CN105045225A - 基于无中心网络的水泵系统、水泵控制器及控制方法 - Google Patents

基于无中心网络的水泵系统、水泵控制器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于无中心网络的水泵系统、水泵控制器及水泵系统的控制方法，该方法包括：为水泵系统中的每个水泵分别设置一个控制器，并将所有控制器互联以形成无中心网络；当判断达到一定的触发条件时，由该水泵控制器发起调节任务；水泵控制器开始与其相邻的水泵控制器进行交互；经过若干次交互之后整个系统达到预定的收敛条件，确定每台水泵优化后的运行参数，根据优化后的运行参数控制相应水泵达到相应的运行状态。本发明的方法基于无中心网络，使各并联水泵平等地自主协调完成控制目标，分布式地计算出优化控制方案，降低了传统控制形式的人工配置调试的工作量，实现了控制设备的即插即用，提高了系统的控制效率、鲁棒性及可扩展性。

Description

基于无中心网络的水泵系统、水泵控制器及控制方法
技术领域
本发明涉及建筑节能和智能控制技术领域，特别是涉及一种基于无中心网络的水泵系统、水泵控制器及控制方法。
背景技术
在中央空调水系统中，通常使用多台变频水泵并联，通过调节水泵的启停状态和水泵的转速来满足系统末端的需求。
在现有的水泵控制系统中，通常采用集中控制的方式，即采用一台控制器控制所有并联的水泵。但是由此导致的后果是：如果要实现并联水泵的优化控制，需要将所有并联水泵的性能参数由自控厂商写入控制器，而水泵详细的性能参数又是水泵设备生产厂商不愿公开的，因此可操作性差。此外，这种集中式的控制方式需要对控制器和水泵进行手动配置，带来大量的现场调试工作，扩展性也比较差。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于无中心网络的水泵系统控制方法。该方法具有控制效率高、鲁棒性好且扩展性佳的优点。
本发明的另一个目的在于提出一种基于无中心网络的水泵系统。
本发明的再一个目的在于提出一种水泵控制器。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种基于无中心网络的水泵系统控制方法，包括以下步骤：为所述水泵系统中的每个水泵分别设置一个控制器，并将所有控制器互联以形成无中心网络；当水泵控制器判断达到一定的触发条件时，则由该水泵控制器发起调节任务；若系统中存在发起调节任务的水泵控制器，则所述系统中的水泵控制器开始与其相邻的水泵控制器进行信息交互；经过若干次信息交互之后整个系统达到预定的收敛条件，从而确定每台水泵优化后的运行参数，所述控制器根据优化后的运行参数控制相应水泵达到相应的运行状态；若系统中没有发起调节任务的水泵控制器，则保持水泵运行参数不变。
根据本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统控制方法，利用各并联水泵带通信功能的控制器组建的无中心网络，使各并联水泵通过自主协商来决定各台水泵的启停和转速，同时使得并联水泵总体能效最优。本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统控制方法，至少具有以下优点：
1.由水泵设备生产厂商将水泵性能参数内置在控制器中，解决了保密性问题，从而解决了传统集中式控制方式中自控厂商与设备厂商沟通环节的问题，也使得基于设备参数的优化控制成为可能，调高水泵的控制效率。
2.现场中仅需将拓扑上相邻的水泵对应的控制器进行通信连接，并联水泵即可通过自主协同，高效地完成控制目标，避免了传统集中式控制方式中自控厂商介入的繁琐的人工配置、调试环节，也能做到设备的即插即用，增强了系统的灵活性、可扩展性。
3.在理论上保证了对于给定的控制目标，算法收敛的结果是水泵整体性能最优，即水泵开启的台数和开启水泵的运行转速是最优的，可提高水泵的运行效率。
另外，根据本发明上述实施例的基于无中心网络的水泵系统控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，每台运行中的水泵控制器均可以发起调节任务，其余水泵控制器配合所述调节任务完成系统运算。
进一步地，若多台水泵控制器在相同或相近的时间内都发起调节任务，则按照每个调节任务分别进行系统运算，然后再通过仲裁机制决定执行哪个调节任务的运算结果。
进一步地，若多台水泵控制器在相同或相近的时间内都发起调节任务，则先通过仲裁机制选出一个发起者，然后执行由该发起者发起的调节任务。
进一步地，所述仲裁机制包括人工指定优先级、抽签、抢令牌、随机指定中的一种或多种。
进一步地，所述一定的触发条件为：由所述控制器采集到的相应水泵当前的压差测量值与压差设定值的偏差绝对值超出了预设压差偏差阈值。
进一步地，所述一定的触发条件为：所述水泵控制器达到了预设的控制周期。
进一步地，所述一定的触发条件为：系统的能耗需要进行优化。
进一步地，发起调节任务的水泵控制器执行如下步骤：A.所述控制器参考当前实际工作点，以目标效率点为效率调节预期，计算得到新的水泵流量和流量调节余量；B.所述控制器将效率调节预期和流量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的水泵控制器。
进一步地，收到传递信息的水泵控制器执行以下步骤：C.比较接收到的效率调节预期和对应水泵当前的效率调节预期，参考收到的流量调节余量，运算得到新的效率调节预期；D.根据新的效率调节预期及接收到的流量调节余量，计算得到新的水泵流量和新的流量调节余量；并执行下述步骤之一：D1：若新的流量调节余量的绝对值高于预设调节余量阈值，表明仍未达到调节目标，将新的效率调节预期和新的流量调节余量写入传递信息并发送给相邻控制器；D2:若新的流量调节余量的绝对值低于预设调节余量阈值，则再执行下述步骤之一：D2a：若系统能耗等于或低于本次调节任务发起之前，则不再发送传递信息；D2b：若系统能耗高于本次调节任务发起之前，则将新的目标效率点设定为效率调节预期，计算得到新的水泵流量和新的流量调节余量；所述控制器将新的效率调节预期和新的流量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的水泵控制器。
进一步地，所述目标效率点在计算过程中可变。
进一步地，水泵控制器在计算新的水泵流量时令水泵不出现频繁启停的情况。
进一步地，判断是否达到预定的收敛条件的过程包括如下步骤：所有接收到传递信息的控制器，在接收到传递信息的瞬间开始计时，并执行下述步骤之一：F1：在预定收敛周期内如果后续没有收到其它相邻控制器的传递信息，则判定达到预定的收敛条件；F2：在预定收敛周期内如果后续收到了其它相邻控制器的传递信号，则重新计时。
进一步地，所述信息交互的过程先确定每台水泵是否开启再确定开启的水泵的具体流量。
进一步地，确定每台水泵是否开启的步骤进一步包括如下步骤：整个系统的控制器形成一条链路，由链首起始向链尾依次传递信息，所述信息中包括各水泵分别工作在最高效率点时的流量，链尾计算出每台水泵工作在最高效率点或关闭时的所有组合下对应的系统总流量，并选出总流量最满足要求的两种组合，并将数据依次回传至链首,此时各水泵控制器知晓其是否应该开启。
进一步地，所述总流量最满足要求指的是在满足水泵不频繁启停的情况下总流量最接近系统总流量需求。
进一步地，确定每台水泵是否开启时在满足水泵不发生频繁启停的前提下执行如下步骤：为每台水泵设置一初始开启概率；每台水泵控制器均发起全局加权求和任务，所述全局加权求和任务为每个水泵自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的流量的结果之和；每台水泵控制器收到除自己之外的其他水泵的加权和之后，比较该结果与加上自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的流量的结果，如果加上之后的结果比不加的结果更靠近系统总流量需求，则表明自己加入会更好，因而将自己的开启概率增大；否则，将自己的开启概率降低；经过若干次迭代每个水泵的开启概率趋于稳定，开启概率收敛为1或者大于某一预设阈值的水泵的状态设为开启；开启概率收敛为0或者小于某一预设阈值的水泵的状态设为关闭。
进一步地，所述确定开启的水泵的具体流量的步骤进一步包括如下步骤：
整个系统的水泵控制器形成一条链路，由链首依次向链尾发送传递信息，所述传递信息包括等值的功耗对流量的导数及各水泵在该导数下对应的流量；链尾对系统总流量求和，若其高于系统总流量需求，且偏差绝对值超过预定阈值则将传递信息中的功耗对流量的导数降低，重新在链路中发送传递信息；若其低于系统总流量需求，且偏差绝对值高于预定阈值，则将传递信息中的功耗/流量导数增大，重新在链路中发送传递信息；若其与系统总流量需求的偏差绝对值低于或等于预定阈值，则不再发送传递信息，此时系统收敛。
进一步地，链路中的链首和链尾在信息交互过程中可变。
进一步地，在达到预定的收敛条件时，所有控制器根据水泵流量值计算水泵的启停状态和/或水泵的转速，并将对应水泵变更为新的运行参数。
进一步地，所述无中心网络的实现形式为有线网络和无线网络中二者之一或者二者的组合。
进一步地，多个所述控制器中的控制算法相同。
进一步地，所述控制器通过控制与所述水泵相连的变频器来变更对应水泵的运行参数。
进一步地，所述压差测量值的测量位置根据控制的需求而指定。
进一步地，所述压差测量值指的是水泵的进口和出口之间的压差值或者末端系统的某个支路的压差值或者分集水器之间的压差值。
进一步地，根据水泵的性能曲线计算水泵的流量。
进一步地，水泵性能曲线被输入到水泵控制器中。
进一步地，水泵的性能曲线可变，改变的方式包括：人工定期对水泵性能进行测试标定并手动修改；或者控制器内部加入自学习算法，在水泵运行的过程中，自动检测水泵性能并调整水泵的性能曲线。
本发明第二方面的实施例公开了一种基于无中心网络的水泵系统，包括：多个水泵，所述多个水泵并联设置；多个控制器，所述多个控制器一一对应地与所述多个水泵相连；所述水泵系统利用如上述实施例所述的控制方法来运行。
根据本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统，利用各并联水泵带通信功能的控制器组建的无中心网络，使各并联水泵通过自主协商来决定各台水泵的启停和转速，同时使得并联水泵总体能效最优。本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统，至少具有以下优点：
1.由水泵设备生产厂商将水泵性能参数内置在控制器中，解决了保密性问题，从而解决了传统集中式控制方式中自控厂商与设备厂商沟通环节的问题，也使得基于设备参数的优化控制成为可能，调高水泵的控制效率。
2.现场中仅需将拓扑上相邻的水泵对应的控制器进行通信连接，并联水泵即可通过自主协同，高效地完成控制目标，避免了传统集中式控制方式中自控厂商介入的繁琐的人工配置、调试环节，也能做到设备的即插即用，增强了系统的灵活性、可扩展性。
3.在理论上保证了对于给定的控制目标，算法收敛的结果是水泵整体性能最优，即水泵开启的台数和开启水泵的运行转速是最优的，可提高水泵的运行效率。
本发明第三方面的实施例公开了一种水泵控制器，所有水泵控制器互联以形成无中心网络，当水泵控制器判断达到一定的触发条件时，所述水泵控制器用于发起调节任务，在系统中存在发起调节任务的水泵控制器时，所述水泵控制器开始与其相邻的水泵控制器进行信息交互，并经过若干次信息交互之后达到预定的收敛条件，从而确定每台水泵优化后的运行参数，所述水泵控制器根据优化后的运行参数控制相应水泵达到相应的运行状态，以及在系统中没有发起调节任务的水泵控制器时，保持相应的水泵运行参数不变。
根据本发明实施例的水泵控制器，使各并联水泵平等地自主协调完成控制目标，分布式地计算出优化控制方案，降低了传统控制形式的人工配置调试的工作量，实现了控制设备的即插即用，提高了系统的控制效率、鲁棒性及可扩展性。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统控制方法的流程示意图。
图2是本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统的结构示意图。
图3是本发明实施例的水泵的压差测量值的设置位置示意图。
图4是本发明实施例1的水泵系统控制算法的具体逻辑框图
图5是本发明实施例1的某个水泵发起调节任务之后的迭代计算过程。
图6是本发明实施例1的迭代计算过程中另外一种信息传递的流向示意图。
图7是本发明实施例1的水泵在迭代计算过程中的一个状态变化示意图。
图8是本发明实施例1的水泵在迭代计算过程中的另一个状态变化示意图。
图9是本发明实施例2的确定水泵开启组合时的金字塔结构示意图。
具体实施方式
下面根据说明书附图对本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统控制方法进行更为详尽的说明。
实施例1：
如图1所示，根据本发明一个实施例的基于无中心网络的水泵系统控制方法，包括以下步骤：
S101：为水泵系统中的每个水泵分别设置一个控制器，并将所有控制器互联以形成无中心网络。
其中，无中心网络指网络中的每个节点的地位是平等的，整个网络是扁平的，没有中心或首脑的概念，该网络可以是链状的，可以是环状的，还可以是网格状或星形的，即网络中的所有节点之间以某种拓扑关系互联，而在拓扑关系上互联的节点之间进行信息传递，在拓扑关系上不关联的节点间不进行信息交互。对本发明实施例的水泵系统而言，无中心网络中的每个水泵的地位均是平等的，各并联水泵通过相应的控制其平等地自主协调完成控制目标，分布式地计算出优化控制方案，这样，可以降低传统控制形式的人工配置调试的工作量，实现控制设备的即插即用，提高系统的控制效率、鲁棒性及可扩展性。例如：如果新增水泵，只需要将其与其它的水泵并联，然后对新增水泵设置一个与其它控制器相同的控制器，并将该控制器加入上述的无中心网络中。
图2是本发明一个实施例的基于无中心网络的水泵系统的结构示意图。如图2所示，水泵系统中包括n(通常n为大于1的正整数)个并联的水泵100，每个水泵100配置有一个控制器200。需要说明的是，在实际应用中可能会遇到水泵系统中局部设置有若干个串联的水泵的情况，此时仅需要根据流体力学知识将这若干个串联水泵等效为单个水泵即可，从而可以为等效后的水泵配置一个控制器200。
结合图2所示，多个控制器形成的无中心网络的实现形式可以为有线网络和无线网络中二者之一或二者的组合。也就是说，多个控制器200之间可以通过有线网络、无线网络或者结合有线无线两种形式的综合网络进行连接，构成无中心网络。需要说明的是，本发明实施例中的无中心网络可以采用多种通信协议进行通信，只要能够保证通信的实时性和有效性即可，也就是说，本发明实施例的无中心网络不限定于任何具体的通信控制协议，只要能进行满足要求的网络通信和控制即可，由此，此处的节点控制网络或者网络可以以较为广泛的技术领域中含义来进行理解和限定。
再次结合图2，各个控制器200还可以与相应的压差传感器400相连，以便从相应的压差传感器400中获取传递的压差信号，控制器200还可以与水泵的变频器300相连，以便通过控制相应的变频器300实现水泵100运行参数的改变。即控制器200可以通过控制与水泵相连的变频器来变更对应水泵的运行参数。
S102：当某个水泵控制器判断达到一定的触发条件时，则由该水泵控制器发起调节任务。
在本发明的具体示例中，每台运行中的水泵对应的控制器均可以发起调节任务，当其中一台水泵控制器发起调节任务时，其余的水泵控制器则配合该控制器完成系统的运算。
此外，由于本发明实施例中的多个控制器构建的是无中心网络，每个控制器运行的控制程序都是相同的，因此，有可能在相同或相近的时间内，多个水泵的控制器均满足任务发起条件而发起调节任务，针对这种情况，系统需要设置相应的处理机制，在本发明的一个实施例中，可以通过如下两种方式进行处理。
一、先计算后处理的仲裁机制，具体而言，首先，针对每个调节任务分别计算一遍，几个无中心控制器连接组成了无中心计算网络，等同于一个操作系统，该系统下支持多任务并行处理，因而当有多个控制器同时发起调节任务时，系统可以同时运算，得到多个结果。然后再通过仲裁机制，选出应该执行哪个调节任务的结果。
二、先处理后计算的仲裁机制，具体而言，首先通过仲裁机制确定谁来发起调节任务，然后由它发起调节任务，即：当遇到多个控制器同时发起调节任务时，先通过仲裁机制选出一个发起者，然后由它发起调节任务。
由于先处理后计算的仲裁机制首先确定由哪一个控制器发起调节任务，因此，相对于第一种先计算后处理的仲裁机制，计算量少，因此，在多数情况下，可以使用第二种先处理后计算的仲裁机制以减少计算量。
在本发明的一个实施例中，仲裁机制的形式也是多样的，包括但不限于以下几种方式：事先由人工指定优先级，运行过程中按照设定好的优先级来决定采取哪种运算结果、抽签、抢令牌、随机指定等等。
其中，仲裁方式是为了保护水泵不要频繁启停，无论哪台水泵发起的调节任务，其得到的结果可能都是最优结果，但系统中一般会有多台相同型号的水泵，如T1，T2，T3，三台同型号的水泵，计算得到的几组结果是开启[T1，T2]，[T1，T3]，[T2，T3]，而当前正在运行的是T1和T2这两台水泵，为了避免水泵的频繁启停、频繁切换，仲裁结果应该选择开启[T1，T2]对应的方案。
关于触发条件，在本发明的具体示例中，触发条件可以有多种形式，如下面的(1)、(2)和(3)的形式。
(1)可以是由控制器收集到的水泵压差测量值与压差设定值之间的偏差绝对值超出了预设的压差偏差阈值，即水泵的工作状态不能满足末端对压差的需求了，这时需要对水泵的工作点进行调整以便满足末端用水设备对压差的需求。
如图3所示，水泵压差测量值所指的压差既可以是水泵的进、出口之间的压差△H4，也可以是末端网络中的最不利环路处的压差△H1，或末端网络中某支路的压差△H2，或者分集水器之间的压差△H3，可以理解的是，具体测量哪个位置的压差可以根据控制需求的不同而灵活设置的。
(2)可以根据时间来确定，例如为每个水泵控制器设定一个控制周期，每过一定的时间就由该水泵控制器发起一次调节任务；
(3)可以是根据系统的能耗来触发，例如系统在自动运行期间，受到了外界的干预，如人工手动进行了调节，则可能造成满足压差的需求且控制周期还没到但运行状况并非能耗最优的情况，因而需要从优化能耗的角度来触发调节。可以理解的是，如何根据能耗来触发也可以有多种判断方法。
S103：当系统中存在发起调节任务的水泵控制器时，系统中的水泵控制器开始与其相邻的水泵控制器进行信息交互。
信息交互的过程是一个迭代计算的过程，下面根据图4至图8具体说明这一信息交互的迭代计算过程。
图4是本发明一个实施例的信息交互过程的基本逻辑框图，图5是本发明实施例的在某个水泵控制器发起调节任务之后各个水泵控制器之间进行数据交互及迭代计算的具体过程。
如图5所示，每个长框表示在所有水泵中完成的一次迭代，在该示例中，包括四台水泵，长框顶部的数字是每台水泵迭代前的流量值(如最上方的长框顶部的数字37.42)，该流量值是水泵自身根据内嵌的模型和测得的扬程计算得到的，长框底部的数字是其完成本轮迭代后的流量值(如最上方的长框底部的数字54.09)；箭头的指向表示水泵之间交互的信息流向，箭头上面的值是流量调节余量ΔG，下面的是效率调节预期ε。
结合图4和图5，初始的工况为四台水泵均在运行，初始的流量均为37.42L/s，此时出现了压差不满足设定值的需求的状况，任一运行中的水泵发现了这一状况，因而发起调整任务，该示例中是由2号水泵发起调节任务的。2号水泵此时的初始目标效率点为效率最高点，即效率调节预期ε＝1，计算当其工作点调整到效率调节预期ε为1时，其承担的流量为54.09L/s，图7和图8显示的是水泵的性能曲线，横坐标为水泵的流量，纵坐标为水泵的效率，水泵根据该性能曲线可以计算出在效率调节预期下水泵的流量。如图7所示，1点为初始运行的工况点，2点为调整后的最高效率点，此时2号水泵对应的控制器向外传递的信息为流量调节余量ΔG＝-16.67L/s，效率调节预期ε＝1，所谓流量调节余量是指水泵当前流量与流量设定值的差值。
3号水泵收到该信息后(实际为3号水泵对应的控制器收到该信息后)，将收到的效率调节预期与自己上一次的效率调节预期进行比较，此时3号泵是第一次调节，上一次的效率调节预期空缺为0，因此效率调节预期值不同，则采用邻居水泵传递给它的效率调节预期，计算出它调整后的流量54.09L/s，然后将此时的流量调节余量ΔG＝-33.34L/s，即自己的流量调节余量加上邻居传递给他的流量调节余量和效率调节预期ε＝1传递给它的邻居4号泵。
4号水泵的计算逻辑与3号水泵相同，此处不做赘述。调整完后将更新的信息传递给1号泵。
1号水泵收到的流量调节余量为-50.01L/s，大于它当前运行的流量37.42L/s，因而1号水泵计算得出其新的流量应为零，并将更新后的流量调节余量ΔG＝-12.59L/s和效率调节预期ε＝1传递给2号水泵。
2号水泵收到信息后，将收到的效率调节预期与自己上一次的效率调节预期ε＝1进行比较，是相同的，但是流量调节余量并没有收敛，因而根据收到的流量调节余量对效率调节预期进行调节，如图7或图8所示，如若流量调节余量为负值，即当前的流量大于流量设定值，则将效率调节预期向左调整，降低自己承担的流量；如若流量调节余量为正值，即当前的流量小于流量设定值，则将效率调节预期向右调整，提高自己承担的流量；
其中，在以上描述中，目标效率值的调整可以是定步长的，即每次调整的步长可以为0.01或者更少；当然，调节过程也可以是变步长的，步长可以根据流量调节余量的大小采用二分法或下降法，可以达到更快的收敛速度。结合图5所示，在该示例中，调整后的效率调节预期为0.95，对应的流量调节余量ΔG＝-9.42L/s，2号水泵将这两个信息作为传递信息传递给3号水泵。
依次类推，每个水泵收到邻居传来的信息后，都根据相同的逻辑进行调整，当流量调节余量满足设定的收敛条件|ΔG|<δ时，即流量调节余量的绝对值小于预设调节余量阈值时该水泵控制器判断系统能耗是否优于本次调节任务发起之前，若优于本此调节任务之前，则该水泵控制器认为此次计算收敛且有效，从而不再向外传递信息，优于的概念是调节后系统的能耗等于或者低于调节前；若系统能耗还高于本次调节任务发起之前，则该水泵控制器重新设定目标效率点，此次目标效率点低于初始的目标效率点，再次向外发送传递信息，重新开始计算直到系统达到收敛，而此处的目标效率点的调节可以是定步长调节，如初始为1，后面依次为0.99，0.98，0.97。依次类推，当然目标效率点的调节也可以是变步长的。
需要说明的是，为了避免水泵频繁的启停，控制器需要在计算新的水泵流量时考虑是否会导致水泵频繁开启，例如：若在一定时间内(如半个小时以内)水泵曾开启则计算出的水泵流量不会为零，即曾经在短时间内开启过的水泵不会做出我要关闭的决策，而若在一定时间内曾关闭则计算出的水泵流量不会大于零，即曾经在短时间内关闭过的水泵也不会做出我要开启的决策。
水泵的信息传递方向可以有多种形式，在上述示例中，水泵的信息传递方向是由2号泵传递给3号水泵，3号泵传递给4号水泵，4号泵再传递给1号水泵，但是，这种信息传递的方向不是固定且唯一的，也可以是其它的信息传递方向，如图6所示，可以是由1号水泵传递给2号水泵，2号水泵传递给3号水泵，3号水泵传递给4号水泵，4号水泵再传递给3号水泵，3号水泵传递给2号水泵，2号水泵传递给1号水泵等等，也就是说，这种信息的流动方向是灵活可变的。
S104：当系统达到预定的收敛条件时，确定每台水泵优化后的运行参数，控制器根据确定的运行参数计算出水泵的启停状态和/或转速，并由控制器将水泵改变至新的运行状态。
在步骤S103中提到了单个控制器的收敛，这是整个系统收敛的前提条件，当某一个控制器收到邻居传入的传递信息之后，根据接收到的信息进行计算，计算出的流量调节余量的绝对值小于设定的流量调节余量阈值，并且当前系统的效率(传递的过程中可以实时计算更新)不比调节之前的效率低(或者说系统的能耗不比发起调节任务之前高)，则该控制器认为计算收敛且有效，从而不再向外传递信息；其次是系统的收敛：当系统中某个控制器接收到传递信息之后则开启计时器，如果在给定的时间周期内没有控制器再收到邻居传递的信息，即没有新的迭代计算刺激，则系统收敛，每个控制器当前保存的运算结果即为最终结果，作为控制信号输出。
S105：若系统中没有发起调节任务的水泵控制器，则系统中的水泵保持原来的运行参数不变。
在上述计算过程中，需要的水泵性能曲线或水泵性能参数、压差设定值、预设压差偏差阈值和预设流量调节余量阈值等均可以内置到水泵的控制器当中。
需要说明的是，由于水泵性能曲线或水泵性能参数通常为水泵生产商的商业机密，一般不愿被公开。在本发明的实施例中，可以由水泵系统管理者先将控制器寄送给水泵生产商让其保密地输入水泵性能参数然后再拿回来安装，或者水泵系统管理者邀请水泵生产商来现场后保密地向控制器输入水泵性能参数。这样便解决了保密性的问题。在有些情况下随着设备的运行，设备的性能会发生变化，出现一定程度的衰减，因而控制器内的设备性能参数是可以修改的，修改方式可以是人工定期对设备性能进行测试标定，手动修改；也可以在控制器内部加入自学习算法，在设备运行的过程中，自动检测设备性能，调整设备的性能参数。
另外，压差设定值可以由水泵系统管理者根据水泵实际安装地点、应用场合来设定。例如，位于高层楼层的浴室水龙头对应的水泵的压差设定值应该比较大；位于底层楼层的绿化区滴灌水龙头对应的水泵的压差设定值比较小。
根据本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统控制方法，利用各并联水泵带通信功能的控制器组建的无中心网络，使各并联水泵通过自主协商来决定各台水泵的启停和转速，同时使得并联水泵总体能效最优。本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统控制方法，至少具有以下优点：
1.由水泵设备生产厂商将水泵性能参数内置在控制器中，解决了保密性问题，从而解决了传统集中式控制方式中自控厂商与设备厂商沟通环节的问题，也使得基于设备参数的优化控制成为可能，调高水泵的控制效率。
2.现场中仅需将拓扑上相邻的水泵对应的控制器进行通信连接，并联水泵即可通过自主协同，高效地完成控制目标，避免了传统集中式控制方式中自控厂商介入的繁琐的人工配置、调试环节，也能做到设备的即插即用，增强了系统的灵活性、可扩展性。
3.在理论上保证了对于给定的控制目标，算法收敛的结果是水泵整体性能最优，即水泵开启的台数和开启水泵的运行转速是最优的，可提高水泵的运行效率。
需要说明的是，在实际应用中，也可能出现只安装一台水泵的情况，即图2所示的水泵控制器检测出没有邻居的情况。在这种情况下，由于只有一台水泵，在工作时必然开启，不存在通过水泵之间相互协同的问题。此时可以根据水泵的性能参数、当前水泵的实际工作点，计算出当前管网系统的阻力系数，进而直接求出达到控制目标所需要的水泵的转速。
实施例2：
水泵之间进行信息交互的具体方式(即上述步骤S103)还可以采用另外的算法，例如优化分配的方法。具体而言，本发明实施例中的水泵系统具有一个总和约束，即水泵的总流量应该满足末端对流量的总需求X0，于是问题便转化为如何在满足总和约束时，将这些流量合理地分配到各台水泵以便水泵系统的总功耗是最低的。在确定优化分配的方案时，可以先确定出水泵的开启组合，再确定开启的水泵的具体的流量。经过数学推导，当水泵的开启组合确定后，总流量在各台水泵之间如何最优分配的问题变得很简单，即按各水泵能耗函数关于流量的导数相等的原则进行分配。
另外，确定水泵的开启组合可以采用多种方式。
方式1，首先通过生成树过程将所有的水泵控制器形成一条链路，链两端分别为起始节点v1和终止节点vm，或者称为链首及链尾，然后沿着链逐点计算，终止节点计算之后做最终决策，再逐点回传结果。整个搜索过程一次完成，无需循环迭代，具体算法为：
1)链首发起任务，传播生成树(链)指令，直至链尾；
2)由链尾逐点回传生成树指令，完成生成树的建立；
3)在链首开始计算并向外传递如下信息，自己关闭时的值X0和自己开启时的值X0-x1，x1为链首水泵工作在最佳效率点时的流量，并逐点执行下面的操作；
4)各节点收到信息后(是一个包含k个数的数组)，针对其中的每个数，计算自己加入和不加入的值，然后将新的数组(为包含2k个数的数组)发给它的邻居节点；
5)末端的节点收到数据后，在内部计算，找到距离X0最近的两组组合，然后将这两组组合向回传递给所有节点。
6)每个节点都知道自己是否应该的启停状况，然后开启的节点开始计算最优的流量分配。
该方式采用逐点计算，每个节点同时考虑参与或不参与组合两种情况，从而形成一个金字塔形的架构，如图9所述。意味着传到最后一个节点，最后一个节点完成组合计算后，共有2m个组合，其中包括了全部不参与的情况。所以这个算法在有限的步骤内罗列了所有组合情况，是完备的。
末端的节点在选择最接近X0的两个组合时实际上是选择前一个节点传递来的流量值中最接近零的两种组合，其中一个大于零，一个小于零，这两个流量值所对应的水泵的开启组合就是后续进一步计算最优流量分配时的备选方案，获得备选方案后系统会针对每一个备选方案分别计算最优的流量分案，再通过仲裁选择其中一种方案。
进一步地，在末端节点选择距离X0最近的两组组合时，如果刚好所选出的组合会导致水泵出现频繁启停的状况，则出于保障设备安全运行考虑，这样的组合将不被选择，末端节点会退而求其次，选择不会令设备出现频繁启停的组合，哪怕这样的组合并不是距离X0最近的。下面介绍如何在开启的水泵中分配流量。
更进一步地，当水泵的开启组合确定后，总流量在各台设备之间如何最优分配的问题变得很简单，即各水泵能耗函数关于流量的导数相等的原则进行分配。因此在各个水泵控制器之间传递的是该相等的导数，在某次迭代中，各开启的水泵根据收到的值计算出自己对应的承担的流量(根据能耗-流量关系曲线计算而得，而该曲线可以通过水泵的性能参数或者性能曲线获得)，然后对各开启水泵的流量全局求和，如果大于流量总需求X0的要求，则减小导数值；如果小于流量总需求X0的要求，则增大导数值。然后各水泵根据收到的新的导数值，重新计算各自的流量，进行迭代(上述步骤依然属于步骤S103的范围)。因为导数和能耗值的关系是单调的，所以该迭代调整过程很快收敛(即步骤S104所描述的系统达到预定的收敛条件并确定每台水泵优化后的运行参数)。
实施例3：
实施例2中介绍了确定水泵的开启组合(即步骤S103中的一部分)的第一种算法(即方式1)，本实施例介绍确定水泵的开启组合的第二种算法，即方式2。
该算法是每个水泵控制器有一个初始的开启概率，如0.5，在某水泵控制器发起计算任务后，每个水泵控制器(或称节点vi)执行以下规则：
(1)节点vi发起全局加权求和任务，即每个节点自己的开启概率乘以自己的xi *(水泵在最优效率点时的流量)的结果之和；
(2)节点vi收到除自己之外的其他节点的加权和之后，比较该结果与加上自己的开启概率乘以自己的xi *的结果，如果加上之后的结果比不加的结果更靠近X0，则表明自己加入会更好，因而将自己的开启概率增大；否则，将自己的开启概率降低；
(3)这样经过一定的迭代次数之后，每个节点的开启概率会趋于稳定，开启概率收敛为1或者大于某一预设阈值的节点会开启；开启概率收敛为0或者小于某一预设阈值的节点会关闭。
在方式2中，实际上每个节点都在发起全局加权求和的计算任务，其中可以调节的为自己开启概率进行调整的规则以及每次概率调整的方式、幅度。
需要说明的是，为了保障设备安全运行，不出现频繁启停的状态是优先级很高的准则，因此水泵是在不发生频繁启停的前提下进行上述的运算过程，换句话说每台水泵均知晓其在短时间之内是否曾经开启或者关闭，因此在运算的过程中不会做出令自己频繁启停的决策，例如一台刚刚关闭的水泵在参与新的调节任务计算时可能会直接将自己置为关闭状态，而不会出现令自己的开启概率趋近于1的情形。
通过上述算法确定水泵的开启组合之后可以采用如实施例2中介绍的算法来确定开启的水泵的具体的流量。
另外，实施例2和实施例3中所介绍的算法算出的优化后的水泵的运行参数就是理论上的最优解，因而不再需要判断系统的总能耗是否比发起调节任务之前降低，但是在确定水泵的开启组合时也需要经过仲裁的过程，以便保护水泵不要频繁的启停，例如在确定水泵的开启组合时不会将短时间内曾经开启/关闭过的水泵设定为关闭/开启的状态。
根据本发明实施例的基于无中心网络的水泵系统控制方法，使各并联水泵平等地自主协调完成控制目标，分布式地计算出优化控制方案，降低了传统控制形式的人工配置调试的工作量，实现了控制设备的即插即用，提高了系统的控制效率、鲁棒性及可扩展性。
进一步地，结合图2所示，本发明的实施例公开了一种基于无中心网络的水泵系统，其特征在于，包括：多个水泵100和多个控制器200。
其中，多个水泵100并联设置；多个控制器200一一对应地与多个水泵100相连，所述水泵系统利用如上述实施例所述的控制方法来运行。
如图2所示，水泵系统中包括n(通常n为大于1的正整数)个并联的水泵100，每个水泵100配置有一个控制器200。需要说明的是，在实际应用中可能会遇到水泵系统中局部设置有若干个串联的水泵的情况，此时仅需要根据流体力学知识将这若干个串联水泵等效为单个水泵即可，从而可以为等效后的水泵配置一个控制器200。
结合图2所示，多个控制器形成的无中心网络的实现形式可以为有线网络和无线网络中二者之一或二者的组合。也就是说，多个控制器200之间可以通过有线网络、无线网络或者结合有线无线两种形式的综合网络进行连接，构成无中心网络。需要说明的是，本发明实施例中的无中心网络可以采用多种通信协议进行通信，只要能够保证通信的实时性和有效性即可，也就是说，本发明实施例的无中心网络不限定于任何具体的通信控制协议，只要能进行满足要求的网络通信和控制即可，由此，此处的节点控制网络或者网络可以以较为广泛的技术领域中含义来进行理解和限定。
再次结合图2，各个控制器200还可以与相应的压差传感器400相连，以便从相应的压差传感器400中获取传递的压差信号，控制器200还可以与水泵的变频器300相连，以便通过控制相应的变频器300实现水泵100运行参数的改变。即控制器200可以通过控制与水泵相连的变频器来变更对应水泵的运行参数。
当某个水泵控制器判断达到一定的触发条件时，则由该水泵控制器发起调节任务。
在本发明的具体示例中，每台运行中的水泵对应的控制器均可以发起调节任务，当其中一台水泵控制器发起调节任务时，其余的水泵控制器则配合该控制器完成系统的运算。
此外，由于本发明实施例中的多个控制器构建的是无中心网络，每个控制器运行的控制程序都是相同的，因此，有可能在相同或相近的时间内，多个水泵的控制器均满足任务发起条件而发起调节任务，针对这种情况，系统需要设置相应的处理机制，在本发明的一个实施例中，可以通过如下两种方式进行处理。
一、先计算后处理的仲裁机制，具体而言，首先，针对每个调节任务分别计算一遍，几个无中心控制器连接组成了无中心计算网络，等同于一个操作系统，该系统下支持多任务并行处理，因而当有多个控制器同时发起调节任务时，系统可以同时运算，得到多个结果。然后再通过仲裁机制，选出应该执行哪个调节任务的结果。
二、先处理后计算的仲裁机制，具体而言，首先通过仲裁机制确定谁来发起调节任务，然后由它发起调节任务，即：当遇到多个控制器同时发起调节任务时，先通过仲裁机制选出一个发起者，然后由它发起调节任务。
由于先处理后计算的仲裁机制首先确定由哪一个控制器发起调节任务，因此，相对于第一种先计算后处理的仲裁机制，计算量少，因此，在多数情况下，可以使用第二种先处理后计算的仲裁机制以减少计算量。
在本发明的一个实施例中，仲裁机制的形式也是多样的，包括但不限于以下几种方式：事先由人工指定优先级，运行过程中按照设定好的优先级来决定采取哪种运算结果、抽签、抢令牌、随机指定等等。
其中，仲裁方式是为了保护水泵不要频繁启停，无论哪台水泵发起的调节任务，其得到的结果可能都是最优结果，但系统中一般会有多台相同型号的水泵，如T1，T2，T3，三台同型号的水泵，计算得到的几组结果是开启[T1，T2]，[T1，T3]，[T2，T3]，而当前正在运行的是T1和T2这两台水泵，为了避免水泵的频繁启停、频繁切换，仲裁结果应该选择开启[T1，T2]对应的方案。
关于触发条件，在本发明的具体示例中，触发条件可以有多种形式，如下面的(1)、(2)和(3)的形式。
(1)可以是由控制器收集到的水泵压差测量值与压差设定值之间的偏差绝对值超出了预设的压差偏差阈值，即水泵的工作状态不能满足末端对压差的需求了，这时需要对水泵的工作点进行调整以便满足末端用水设备对压差的需求。
如图3所示，水泵压差测量值所指的压差既可以是水泵的进、出口之间的压差△H4，也可以是末端网络中的最不利环路处的压差△H1，或末端网络中某支路的压差△H2，或者分集水器之间的压差△H3，可以理解的是，具体测量哪个位置的压差可以根据控制需求的不同而灵活设置的。
(2)可以根据时间来确定，例如为每个水泵控制器设定一个控制周期，每过一定的时间就由该水泵控制器发起一次调节任务；
(3)可以是根据系统的能耗来触发，例如系统在自动运行期间，受到了外界的干预，如人工手动进行了调节，则可能造成满足压差的需求且控制周期还没到但运行状况并非能耗最优的情况，因而需要从优化能耗的角度来触发调节。可以理解的是，如何根据能耗来触发也可以有多种判断方法。
当系统中存在发起调节任务的水泵控制器时，系统中的水泵控制器开始与其相邻的水泵控制器进行信息交互。
信息交互的过程是一个迭代计算的过程，具体的迭代计算的方法和过程前述的迭代计算方法相同，此处不再赘述。
进一步地，本发明还提出了一种水泵控制器，所有水泵控制器互联以形成无中心网络，当水泵控制器判断达到一定的触发条件时，所述水泵控制器用于发起调节任务，在系统中存在发起调节任务的水泵控制器时，所述水泵控制器开始与其相邻的水泵控制器进行信息交互，并经过若干次信息交互之后达到预定的收敛条件，从而确定每台水泵优化后的运行参数，所述水泵控制器根据优化后的运行参数控制相应水泵达到相应的运行状态，以及在系统中没有发起调节任务的水泵控制器时，保持相应的水泵运行参数不变。
在本发明的一个实施例中，发起调节任务的水泵控制器用于执行如下步骤：A.所述控制器参考当前实际工作点，以目标效率点为效率调节预期，计算得到新的水泵流量和流量调节余量；B.所述水泵控制器将效率调节预期和流量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的水泵控制器。
进一步地，收到传递信息的水泵控制器用于执行以下步骤：C.比较接收到的效率调节预期和对应水泵当前的效率调节预期，参考收到的流量调节余量，运算得到新的效率调节预期；D.根据新的效率调节预期及接收到的流量调节余量，计算得到新的水泵流量和新的流量调节余量；并执行下述步骤之一：D1：若新的流量调节余量的绝对值高于预设调节余量阈值，表明仍未达到调节目标，将新的效率调节预期和新的流量调节余量写入传递信息并发送给相邻控制器；D2:若新的流量调节余量的绝对值低于预设调节余量阈值，则再执行下述步骤之一：D2a：若系统能耗等于或低于本次调节任务发起之前，则不再发送传递信息；D2b：若系统能耗高于本次调节任务发起之前，则将新的目标效率点设定为效率调节预期，计算得到新的水泵流量和新的流量调节余量；所述控制器将新的效率调节预期和新的流量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的水泵控制器。
在本发明的一个实施例中，判断是否达到预定的收敛条件的过程包括如下步骤：所有接收到传递信息的水泵控制器，在接收到传递信息的瞬间开始计时，并执行下述步骤之一：F1：在预定收敛周期内如果后续没有收到其它相邻控制器的传递信息，则判定达到预定的收敛条件；F2：在预定收敛周期内如果后续收到了其它相邻控制器的传递信号，则重新计时。
在本发明的一个实施例中，所述信息交互的过程先确定每台水泵是否开启再确定开启的水泵的具体流量。
在本发明的一个实施例中，确定每台水泵是否开启的步骤进一步包括如下步骤：多个水泵控制器形成一条链路，由链首起始向链尾依次传递信息，所述信息中包括各水泵分别工作在最高效率点时的流量，链尾计算出每台水泵工作在最高效率点或关闭时的所有组合下对应的系统总流量，并选出总流量最满足要求的两种组合，并将数据依次回传至链首,此时各水泵控制器知晓其是否应该开启。
在本发明的一个实施例中，确定每台水泵是否开启时在满足水泵不发生频繁启停的前提下执行如下步骤：为每台水泵设置一初始开启概率；每台水泵控制器均发起全局加权求和任务，所述全局加权求和任务为每个水泵自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的流量的结果之和；每台水泵控制器收到除自己之外的其他水泵的加权和之后，比较该结果与加上自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的流量的结果，如果加上之后的结果比不加的结果更靠近系统总流量需求，则表明自己加入会更好，因而将自己的开启概率增大；否则，将自己的开启概率降低；经过若干次迭代每个水泵的开启概率趋于稳定，开启概率收敛为1或者大于某一预设阈值的水泵的状态设为开启；开启概率收敛为0或者小于某一预设阈值的水泵的状态设为关闭。
在本发明的一个实施例中，所述确定开启的水泵的具体流量的步骤进一步包括如下步骤：多个水泵控制器形成一条链路，由链首依次向链尾发送传递信息，所述传递信息包括等值的功耗对流量的导数及各水泵在该导数下对应的流量；链尾对系统总流量求和，若其高于系统总流量需求，且偏差绝对值超过预定阈值则将传递信息中的功耗对流量的导数降低，重新在链路中发送传递信息；若其低于系统总流量需求，且偏差绝对值高于预定阈值，则将传递信息中的功耗/流量导数增大，重新在链路中发送传递信息；若其与系统总流量需求的偏差绝对值低于或等于预定阈值，则不再发送传递信息，此时系统收敛。
根据本发明实施例的水泵控制器，使各并联水泵平等地自主协调完成控制目标，分布式地计算出优化控制方案，降低了传统控制形式的人工配置调试的工作量，实现了控制设备的即插即用，提高了系统的控制效率、鲁棒性及可扩展性。
需要说明的是，本发明实施例的水泵控制器的具体实现方式与方法和/或系统部分对于水泵控制器的具体实现方式类似，具体请参见方法和/或系统部分的描述，为了减少冗余，不做赘述。

Claims (37)

1.一种基于无中心网络的水泵系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
为所述水泵系统中的每个水泵分别设置一个控制器，并将所有控制器互联以形成无中心网络；
当水泵控制器判断达到一定的触发条件时，则由该水泵控制器发起调节任务；
若系统中存在发起调节任务的水泵控制器，则所述系统中的水泵控制器开始与其相邻的水泵控制器进行信息交互；
经过若干次信息交互之后整个系统达到预定的收敛条件，从而确定每台水泵优化后的运行参数，所述控制器根据优化后的运行参数控制相应水泵达到相应的运行状态；
若系统中没有发起调节任务的水泵控制器，则保持水泵运行参数不变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：每台运行中的水泵控制器均可以发起调节任务，其余水泵控制器配合所述调节任务完成系统运算。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：若多台水泵控制器在相同或相近的时间内都发起调节任务，则按照每个调节任务分别进行系统运算，然后再通过仲裁机制决定执行哪个调节任务的运算结果。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：若多台水泵控制器在相同或相近的时间内都发起调节任务，则先通过仲裁机制选出一个发起者，然后执行由该发起者发起的调节任务。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述仲裁机制包括人工指定优先级、抽签、抢令牌、随机指定中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述一定的触发条件为：由所述控制器采集到的相应水泵当前的压差测量值与压差设定值的偏差绝对值超出了预设压差偏差阈值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述一定的触发条件为：所述水泵控制器达到了预设的控制周期。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述一定的触发条件为：系统的能耗需要进行优化。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：发起调节任务的水泵控制器执行如下步骤：
A.所述控制器参考相应水泵当前实际工作点，以目标效率点为效率调节预期，计算得到新的水泵流量和流量调节余量；
B.所述控制器将效率调节预期和流量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的水泵控制器。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：收到传递信息的水泵控制器执行以下步骤：
C.比较接收到的效率调节预期和对应水泵当前的效率调节预期，参考收到的流量调节余量，运算得到新的效率调节预期；
D.根据新的效率调节预期及接收到的流量调节余量，计算得到新的水泵流量和新的流量调节余量；并执行下述步骤之一：
D1：若新的流量调节余量的绝对值高于预设调节余量阈值，表明仍未达到调节目标，将新的效率调节预期和新的流量调节余量写入传递信息并发送给相邻控制器；
D2:若新的流量调节余量的绝对值低于或等于预设调节余量阈值，则再执行下述步骤之一：
D2a：若系统能耗等于或低于本次调节任务发起之前，则不再发送传递信息；
D2b：若系统能耗高于本次调节任务发起之前，则将新的目标效率点设定为效率调节预期，计算得到新的水泵流量和新的流量调节余量；所述控制器将新的效率调节预期和新的流量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的水泵控制器。
11.根据权利要求9或10中所述的方法，其特征在于：所述目标效率点在计算过程中可变。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于：水泵控制器在计算新的水泵流量时令水泵不出现频繁启停的情况。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于：判断是否达到预定的收敛条件的过程包括如下步骤：
所有接收到传递信息的控制器，在接收到传递信息的瞬间开始计时，并执行下述步骤之一：
F1：在预定收敛周期内如果后续没有收到其它相邻控制器的传递信息，则判定达到预定的收敛条件；
F2：在预定收敛周期内如果后续收到了其它相邻控制器的传递信号，则重新计时。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述信息交互的过程先确定每台水泵是否开启再确定开启的水泵的具体流量。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：确定每台水泵是否开启的步骤进一步包括如下步骤：
整个系统的控制器形成一条链路，由链首起始向链尾依次传递信息，所述信息中包括各水泵分别工作在最高效率点时的流量，链尾计算出每台水泵工作在最高效率点或关闭时的所有组合下对应的系统总流量，并选出总流量最满足要求的两种组合，并将数据依次回传至链首,此时各水泵控制器知晓其是否应该开启。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述总流量最满足要求指的是在满足水泵不频繁启停的情况下总流量最接近系统总流量需求。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：确定每台水泵是否开启时在满足水泵不发生频繁启停的前提下执行如下步骤：
为每台水泵设置一初始开启概率；
每台水泵控制器均发起全局加权求和任务，所述全局加权求和任务为每个水泵自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的流量的结果之和；
每台水泵控制器收到除自己之外的其他水泵的加权和之后，比较该结果与加上自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的流量的结果，如果加上之后的结果比不加的结果更靠近系统总流量需求，则表明自己加入会更好，因而将自己的开启概率增大；否则，将自己的开启概率降低；
经过若干次迭代每个水泵的开启概率趋于稳定，开启概率收敛为1或者大于某一预设阈值的水泵的状态设为开启；开启概率收敛为0或者小于某一预设阈值的水泵的状态设为关闭。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述确定开启的水泵的具体流量的步骤进一步包括如下步骤：
整个系统的水泵控制器形成一条链路，由链首依次向链尾发送传递信息，所述传递信息包括等值的功耗对流量的导数及各水泵在该导数下对应的流量；链尾对系统总流量求和，若其高于系统总流量需求，且偏差绝对值超过预定阈值则将传递信息中的功耗对流量的导数降低，重新在链路中发送传递信息；若其低于系统总流量需求，且偏差绝对值高于预定阈值，则将传递信息中的功耗/流量导数增大，重新在链路中发送传递信息；若其与系统总流量需求的偏差绝对值低于或等于预定阈值，则不再发送传递信息，此时系统收敛。
19.根据权利要求15或18所述的方法，其特征在于：链路中的链首和链尾在信息交互过程中可变。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在达到预定的收敛条件时，所有控制器根据水泵流量值计算水泵的启停状态和/或水泵的转速，并将对应水泵变更为新的运行参数。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无中心网络的实现形式为有线网络和无线网络中二者之一或者二者的组合。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：多个所述控制器中的控制算法相同。
23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制器通过控制与所述水泵相连的变频器来变更对应水泵的运行参数。
24.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述压差测量值的测量位置根据控制的需求而指定。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：所述压差测量值指的是水泵的进口和出口之间的压差值或者末端系统的某个支路的压差值或者分集水器之间的压差值。
26.根据权利要求9、10或18中所述的方法，其特征在于：根据水泵的性能曲线计算水泵的流量。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：水泵性能曲线被输入到水泵控制器中。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：水泵的性能曲线可变，改变的方式包括：人工定期对水泵性能进行测试标定并手动修改；或者控制器内部加入自学习算法，在水泵运行的过程中，自动检测水泵性能并调整水泵的性能曲线。
29.一种基于无中心网络的水泵系统，其特征在于，包括：
多个水泵，所述多个水泵并联设置；
多个控制器，所述多个控制器一一对应地与所述多个水泵相连，其中，所有控制器互联以形成无中心网络；
所述水泵系统利用如权利要求1至28所述的控制方法来运行。
30.一种水泵控制器，其特征在于，所有水泵控制器互联以形成无中心网络，当水泵控制器判断达到一定的触发条件时，所述水泵控制器用于发起调节任务，在系统中存在发起调节任务的水泵控制器时，所述水泵控制器开始与其相邻的水泵控制器进行信息交互，并经过若干次信息交互之后达到预定的收敛条件，从而确定每台水泵优化后的运行参数，所述水泵控制器根据优化后的运行参数控制相应水泵达到相应的运行状态，以及在系统中没有发起调节任务的水泵控制器时，保持相应的水泵运行参数不变。
31.根据权利要求30所述的水泵控制器，其特征在于：发起调节任务的水泵控制器用于执行如下步骤：
A.所述控制器参考对应水泵当前实际工作点，以目标效率点为效率调节预期，计算得到新的水泵流量和流量调节余量；
B.所述水泵控制器将效率调节预期和流量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的水泵控制器。
32.根据权利要求31所述的水泵控制器，其特征在于：收到传递信息的水泵控制器用于执行以下步骤：
C.比较接收到的效率调节预期和对应水泵当前的效率调节预期，参考收到的流量调节余量，运算得到新的效率调节预期；
D.根据新的效率调节预期及接收到的流量调节余量，计算得到新的水泵流量和新的流量调节余量；并执行下述步骤之一：
D1：若新的流量调节余量的绝对值高于预设调节余量阈值，表明仍未达到调节目标，将新的效率调节预期和新的流量调节余量写入传递信息并发送给相邻控制器；
D2:若新的流量调节余量的绝对值低于或等于预设调节余量阈值，则再执行下述步骤之一：
D2a：若系统能耗等于或低于本次调节任务发起之前，则不再发送传递信息；
D2b：若系统能耗高于本次调节任务发起之前，则将新的目标效率点设定为效率调节预期，计算得到新的水泵流量和新的流量调节余量；所述控制器将新的效率调节预期和新的流量调节余量写入传递信息，发送给其相邻的水泵控制器。
33.根据权利要求30所述的水泵控制器，其特征在于：判断是否达到预定的收敛条件的过程包括如下步骤：
所有接收到传递信息的水泵控制器，在接收到传递信息的瞬间开始计时，并执行下述步骤之一：
F1：在预定收敛周期内如果后续没有收到其它相邻控制器的传递信息，则判定达到预定的收敛条件；
F2：在预定收敛周期内如果后续收到了其它相邻控制器的传递信号，则重新计时。
34.根据权利要求30所述的水泵控制器，其特征在于：所述信息交互的过程先确定每台水泵是否开启再确定开启的水泵的具体流量。
35.根据权利要求34所述的水泵控制器，其特征在于：确定每台水泵是否开启的步骤进一步包括如下步骤：
多个水泵控制器形成一条链路，由链首起始向链尾依次传递信息，所述信息中包括各水泵分别工作在最高效率点时的流量，链尾计算出每台水泵工作在最高效率点或关闭时的所有组合下对应的系统总流量，并选出总流量最满足要求的两种组合，并将数据依次回传至链首,此时各水泵控制器知晓其是否应该开启。
36.根据权利要求34所述的水泵控制器，其特征在于：确定每台水泵是否开启时在满足水泵不发生频繁启停的前提下执行如下步骤：
为每台水泵设置一初始开启概率；
每台水泵控制器均发起全局加权求和任务，所述全局加权求和任务为每个水泵自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的流量的结果之和；
每台水泵控制器收到除自己之外的其他水泵的加权和之后，比较该结果与加上自己的开启概率乘以自己的在最优效率点时的流量的结果，如果加上之后的结果比不加的结果更靠近系统总流量需求，则表明自己加入会更好，因而将自己的开启概率增大；否则，将自己的开启概率降低；
经过若干次迭代每个水泵的开启概率趋于稳定，开启概率收敛为1或者大于某一预设阈值的水泵的状态设为开启；开启概率收敛为0或者小于某一预设阈值的水泵的状态设为关闭。
37.根据权利要求34所述的水泵控制器，其特征在于：所述确定开启的水泵的具体流量的步骤进一步包括如下步骤：
多个水泵控制器形成一条链路，由链首依次向链尾发送传递信息，所述传递信息包括等值的功耗对流量的导数及各水泵在该导数下对应的流量；链尾对系统总流量求和，若其高于系统总流量需求，且偏差绝对值超过预定阈值则将传递信息中的功耗对流量的导数降低，重新在链路中发送传递信息；若其低于系统总流量需求，且偏差绝对值高于预定阈值，则将传递信息中的功耗/流量导数增大，重新在链路中发送传递信息；若其与系统总流量需求的偏差绝对值低于或等于预定阈值，则不再发送传递信息，此时系统收敛。
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