1.一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，包括由ASIC芯片和外围电路组成的控制部分、由超声波电源和超声波换能器组成的功率部分、由红外阵列测温传感器决定的传感器部分、由用于信号处理的软件算法组成的智能识别部分、由采样电路和报警电路组成的保护部分和由显示器和键盘组成的交互部分；

所述的控制部分控制整个系统工作，包括接收温度反馈信号，调整功率输出，判断报警条件并做出反应；

所述功率部分将能量通过超声波的形式传导至待清洁的管道设备，通过超声波在管道壁和液体介质产生一系列的物理作用，达到防垢除垢目的；

所述传感器部分的红外阵列测温传感器检测管道和环境温度，向智能识别部分提供计算参数；

所述智能识别部分采集传感器部分输入的温度信息，结合设定好的管道物理参数和转换系数，计算当前管道内结垢情况，并将得出的垢层厚度与管道内直径比值作为反馈信号，调整功率部分输出参数，以其更适合当前的管道清洁要求；

所述的保护部分通过采样电路采集超声波电源和换能器的电压电流信号，通过红外阵列测温传感器获取换能器压电陶瓷的温度，监测超声波电源的逆变电路过流和换能器过压、过功率和过温情况，在出现异常情况时报警；保护部分将电信号和温度反馈信息发送至控制部分，由控制部分做出相应保护动作，保障整个系统安全运行；

所述交互部分的显示器显示所有信息，操作人员通过键盘设定相关计算和报警用参数和阈值；

其中智能识别部分分为垢层厚度计算和换能器功率调整，具体如下：

设管道干净时液体平均温度为T1，在标准环境温度T中由红外阵列传感器测得外管道温度显示为T2；

设两者呈线性关系，且液体温度传导系数为k1，则有：

T2＝k1T1

液体温度传导系数k1应小于1，表示管道温度由液体温度传导所得，且总是存在热能损失；

再纳入环境温度影响，设现场环境温度为T0，环境温度转换系数为k0；现场环境温度越高，管道温度因受环境温度影响，表现出比标准温度状态下更高的温度，反之亦然；有：T2＝k1T1+k0(T0‑T)

k0取值应小于k1；

假定垢层成分稳定，仅由厚度影响垢层热传导性质，且垢层厚度对外壁温度的影响体现为线性关系，则有：T2＝(k1‑dη)T1+k0(T0‑T)

其中d为平均垢层厚度，η为垢层影响系数；

当在T0的环境温度中以内外直径分别为D2、D1的金属管道运输T1温度的液体时，若测得外管道温度为T2，可知管道内平均垢层厚度为：其中kd为管壁厚度转换系数；

假设管道内外直径和管壁厚度转换系数为常量，则公式简化为：

将获取的平均垢层厚度与管道内直径比较，设垢层影响系数为K，反映结垢对管道的影响程度；有：当K<＝3％，为满足防垢需求，保持换能器以20％额定功率工作；当K>3％，换能器功率线性增大：K值每增加1％，增大换能器输出功率8.7％；当P值大于额定功率的80％时，将P值限定在80％。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，在一段管道的关键点布置少量的超声波换能器和部分红外阵列测温传感器单元，将软件算法集成到超声波电源附属的控制芯片电路中，采取现场工作的方式，通过显示器或数码管显示管道清洁情况。

3.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，在一个管道区域中大量布设超声波换能器和红外阵列测温传感器，通过无线的方式将采集信息传输到远程处理服务器，基于管道温度分布计算各区域垢层形成情况，控制不同区域的换能器做出相应功率调整。

4.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，所述控制部分的ASIC芯片经外围电路获取电源，接收温度反馈信号，提供智能识别部分物理支撑，以计算结果控制功率部分输出；接收各采样电路反馈信号，判断报警条件，并针对各种条件调整功率部分输出。

5.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，所述功率部分的超声波电源为超声波换能器提供电能和驱动信号，是将市电整流滤波后形成的直流电按需要经过逆变电路生成高频交流电，通过变压器和匹配网络激发超声波换能器工作；从换能器采集到的电流和电压信号会被用于调整换能器工作频率，确保换能器工作在谐振频率点上；

功率部分的超声波换能器垂直安装在管道表面，将高频声波通过波导或透声材料转换为管道的机械振动，在管道内形成一定形状的超声场，产生空化效应、高速微涡效应和剪切效应，通过缩小结晶核成型体积和破坏污垢结构，有效防止污垢形成或清除已形成的污垢。

6.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，所述传感器部分的红外阵列测温传感器是以外管道温度为主要指标，结合环境温度判断管道清洁程度，具体是根据外管道温度变化，结合环境温度和管道物理尺寸，间接判断管道内垢层厚度；所述红外阵列测温传感器是由一系列单热电堆红外传感器按照一定排列顺序组成的传感器阵列，通过红外辐射检测环境和物体的温度信息；红外阵列测温传感器将采集到的温度信息发送至控制部分，由智能识别部分处理。

7.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，所述的保护部分包括采样电路和报警电路；所述采样电路分为逆变电路采样电路和换能器电压电流采样电路，分别采集超声波电源逆变电路的电流信号和换能器两端的电压电流信号，防止出现过大的电流或电压；采样电路采集的电压电流信号和红外阵列测温传感器提供的换能器温度信号被发送至控制部分，由智能识别部分计算换能器功率，并在各信号超出一定阈值时由控制部分做出保护反应；报警电路由蜂鸣器和LED灯珠组成，在过流、过压、过功率和过温任一情况发生时发出声光报警。

8.根据权利要求7所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，所述逆变电路采样电路通过电流互感器采集逆变电路中的电流值；换能器电压电流采样电路通过分压电阻和光耦采集换能器两端电压电流值，并将该电压电流发送至控制部分计算换能器功率；红外阵列测温传感器检测视野范围内换能器工作时的温度，发送至控制部分做温度监测；

当逆变电路电流值超出电流阈值的80％，保护电路报警，并由控制部分关断组成逆变电路的开关管，防止开关管烧毁；当换能器两端电压超出电压阈值的80％，或换能器功率超出功率阈值的80％，或换能器温度超出温度阈值的80％时，保护电路报警，并由控制部分降低换能器输出功率；降低方式为电压、功率或温度大于各阈值80％，每秒降低1％功率输出，直到电压、功率和温度指标全部恢复正常状态。

9.根据权利要求1所述的一种基于红外阵列测温的超声波在线除垢防垢智能系统，其特征在于，所述交互部分由显示屏和键盘组成；显示屏显示红外阵列测温传感器获取的目标管道热成像图像，并显示相应温度数据；出现过流、过压、过功率和过温报警时，显示屏显示具体报警信息；操作人员通过键盘输入计算垢层厚度需要的管道物理参数和过流、过压、过功率和过温报警阈值。