污模块(4)中的开关或调节机泵开关大小的幅度，自动加药模块(3)和自动排污模块(4)中的运行数据同时上传到智能云平台端口(8)，如果在自动检测数据中出现可能影响系统运行安全的异常数据，则通过移动监测端口(9)向管理人员进行报警。

数据处理与控制模块(2)根据在线监测模块(1)检测到的炉水数据进行控制指令输出，其输出数据关联为：

所述移动客户端(5)、云服务模块(6)、网络安全模块(7)一起为本发明的控制逻辑的运行和管理提供保障。

本实施例第二个方面提供了一种锅炉水人工智能管理系统在锅炉的汽水管理中的应用。

Claims (2)

1.一种锅炉水人工智能管理系统，其特征在于，

所述系统包括在线监测模块(1)、数据处理与控制模块（2）、自动加药模块（3）、自动排污模块（4）、远程监管与控制模块（5）、云服务模块（6）和数据安全模块（7）、智能云平台端口（8）和移动监测端口（9）；

所述智能云平台端口（8）和移动监测端口（9）均可以实时查看在线监测模块（1）、数据处理与控制模块（2）、自动加药模块（3）、自动排污模块（4）、远程监管与控制模块（5）、云服务模块（6）和数据安全模块（7）的内容；

所述智能云平台端口（8）用于对数据的诊断；

所述数据包括但不限于锅炉内的温度数据、液位数据、压力数据、离子含量数据、pH值数据和/或蒸汽量数据，即，包括这些数据中的至少一种；

所述诊断包括根据系统预设内容对数据的安全性进行判断，进一步可以把数据分为安全数据、预警数据和警报数据；

所述移动监测端口（9）设置有权限认证功能；

所述权限认证功能包括人脸识别、密码识别、指纹识别和语音识别中的至少一种；

所述权限认证功能还包括根据分管项目的不同，不同人员可以开通不同的模块权限，进一步加强了数据安全性；

所述在线监测模块（1）的监测包括控制逻辑；

所述在线监测模块（1）用于24h实时对锅炉的运行情况进行监测；

所述运行情况包括但不限于锅炉内的温度、液位、压力、离子含量、pH值、蒸汽量和/或结垢情况，即，包括此类情况中的至少一种，检测频率为2分钟/次；

所述控制逻辑包括根据锅炉内的情况不同，系统对应做出不同的反应；

在线监测模块（1）监测锅炉的情况后，将监测数据发送到数据处理与控制模块（2），数据处理与控制模块（2）将其转换成数字信号，并根据系统内预设的程序判断数字信号属于安全、预警、警报中的哪一种；

当数字信号属于安全时，自动保存至云服务模块（6）中的历史数据中；

当数字信号属于预警时，启动自动加药模块（3）、自动排污模块（4），系统开启自行排污处理功能；

当数字信号属于警报时，启动自动加药模块（3）、自动排污模块（4），系统开启自行排污处理功能，并通过智能云平台端口（8）进行和移动监测端口（9）向管理人员进行报警；

所述数据处理与控制模块（2）用于将在线监测模块（1）中的监测情况转换成数字信号；

所述数据处理包括按照管理员的预设数据进行分类，所述控制包括将处理后的数字信号按照上述的控制逻辑转至云服务模块（6）中的历史数据中，或启动自动加药模块（3）、自动排污模块（4）；

所述自动加药模块（3）根据数据处理与控制模块（2）得到的数据结论进行实时加药；

根据在线监测模块（1）中的控制逻辑，当数据处理与控制模块（2）判断出数据已经超出系统预设的安全范围以外，进入预警或报警范围时，数字信号将会传输到自动加药模块（3）；

自动加药模块（3）根据数据的紧急情况，可以分为预警处理和报警处理；

当预警数字信号进入自动加药模块（3）时，自动归入预警处理，按照系统预设的加药量进行自动加药；

当报警数字信号进入自动加药模块（3）时，自动归入报警处理，按照系统预设的加药量进行自动加药，并即可将数字信号传递至自动排污模块（4），启动系统保护模式，同时向相关终端发送报警信号，报警可以为短信或电话；

所述自动加药模块（3）可以24h内接到数字信号后实时启动，通过调整系统预设的安全数据和预警数据的范围数值，可以不断缩小系统相邻两次加药和排污的时间，以最大程度的降低排污率，提高能源利用率，达到超过预设范围数值就加药排污的高效、高速、节能化操作流水线；

所述自动排污模块（4）在数据处理与控制模块（2）自动检测到需要排污时，按照系统预设的模式进行自动排污；

按照前述的控制逻辑，在数据处理与控制模块（2）自动检测到需要排污时，数字信号传输至自动加药模块（3），在加药处理后启动自动排污模块（4）；

当数据处理与控制模块（2）中的警报数据传输至自动加药模块（3）中的报警处理时，在加药后自动启动系统保护模式；

所述远程监管与控制模块（5）与移动端设备进行无线连接；

所述远程监管与控制模块（5）能够根据厂区内数据的监测情况、指令的发布情况、加药和排污情况触发报警功能；

所述远程监管与控制模块（5）不仅可以实时将检测到的情况传输到移动设备端，还能够进行反向指令的发布；

所述反向指令包括管理人员通过移动设备端将操作指令反向传输至远程监管与控制模块（5），进行系统内参数的设定、操作步骤的控制；

所述云服务模块（6）为系统提供了基于大数据和物联网端口的服务器平台，保证了数据的安全传输、储存和信号的控制；

所述云服务模块（6）对外可以将厂区的所有信息上传至云端进行备份与保存，对内可以进行多个厂区系统的同步管理，避免了现有技术管理的局限性；

通过云服务模块（6）的升级与更换，可以实现整个系统功能模块的添加、删除、合并等操作，操作简便，经济价值高；

所述数据安全模块（7）记录厂区内所有锅炉的实时情况和历史情况，并基于历史情况设置与排污率最相关的三个指标，按照相关性设定相关系数，建立相关系数方程，从而得到排污率的最优量化方案；

所述数据安全模块（7）包括实时数据库和历史数据库；

所述实时数据库可以通过智能云平台端口（8）和移动监测端口（9）实时查看厂区内各个环节的数据值、变化趋势、操作指示；

所述历史数据库用于分别储存数据处理与控制模块（2）中的安全数据、预警数据、报警数据，并针对三种数据进行统计学分析，得出数据变化趋势的图表；

所述远程监管与控制模块（5）、云服务模块（6）、数据安全模块（7）一起为本发明的控制逻辑的运行和管理提供保障。

2.一种根据权利要求1所述的锅炉水人工智能管理系统在锅炉的汽水管理中的应用。