CN112069446B - 一种风洞群高压空气资源调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于风洞试验技术领域，提供了一种风洞群高压空气资源调度方法和系统，其方法包括如下步骤：计算高压空气资源消耗量；根据风洞试验任务中的高压空气资源需求计划、当前高压空气资源存量和高压空气资源生产能力，形成高压机组的启动计划；确定风洞试验任务的优先级。本发明可按照高压空气资源消耗多少、试验耗时长短、电力峰值大小来提前计算风洞试验任务的顺序，可以针对短期的风洞试验计划，来对风洞试验任务的优先级的安排，同时不会出现交叉使用、高压空气资源不够用等问题；另外，也可较方便地依据风洞试验任务而动态调整。

Description

一种风洞群高压空气资源调度方法及系统

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，尤其涉及一种风洞群高压空气资源调度方法及系统。

背景技术

大型风洞设备设施是国家重大战略资源，风洞试验需要纯水、电力、高压空气、中压空气、真空、氮气、氢气、氧气等多种动力资源。特别是随着风洞的集中建设、集中管理，风洞群开展的高频度、多种类气动试验对动力资源的及时保障、合理配给提出了很大挑战。

根据洞体中气体流速，风洞一般分为低速、高速、超高速等多种类型，每种类型的风洞，按试验段口径、试验类型、试验时间等划分又分为大/小、常规/特种(比如结冰、声学、低温等)、暂冲/连续等不同风洞。

在满足风洞试验动力需求条件下，如何避免不同风洞争抢动力资源使用时间，以及供给压力冲突等，是风洞动力调度首要考虑的问题，也是实现多种动力资源统筹分配与试验任务关联分析的前提。

现有的风洞群动力保障系统主要是针对中长期试验计划安排和风洞错时启动，还存在着风洞用户多、沟通效率低、风洞种类多、需求不确定、交叉使用等潜在风险问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风洞群高压空气资源调度方法及系统，旨在解决现有技术不能依据不同风洞试验任务的动力消耗、动力设备的生产能力来自动调度、以及调度不及时等技术问题。

本发明提供了一种风洞群高压空气资源调度方法，其包括如下步骤：

步骤S1：计算高压空气资源消耗量C_i,其中，i表示风洞试验任务编号；

步骤S2：根据风洞试验任务中的高压空气资源需求计划、当前高压空气资源存量和高压空气资源生产能力，形成高压机组的启动计划；

步骤S3：确定风洞试验任务的优先级；

其中，步骤S3中，包括如下步骤：

步骤S31:建立风洞试验任务集τ，其中，τ＝{τ_i},τ_i为风洞试验任务；

步骤S32:令τ_i＝(C_i，D_i，T_i，λ_i)，其中，D_i为电力峰值，T_i为风洞试验耗时，λ_i为默认权重；

步骤S33:根据任务优先级算法确定风洞试验任务的顺序，其中，任务优先级算法为：

其中，w(i)代表任务的优先级权重；L_C、L_T、L_D分别代表所有风洞试验任务的高压空气资源平均消耗量、所有风洞试验任务的平均试验耗时、所有风洞试验任务的平均电力峰值；k_C、k_T、k_D分别为高压空气资源权重、试验耗时权重、电力峰值权重，C_i′、D_i′、T_i′分别为高压空气资源消耗量设定值、试验耗时设定值、电力峰值设定值。

进一步地，在步骤S33中，将位于同一输气总管上的风洞归为一组，在同组风洞内进行的风洞试验任务的默认权重λ_i设置为相同。

进一步地，还包括步骤S34:确定风洞试验任务τ_i的可调度时间区间，所述步骤S34包括如下步骤：

步骤S341:确定空闲时间区间[t_ai，t_yi)，在空闲时间区间[t_ai，t_yi)内，与风洞试验任务τ_i对应的风洞相连的管线存在空闲，其中，t_ai是风洞试验申请起始点，t_yi是风洞试验申请终止点；

步骤S342:确定高压空气资源使用开始时间点t_si，确定电力平稳开始时间点t_fi，确定高压空气资源使用终止时间点t_ei；其中，[t_ai，t_si)为申请准备区间，[t_si，t_fi)为电力峰值发生区间；

步骤S343:将[t_f，t_y)确定为可调度时间区间。

进一步地，电力峰值I_s、电力平稳值I_f、电力总负载I_max满足如下关系：

其中，m为风洞试验任务的个数。

进一步地，L_C、L_T、L_D的计算方法如下：

进一步地，高压空气资源生产能力P通过以下公式计算：

其中，j为高压空气压缩机的编号，P_j为第j个高压空气压缩机的生产能力，η为高压空气压缩机的个数。

进一步地，P_j通过以下公式计算：

其中，sj为第j个高压空气压缩机上的流量计的读数编号，x_sj为第j个高压空气压缩机上的流量计的第sj个读数，nj为第j个高压空气压缩机上的流量计的读数个数。

进一步地，nj＝36000。

进一步地，高压空气资源消耗量C_i的计算公式如下：

其中，d为喷管喉道直径，γ为气体比热比，R为气体常数，T为喷管喉道气体温度，ρ_N为标况下的气体密度，ρ₀为总密度。

本发明还提供了一种风洞群高压空气资源调度系统，其包括如下模块：

高压空气资源消耗量计算模块：用于计算高压空气资源消耗量C_i,其中，i表示风洞试验任务编号；

高压机组启动计划生产模块：用于根据风洞试验任务中的高压空气资源需求计划、当前高压空气资源存量和高压空气资源生产能力，形成高压机组的启动计划；

风洞试验任务的优先级确定模块：用于确定风洞试验任务的优先级，用于执行如下步骤：

步骤S31:建立风洞试验任务集τ，其中，τ＝{τ_i},τ_i为风洞试验任务；

步骤S32:令τ_i＝(C_i，D_i，T_i，λ_i)，其中，D_i为电力峰值，T_i为风洞试验耗时，λ_i为默认权重；

步骤S33:根据任务优先级算法确定风洞试验任务的顺序，其中，任务优先级算法为：

其中，w(i)代表任务的优先级权重；L_C、L_T、L_D分别代表所有风洞试验任务的高压空气资源平均消耗量、所有风洞试验任务的平均试验耗时、所有风洞试验任务的平均电力峰值；k_C、k_T、k_D分别为高压空气资源权重、试验耗时权重、电力峰值权重，C_i′、D_i′、T_i′分别为高压空气资源消耗量设定值、试验耗时设定值、电力峰值设定值。

本发明相对于现有技术的技术效果是：

1.本发明的风洞试验任务τ_i中包含了高压空气资源消耗量信息、电力峰值信息、风洞试验耗时信息、默认权重信息，因此，将风洞试验任务进行了模型化，而且为任务优先级算法提供数据依据；

2.本发明通过任务优先级算法，即可按照高压空气资源消耗多少、试验耗时长短、电力峰值大小来提前计算风洞试验任务的顺序，可以针对短期的风洞试验计划，来对风洞试验任务的优先级的安排，同时不会出现交叉使用、高压空气资源不够用等问题；另外，也可较方便地依据风洞试验任务而动态调整；

3.由于本发明的风洞群高压空气资源调度方法中，将所有的可能与风洞群高压空气资源调度有关的信息，均进行了模型化、数字化，因此也解决了风洞用户多、沟通效率低、风洞种类多、需求不确定的技术难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种风洞群高压空气资源调度方法流程图；

图2是本发明实施例提供的时间区间示意图。

具体实施方式

在下文中将参考附图对本发明的各方面进行更充分的描述。然而，本发明可以具体化成许多不同形式且不应解释为局限于贯穿本发明所呈现的任何特定结构或功能。相反地，提供这些方面将使得本发明周全且完整，并且本发明将给本领域技术人员充分地传达本发明的范围。基于本文所教导的内容，本领域的技术人员应意识到，无论是单独还是结合本发明的任何其它方面实现本文所公开的任何方面，本发明的范围旨在涵盖本文中所公开的任何方面。例如，可以使用本文所提出任意数量的装置或者执行方法来实现。另外，除了本文所提出本发明的多个方面之外，本发明的范围更旨在涵盖使用其它结构、功能或结构和功能来实现的装置或方法。应可理解，其可通过权利要求的一或多个元件具体化本文所公开的任何方面。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示为本发明实施例中的一种风洞群高压空气资源调度方法的示意图，其包括如下步骤：

步骤S1：计算高压空气资源消耗量C_i,其中，i表示风洞试验任务编号；

步骤S2：根据风洞试验任务中的高压空气资源需求计划、当前高压空气资源存量和高压空气资源生产能力，形成高压机组的启动计划；

步骤S3：确定风洞试验任务的优先级；

其中，步骤S3中，包括如下步骤：

步骤S31:建立风洞试验任务集τ，其中，τ＝{τ_i},τ_i为风洞试验任务；

步骤S32:令τ_i＝(C_i，D_i，T_i，λ_i)，其中，D_i为电力峰值，T_i为风洞试验耗时，λ_i为默认权重；

由于本发明实施例中的风洞试验任务τ_i包含了高压空气资源消耗量信息、电力峰值信息、风洞试验耗时信息、默认权重信息，因此，本发明实施例首先是将风洞试验任务进行了模型化，其次是，通过这种模型化，将不同风洞试验任务的动力消耗、动力设备的生产能力均考虑在内，同时为下述中的任务优先级算法提供数据依据。

步骤S33:根据任务优先级算法确定风洞试验任务的顺序，其中，任务优先级算法为：

其中，w(i)代表任务的优先级权重；L_C、L_T、L_D分别代表所有风洞试验任务的高压空气资源平均消耗量、所有风洞试验任务的平均试验耗时、所有风洞试验任务的平均电力峰值；k_C、k_T、k_D分别为高压空气资源权重、试验耗时权重、电力峰值权重，C_i′、D_i′、T_i′分别为高压空气资源消耗量设定值、试验耗时设定值、电力峰值设定值。

通过上述任务优先级算法，即可按照高压空气资源消耗多少、试验耗时长短、电力峰值大小来提前计算风洞试验任务的顺序，具体而言，可以将高压空气资源消耗少、试验耗时短、电力峰值小的风洞试验任务的优先级设定为最高。

因此，本发明的风洞群高压空气资源调度方法，可以针对短期的风洞试验计划，来对风洞试验任务的优先级的安排，而且这种安排依据了风洞试验任务所对应的高压空气资源消耗、试验耗时、电力峰值，因而，不会出现交叉使用、高压空气资源不够用等问题。另外，本发明的风洞群高压空气资源调度方法可以较为方便地依据风洞试验任务而动态调整。

另一方面，由于本发明的风洞群高压空气资源调度方法中，将所有的可能与风洞群高压空气资源调度有关的信息，均进行了模型化、数字化，因此也解决了风洞用户多、沟通效率低、风洞种类多、需求不确定的技术难题。

进一步地，在步骤S33中，将位于同一输气总管上的风洞归为一组，在同组风洞内进行的风洞试验任务的默认权重λ_i设置为相同。

进一步地，为了使多个风洞试验任务之间不发生碰撞，还包括步骤S34:确定风洞试验任务τ_i的可调度时间区间，所述步骤S34包括如下步骤：

步骤S341:确定空闲时间区间[t_ai，t_yi)，在空闲时间区间[t_ai，t_yi)内，与风洞试验任务τ_i对应的风洞相连的管线存在空闲，其中，t_ai是风洞试验申请起始点，t_yi是风洞试验申请终止点；

步骤S342:确定高压空气资源使用开始时间点t_si，确定电力平稳开始时间点t_fi，确定高压空气资源使用终止时间点t_ei；其中，[t_ai，t_si)为申请准备区间，[t_si，t_fi)为电力峰值发生区间；

步骤S343:将[t_f，t_y)确定为可调度时间区间。

为了使风洞试验任务所需的总电力负荷在安全运行负载内，电力峰值I_s、电力平稳值I_f、电力总负载I_max满足如下关系：

其中，m为风洞试验任务的个数。

进一步地，L_C、L_T、L_D的计算方法如下：

进一步地，高压空气资源生产能力P通过以下公式计算：

其中，j为高压空气压缩机的编号，P_j为第j个高压空气压缩机的生产能力，η为高压空气压缩机的个数。

本发明实施例中通过流量计来计算P_j，具体地，P_j通过以下公式计算：

其中，sj为第j个高压空气压缩机上的流量计的读数编号，x_sj为第j个高压空气压缩机上的流量计的第sj个读数，nj为第j个高压空气压缩机上的流量计的读数个数。

考虑到高压空气压缩机的生产能力的动态变化，nj＝36000。

进一步地，高压空气资源消耗量C_i的计算公式如下：

其中，d为喷管喉道直径，γ为气体比热比，R为气体常数，T为喷管喉道气体温度，ρ_N为标况下的气体密度，ρ₀为总密度。

本发明实施例还提供了一种风洞群高压空气资源调度系统，其包括如下模块：

高压空气资源消耗量计算模块：用于计算高压空气资源消耗量C_i,其中，i表示风洞试验任务编号；

高压机组启动计划生产模块：用于根据风洞试验任务中的高压空气资源需求计划、当前高压空气资源存量和高压空气资源生产能力，形成高压机组的启动计划；

风洞试验任务的优先级确定模块：用于确定风洞试验任务的优先级，用于执行如下步骤：

步骤S31:建立风洞试验任务集τ，其中，τ＝{τ_i},τ_i为风洞试验任务；

步骤S32:令τ_i＝(C_i，D_i，T_i，λ_i)，其中，D_i为电力峰值，T_i为风洞试验耗时，λ_i为默认权重；

步骤S33:根据任务优先级算法确定风洞试验任务的顺序，其中，任务优先级算法为：

其中，w(i)代表任务的优先级权重；L_C、L_T、L_D分别代表所有风洞试验任务的高压空气资源平均消耗量、所有风洞试验任务的平均试验耗时、所有风洞试验任务的平均电力峰值；k_C、k_T、k_D分别为高压空气资源权重、试验耗时权重、电力峰值权重，C_i′、D_i′、T_i′分别为高压空气资源消耗量设定值、试验耗时设定值、电力峰值设定值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风洞群高压空气资源调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：计算高压空气资源消耗量C_i,其中，i表示风洞试验任务编号；

步骤S2：根据风洞试验任务中的高压空气资源需求计划、当前高压空气资源存量和高压空气资源生产能力，形成高压机组的启动计划；

步骤S3：确定风洞试验任务的优先级；

其中，步骤S3中，包括如下步骤：

步骤S31:建立风洞试验任务集τ，其中，τ＝{τ_i},τ_i为风洞试验任务；

步骤S32:令τ_i＝(C_i，D_i，T_i，λ_i)，其中，D_i为电力峰值，T_i为风洞试验耗时，λ_i为默认权重；

步骤S33:根据任务优先级算法确定风洞试验任务的顺序，其中，任务优先级算法为：

其中，w(i)代表任务的优先级权重；L_C、L_T、L_D分别代表所有风洞试验任务的高压空气资源平均消耗量、所有风洞试验任务的平均试验耗时、所有风洞试验任务的平均电力峰值；k_C、k_T、k_D分别为高压空气资源权重、试验耗时权重、电力峰值权重，C_i′、D_i′、T_i′分别为高压空气资源消耗量设定值、试验耗时设定值、电力峰值设定值。

2.如权利要求1所述的一种风洞群高压空气资源调度方法，其特征在于，在步骤S33中，将位于同一输气总管上的风洞归为一组，在同组风洞内进行的风洞试验任务的默认权重λ_i设置为相同。

3.如权利要求1所述的一种风洞群高压空气资源调度方法，其特征在于，还包括步骤S34:确定风洞试验任务τ_i的可调度时间区间，所述步骤S34包括如下步骤：

步骤S341:确定空闲时间区间[t_ai，t_yi)，在空闲时间区间[t_ai，t_yi)内，与风洞试验任务τ_i对应的风洞相连的管线存在空闲，其中，t_ai是风洞试验申请起始点，t_yi是风洞试验申请终止点；

步骤S342:确定高压空气资源使用开始时间点t_si，确定电力平稳开始时间点t_fi，确定高压空气资源使用终止时间点t_ei；其中，[t_ai，t_si)为申请准备区间，[t_si，t_fi)为电力峰值发生区间；

步骤S343:将[t_f，t_y)确定为可调度时间区间。

4.如权利要求3所述的一种风洞群高压空气资源调度方法，其特征在于，电力峰值I_s、电力平稳值I_f、电力总负载I_max满足如下关系：

其中，m为风洞试验任务的个数。

5.如权利要求4所述的一种风洞群高压空气资源调度方法，其特征在于，L_C、L_T、L_D的计算方法如下：

6.如权利要求1所述的一种风洞群高压空气资源调度方法，其特征在于，高压空气资源生产能力P通过以下公式计算：

其中，j为高压空气压缩机的编号，P_j为第j个高压空气压缩机的生产能力，η为高压空气压缩机的个数。

7.如权利要求6所述的一种风洞群高压空气资源调度方法，其特征在于，P_j通过以下公式计算：

其中，sj为第j个高压空气压缩机上的流量计的读数编号，x_sj为第j个高压空气压缩机上的流量计的第sj个读数，nj为第j个高压空气压缩机上的流量计的读数个数。

8.如权利要求7所述的一种风洞群高压空气资源调度方法，其特征在于，nj＝36000。

9.如权利要求7所述的一种风洞群高压空气资源调度方法，其特征在于，

高压空气资源消耗量C_i的计算公式如下：

其中，d为喷管喉道直径，γ为气体比热比，R为气体常数，T为喷管喉道气体温度，ρ_N为标况下的气体密度，ρ₀为总密度。

10.一种风洞群高压空气资源调度系统，其特征在于，包括如下模块：

高压空气资源消耗量计算模块：用于计算高压空气资源消耗量C_i,其中，i表示风洞试验任务编号；

高压机组启动计划生产模块：用于根据风洞试验任务中的高压空气资源需求计划、当前高压空气资源存量和高压空气资源生产能力，形成高压机组的启动计划；

风洞试验任务的优先级确定模块：用于确定风洞试验任务的优先级，用于执行如下步骤：

步骤S31:建立风洞试验任务集τ，其中，τ＝{τ_i},τ_i为风洞试验任务；

步骤S32:令τ_i＝(C_i，D_i，T_i，λ_i)，其中，D_i为电力峰值，T_i为风洞试验耗时，λ_i为默认权重；

步骤S33:根据任务优先级算法确定风洞试验任务的顺序，其中，任务优先级算法为：

其中，w(i)代表任务的优先级权重；L_C、L_T、L_D分别代表所有风洞试验任务的高压空气资源平均消耗量、所有风洞试验任务的平均试验耗时、所有风洞试验任务的平均电力峰值；k_C、k_T、k_D分别为高压空气资源权重、试验耗时权重、电力峰值权重，C_i′、D_i′、T_i′分别为高压空气资源消耗量设定值、试验耗时设定值、电力峰值设定值。

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