CN116703243B - 一种基于区块链的水平衡测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链的水平衡测试系统，属于城市用水领域，用于解决节水改造方案与用水单位实际状况适配性不足的问题，包括区块划分模块、设备统计模块、设备分析模块、潜力定级模块、能效评定模块和改造适配模块；区块划分模块划分用水单位区块；设备统计模块统计用水单位区块的设备群组信息发送至设备分析模块；设备分析模块根据设备群组信息计算用水单位区块的改造潜力值发送至潜力定级模块；潜力定级模块判定用水单位区块的改造潜力等级；能效评定模块评定用水单位区块的设备能效等级；改造适配模块分析用水单位区块的改造适配结果，本发明基于用水数据和设备能效实现了对用水单位的适配性节水改造。

Description

一种基于区块链的水平衡测试系统

技术领域

本发明属于城市用水领域，涉及水平衡技术，具体是一种基于区块链的水平衡测试系统。

背景技术

水平衡测试是对用水单位进行科学管理行之有效的方法，也是进一步做好城市节约用水工作的基础，水平衡测试意义在于，通过水平衡测试能够全面了解用水单位管网状况，各部位（单元）用水现状，画出水平衡图，依据测定的水量数据，找出水量平衡关系和合理用水程度，采取相应的措施，挖掘用水潜力，达到加强用水管理，提高合理用水水平的目的。

现有技术中，对用水单位进行节水改造时往往采用统一更换设备的方式，节水改造计划的制订对用水单位的用水状况和实际状况的考虑有所欠缺，为了实现用水单位的适配性节水改造，我们提出一种基于区块链的水平衡测试系统。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于区块链的水平衡测试系统。

本发明所要解决的技术问题为：

节水改造方案与用水单位实际状况适配性不足的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于区块链的水平衡测试系统，包括区块划分模块、设备统计模块、设备分析模块、潜力定级模块、设备实采模块、能效评定模块、改造适配模块、显示终端和节点服务器；

所述区块划分模块基于生产园区占地区域进行划分得到用水单位区块发送至设备统计模块；所述设备统计模块统计用水单位区块的设备群组信息发送至设备分析模块；

所述设备分析模块分析用水单位区块的设备群组信息并计算用水单位区块的改造潜力值发送至潜力定级模块；所述潜力定级模块判定用水单位区块的改造潜力等级发送至改造适配模块；

所述设备实采模块对用水单位区块中用水设备当日的用水数据进行采集并发送至能效评定模块；所述能效评定模块对用水单位区块的设备能效进行评定得到用水单位区块的设备能效等级发送至改造适配模块；

所述改造适配模块根据改造潜力等级和设备能效等级分析得到用水单位区块的改造适配结果。

进一步地，设备群组信息包括无循环无串联用水设备数、串联无循环用水设备数、循环无串联用水设备数和循环串联用水设备数；

水流量监测结果包括取水量、用水量、耗水量、排水量、循环入水量、循环出水量、串联入水量和串联出水；

用水数据包括用水量和漏损水量。

进一步地，所述设备分析模块的分析过程具体如下：

读取用水单位区块的设备群组信息得到无循环无串联用水设备数、串联无循环用水设备数、循环无串联用水设备数和循环串联用水设备数；计算用水单位区块的改造潜力值。

进一步地，所述潜力定级模块的判定过程具体如下：

读取用水单位区块的改造潜力值与改造潜力阈值进行比对；

若改造潜力值小于等于第一改造潜力阈值，则判定用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级；

若改造潜力值大于第一改造潜力阈值且小于等于第二改造潜力阈值，则判定用水单位区块的改造潜力等级为第二改造潜力等级；

若改造潜力值大于第二改造潜力阈值，则判定用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级。

进一步地，第一改造潜力阈值和第二改造潜力阈值的取值均为正数，第一改造潜力等级的等级低于第二改造潜力等级的等级，第二改造潜力等级的等级低于第三改造潜力等级的等级。

进一步地，所述能效评定模块的评定过程具体如下：

读取用水设备的用水数据得到用水量和漏损水量并计算用水设备的用水损耗比值；

将用水设备的用水损耗比值与用水损耗区间进行比对，并统计处于不同用水损耗区间内用水设备的数量得到一级用水损耗设备数、二级用水损耗设备数和三级用水损耗设备数；

计算用水单位区块的设备能效值；

设备能效值比对设备能效阈值，判定用水单位区块的设备能效等级。

进一步地，设备能效等级包括第一设备能效等级、第二设备能效等级和第三设备能效等级；

第一设备能效等级的等级低于第二设备能效等级的等级，第二设备能效等级的等级低于第三设备能效等级的等级。

进一步地，用水损耗区间包括第一用水损耗区间、第二用水损耗区间和第三用水损耗区间；

若用水损耗比值处于第一用水损耗区间，则用水设备为一级用水损耗设备；

若用水损耗比值处于第二用水损耗区间，则用水设备为二级用水损耗设备；

若用水损耗比值处于第三用水损耗区间，则用水设备为三级用水损耗设备；

第一用水损耗区间的最大值小于第二损耗区间的最小值，第二用水损耗区间的最大值小于第三损耗区间的最小值，一级用水损耗设备的等级低于二级用水损耗设备的等级，二级用水损耗设备的等级低于三级用水损耗设备的等级。

进一步地，所述改造适配模块的分析过程具体如下：

读取用水单位区块的改造潜力等级和设备能效等级：

当用水单位区块的设备能效等级为第一设备能效等级时：

若用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级或第二改造潜力等级，则判定用水单位区块的改造适配结果为不合格；若用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级，则判定用水单位区块的改造适配结果为合格；

当用水单位区块的设备能效等级为第二设备能效等级时：

若用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为不合格；若用水单位区块的改造潜力等级为第二改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为合格；若用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为良好；

当用水单位区块的设备能效等级为第三设备能效等级时：

若用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为合格；若用水单位区块的改造潜力等级为第二改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为良好；若用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为优秀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明首先利用区块划分模块基于生产园区占地区域划分用水单位区块发送至设备统计模块，一方面通过设备统计模块统计用水单位区块的设备群组信息发送至设备分析模块，由设备分析模块分析用水单位区块的设备群组信息并计算用水单位区块的改造潜力值发送至潜力定级模块，再由潜力定级模块判定用水单位区块的改造潜力等级发送至改造适配模块，另一方面通过设备实采模块对用水单位区块中用水设备当日的用水数据进行采集并发送至能效评定模块，然后通过能效评定模块对用水单位区块的设备能效进行评定得到用水单位区块的设备能效等级发送至改造适配模块，最终通过改造适配模块分析得到用水单位区块的改造适配结果，实现了对用水单位的适配性节水改造。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体系统框图；

图2为设备实采模块的工作原理图；

图3为本发明的方法流程图。

实施方式

下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2所示，一种基于区块链的水平衡测试系统，该系统可用于化工园区、生产园区和工业园区等场景，本系统优选生产园区为实施例，包括区块划分模块、设备统计模块、设备分析模块、潜力定级模块、设备实采模块、能效评定模块、改造适配模块、显示终端和节点服务器；

所述区块划分模块用于将用水区域进行划分得到用水单位区块，并将用水单位区块发送至节点服务器，具体的，用水区域可以为生产园区占地区域，也可以为小区范围，在本实施例中优选为生产园区占地区域所述节点服务器将用水单位区块发送至设备统计模块；

需要具体说明的是，各用水单位区块均设置有节点服务器，节点服务器通过网络连接形成区块链；

所述设备统计模块用于统计用水单位区块的设备数量，统计过程具体如下：

通过园区工作人员导入用水单位区块中用水设备的设备用水特征；需要具体说明的是，设备用水特征具体为用水设备在工作过程中的用水特征，包括无循环无串联用水、循环无串联用水、串联无循环用水和循环串联用水；

根据用水设备的设备用水特征对用水设备进行分类记录得到用水单位区块的设备群组信息，设备群组信息包括无循环无串联用水设备数、串联无循环用水设备数、循环无串联用水设备数和循环串联用水设备数；

所述设备统计模块将用水单位区块的设备群组信息发送至节点服务器，所述节点服务器将用水单位区块的设备群组信息发送至设备分析模块；

所述设备分析模块用于分析用水单位区块的设备群组信息，分析过程具体如下：

步骤A1：读取用水单位区块的设备群组信息得到无循环无串联用水设备数NN、串联无循环用水设备数NC、循环无串联用水设备数XN和循环串联用水设备数XC；

步骤A2：根据公式JQ=NN×s1+NC×s2+XN×s3+XC×s4计算得到用水单位区块的改造潜力值；其中s1、s2、s3和s4为固定数值的比例系数，s1＞s2＞s3＞s4＞0；

可理解的是，无循环无串联用水设备工作过程中无循环用水和串联用水，故无循环无串联用水设备的改造潜力较高；

串联无循环用水设备工作过程中存在串联用水，串联用水可再次利用，故串联无循环用水设备的改造潜力低于无循环无串联用水设备的改造潜力；

循环无串联用水设备工作过程中存在循环用水，循环用水可多次重复利用，故循环无串联用水设备的改造潜力低于串联无循环用水设备的改造潜力；

循环串联用水设备既存在串联用水又存在循环用水，故循环串联用水设备的改造潜力低于循环无串联用水设备的改造潜力；

所述设备分析模块将用水单位区块的改造潜力值发送至节点服务器，所述节点服务器将用水单位区块的改造潜力值发送至潜力定级模块；

所述潜力定级模块用于判定用水单位区块的改造潜力等级，判定过程具体如下：

读取用水单位区块的改造潜力值JQ与改造潜力阈值进行比对：

若JQ≤q1，则判定用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级；

若q1＜JQ≤q2，则判定用水单位区块的改造潜力等级为第二改造潜力等级；

若q2＜JQ，则判定用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级；

其中，q1和q2为固定数值的改造潜力阈值，q1和q2的取值均大于0，第一改造潜力等级的等级低于第二改造潜力等级的等级，第二改造潜力等级的等级低于第三改造潜力等级的等级；

所述潜力定级模块将用水单位区块的改造潜力等级发送至节点服务器，所述节点服务器将用水单位区块的改造潜力等级发送至改造适配模块；

如图2所示，所述设备实采模块用于对用水单位区块中用水设备当日的用水数据进行采集，采集的过程具体如下：

在实际工作情境中通过设置于输水、排水管道的水流量计、电磁流量计、涡轮流量计和涡街流量计等对管道中水流量进行监测；

步骤B1：对用水设备的进水口、排水口、循环管道和串联管道环节进行流量监测得到用水设备的取水量、用水量、耗水量、排水量、循环入水量、循环出水量、串联入水量和串联出水量；

需要具体说明的是，取水量为用水设备由进水口输入的水量，用水量为用水设备工作过程中设备内的水量，耗水量为用水设备的工作用水量，排水量为用水设备由排水口排出的水量；

步骤B2：读取用水设备的取水量Vqi、循环入水量Vxji、串联入水量Vcji和用水量Vyi；i为用水设备编号，i=1，2，……，z，z为正整数；

根据公式Vjli=Vqi+Vxji+Vcji-Vyi计算得到用水设备的进端偏差水量Vjli；

步骤B3：读取用水设备的用水量Vyi、耗水量Vhi、排水量Vpi、循环出水量Vxci和串联出水量Vcci；

根据公式Vcli=Vyi-（Vhi+Vpi+Vxci+Vcci）计算得到用水设备的出端偏差水量Vcli；

步骤B4：将进端偏差水量Vjli和出端偏差水量Vcli相加求和得到用水设备的漏损水量Vli；

将进端偏差水量和出端偏差水量整合得到用水设备的用水数据，用水数据包括用水量和漏损水量；

所述设备实采模块将用水设备的用水数据发送至节点服务器，所述节点服务器将用水设备的用水数据发送至能效评定模块；

所述能效评定模块用于对用水单位区块的设备能效进行评定，评定过程具体如下：

步骤C1：读取用水设备的用水数据包括用水量Vyi和漏损水量Vli；

根据JXi=Vli/Vyi得到用水设备的用水损耗比值JXi；

步骤C2：将用水设备的用水损耗比值与用水损耗区间进行比对，并统计处于不同用水损耗区间内用水设备的数量得到一级用水损耗设备数JN1、二级用水损耗设备数JN2和三级用水损耗设备数JN3；

具体地，若用水损耗比值处于第一用水损耗区间，则用水设备为一级用水损耗设备；若用水损耗比值处于第二用水损耗区间，则用水设备为二级用水损耗设备；若用水损耗比值处于第三用水损耗区间，则用水设备为三级用水损耗设备；

其中，用水损耗区间均为左开右闭区间，第一用水损耗区间的最大值小于第二损耗区间的最小值，第二用水损耗区间的最大值小于第三损耗区间的最小值；一级用水损耗设备的等级低于二级用水损耗设备的等级，二级用水损耗设备的等级低于三级用水损耗设备的等级；

步骤C3：根据关系式计算得到用水单位区块的设备能效值SN，关系式具体如下：SN=JN1×t1+JN2×t2+JN3×t3；其中，t1，t2和t3为固定数值的比例系数，0＜t3＜t2＜t1；

将用水单位区块的设备能效值与设备能效阈值进行比对；

若0＜SN≤p1，则判定用水单位区块的设备能效等级为第一设备能效等级；

若p1＜SN≤p2，则判定用水单位区块的设备能效等级为第二设备能效等级；

若p2＜SN，则判定用水单位区块的设备能效等级为第三设备能效等级；

其中，p1和p2为固定数值的设备能效阈值，第一设备能效等级的等级低于第二设备能效等级的等级，第二设备能效等级的等级低于第三设备能效等级的等级；

所述能效评定模块将用水单位区块的设备能效等级发送至节点服务器，所述节点服务器将用水单位区块的设备能效等级发送至改造适配模块；

所述改造适配模块用于分析用水单位区块的改造适配结果，分析过程具体如下：

读取用水单位区块的改造潜力等级和设备能效等级：

当用水单位区块的设备能效等级为第一设备能效等级时：

若用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级或第二改造潜力等级，则判定用水单位区块的改造适配结果为不合格；

若用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级，则判定用水单位区块的改造适配结果为合格；

当用水单位区块的设备能效等级为第二设备能效等级时：

若用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为不合格；

若用水单位区块的改造潜力等级为第二改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为合格；

若用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为良好；

当用水单位区块的设备能效等级为第三设备能效等级时：

若用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为合格；

若用水单位区块的改造潜力等级为第二改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为良好；

若用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为优秀；

所述改造适配模块将用水单位区块的改造适配结果上传至显示终端；显示终端显示各用水单位区块的改造适配结果；

可理解的是，当改造适配结果为不合格时，用水单位区块中的用水设备经改造无法达到标准节水性能；当用水单位区块的改造适配结果为合格时，用水单位区块中的用水设备改造后达到标准节水性能；当用水单位区块的改造适配结果为良好时，用水单位区块中的用水设备改造后达到进阶节水性能；当用水单位区块的改造适配结果为优秀时，用水单位区块中的用水设备改造后达到最佳节水性能；

在本实施例中，综上，本发明首先利用区块划分模块基于生产园区占地区域划分用水单位区块发送至设备统计模块，一方面通过设备统计模块统计用水单位区块的设备群组信息发送至设备分析模块，由设备分析模块分析用水单位区块的设备群组信息并计算用水单位区块的改造潜力值发送至潜力定级模块，再由潜力定级模块判定用水单位区块的改造潜力等级发送至改造适配模块，另一方面通过设备实采模块对用水单位区块中用水设备当日的用水数据进行采集并发送至能效评定模块，然后通过能效评定模块对用水单位区块的设备能效进行评定得到用水单位区块的设备能效等级发送至改造适配模块，最终通过改造适配模块分析得到用水单位区块的改造适配结果，实现了对用水单位的适配性节水改造。

请参阅图3所示，基于本发明的又一构思，现提出一种基于区块链的水平衡测试方法，方法包括：

步骤S100：区块划分模块基于生产园区占地区域划分用水单位区块发送至设备统计模块；设备统计模块统计用水单位区块中的设备群组信息发送至设备分析模块；

步骤S200：设备分析模块根据用水单位区块的设备群组信息分析计算得到用水单位区块的改造潜力值发送至潜力定级模块；潜力定级模块判定用水单位区块的改造潜力等级发送至改造适配模块；

步骤S300：设备实采模块用于对用水单位区块中用水设备当日的用水数据进行采集；能效评定模块基于用水数据对用水单位区块的设备能效等级进行判定并发送至改造适配模块；

步骤S400：改造适配模块基于用水单位区块的改造潜力等级和设备能效等级分析得到用水单位区块的改造适配结果；

在本申请中，若出现相应的计算公式，则上述计算公式均是去量纲取其数值计算，公式中存在的权重系数、比例系数等系数，其设置的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个结果值，关于权重系数和比例系数的大小，只要不影响参数与结果值的比例关系即可。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种基于区块链的水平衡测试系统，其特征在于，包括：

区块划分模块，用于将用水区域进行划分得到用水单位区块；

设备统计模块，根据用水特征对用水单位区块的用水设备进行分类计数得到用水单位区块的设备群组信息；

设备分析模块，根据用水单位区块的设备群组信息分析计算得到用水单位区块的改造潜力值；

潜力定级模块，根据改造潜力值判定用水单位区块的改造潜力等级；

设备实采模块，采集用水单位区块中用水设备当日的用水数据；

能效评定模块，根据用水数据判定用水单位区块的设备能效等级；

改造适配模块，根据改造潜力等级和设备能效等级分析用水单位区块的改造适配结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的水平衡测试系统，其特征在于，设备群组信息包括无循环无串联用水设备数、串联无循环用水设备数、循环无串联用水设备数和循环串联用水设备数；

水流量监测结果包括取水量、用水量、耗水量、排水量、循环入水量、循环出水量、串联入水量和串联出水；

用水数据包括用水量和漏损水量。

3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的水平衡测试系统，其特征在于，所述设备分析模块的分析过程具体如下：

读取用水单位区块的设备群组信息得到无循环无串联用水设备数、串联无循环用水设备数、循环无串联用水设备数和循环串联用水设备数；

计算用水单位区块的改造潜力值。

4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的水平衡测试系统，其特征在于，所述潜力定级模块的判定过程具体如下：

读取用水单位区块的改造潜力值与改造潜力阈值进行比对；

若改造潜力值小于等于第一改造潜力阈值，则判定用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级；

若改造潜力值大于第一改造潜力阈值且小于等于第二改造潜力阈值，则判定用水单位区块的改造潜力等级为第二改造潜力等级；

若改造潜力值大于第二改造潜力阈值，则判定用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级。

5.根据权利要求4所述的一种基于区块链的水平衡测试系统，其特征在于，第一改造潜力阈值和第二改造潜力阈值的取值均为正数，第一改造潜力等级的等级低于第二改造潜力等级的等级，第二改造潜力等级的等级低于第三改造潜力等级的等级。

6.根据权利要求4所述的一种基于区块链的水平衡测试系统，其特征在于，所述能效评定模块的评定过程具体如下：

读取用水设备的用水数据得到用水量和漏损水量并计算用水设备的用水损耗比值；

将用水设备的用水损耗比值与用水损耗区间进行比对，并统计处于不同用水损耗区间内用水设备的数量得到一级用水损耗设备数、二级用水损耗设备数和三级用水损耗设备数；

计算用水单位区块的设备能效值；

设备能效值比对设备能效阈值，判定用水单位区块的设备能效等级。

7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的水平衡测试系统，其特征在于，设备能效等级包括第一设备能效等级、第二设备能效等级和第三设备能效等级；

第一设备能效等级的等级低于第二设备能效等级的等级，第二设备能效等级的等级低于第三设备能效等级的等级。

8.根据权利要求6所述的一种基于区块链的水平衡测试系统，其特征在于，用水损耗区间包括第一用水损耗区间、第二用水损耗区间和第三用水损耗区间；

若用水损耗比值处于第一用水损耗区间，则用水设备为一级用水损耗设备；

若用水损耗比值处于第二用水损耗区间，则用水设备为二级用水损耗设备；

若用水损耗比值处于第三用水损耗区间，则用水设备为三级用水损耗设备；

第一用水损耗区间的最大值小于第二损耗区间的最小值，第二用水损耗区间的最大值小于第三损耗区间的最小值，一级用水损耗设备的等级低于二级用水损耗设备的等级，二级用水损耗设备的等级低于三级用水损耗设备的等级。

9.根据权利要求7所述的一种基于区块链的水平衡测试系统，其特征在于，所述改造适配模块的分析过程具体如下：

读取用水单位区块的改造潜力等级和设备能效等级：

当用水单位区块的设备能效等级为第一设备能效等级时：

若用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级或第二改造潜力等级，则判定用水单位区块的改造适配结果为不合格；若用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级，则判定用水单位区块的改造适配结果为合格；

当用水单位区块的设备能效等级为第二设备能效等级时：

若用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为不合格；若用水单位区块的改造潜力等级为第二改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为合格；若用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为良好；

当用水单位区块的设备能效等级为第三设备能效等级时：

若用水单位区块的改造潜力等级为第一改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为合格；若用水单位区块的改造潜力等级为第二改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为良好；若用水单位区块的改造潜力等级为第三改造潜力等级，判定用水单位区块的改造适配结果为优秀。