一種實(shí)現(xiàn)透明供熱的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)透明供熱的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)，具體通過(guò)在供熱系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)(熱源、管網(wǎng)、末端)部署若干溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、熱量表、電表、天然氣表各類(lèi)傳感器和儀表；實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)各處水溫T、壓力P、流量G、熱量Q、耗電量W、天然氣耗量N；再利用系統(tǒng)辨識(shí)的方法，辨識(shí)出系統(tǒng)的關(guān)鍵內(nèi)外在參數(shù)，包括但不限于任一段管網(wǎng)阻力特性S、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)KF、設(shè)備的調(diào)控特性KV，使得系統(tǒng)的關(guān)鍵內(nèi)外特性參數(shù)在時(shí)間和空間上對(duì)于系統(tǒng)使用者來(lái)說(shuō)是已知的，透明的；并基于已知的實(shí)時(shí)參數(shù)和辨識(shí)出的系統(tǒng)特性按照設(shè)定的目標(biāo)管理供熱系統(tǒng)的運(yùn)行。本發(fā)明還涉及一種使用該方法來(lái)供熱的系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)采集模塊、通訊模塊、中央服務(wù)器、系統(tǒng)特性辨識(shí)模塊和運(yùn)行管理模塊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種實(shí)現(xiàn)透明供熱的方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于暖通空調(diào)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種實(shí)現(xiàn)透明供熱的方法W及實(shí)現(xiàn)該方法的 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市的快速發(fā)展，集中供熱系統(tǒng)，作為城市的基礎(chǔ)保障設(shè)施，規(guī)模越來(lái)越大， 系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，發(fā)生故障對(duì)社會(huì)造成的影響越來(lái)越大，因此可靠性要求也越來(lái)越高。然而 系統(tǒng)發(fā)生故障是必然的，只是何時(shí)發(fā)生故障，發(fā)生何種故障是偶然的，針對(duì)運(yùn)種必然狀況下 的偶然性，依靠傳統(tǒng)人工排查的方式很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，滯后性太大，難W滿(mǎn)足當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施的 可靠性要求，只有發(fā)展可W實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)診斷的系統(tǒng)，才有可能做出快速及時(shí)的響應(yīng)，才有 可能滿(mǎn)足智慧城市的發(fā)展需求，問(wèn)題是目前針對(duì)供熱系統(tǒng)故障診斷研究的普遍思路是:通 過(guò)安裝少量的傳感器，試圖通過(guò)潛在的物理規(guī)律(如能量守恒、質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒等）、各 種假設(shè)，來(lái)推測(cè)系統(tǒng)當(dāng)前發(fā)生的狀況，并根據(jù)推測(cè)的狀況去進(jìn)行系統(tǒng)的故障判斷和運(yùn)行管 理，。顯然在少量的傳感器數(shù)據(jù)下，寄希望于一個(gè)高級(jí)的策略或算法來(lái)實(shí)現(xiàn)及時(shí)、精確、可靠 的故障自診斷W及高效的運(yùn)行是非常困難，也是不現(xiàn)實(shí)的。在目前的系統(tǒng)模式中，即使安裝 有自控系統(tǒng)的供熱系統(tǒng)仍W "監(jiān)"為主，很難做到"管""控"，更難W做到控好，空間上用戶(hù)室 溫"冷熱不勻"和部分時(shí)間上整體"過(guò)量供熱"仍然嚴(yán)重，能耗仍然偏高，甚至于出現(xiàn)很多運(yùn) 行人員棄用已經(jīng)安裝好自控系統(tǒng)案例。為此本發(fā)明從系統(tǒng)架構(gòu)出發(fā)，提出一種實(shí)現(xiàn)透明供 熱的方法W及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)，從根本上解決問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提出一種實(shí)現(xiàn)透明供熱的方法，其解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案包括 如下步驟：
[0004] (1)在供熱系統(tǒng)中部署若干傳感器；
[0005] (2)利用部署的傳感器，測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)；
[0006] (3)利用系統(tǒng)特性辨識(shí)方法，辨識(shí)出供熱系統(tǒng)特性，使得系統(tǒng)特性在時(shí)間和空間上 對(duì)于系統(tǒng)使用者來(lái)說(shuō)是已知的，透明的；
[0007] (4)基于已知的實(shí)時(shí)參數(shù)W及辨識(shí)出的系統(tǒng)特性，按照設(shè)定的目標(biāo)管理運(yùn)行供熱 系統(tǒng)。
[000引其特征還在于:所述傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器、流量傳感 器、熱量表、電表、水表、天然氣表中的一種或多種；
[0009] 其特征還在于:所述測(cè)量的系統(tǒng)參數(shù)包括用戶(hù)室內(nèi)溫度，室外溫度，供回水溫度， 壓力，壓差，流量，熱量，耗電量，耗水量，耗天然氣量中的一種或多種；
[0010] 其特征還在于:所述供熱系統(tǒng)特性包括系統(tǒng)管網(wǎng)及設(shè)備阻力特性、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu) 保溫特性、閥口的調(diào)控特性、板式換熱器的熱力特性、鍋爐效率、水累效率中的一種或多種；
[0011] 其特征還在于:所述的系統(tǒng)特性辨識(shí)方法由數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、特性辨識(shí)單元、結(jié)果 校核單元和特性輸出單元四個(gè)步驟構(gòu)成。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元負(fù)責(zé)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處 理，剔除無(wú)效或壞數(shù)據(jù)，并將可靠的數(shù)據(jù)傳遞給特性辨識(shí)單元;所述特性辨識(shí)單元依據(jù)內(nèi)置 的算法負(fù)責(zé)系統(tǒng)特性的辨識(shí);所述結(jié)果校核單元負(fù)責(zé)對(duì)特性辨識(shí)單元辨識(shí)出的系統(tǒng)特性進(jìn) 行校核;所述特性輸出單元負(fù)責(zé)最終特性的輸出。具體過(guò)程為:所述的數(shù)據(jù)預(yù)處理單元將傳 感器的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和辨識(shí)算法所需的非傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除無(wú)效或壞數(shù)據(jù)，并將可 靠的數(shù)據(jù)傳遞給特性辨識(shí)單元;特性辨識(shí)單元內(nèi)置用于系統(tǒng)特性辨識(shí)的算法，依據(jù)數(shù)據(jù)預(yù) 處理單元傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)，辨識(shí)供熱系統(tǒng)的特性，并將辨識(shí)結(jié)果傳遞給結(jié)果校核單元;結(jié)果校 核單元比較辨識(shí)的若干次結(jié)果誤差，確定是否在允許范圍之內(nèi)，若是，則將系統(tǒng)特性作為辨 識(shí)結(jié)果通過(guò)特性輸出單元輸出，否則令數(shù)據(jù)預(yù)處理單元更新輸入數(shù)據(jù)和/或令特性辨識(shí)單 元更新辨識(shí)算法，重新對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行辨識(shí)，重復(fù)上述步驟，直至最終辨識(shí)的系統(tǒng)特性滿(mǎn)足 要求；
[0012] 其特征還在于:所述的供熱系統(tǒng)包括熱源、管網(wǎng)、散熱末端各個(gè)環(huán)節(jié)；
[0013] 其特征還在于:在確定系統(tǒng)辨識(shí)方法時(shí)，遵循只要辨識(shí)方法需要就安裝相應(yīng)傳感 器的原則，即首先確定需要辨識(shí)的特性，再確定辨識(shí)該特性的方法，最后根據(jù)該方法確定需 要測(cè)量的物理參數(shù)并安裝相應(yīng)的傳感器，從而總能保證需要的特性能夠辨識(shí)出來(lái)。
[0014] 其特征還在于:所述的管網(wǎng)阻力特性S辨識(shí)可W通過(guò)管段壓差和管段的流量按照 式（1)來(lái)計(jì)算，其中所述的管段壓差和管段流量可W測(cè)量獲得，也可W通過(guò)測(cè)量部分管段計(jì) 算得到：
[0015]
片)
[0016] 其中：Pin-管段進(jìn)口壓力;Pout-管段出口壓力;G-管段內(nèi)流過(guò)的流量;S-管段的 阻力特性。
[0017] 所述的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性KF辨識(shí)可W通過(guò)測(cè)量樓棟的熱量和計(jì)算或測(cè)量的室、內(nèi) 外溫度按照式(2)計(jì)算得到：
[0018]
掛
[0019] 其中：Q-樓棟熱入口熱量表的耗熱量;tn-陰天樓內(nèi)不開(kāi)窗時(shí)測(cè)量的室內(nèi)平均溫 度或者計(jì)算的當(dāng)量室內(nèi)溫度;U-室外平均溫度。
[0020] 所述的閥口調(diào)控特性KV化)可W通過(guò)測(cè)量的閥口兩端壓差和通過(guò)閥口的流量按照 式(3)計(jì)算得到；
[0021]
' '
[0022] 其中:KV化)一閥口處于開(kāi)度k時(shí)的閥口特性;Gvalve-閥口處于開(kāi)度k時(shí)流過(guò)閥口的 流量;Pvalve, in-閥口處于開(kāi)度k時(shí)的閥口進(jìn)口壓力;Pvalve, out-閥口處于開(kāi)度k時(shí)的閥口出口 壓力。
[0023] 所述的水累運(yùn)行效率％ump可W通過(guò)測(cè)量的水累進(jìn)出口壓差和通過(guò)水累的流量按 照式(4)計(jì)算得到；
[0024]
州
[002引其中：％?p-水累的實(shí)際運(yùn)行效率;Gpump-流過(guò)水累的流量;Ppump, in-水累的進(jìn)口 壓力;Ppump, out水累的出口壓力;nelec電機(jī)的效率。
[0026] 所述的鍋爐的運(yùn)行效率化。iler可W通過(guò)測(cè)量的鍋爐的天然氣耗量和出口熱量按照 式(5)計(jì)算得到；
[0027]
間
[0028]其中：Hboiler-鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效率；Qboiler-鍋爐的產(chǎn)熱量；N-天然氣消耗量； Qgas-天然氣的低位熱值。
[0029] 本發(fā)明為解決所述技術(shù)問(wèn)題，還提供了一種實(shí)現(xiàn)透明供熱方法的系統(tǒng)，其特征在 于:該系統(tǒng)數(shù)據(jù)由采集模塊、通訊模塊、中央服務(wù)器、系統(tǒng)特性辨識(shí)模塊和運(yùn)行管理模塊構(gòu) 成，其中采集模塊用來(lái)采集各類(lèi)傳感器和儀表數(shù)據(jù)，通訊模塊負(fù)責(zé)將傳感器和儀表數(shù)據(jù)上 傳至中央服務(wù)器，內(nèi)置在中央服務(wù)器里的系統(tǒng)特性辨識(shí)模塊辨識(shí)出系統(tǒng)特性，并提供給運(yùn) 行管理模塊，運(yùn)行管理模塊按照設(shè)定的目標(biāo)管理供熱系統(tǒng)的運(yùn)行。
[0030] 與傳統(tǒng)的供熱相比，二者本質(zhì)區(qū)別在于:傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行方式是盡可能減少 傳感器的安裝數(shù)量，通過(guò)潛在的物理規(guī)律、各種假設(shè)，來(lái)推測(cè)系統(tǒng)當(dāng)前的狀況，并根據(jù)推測(cè) 的狀況去指導(dǎo)熱網(wǎng)運(yùn)行與調(diào)節(jié);而透明供熱系統(tǒng)的運(yùn)行方式是盡可能的增加傳感器的安裝 數(shù)量，采集大量數(shù)據(jù)，按照潛在的物理規(guī)律去剔除偽數(shù)據(jù)或通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)降低偽數(shù)據(jù)帶 來(lái)的影響，從而掌握供熱系統(tǒng)最接近真實(shí)的狀況，并根據(jù)真實(shí)的狀況去指導(dǎo)運(yùn)行與調(diào)節(jié)。
[0031] 運(yùn)樣做的好處有：
[0032] (1)負(fù)荷自預(yù)測(cè)成為可能。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)辨識(shí)出建筑物的物理特性，再結(jié)合實(shí)測(cè) 的室溫、供回水溫度、外溫等數(shù)據(jù)，完全可W自動(dòng)預(yù)測(cè)出系統(tǒng)的供熱負(fù)荷；
[0033] (2)高性?xún)r(jià)比的供熱服務(wù)成為可能。顯然在僅安裝少量傳感器的條件下，追求普適 性的運(yùn)行調(diào)節(jié)策略是一件非常困難，甚至是不可能的事情，而對(duì)于透明供熱系統(tǒng)，完全可W 針對(duì)任一供熱系統(tǒng)，利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和已知特性，提出與之相適應(yīng)的個(gè)性化運(yùn)行調(diào)節(jié)策略；
[0034] (3)故障自診斷成為可能。依據(jù)辨識(shí)出的系統(tǒng)特性和有關(guān)數(shù)據(jù)的變化，能夠?qū)崿F(xiàn)系 統(tǒng)故障自診斷功能，包括在線(xiàn)判斷設(shè)備是否發(fā)生故障，發(fā)生何種故障，應(yīng)該優(yōu)先考慮哪些方 式解除故障；
[0035] (4)高效快捷的管理成為可能。如目前系統(tǒng)能耗處于什么樣的水平，室內(nèi)溫度處于 什么樣的水平，平衡處于什么樣的水平，系統(tǒng)存在哪些問(wèn)題等等都可W通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn) 行分析，從而方便管理和決策。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是實(shí)現(xiàn)透明供熱方法的系統(tǒng)原理架構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明，但它不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明權(quán) 利要求的限制：
[003引實(shí)施例1:
[0039] 本發(fā)明提出一種實(shí)現(xiàn)透明供熱的方法，其解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案包括 如下步驟：
[0040] (1)在供熱系統(tǒng)的每臺(tái)鍋爐進(jìn)、出口，在每組板式換熱器的一次側(cè)、二次側(cè)進(jìn)、出 口，在每臺(tái)除污器的進(jìn)、出口，在每臺(tái)循環(huán)累的進(jìn)、出口，在每臺(tái)補(bǔ)給水累的進(jìn)、出口，每臺(tái)電 動(dòng)閥口的進(jìn)、出口，在每臺(tái)分集水器W及分集水器上的分支管，在二次側(cè)管網(wǎng)的每個(gè)分支管 路的供回水、樓棟的熱力入口，每根立管的進(jìn)出口、每個(gè)用戶(hù)的熱入口均安裝能夠?qū)崟r(shí)采集 傳輸?shù)臏囟葌鞲衅骱蛪毫鞲衅?在每臺(tái)鍋爐的進(jìn)口、每臺(tái)水累的進(jìn)口、每組板換的進(jìn)口安 裝流量計(jì);在每臺(tái)補(bǔ)水累的進(jìn)口安裝水表，在每臺(tái)分集水器的分支管安裝流量計(jì)，在二次側(cè) 每個(gè)分支管路安裝流量計(jì)，在樓棟熱力入口安裝熱量表;每臺(tái)鍋爐安裝天然氣表;在每臺(tái)循 環(huán)累的電路上安裝電表;在每個(gè)熱用戶(hù)家里安裝室溫傳感器;在室外安裝室外溫度傳感器； [0041 ] (2)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)各處的物理參數(shù)，包括水溫T、壓力P、流量G、熱量Q、耗電量W、天 然氣耗量N、用戶(hù)室內(nèi)溫度tn、室外溫度U;
[0042] (3)利用系統(tǒng)辨識(shí)的方法，辨識(shí)出系統(tǒng)的關(guān)鍵內(nèi)外在參數(shù)，包括管網(wǎng)阻力特性S、建 筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)KF、閥口調(diào)控特性KV化）、水累效率、鍋爐效率，使得系統(tǒng)的關(guān)鍵內(nèi)外特性參數(shù)在 時(shí)間和空間上對(duì)于系統(tǒng)使用者來(lái)說(shuō)是已知的，透明的；
[0043] 其中：管網(wǎng)阻力特性S辨識(shí)按照如下步驟進(jìn)行：
[0044] 數(shù)據(jù)預(yù)處理單元將100次不同時(shí)刻管段的進(jìn)口壓力Pin、出口壓力Pnut和管段的流量 G傳遞給特性辨識(shí)單元，特性辨識(shí)單元按照式（1)來(lái)計(jì)算管段的阻力特性S，其中所述的管段 壓差和管段流量可W測(cè)量獲得，也可W通過(guò)測(cè)量部分管段計(jì)算得到；
[0045]
口)
[0046] 其中：Pin-管段進(jìn)口壓力;Pnut-管段出口壓力;G-管段內(nèi)流過(guò)的流量;S-管段的 阻力特性。
[0047] 結(jié)果校核單元比較特性辨識(shí)單元傳遞過(guò)來(lái)的100次的S值，若運(yùn)100次的S均方差小 于0.1%，則認(rèn)為辨識(shí)的特性S滿(mǎn)足要求，輸出特性單元對(duì)運(yùn)100個(gè)S求取計(jì)算平均值，作為辨 識(shí)的管段阻力特性結(jié)果輸出；否則令數(shù)據(jù)預(yù)處理單元更新輸入數(shù)據(jù)和/或讓特性辨識(shí)單元 更新辨識(shí)算法，重新進(jìn)行系統(tǒng)特性辨識(shí)，重復(fù)上述步驟，直至最終辨識(shí)的系統(tǒng)特性滿(mǎn)足要 求；
[004引建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性KF辨識(shí)按照如下步驟進(jìn)行：
[0049] 數(shù)據(jù)預(yù)處理單元將1000次不同時(shí)刻的樓棟熱力入口熱量表的耗熱量Q、陰天樓內(nèi) 不開(kāi)窗時(shí)測(cè)量的室內(nèi)平均溫度或者計(jì)算的當(dāng)量室內(nèi)溫度tn、室外平均溫度tw傳遞給特性辨 識(shí)單元，特性辨識(shí)單元按照式(2 )來(lái)計(jì)算建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性，
[0050]
間
[0051] 其中：Q-樓棟熱入口熱量表的耗熱量;tn-陰天樓內(nèi)不開(kāi)窗時(shí)測(cè)量的室內(nèi)平均溫 度或者計(jì)算的當(dāng)量室內(nèi)溫度;U-室外平均溫度。
[0052] 結(jié)果校核單元比較特性辨識(shí)單元傳遞過(guò)來(lái)的1000次KF值，若1000次KF值均方差小 于0.1 %，則認(rèn)為辨識(shí)的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性KF滿(mǎn)足要求，輸出特性單元對(duì)運(yùn)1000次KF值求取 計(jì)算平均值，作為辨識(shí)的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性結(jié)果進(jìn)行輸出；否則令數(shù)據(jù)預(yù)處理單元更新輸 入數(shù)據(jù)和/或讓特性辨識(shí)單元更新辨識(shí)算法，重新進(jìn)行系統(tǒng)特性辨識(shí)，重復(fù)上述步驟，直至 最終辨識(shí)的系統(tǒng)特性滿(mǎn)足要求；
[0053] 數(shù)據(jù)預(yù)處理單元將1000次不同時(shí)刻的閥口處于開(kāi)度k時(shí)流過(guò)閥口的流量G、閥口處 于開(kāi)度k時(shí)閥口進(jìn)口壓力Pin、閥口處于開(kāi)度k時(shí)閥口出口壓力Pout傳遞給特性辨識(shí)單元，特性 辨識(shí)單元按照式(3)來(lái)計(jì)算閥口開(kāi)度處于k時(shí)電動(dòng)閥口的調(diào)控特性KVA):
[0054]
劇
[0055] 其中：KV化)一閥口處于開(kāi)度k時(shí)的閥口特性;G-閥口處于開(kāi)度k時(shí)流過(guò)閥口的流 量;Pin-閥口處于開(kāi)度k時(shí)閥口進(jìn)口壓力;Pout-閥口處于開(kāi)度k時(shí)閥口出口壓力。
[0056] 結(jié)果校核單元比較辨識(shí)出的1000個(gè)KV化），若1000個(gè)KV化)均方差小于0.5%，則認(rèn) 為辨識(shí)的電動(dòng)閥口的調(diào)控特性KV化)滿(mǎn)足要求，輸出特性單元對(duì)運(yùn)1000個(gè)調(diào)控特性值求取 計(jì)算平均值，作為電動(dòng)閥口處于開(kāi)度k時(shí)的調(diào)控特性KV化)的辨識(shí)結(jié)果輸出；否則令數(shù)據(jù)預(yù) 處理單元更新輸入數(shù)據(jù)和/或讓特性辨識(shí)單元更新辨識(shí)算法，重新進(jìn)行系統(tǒng)特性辨識(shí)，重復(fù) 上述步驟，直至最終辨識(shí)的系統(tǒng)特性滿(mǎn)足要求；
[0057] 數(shù)據(jù)預(yù)處理單元將1000次不同時(shí)刻流過(guò)水累的流量Gpump、水累的進(jìn)口壓力Ppump, in、 水累的出口壓力Ppump,DUt、水累電機(jī)的實(shí)測(cè)功率Wpump、電機(jī)的效率％le。傳遞給特性辨識(shí)單元， 特性辨識(shí)單元按照式(4)來(lái)計(jì)算水累運(yùn)行效率％胃，
(4)
[0化引 ' J
[0059] 其中：％ump-水累的實(shí)際運(yùn)行效率;Gpump-流過(guò)水累的流量;Ppump, in-水累的進(jìn)口 壓力;Ppump, DUt-水累的出口壓力;Wpump-水累電機(jī)的實(shí)測(cè)功率;riele。一電機(jī)的效率。
[0060] 結(jié)果校核單元比較辨識(shí)出的1000次的％ump，若1000個(gè)％ump均方差小于0.1%，則認(rèn) 為辨識(shí)的水累運(yùn)行效率％ump滿(mǎn)足要求，輸出特性單元對(duì)運(yùn)1000次水累運(yùn)行效率求取計(jì)算平 均值，作為水累運(yùn)行效率特性％ump的辨識(shí)結(jié)果輸出；否則令數(shù)據(jù)預(yù)處理單元更新輸入數(shù)據(jù) 和/或令特性辨識(shí)單元更新辨識(shí)算法，重新進(jìn)行系統(tǒng)特性辨識(shí)，重復(fù)上述步驟，直至最終辨 識(shí)的系統(tǒng)特性滿(mǎn)足要求；
[0061] 數(shù)據(jù)預(yù)處理單元將1000次不同時(shí)間段鍋爐的產(chǎn)熱量化。iler、天然氣消耗量N、天然 氣的低位熱值qgas傳遞給特性辨識(shí)單元，特性辨識(shí)單元按照式巧)來(lái)計(jì)算鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效 率 nboiler:
[0062]
劇
[0063]其中：Hb oiler-鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效率；Qb oiler-鍋爐的產(chǎn)熱量；N-天然氣消耗量； Qgas-天然氣的低位熱值。
[0064] 結(jié)果校核單元比較辨識(shí)出的1000次的化oiler,若1000個(gè)化。iler均方差小于0.1 %，貝。 認(rèn)為辨識(shí)的鍋爐實(shí)際運(yùn)行效率nbDiler滿(mǎn)足要求，輸出特性單元對(duì)運(yùn)1000次鍋爐實(shí)際運(yùn)行效 率求取計(jì)算平均值，作為鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效率nbDiler的辨識(shí)結(jié)果輸出；否則令數(shù)據(jù)預(yù)處理單 元更新輸入數(shù)據(jù)和/或讓特性辨識(shí)單元更新辨識(shí)算法，重新進(jìn)行系統(tǒng)特性辨識(shí)，重復(fù)上述步 驟，直至最終辨識(shí)的系統(tǒng)特性滿(mǎn)足要求；
[0065] (4)基于已知的實(shí)時(shí)參數(shù)包括但不限于水溫T、壓力P、流量G、熱量Q、耗電量W，天然 氣耗量N和辨識(shí)出的系統(tǒng)特性包括但不限于管網(wǎng)阻力特性S、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)KF、閥口調(diào)控特 性KV，水累實(shí)際運(yùn)行效率％ump，鍋爐實(shí)際運(yùn)行效率化。iler，按照設(shè)定的目標(biāo)管理供熱系統(tǒng)的 運(yùn)行，如通過(guò)辨識(shí)出的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)KF特性來(lái)預(yù)測(cè)樓棟的負(fù)荷，W此為依據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐的 出力，通過(guò)辨識(shí)出的管網(wǎng)阻力特性S來(lái)調(diào)節(jié)管網(wǎng)平衡和預(yù)測(cè)管網(wǎng)故障;通過(guò)辨識(shí)的電動(dòng)閥口 調(diào)控特性KV化)來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)要實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)閥口開(kāi)度的變化，使得控制快速收斂;通過(guò)辨識(shí) 出的鍋爐實(shí)際運(yùn)行效率toiler來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐的燃燒工況；通過(guò)辨識(shí)出的水累實(shí)際運(yùn)行效率 %ump來(lái)改造或調(diào)節(jié)水累；
[0066] (5)對(duì)于采用上述供熱方法來(lái)進(jìn)行供熱的系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模 塊、通訊模塊、中央服務(wù)器、系統(tǒng)特性辨識(shí)模塊和運(yùn)行管理模塊構(gòu)成，其中采集模塊用來(lái)采 集各類(lèi)傳感器和儀表數(shù)據(jù)，通訊模塊負(fù)責(zé)將傳感器和儀表數(shù)據(jù)上傳至中央服務(wù)器，內(nèi)置在 中央服務(wù)器里的系統(tǒng)特性辨識(shí)模塊辨識(shí)出系統(tǒng)特性，并提供給運(yùn)行管理模塊，運(yùn)行管理模 塊按照設(shè)定的目標(biāo)管理供熱系統(tǒng)的運(yùn)行。具體地，各傳感器均帶GPRS通訊模塊，從而傳感器 采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至帶有上述系統(tǒng)特性辨識(shí)的模塊的中央服務(wù)器，中央服務(wù)器通過(guò)內(nèi)置 系統(tǒng)特性辨識(shí)模塊按照前述方法辨識(shí)系統(tǒng)各個(gè)特性，同時(shí)內(nèi)置的運(yùn)行管理模塊按照設(shè)定的 目標(biāo)管理供熱系統(tǒng)的運(yùn)行。如通過(guò)辨識(shí)出的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)KF特性來(lái)預(yù)測(cè)樓棟的負(fù)荷，W此 為依據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐的出力;通過(guò)辨識(shí)出的管網(wǎng)阻力特性S來(lái)調(diào)節(jié)管網(wǎng)平衡和預(yù)測(cè)管網(wǎng)故障； 通過(guò)辨識(shí)的電動(dòng)閥口調(diào)控特性KV化)來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)要實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)閥口開(kāi)度的變化，使得控 制快速收斂;通過(guò)辨識(shí)出的鍋爐實(shí)際運(yùn)行效率nbDiler來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐的燃燒工況;通過(guò)辨識(shí)出的 水累實(shí)際效率％ump來(lái)改造或調(diào)節(jié)水累；
[0067] 應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的實(shí)施例之一而已，用來(lái)描述本發(fā)明原理的 應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特性的情況下，本發(fā)明可W實(shí)施為其他的具體形式。所 述實(shí)施方式無(wú)論從哪一方面來(lái)看都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為僅是作為說(shuō)明性的，而不應(yīng)認(rèn)為是限制性的。 因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)W所附權(quán)利要求為準(zhǔn)，而不是W前述發(fā)明為準(zhǔn)，根據(jù)權(quán)利要求的實(shí) 質(zhì)精神和等效手段所做的變型都落入其范圍之內(nèi)。
[0068] 盡管已經(jīng)利用與目前認(rèn)為是本發(fā)明的最實(shí)用W及優(yōu)選的實(shí)施方式相關(guān)的特性和 細(xì)節(jié)全面地描述了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的各種變化和/或改善，包 括但不限制于大小，材料，形狀，接日形式，接日位置，功能和操作方式，組裝和做出的使用 上的改變，運(yùn)些都不背離在權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的原理和概念。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種供熱的方法，其特征在于:包括W下步驟： (1) 在供熱系統(tǒng)中部署若干傳感器； (2) 利用部署的傳感器，測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)； (3) 利用系統(tǒng)特性辨識(shí)方法，辨識(shí)出供熱系統(tǒng)特性； (4) 基于已知的實(shí)時(shí)參數(shù)W及辨識(shí)出的系統(tǒng)特性，按照設(shè)定的目標(biāo)管理運(yùn)行供熱系統(tǒng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于:所述傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感 器、壓差傳感器、流量傳感器、熱量表、電表、水表、天然氣表中的一種或多種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于:所述測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)包括用戶(hù)室內(nèi)溫度， 室外溫度，供回水溫度，壓力，壓差，流量，熱量，耗電量，耗水量，耗天然氣量中的一種或多 種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于:所述供熱系統(tǒng)特性包括系統(tǒng)管網(wǎng)及設(shè)備 阻力特性、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫特性、閥口的調(diào)控特性、板式換熱器的熱力特性、鍋爐效率、水 累效率中的一種或多種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于:所述的系統(tǒng)特性辨識(shí)方法由數(shù)據(jù)預(yù)處理 單元、特性辨識(shí)單元、結(jié)果校核單元和特性輸出單元四個(gè)步驟構(gòu)成。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元負(fù) 責(zé)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除無(wú)效或壞數(shù)據(jù)，并將可靠的數(shù)據(jù)傳遞給特性辨識(shí)單元;所述 特性辨識(shí)單元依據(jù)內(nèi)置的算法負(fù)責(zé)系統(tǒng)特性的辨識(shí);所述結(jié)果校核單元負(fù)責(zé)對(duì)特性辨識(shí)單 元辨識(shí)出的系統(tǒng)特性進(jìn)行校核;所述特性輸出單元負(fù)責(zé)最終特性的輸出。具體過(guò)程為:所述 的數(shù)據(jù)預(yù)處理單元將傳感器的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和辨識(shí)算法所需的非傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除 無(wú)效或壞數(shù)據(jù)，并將可靠的數(shù)據(jù)傳遞給特性辨識(shí)單元;特性辨識(shí)單元內(nèi)置用于系統(tǒng)特性辨 識(shí)的算法，依據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理單元傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)，辨識(shí)供熱系統(tǒng)的特性，并將辨識(shí)結(jié)果傳遞給 結(jié)果校核單元;結(jié)果校核單元比較辨識(shí)的若干次結(jié)果誤差，確定是否在允許范圍之內(nèi)，若 是，則將系統(tǒng)特性作為辨識(shí)結(jié)果通過(guò)特性輸出單元輸出，否則令數(shù)據(jù)預(yù)處理單元更新輸入 數(shù)據(jù)和/或讓特性辨識(shí)單元更新辨識(shí)算法，重新對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行辨識(shí)，重復(fù)上述步驟，直至 最終辨識(shí)的系統(tǒng)特性滿(mǎn)足要求。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于:所述的供熱系統(tǒng)包括熱源、管網(wǎng)、散熱末 端各個(gè)環(huán)節(jié)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的方法，其特征還在于:在確定系統(tǒng)辨識(shí)方法時(shí)，遵循只要方 法需要就安裝相應(yīng)傳感器的原則，即首先確定需要辨識(shí)的特性，再確定辨識(shí)該特性的方法， 最后根據(jù)該方法確定需要測(cè)量的物理參數(shù)并安裝相應(yīng)的傳感器，從而總能保證需要的特性 能夠辨識(shí)出來(lái)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的方法，其特征還在于:所述的管網(wǎng)阻力特性S辨識(shí)算法可W 通過(guò)管段壓差和管段的流量按照式（1)來(lái)計(jì)算，其中所述的管段壓差和管段流量可W測(cè)量 獲得，也可W通過(guò)測(cè)量部分管段計(jì)算得到；(1) 其中：Pin-管段進(jìn)口壓力;Pnut-管段出口壓力;G-管段內(nèi)流過(guò)的流量;S-管段的阻力 特性。 所述的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性KF辨識(shí)算法可W通過(guò)測(cè)量樓棟的熱量和計(jì)算或測(cè)量的室、內(nèi) 外溫度按照式(2)計(jì)算得到：牌 其中：Q-樓棟熱力入口熱量表的耗熱量;tn-陰天樓內(nèi)不開(kāi)窗時(shí)測(cè)量的室內(nèi)平均溫度 或者計(jì)算的當(dāng)量室內(nèi)溫度;U-室外平均溫度。 所述的閥口調(diào)控特性KV化)辨識(shí)算法可W通過(guò)測(cè)量的閥口兩端壓差和通過(guò)閥口的流量 按照式(3)計(jì)算得到；餅 其中：KV化)一閥口處于開(kāi)度k時(shí)的閥口特性;Gvalve -閥口處于開(kāi)度k時(shí)流過(guò)閥口的流 重;Pvalve, in -閥11處于開(kāi)度k時(shí)閥11進(jìn)口壓力;Pvalve, out -閥11處于開(kāi)度k時(shí)閥11出口壓力。 所述的水累運(yùn)行效率％ump可W通過(guò)測(cè)量的水累進(jìn)出口壓差和通過(guò)水累的流量按照式 (4) 計(jì)算得到；(斟 其中：％?p水累的頭際應(yīng)化效率;Gpump流過(guò)水累的流里_ ; Ppump, in水累的進(jìn)口壓力； Ppump, out水累的出口壓力。 所述的鍋爐的運(yùn)行效率nbDiler可W通過(guò)測(cè)量的鍋爐的天然氣耗量和出口熱量按照式 (5) 計(jì)算得到；間 其中：Hboiler-鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效率；Qboiler-鍋爐的產(chǎn)熱量;N一天然氣消耗量；Qgas - 天然氣的低位熱值。9. 一種根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的供熱方法來(lái)進(jìn)行供熱的系統(tǒng)，其特征在于： 該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、通訊模塊、中央服務(wù)器、系統(tǒng)特性辨識(shí)模塊和運(yùn)行管理模塊構(gòu) 成，其中采集模塊用來(lái)采集各類(lèi)傳感器和儀表數(shù)據(jù)，通訊模塊負(fù)責(zé)將傳感器和儀表數(shù)據(jù)上 傳至中央服務(wù)器，內(nèi)置在中央服務(wù)器里的系統(tǒng)特性辨識(shí)模辨識(shí)出系統(tǒng)特性提供給運(yùn)行管理 模塊，運(yùn)行管理模塊按照設(shè)定的目標(biāo)管理供熱系統(tǒng)的運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】F24D19/10GK105972693SQ201610384029
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】洪蓮
【申請(qǐng)人】北京暖流科技有限公司