CN117046219A - 一种工业循环节能的给排水控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及给排水领域，用于解决给排水循环过程中缺少对水循环过程进行压滤、二次利用的灵活决策控制系统的问题，具体为一种工业循环节能的给排水控制系统，包括对水质进行检测循环水质检测单元、对循环方案进行决策控制的循环过滤控制单元、对循环水经济性进行分析的循环能耗检测单元和对循环水可利用性进行分析的废水排放参数计算单元；本发明是通过对循环水自身水质条件、循环水所能够提供的能量和水循环所消耗的能量进行检测，并根据检测到的条件进行量化分析、模型计算，从而实现对给排水系统中循环水的循环路径、过滤方案和排放策略实现智能决策，提高了给排水系统在不同环境下的使用效果。

Description

一种工业循环节能的给排水控制系统

技术领域

本发明涉及给排水领域，具体为一种工业循环节能的给排水控制系统。

背景技术

给水排水系统是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水和废水排除设施的总称。向各种不同类别的用户供应满足不同需求的水量和水质，同时承担用户排除废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对于人体健康和保护环境的目的，给排水系统在工业中的最大应用是用于工业循环用水，工业循环用水则是由一个工厂、车间或工段的给水、排水系统组成一个闭路循环的用水系统。会将系统内产生的废水，经适当处理后重复使用，不补充或少量补充新鲜水，而不排放或少排放废水的用水方式，从而节约用水，保护资源；

目前，现有技术中的给排水控制系统在使用时仍然存在不足之处，现有的给排水控制系统基本是通过预设的固定模式进行运行，而在实际使用过程中，由于环境温度、生产速度变更等条件改变，会导致工业循环水中具有不同的杂质含量和不同的热能，而固定的过滤模式无法应对循环水中不断变更的杂质含量，从而导致过滤效果不足或过滤工序过多导致能源浪费，同时由于循环水的热能变化，有可能会导致循环水无法满足循环水热能利用的目的，从而影响生产，且达不到节能效果，因此需要一种能够根据循环水的不同条件自动作出智能决策的控制系统来提高水循环利用效果；

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明通过对循环水自身水质条件、循环水所能够提供的能量和水循环所消耗的能量进行检测，并根据检测到的条件进行量化分析、模型计算，从而实现对给排水系统中循环水的循环路径、过滤方案和排放策略实现智能决策，提高了给排水系统在不同环境下的使用效果，解决给排水循环过程中缺少对水循环过程进行压滤、二次利用的灵活决策控制系统的问题，而提出一种工业循环节能的给排水控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种工业循环节能的给排水控制系统，包括循环水质检测单元、循环过滤控制单元、循环能耗检测单元、给排水控制单元和废水排放参数计算单元，所述循环水质检测单元能够通过水质传感器对工业用水进行水质检测，并将检测到的水质发送至循环过滤控制单元；

所述循环过滤控制单元获取到循环水的水质后，对检测到的水质作出水质过滤控制方案，并将水质过滤控制方案发送至循环能耗检测单元；

所述废水排放参数计算单元对循环水进行检测，计算获取到废水可利用热能，并对废水可利用热能进行分析，并将分析结果发送至循环能耗检测单元；

所述循环能耗检测单元获取到水质过滤控制方案后，对水质过滤控制方案成本进行分析，并将其与废水可利用热能进行对比，根据对比结果生成水循环信号或水排放信号，所述循环能耗检测单元将水循环信号或水排放信号发送至给排水控制单元；

所述给排水控制单元收到水循环信号或水排放信号后对信号进行执行。

作为本发明的一种优选实施方式，所述循环水质检测单元通过水质传感器获取到循环水中的颗粒数据，其中颗粒数据包括颗粒含量和颗粒粒度，所述循环水质检测单元将颗粒粒度分为大颗粒、小颗粒和微颗粒三种粒度等级，对获取到的颗粒粒度进行分级，确认循环水中所含有的颗粒归属等级；

所述循环水质检测单元获取到颗粒含量时，按照颗粒所归属的不同粒度等级，分别计算每种粒度登记所含有的颗粒含量，所述循环水质检测单元将获取到的所有等级的颗粒含量进行求和，获得总颗粒含量，并分别将每种粒度等级的颗粒含量除以总颗粒含量，计算每种粒度等级的颗粒所占比重；

所述循环水质检测单元将每种粒度等级的颗粒所占比重以及每种粒度等级的颗粒含量发送至循环过滤控制单元。

作为本发明的一种优选实施方式，所述循环过滤控制单元获取到预设的颗粒允许比重上限，分别为大颗粒上限、小颗粒上限和微颗粒上限，其中大颗粒上限＜小颗粒上限＜微颗粒上限；

所述循环过滤控制单元将大颗粒含量与大颗粒上限对比，将小颗粒含量与小颗粒上限进行对比，将微颗粒含量与微颗粒上限进行对比，若颗粒含量大于等于对应的颗粒上限，则将对应粒度的颗粒含量记录为受影响颗粒，若颗粒含量小于对应的颗粒上限，则将对应粒度的颗粒含量记录为无影响颗粒；

所述循环过滤控制单元对所有受影响颗粒进行统计，若大颗粒为受影响颗粒，则生成大颗粒过滤信号，若小颗粒为受影响颗粒，则生成小颗粒过滤信号，若微颗粒为受影响颗粒，则生成微颗粒过滤信号，所述循环过滤控制单元将所有过滤信号进行整合，生成过滤控制方案。

作为本发明的一种优选实施方式，所述废水排放参数计算单元对循环水进行检测时，检测的方式为检测循环水的温度，所述废水排放参数计算单元通过手动输入的方式获取到循环水二次利用设备的所需循环水温度，并获取到循环水二次利用设备的类型，将循环水二次利用设备分为循环水冷却设备和循环水供热设备；

所述废水排放参数计算单元将循环水的温度与所需循环水温度进行比较，若循环水二次利用设备为循环水冷却设备，且循环水温度小于所需循环水温度，则生成循环水可利用信号，若循环水二次利用设备为循环水加热设备，且循环水温度大于所需循环水温度，则也生成循环水可利用信号，其他情况则生成循环水不可利用信号；

所述废水排放参数计算单元将循环水可利用信号和循环水不可利用信号发送至循环能耗检测单元。

作为本发明的一种优选实施方式，所述循环能耗检测单元获取到水质过滤控制方案和循环水可利用信号后，根据水质过滤控制方案中的每种粒度等级的颗粒所占比重分析所需压滤能耗，记录为净化能耗，所述循环能耗检测单元根据循环水可利用信号计算循环水所节省的冷却或供热能耗，记录为节省能耗；

所述循环能耗检测单元将循环水的节省能耗和循环水的净化能耗进行对比，若循环水的节省能耗小于预设的循环水净化能耗，则生成水排放信号，若循环水的节省能耗大于预设的循环水净化能耗，则生成水循环信号。

作为本发明的一种优选实施方式，所述给排水收到水循环信号后，通过循环过滤控制单元生成的水质过滤控制方案对循环水进行过滤，并将过滤后的循环水导入至循环水二次利用设备；

所述给排水控制单元收到水排放信号后，控制循环水排放至污水设备中。

作为本发明的一种优选实施方式，所述循环能耗检测单元获得节省能耗和净化能耗的方式包括以下步骤：

步骤一：所述循环能耗检测单元将循环水温度发送至云端，云端计算模型将循环水二次利用设备的入水口温度设置为循环水温度，并将循环水在循环水二次利用设备中进行换热模型模拟，获取到换热模型模拟中的循环水二次利用设备从循环水中所获取的热量或向循环水中传导的热量，并记录为交换热量；

步骤二：所述循环能耗检测单元将交换热量乘以实际运行时的误差系数范围X～X0，所述循环能耗检测单元将交换热量乘以误差系数范围中的最小值X进行修正，并将获得修正后的交换热量记录为节省能耗；

步骤三：所述循环能耗检测单元将循环水按照循环水过滤控制方案进行模拟过滤，计算将循环水导入多个不同粒度等级的过滤设备所需要的水泵运行功耗，并将水泵运行功耗记录为净化能耗。

作为本发明的一种优选实施方式，所述循环过滤控制单元在生成过滤控制方案时，对循环水中的不同粒度等级的颗粒所占比重分别与过滤设备过滤效果进行对比，若某一粒度等级的颗粒所占比重大于等于过滤设备的最大过滤效果，则将此粒度等级的所对应的过滤过程标记为压滤过程，若某一粒度等级的颗粒所占比重小于过滤设备的最大过滤效果，则将此粒度等级的所对应的过滤过程标记为自然过滤过程；

所述循环过滤控制单元将自然过滤过程或压滤过程与对应的颗粒粒度进行整合，生成对应的大/小/微颗粒过滤信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，在对循环水进行循环和排水控制时，通过对循环水自身水质条件、循环水所能够提供的能量和水循环所消耗的能量进行检测，并根据检测到的条件进行量化分析、模型计算，从而实现对给排水系统中循环水的循环路径、过滤方案和排放策略实现智能决策，提高了给排水系统在不同环境下的使用效果。

2、本发明中，在对循环水的水质进行检测时，将循环水中的杂质进行分级量化分析，从而对循环水中的杂质过滤方案作出决策，使得循环水既能够得到净化并正常参与循环，又不会因为经过冗余的过滤设备而出现能耗浪费的情况出现。

3、本发明中，在循环水进行循环前，通过对循环水的可利用性进行分析，通过云端模型智能模拟循环水参与循环所能够节省的能源以及将循环水参与循环所需要消耗的能源，并将二者进行对比，保证循环水在能够节省能源的情况下参与循环，保证了循环水的节能效果。

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为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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作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。

实施例一：

请参阅图1所示，一种工业循环节能的给排水控制系统，包括循环水质检测单元、循环过滤控制单元、循环能耗检测单元、给排水控制单元和废水排放参数计算单元，循环水质检测单元通过水质传感器获取到循环水中的颗粒数据，其中颗粒数据包括颗粒含量和颗粒粒度，循环水质检测单元将颗粒粒度分为大颗粒、小颗粒和微颗粒三种粒度等级，对获取到的颗粒力度进行分级，确认循环水中所含有的颗粒归属等级；

循环水质检测单元获取到颗粒含量时，按照颗粒所归属的不同粒度等级，分别计算每种粒度登记所含有的颗粒含量，循环水质检测单元将获取到的所有等级的颗粒含量进行求和，获得总颗粒含量，并分别将每种粒度等级的颗粒含量除以总颗粒含量，计算每种粒度等级的颗粒所占比重；

循环水质检测单元将每种粒度等级的颗粒所占比重以及每种粒度等级的颗粒含量发送至循环过滤控制单元；

循环过滤控制单元获取到循环水的水质后，循环过滤控制单元首先获取到预设的颗粒允许比重上限，分别为大颗粒上限、小颗粒上限和微颗粒上限，其中大颗粒上限＜小颗粒上限＜微颗粒上限；

循环过滤控制单元将大颗粒含量与大颗粒上限对比，将小颗粒含量与小颗粒上限进行对比，将微颗粒含量与微颗粒上限进行对比，若颗粒含量大于等于对应的颗粒上限，则将对应粒度的颗粒含量记录为受影响颗粒，若颗粒含量小于对应的颗粒上限，则将对应粒度的颗粒含量记录为无影响颗粒；

循环过滤控制单元对循环水中的不同粒度等级的颗粒所占比重分别与过滤设备过滤效果进行对比，若某一粒度等级的颗粒所占比重大于等于过滤设备的最大过滤效果，则将此粒度等级的所对应的过滤过程标记为压滤过程，若某一粒度等级的颗粒所占比重小于过滤设备的最大过滤效果，则将此粒度等级的所对应的过滤过程标记为自然过滤过程；

循环过滤控制单元对所有受影响颗粒进行统计，若大颗粒为受影响颗粒，则生成大颗粒过滤信号，若小颗粒为受影响颗粒，则生成小颗粒过滤信号，若微颗粒为受影响颗粒，则生成微颗粒过滤信号，循环过滤控制单元将自然过滤过程或压滤过程与对应的颗粒粒度进行整合，生成对应的大/小/微颗粒过滤信号，循环过滤控制单元将所有过滤信号进行整合，生成过滤控制方案，并将水质过滤控制方案发送至循环能耗检测单元。

实施例二：

请参阅图1所示，废水排放参数计算单元通过温度传感器对循环水的温度进行检测，废水排放参数计算单元通过手动输入的方式获取到循环水二次利用设备的所需循环水温度，并获取到循环水二次利用设备的类型，将循环水二次利用设备分为循环水冷却设备和循环水供热设备，其中循环水冷却设备指利用低温的循环水对设备进行降温，循环水供热设备指利用高温的循环水对设备进行供热。

废水排放参数计算单元将循环水的温度与所需循环水温度进行比较，若循环水二次利用设备为循环水冷却设备，且循环水温度小于所需循环水温度，则生成循环水可利用信号，若循环水二次利用设备为循环水加热设备，且循环水温度大于所需循环水温度，则也生成循环水可利用信号，其他情况则生成循环水不可利用信号，废水排放参数计算单元将循环水可利用信号和循环水不可利用信号发送至循环能耗检测单元。

循环能耗检测单元获取到水质过滤控制方案和循环水可利用信号后，根据水质过滤控制方案中的每种粒度等级的颗粒所占比重分析所需压滤能耗，记录为净化能耗，循环能耗检测单元获得节省能耗的方式为：循环能耗检测单元将循环水按照循环水过滤控制方案进行模拟过滤，计算将循环水导入多个不同粒度等级的过滤设备所需要的水泵运行功耗，并将水泵运行功耗记录为净化能耗；

循环能耗检测单元根据循环水可利用信号计算循环水所节省的冷却或供热能耗，记录为节省能耗，循环能耗检测单元获得节省能耗的方式包括以下步骤：

步骤一：循环能耗检测单元将循环水温度发送至云端，云端计算模型将循环水二次利用设备的入水口温度设置为循环水温度，并将循环水在循环水二次利用设备中进行换热模型模拟，获取到换热模型模拟中的循环水二次利用设备从循环水中所获取的热量或向循环水中传导的热量，并记录为交换热量；

步骤二：循环能耗检测单元将交换热量乘以实际运行时的误差系数范围X～X0，循环能耗检测单元将交换热量乘以误差系数范围中的最小值X进行修正，并将获得修正后的交换热量记录为节省能耗。

循环能耗检测单元将循环水的节省能耗和循环水的净化能耗进行对比，若循环水的节省能耗小于预设的循环水净化能耗，则生成水排放信号，若循环水的节省能耗大于预设的循环水净化能耗，则生成水循环信号。循环能耗检测单元将水循环信号或水排放信号发送至给排水控制单元，给排水收到水循环信号后，通过循环过滤控制单元生成的水质过滤控制方案对循环水进行过滤，并将过滤后的循环水导入至循环水二次利用设备，给排水控制单元收到水排放信号后，控制循环水排放至污水设备中。

本发明中，将循环水中的杂质进行分级量化分析，从而对循环水中的杂质过滤方案作出决策，使得循环水既能够得到净化并正常参与循环，又不会因为经过冗余的过滤设备而出现能耗浪费的情况出现，在循环水进行循环前，通过对循环水的可利用性进行分析，通过云端模型智能模拟循环水参与循环所能够节省的能源以及将循环水参与循环所需要消耗的能源，并将二者进行对比，保证循环水在能够节省能源的情况下参与循环，保证了循环水的节能效果，综上，本发明通过对循环水自身水质条件、循环水所能够提供的能量和水循环所消耗的能量进行检测，并根据检测到的条件进行量化分析、模型计算，从而实现对给排水系统中循环水的循环路径、过滤方案和排放策略实现智能决策，提高了给排水系统在不同环境下的使用效果。

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 (8)

1.一种工业循环节能的给排水控制系统，其特征在于，包括循环水质检测单元、循环过滤控制单元、循环能耗检测单元、给排水控制单元和废水排放参数计算单元，所述循环水质检测单元能够通过水质传感器对工业用水进行水质检测，并将检测到的水质发送至循环过滤控制单元；

所述循环过滤控制单元获取到循环水的水质后，对检测到的水质作出水质过滤控制方案，并将水质过滤控制方案发送至循环能耗检测单元；

所述废水排放参数计算单元对循环水进行检测，计算获取到废水可利用热能，并对废水可利用热能进行分析，并将分析结果发送至循环能耗检测单元；

所述循环能耗检测单元获取到水质过滤控制方案后，对水质过滤控制方案成本进行分析，并将其与废水可利用热能进行对比，根据对比结果生成水循环信号或水排放信号，所述循环能耗检测单元将水循环信号或水排放信号发送至给排水控制单元；

所述给排水控制单元收到水循环信号或水排放信号后对信号进行执行。

2.根据权利要求1所述的一种工业循环节能的给排水控制系统，其特征在于，所述循环水质检测单元通过水质传感器获取到循环水中的颗粒数据，其中颗粒数据包括颗粒含量和颗粒粒度，所述循环水质检测单元将颗粒粒度分为大颗粒、小颗粒和微颗粒三种粒度等级，对获取到的颗粒粒度进行分级，确认循环水中所含有的颗粒归属等级；

所述循环水质检测单元获取到颗粒含量时，按照颗粒所归属的不同粒度等级，分别计算每种粒度登记所含有的颗粒含量，所述循环水质检测单元将获取到的所有等级的颗粒含量进行求和，获得总颗粒含量，并分别将每种粒度等级的颗粒含量除以总颗粒含量，计算每种粒度等级的颗粒所占比重；

所述循环水质检测单元将每种粒度等级的颗粒所占比重以及每种粒度等级的颗粒含量发送至循环过滤控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种工业循环节能的给排水控制系统，其特征在于，所述循环过滤控制单元获取到预设的颗粒允许比重上限，分别为大颗粒上限、小颗粒上限和微颗粒上限，其中大颗粒上限＜小颗粒上限＜微颗粒上限；

所述循环过滤控制单元将大颗粒含量与大颗粒上限对比，将小颗粒含量与小颗粒上限进行对比，将微颗粒含量与微颗粒上限进行对比，若颗粒含量大于等于对应的颗粒上限，则将对应粒度的颗粒含量记录为受影响颗粒，若颗粒含量小于对应的颗粒上限，则将对应粒度的颗粒含量记录为无影响颗粒；

所述循环过滤控制单元对所有受影响颗粒进行统计，若大颗粒为受影响颗粒，则生成大颗粒过滤信号，若小颗粒为受影响颗粒，则生成小颗粒过滤信号，若微颗粒为受影响颗粒，则生成微颗粒过滤信号，所述循环过滤控制单元将所有过滤信号进行整合，生成过滤控制方案。

4.根据权利要求3所述的一种工业循环节能的给排水控制系统，其特征在于，所述废水排放参数计算单元对循环水进行检测时，检测的方式为检测循环水的温度，所述废水排放参数计算单元通过手动输入的方式获取到循环水二次利用设备的所需循环水温度，并获取到循环水二次利用设备的类型，将循环水二次利用设备分为循环水冷却设备和循环水供热设备；

所述废水排放参数计算单元将循环水的温度与所需循环水温度进行比较，若循环水二次利用设备为循环水冷却设备，且循环水温度小于所需循环水温度，则生成循环水可利用信号，若循环水二次利用设备为循环水加热设备，且循环水温度大于所需循环水温度，则也生成循环水可利用信号，其他情况则生成循环水不可利用信号；

所述废水排放参数计算单元将循环水可利用信号和循环水不可利用信号发送至循环能耗检测单元。

5.根据权利要求4所述的一种工业循环节能的给排水控制系统，其特征在于，所述循环能耗检测单元获取到水质过滤控制方案和循环水可利用信号后，根据水质过滤控制方案中的每种粒度等级的颗粒所占比重分析所需压滤能耗，记录为净化能耗，所述循环能耗检测单元根据循环水可利用信号计算循环水所节省的冷却或供热能耗，记录为节省能耗；

所述循环能耗检测单元将循环水的节省能耗和循环水的净化能耗进行对比，若循环水的节省能耗小于预设的循环水净化能耗，则生成水排放信号，若循环水的节省能耗大于预设的循环水净化能耗，则生成水循环信号。

6.根据权利要求1所述的一种工业循环节能的给排水控制系统，其特征在于，所述给排水收到水循环信号后，通过循环过滤控制单元生成的水质过滤控制方案对循环水进行过滤，并将过滤后的循环水导入至循环水二次利用设备；

所述给排水控制单元收到水排放信号后，控制循环水排放至污水设备中。

7.根据权利要求5所述的一种工业循环节能的给排水控制系统，其特征在于，所述循环能耗检测单元获得节省能耗和净化能耗的方式包括以下步骤：

步骤一：所述循环能耗检测单元将循环水温度发送至云端，云端计算模型将循环水二次利用设备的入水口温度设置为循环水温度，并将循环水在循环水二次利用设备中进行换热模型模拟，获取到换热模型模拟中的循环水二次利用设备从循环水中所获取的热量或向循环水中传导的热量，并记录为交换热量；

步骤二：所述循环能耗检测单元将交换热量乘以实际运行时的误差系数范围X～X0，所述循环能耗检测单元将交换热量乘以误差系数范围中的最小值X进行修正，并将获得修正后的交换热量记录为节省能耗；

步骤三：所述循环能耗检测单元将循环水按照循环水过滤控制方案进行模拟过滤，计算将循环水导入多个不同粒度等级的过滤设备所需要的水泵运行功耗，并将水泵运行功耗记录为净化能耗。

8.根据权利要求3所述的一种工业循环节能的给排水控制系统，其特征在于，所述循环过滤控制单元在生成过滤控制方案时，对循环水中的不同粒度等级的颗粒所占比重分别与过滤设备过滤效果进行对比，若某一粒度等级的颗粒所占比重大于等于过滤设备的最大过滤效果，则将此粒度等级的所对应的过滤过程标记为压滤过程，若某一粒度等级的颗粒所占比重小于过滤设备的最大过滤效果，则将此粒度等级的所对应的过滤过程标记为自然过滤过程；

所述循环过滤控制单元将自然过滤过程或压滤过程与对应的颗粒粒度进行整合，生成对应的大/小/微颗粒过滤信号。