用于流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的流體流量控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以及具體來說涉及這類系統(tǒng)中的流體流量控制。
【背景技術(shù)】
[0002]大流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在一些應(yīng)用中能夠消耗大量能量。這種流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示例是地下礦場的通風(fēng)系統(tǒng)。這種通風(fēng)系統(tǒng)能夠包括多個風(fēng)扇，其需要被操作，以便保持充分空氣質(zhì)量以獲得礦場中的健康工作條件。
[0003]按需通風(fēng)(V0D)控制當(dāng)今有時用來降低地下礦場中所消耗的能量。簡言之，V0D意味著，僅當(dāng)需要時才以充分量將新鮮空氣定向到地下礦場的特定位置，以實現(xiàn)健康工作環(huán)境。使用網(wǎng)絡(luò)模型、即描述地下礦場網(wǎng)絡(luò)的流體動態(tài)特性的模型的嘗試已經(jīng)進(jìn)行，但是其遭受礦場的基礎(chǔ)設(shè)施的變化的敏感性，并且要求大工程工作量來調(diào)試。
[0004]W02009/027815公開一種礦場通風(fēng)系統(tǒng)，其建立作為機(jī)械和/或人員位置的實時跟蹤的函數(shù)的動態(tài)通風(fēng)需求，以及其中這種需求經(jīng)由礦場通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)在工作區(qū)中分布，并且在滿足各工作區(qū)的需求的同時使通風(fēng)所需的能量最小化。礦場通風(fēng)系統(tǒng)基于礦場通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測動態(tài)模擬模型連同所模擬控制設(shè)備、例如風(fēng)扇和氣流調(diào)節(jié)器一起進(jìn)行操作。
[0005]但是，礦場的動態(tài)模擬模型的確定是復(fù)雜過程，其必須每當(dāng)修改地址礦場的基礎(chǔ)設(shè)施時重復(fù)進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開的一般目的是使流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電力消耗最小化，同時能夠提供充分流體流量。
[0007]鑒于以上所述，在本公開的第一方面，提供一種通過多個流體機(jī)器來控制流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的流體流量的方法，其中所述方法包括:
a)得到與各流體機(jī)器關(guān)聯(lián)的相應(yīng)當(dāng)前流體流率，
b)得到各流體機(jī)器的當(dāng)前流體機(jī)器速度，
c)得到流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的預(yù)期流體流率，
d)基于當(dāng)前流體機(jī)器速度和得到預(yù)期流體流率所需的流體機(jī)器速度的變化來確定各流體機(jī)器的新流體機(jī)器速度，其中流體機(jī)器速度的變化通過使總流體機(jī)器功率(其是與流體機(jī)器速度的變化相關(guān)的函數(shù))最小化來確定，最小化采用對流體流率、流體機(jī)器壓力和流體機(jī)器速度的限制來執(zhí)行，以及
e)按照新流體機(jī)器速度來控制多個流體機(jī)器的速度，使得獲得流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的最小總流體機(jī)器功率。
[0008]通過本公開，滿足流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的當(dāng)前流體流量要求的流體流率的控制可采用最小總流體機(jī)器功率消耗來得到。
[0009]—個實施例包括存儲各流體機(jī)器的新流體機(jī)器速度的步驟f)。
[0010]一個實施例包括在得到相應(yīng)當(dāng)前流體流率之前，通過根據(jù)經(jīng)驗對多個流體機(jī)器的每個確定流體機(jī)器速度的變化與流體機(jī)器功率的對應(yīng)變化之間的關(guān)系，來確定總流體機(jī)器功率的模型，其中該關(guān)系形成模型的一部分，并且模型用于最小化。
[0011]通過根據(jù)經(jīng)驗對現(xiàn)有流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各流體機(jī)器確定流體機(jī)器速度的變化與流體流率的對應(yīng)變化之間的關(guān)系，能夠得到流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的簡單網(wǎng)絡(luò)識別。當(dāng)流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)過了修改、例如擴(kuò)大時，這個識別過程能夠易于重復(fù)進(jìn)行。所確定關(guān)系能夠用來通過優(yōu)化來確定將要提供給流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的流體機(jī)器的總最小電力，同時能夠提供流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的最小所需流體流量。
[0012]—個實施例包括在確定關(guān)系之前，改變多個流體機(jī)器的每個的流體機(jī)器速度。
[0013]—個實施例包括將輸入信號模式應(yīng)用于多個流體機(jī)器，由此改變多個流體機(jī)器的流體機(jī)器速度，該輸入信號模式按照如下方式來應(yīng)用:使得流體機(jī)器速度的變化與流體機(jī)器功率的對應(yīng)變化之間的關(guān)系能夠?qū)Ω髁黧w機(jī)器來確定。
[0014]按照一個實施例，輸入信號模式使得它允許調(diào)整流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的流體流量，其中跟蹤應(yīng)用于多個流體機(jī)器的步驟。
[0015]按照一個實施例，改變涉及依次改變多個流體機(jī)器的每個的流體機(jī)器速度。
[0016]按照一個實施例，依次改變涉及改變各流體機(jī)器的流體機(jī)器速度，使得每次只有多個流體機(jī)器的一個流體機(jī)器經(jīng)過流體機(jī)器速度的變化。
[0017]—個實施例包括在兩個后續(xù)流體機(jī)器速度變化之間進(jìn)行等待，直到流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的流體流量返回到原始狀態(tài)(其中在改變流體機(jī)器速度之前操作流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))。
[0018]按照一個實施例，確定模型的步驟包括確定限定流體機(jī)器速度的變化與流體機(jī)器功率的對應(yīng)變化之間的關(guān)系的常數(shù)矩陣。
[0019]按照一個實施例，流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是地址礦場的通風(fēng)系統(tǒng)，并且其中流體機(jī)器是風(fēng)扇。
[0020]按照一個實施例，確定模型的步驟包括對多個流體機(jī)器的每個確定流體機(jī)器速度的變化與流體機(jī)器功率的對應(yīng)變化之間的關(guān)系。
[0021]按照本公開的第二方面，提供一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括其上存儲了計算機(jī)代碼的計算機(jī)可讀介質(zhì)，該計算機(jī)代碼在運(yùn)行時執(zhí)行按照第一方面的方法。
[0022]按照本公開的第三方面，提供一種用于包括多個流體機(jī)器的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的流體流量控制的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括:處理系統(tǒng)，設(shè)置成:得到與各流體機(jī)器關(guān)聯(lián)的相應(yīng)當(dāng)前流體流率；得到各流體機(jī)器的當(dāng)前流體機(jī)器速度；得到流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的預(yù)期流體流率；基于當(dāng)前流體機(jī)器速度和得到預(yù)期流體流率所需的流體機(jī)器速度的變化來確定各流體機(jī)器的新流體機(jī)器速度，其中流體機(jī)器速度的變化通過使總流體機(jī)器功率(其是與流體機(jī)器速度的變化相關(guān)的函數(shù))最小化來確定，最小化采用對流體流率、流體機(jī)器壓力和流體機(jī)器速度的限制來執(zhí)行；以及按照新流體機(jī)器速度來控制多個流體機(jī)器的速度，使得獲得流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的最小總流體機(jī)器功率。
[0023]下面將公開附加特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0024]現(xiàn)在作為非限制性示例、參照附圖來說明本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，附圖包括:
圖1示意示出流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示例； 圖2是流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的示意框圖；
圖3示出控制流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的通風(fēng)的方法的流程圖；
圖4是示出圖1的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的風(fēng)扇的依次速度變化的簡圖；以及圖5是識別流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的流體特性的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]為便于說明而不是進(jìn)行限制，以下描述中提出了諸如特定技術(shù)和應(yīng)用之類的具體詳細(xì)資料，以便提供對本公開的透徹了解。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會清楚地知道，可在不合這些具體細(xì)節(jié)的其他實施例中實施本公開。在其他情況下，省略對眾所周知的方法和設(shè)備的詳細(xì)描述，以免不必要的細(xì)節(jié)影響對本描述的理解。
[0026]本公開可用于例如地址礦場的通風(fēng)系統(tǒng)、大樓通風(fēng)系統(tǒng)、區(qū)域加熱/冷卻、例如地址礦場和相似系統(tǒng)的排水系統(tǒng)等的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的流體流量控制，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員會清楚知道的。僅為了便于說明，下面將通過地址礦場的通風(fēng)系統(tǒng)來例示流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但是，本文所公開的方法和系統(tǒng)可同樣順利地在其他流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中實現(xiàn)。
[0027]—般來說，流經(jīng)流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的流體可以是氣體(例如空氣)或者液體(例如水)，這取決于應(yīng)用。
[0028]有益地，本文所提供的方法和控制系統(tǒng)按照如下方式提供流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的流體機(jī)器的控制:使得流體機(jī)器的總功率消耗能夠最小化，同時所提供的流體流量滿足流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的最小所需流體流率。
[0029]取決于應(yīng)用，流體機(jī)器能夠是風(fēng)扇或栗。如果應(yīng)用涉及通風(fēng)，則流體機(jī)器是風(fēng)扇。如果應(yīng)用涉及液體的流體流量控制，則流體機(jī)器是栗。
[0030]在以下公開中，將對地下擅場通風(fēng)系統(tǒng)給出要求保護(hù)的方法的應(yīng)用的示例。但是要注意，當(dāng)前方法和控制系統(tǒng)也能夠用于其他流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，如先前所述。因此要注意，以下所述方法步驟和控制系統(tǒng)(其實現(xiàn)礦場通風(fēng)應(yīng)用中的方法)也能夠按照相似方式來應(yīng)用于涉及氣體和液體流量控制的其他應(yīng)用中，其中在后一種情況下，風(fēng)扇交換為栗。
[0031]圖1示出流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1、即地下礦場的通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施的示例。流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1具有地面5之下的地下基礎(chǔ)設(shè)施3。流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1包括多個井筒7、9和11。井筒7、9、11限定地下基礎(chǔ)設(shè)施3中的不同井筒水平。在當(dāng)前情況下，第一井筒7限定第一井筒水平。第二井筒9限定第二井筒水平。第三井筒11限定第三井筒水平。在各井筒中，唯一流體流率要求可以是必要的，如通過不同流體流率％、02和03所例示。所需流體流率例如可取決于井筒中存在的采礦車。
[0032]例示的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1還包括進(jìn)風(fēng)井13，其從地面5之上延伸并且與地面5之下的井身7、9和11連接。進(jìn)風(fēng)井13具有進(jìn)氣風(fēng)扇13-1，其將空氣從表面大氣提供給地下基礎(chǔ)設(shè)施3。進(jìn)風(fēng)井13可選地還具有一個或多個壓力增加風(fēng)扇13-2，以用于增加地下基礎(chǔ)設(shè)施3中更深處的空氣壓力。流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1還具有通氣井、即出風(fēng)井15，其經(jīng)由通氣風(fēng)扇15-1將廢氣提供給表面大氣。因此，新鮮空氣經(jīng)由進(jìn)氣風(fēng)扇13-1和進(jìn)風(fēng)井13進(jìn)入流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1，其中新鮮空氣在井筒7、9和11中按照氣流要求來分布，以及廢氣經(jīng)由出風(fēng)井15和通氣風(fēng)扇15-1離開流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1，如箭頭A所示。
[0033]流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1可選地能夠還包括與井筒9連接的排氣段、例如排氣段17以及斜坡19、21。采礦能夠在排氣段17和/或井筒7、9、11的任一個中執(zhí)行。斜坡17、19實現(xiàn)設(shè)備、例如采礦車等從一個水平到另一個水平的移動。在