一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢方法及除垢防垢装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢方法及除垢防垢装置，通过数据采集器测量待处理水体的电导率值与温度值；上位机根据采集的数据利用爬山法寻找最优谐振频率，并向单片机控制器发送信号控制高频信号发生器产生相应频率的电磁脉冲；高频信号发生器以全局最优频率产生电磁脉冲对水体进行除垢。本发明专利技术除垢防垢效果明显，并自动调整频率以匹配水体的谐振频率，以达到最佳的除垢效果；适应性好，除垢范围更为广泛，不局限于单一环境的水体，应用范围更广；采用爬山法，避免了因待处理水体的电导率值与电磁脉冲频率的曲线不够理想，而误把局部最优频率作为全局最优频率的问题。

An intelligent anti scaling method for electromagnetic scale removal and scale removal and scale prevention device based on mountain climbing method

The invention discloses a device for preventing fouling anti scaling method of intelligent electromagnetic descaling climbing method based on the data acquisition and removal, by measuring the conductivity of water value and temperature value; the host computer according to the collected data using the hill-climbing method to find the optimal resonant frequency, electromagnetic pulse and generate a corresponding frequency signal sent to the MCU controller to control the high frequency signal the high frequency generator; signal generator for descaling of water to the global optimum frequency of electromagnetic pulse. The antiscale effect is obvious, the resonant frequency and automatic frequency adjustment to match the water, in order to achieve the best cleaning effect; good adaptability, cleaning more widely, not limited to a single water environment, wide scope of application; the hill climbing method, avoid to be treated water value and conductivity of electromagnetic pulse the frequency curve is not ideal, but mistook the local optimal frequency as the global optimal frequency problem.

【技术实现步骤摘要】
一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢方法及除垢防垢装置
本专利技术涉及一种对管道水垢及污垢进行去除和防止污垢形成的、可以自动寻找优化电磁除垢防垢频率的电磁除垢防垢装置及除垢防垢方法。
技术介绍
目前，常用的除垢方法有化学除垢和物理除垢。化学方法大体包括酸洗法、碱沉淀法和离子交换法等。物理方法包括捅刷法、高压水射流清洗法、超声波法、普通电磁除垢法等。化学除垢容易导致对水体的污染，造成对坏境的破坏。而传统的物理方法需要拆除管道清洗，需要耗费很大的人力物力，影响企业生产的正常运行，降低企业生产效率。目前应用比较广泛的是电磁除垢，通过产生交变磁场，使得水体产生谐振，大的水分子团裂解为双水分子或单水分子，由于双水分子和单水分子渗透力强，在动态溶解平衡中会渗入水垢与容器壁之间，使水垢松软、龟裂、水垢由坚硬、致密的片状的方解石晶体变为细小、松软的文石晶体，并溶解入水体中，导致水体中钙离子、镁离子浓度增加。目前市场上高频、变频电磁除垢设备产品众多，原理相同，都是通过外加交变谐振频率与水体产生谐振，从而达到除垢的效果。但目前大多数产品都无法保证对不同环境的水体达到同样的除垢效果，因为不同的水体其谐振频率是不一样的，加载于管道水体的交变谐振频率也应跟水体谐振频率保持一致，而目前还缺乏简便实用的最优谐振频率判断方法。目前常用于评估除垢效果、确定最佳谐振频率的常用方法有结构重量比对法、配位滴定法以及电子显微镜观察结垢晶型法。结构重量比对法是通过对电磁处理前后析出结垢物质重量的比较来反映除垢效果；配位滴定法是通过测量剩下的、溶于水中的钙离子浓度的方法来衡量除垢效果的好坏；电子显微镜观察结垢晶型法通过电子显微镜来观察电磁场作用前后，生成的结垢物质在微观晶型上的区别来定性分析除垢效果的好坏。上述常用的评估除垢效果、确定最佳谐振频率的方法都是离线进行的，不仅耗时耗力，而且很多情况下也只能得到大概的最佳谐振频率。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有的电磁除垢仪无法针对不同水质判断最优谐振频率、效率低下的问题，本专利技术提供一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢方法。本专利技术的另一目的是提供一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢装置。技术方案：一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢方法，包括以下步骤：(1)设定频率下限值、频率上限值以及每次增加的频率值，系统进行初始化，上位机向单片机控制器发送信号，控制高频信号发生器产生以频率下限值为频率的电磁脉冲；(2)通过数据采集器测量此时水体的电导率值，记为G1；获取此时的电磁脉冲的频率，记为f1；(3)上位机向单片机控制器发送信号控制高频信号发生器产生电磁脉冲，按照预先设定的增加的频率值第一次增加电磁脉冲的频率，记为f2，高频信号发生器产生频率为f2的电磁脉冲；测量此时水体的电导率值，记为G2；(4)上位机向单片机控制器发送信号控制高频信号发生器产生电磁脉冲，按照预先设定的增加的频率值第二次增加电磁脉冲的频率，记为f3，高频信号发生器产生频率为f3的电磁脉冲；测量此时水体的电导率值，记为G3；(5)计算第一次增加频率时水体电导率的变化率、第二次增加频率时水体电导率的变化率，判断两次的电导率变化率的符号是否相同；若相同，则此时电磁脉冲的频率还未到达局部最优值，循环操作步骤(2)至步骤(5)；若两次的电导率变化率符号相反，则记录电导率值G2以及频率f2，频率f2为局部最优频率；(6)循环操作步骤(2)至步骤(5)直到频率达到频率上限制，若不再出现两次的电导率变化率符号相反的情况，则记录的频率f2作为全局最优频率；若再出现两次电导率变化率符号相反的情况，则记录此时的电导率值G2’以及频率f2’，频率f2’为局部最优频率，比较G2和G2’的大小，若G2’大于G2，则频率f2’更新为局部最优频率，否则记录的频率f2仍作为局部最优频率，循环操作直到频率增加到频率上限，将最终记录的局部最优频率作为全局最优频率；(7)上位机向单片机控制器发送信号控制高频信号发生器产生电磁脉冲，高频信号发生器以全局最优频率产生电磁脉冲对水体进行除垢。进一步的，所述步骤(1)中设定的频率下限为200Hz，频率上限为20MHz。进一步的，测量水体的电导率的同时，还对水体温度进行测量。进一步的，每次更改电磁脉冲的频率后，数据采集器多次采集水体的电导率，至水体的电导率趋于稳定时，才将稳定的电导率值作为更改频率后水体的电导率值。进一步的，所述步骤(5)中判断第一次增加频率时水体电导率的变化率与第二次增加频率时水体电导率的变化率的符号是否相同的方法为：当电导率的变化率大于0时记做1，小于0时记做0；对两次电导率的变化率进行异或运算，若异或运算结果为0，则两者符号相同，若异或运算结果为1，则两者符号不同。一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢装置，包括数据采集器、单片机控制器、高频信号发生器、上位机，所述数据采集器与上位机电连接，数据采集器用于采集水体的电导率及电磁脉冲的频率；上位机根据数据采集器采集到的数据自动调整电磁脉冲的频率，并控制高频信号发生器产生相应频率的电磁脉冲。进一步的，数据采集器包括电导率传感器，所述电导率传感器位于待处理水体的中心；进一步的，数据采集器还包括数字式温度传感器，数字式温度传感器用于测量水体温度。有益效果：本专利技术提供的一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢方法，相对于现有的电磁除垢方法而言，具有如下优势：1、除垢防垢效果明显，能够根据不同环境的水体判断最优谐振频率，并自动调整频率以匹配水体的谐振频率达到最佳的除垢效果。2、适应性好，除垢范围更为广泛，不局限于单一环境的水体，应用范围更广。3、采用爬山法，避免了因待处理水体的电导率值与电磁脉冲频率的曲线不够理想，而误把局部最优频率作为全局最优频率的问题。附图说明图1为未加磁场的100ml蒸馏水+5mg碳酸钙电导率变化情况；图2为加磁场作用的100ml蒸馏水+5mg碳酸钙电导率变化情况；图3为不同电磁场频率下水样电导率曲线图；图4为本专利技术的基于爬山法的智能电磁除垢防垢装置图；图5为理论上待处理水体的电导率值与电磁脉冲频率的曲线；图6为实际上待处理水体的电导率值与电磁脉冲频率的曲线；图7为本专利技术的下位机主流程图；图8为本专利技术的上位机主流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1和图2所述，未加磁场与加磁场作用下100ml蒸馏水+5mg碳酸钙电导率变化情况比较。100ml蒸馏水+5mg碳酸钙水样在不加磁场的情况下3小时内电导率值的变化很小，变化只有1.5μS/cm，而在施加磁场作用下的同样水样3小时内电导率值情况下3小时内电导率值的变化接近10μS/cm，可见磁场能够增强水体的电导率值。如图3所述不同电磁场频率下水样电导率曲线图，水样的电导率值随频率增大而呈增大趋势，当频率超过一定值时趋于平缓，可见磁场的频率同样影响水样电导率值的大小。磁场改变了水垢在水体中溶解度的大小，使得水中带电粒子增减，反映在实验中就是水体电导率值的变化，所以电导率值能够反映除垢的效果。由于电磁除垢系统是一个复杂的非线性系统，温度值和电导率对于输出频率的影响无法十分准确地进行数学描述，只能通过一系列的实验，得出一个相对性的结论。因此当水体的共振频率带宽一旦确定后，比较适合采用爬山法根据温度值和电导率的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定频率下限值、频率上限值以及每次增加的频率值，系统进行初始化，上位机向单片机控制器发送信号，控制高频信号发生器产生以频率下限值为频率的电磁脉冲；(2)通过数据采集器测量此时水体的电导率值，记为G1；上位机存储此时的电磁脉冲的频率，记为f1；(3)上位机向单片机控制器发送信号，控制高频信号发生器产生电磁脉冲，按照预先设定的增加的频率值第一次增加电磁脉冲的频率，记为f2，高频信号发生器产生频率为f2的电磁脉冲；测量此时水体的电导率值，记为G2；(4)上位机向单片机控制器发送信号控制高频信号发生器产生电磁脉冲，按照预先设定的增加的频率值第二次增加电磁脉冲的频率，记为f3，高频信号发生器产生频率为f3的电磁脉冲；测量此时水体的电导率值，记为G3；(5)计算第一次增加频率时水体电导率的变化率、第二次增加频率时水体电导率的变化率，判断两次的电导率变化率的符号是否相同；若相同，则此时电磁脉冲的频率还未到达局部最优值，循环操作步骤(2)至步骤(5)；若两次的电导率变化率符号相反，则记录电导率值G2以及频率f2，频率f2为局部最优频率；(6)循环操作步骤(2)至步骤(5)直到频率达到频率上限制，若不再出现两次的电导率变化率符号相反的情况，则记录的频率f2作为全局最优频率；若再出现两次的电导率变化率符号相反的情况，则记录此时的电导率值G2’以及频率f2’，频率f2’为局部最优频率，比较G2和G2’的大小，若G2’大于G2，则频率f2’更新为局部最优频率，否则记录的频率f2仍作为局部最优频率，循环操作直到频率增加到频率上限，将最终记录的局部最优频率作为全局最优频率；(7)上位机向单片机控制器发送信号控制高频信号发生器产生电磁脉冲，高频信号发生器以全局最优频率产生电磁脉冲对水体进行除垢。...

【技术特征摘要】
1.一种基于爬山法的智能电磁除垢防垢方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定频率下限值、频率上限值以及每次增加的频率值，系统进行初始化，上位机向单片机控制器发送信号，控制高频信号发生器产生以频率下限值为频率的电磁脉冲；(2)通过数据采集器测量此时水体的电导率值，记为G1；上位机存储此时的电磁脉冲的频率，记为f1；(3)上位机向单片机控制器发送信号，控制高频信号发生器产生电磁脉冲，按照预先设定的增加的频率值第一次增加电磁脉冲的频率，记为f2，高频信号发生器产生频率为f2的电磁脉冲；测量此时水体的电导率值，记为G2；(4)上位机向单片机控制器发送信号控制高频信号发生器产生电磁脉冲，按照预先设定的增加的频率值第二次增加电磁脉冲的频率，记为f3，高频信号发生器产生频率为f3的电磁脉冲；测量此时水体的电导率值，记为G3；(5)计算第一次增加频率时水体电导率的变化率、第二次增加频率时水体电导率的变化率，判断两次的电导率变化率的符号是否相同；若相同，则此时电磁脉冲的频率还未到达局部最优值，循环操作步骤(2)至步骤(5)；若两次的电导率变化率符号相反，则记录电导率值G2以及频率f2，频率f2为局部最优频率；(6)循环操作步骤(2)至步骤(5)直到频率达到频率上限制，若不再出现两次的电导率变化率符号相反的情况，则记录的频率f2作为全局最优频率；若再出现两次的电导率变化率符号相反的情况，则记录此时的电导率值G2’以及频率f2’，频率f2’为局部最优频率，比较G2和G2’的大小，若G2’大于G2，则频率f2’更新为局部最优频率，否则记录的频率f2仍作为局部最优频率，循环操作直到频率增加到频率上限，将最终记录的局部最优频率作为全局最优频率；(7)上位机向单片机控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奇，郑明亮，陆超，孙中将，陈永超，张皓南，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32