CN113701234A - 一种供热二次网智能控制方法、装置和系统 - Google Patents
一种供热二次网智能控制方法、装置和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种供热二次网智能控制方法、装置和系统，其中该方法包括：获取用户所需的目标室内温度和用户所在地区的室外温度；监测所述用户所在二次网的运行数据；根据所述目标室内温度、所述室外温度和所述运行数据，对所述二次网进行供热控制调节。本方案能够实现供热二次网的智能控制，提高用户的使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及供热技术领域，特别涉及一种供热二次网智能控制方法、装置和系统。
背景技术
当前中国北方的城镇供热方式主要以集中供热方式为主，而对于集中供热管网的主要控制方式为在热源处控制一次网的供水总流量和供水温度，再由二次网判定热用户的供热情况，调节流过换热站的一次网流量，以此保证用户室内温度达国家规定范围。
随着居民生活水平提高，对供暖期供热质量要求也越来越高。但是由于供热系统二次网水力失调现象，仅依靠传统手段或凭经验进行判断和调节，不仅耗费大量时间和人工成本，运维成本高，而且调节精度差，热水损失大，导致用户的使用体验较差。
发明内容
本发明提供了一种供热二次网智能控制方法、装置和系统，能够实现供热二次网的智能控制，提高用户的使用体验。
第一方面，本发明提供了一种供热二次网智能控制方法，包括：
获取用户所需的目标室内温度和用户所在地区的室外温度；
监测所述用户所在二次网的运行数据；
根据所述目标室内温度、所述室外温度和所述运行数据，对所述二次网进行供热控制调节。
可选地，根据所述目标室内温度、所述室外温度和所述运行数据，对所述二次网进行供热控制调节，包括：
根据所述目标室内温度和所述室外温度，确定所述用户所在二次网的第一热负荷；
根据所述运行数据，确定所述用户所在二次网的第二热负荷；
判断所述第一热负荷与所述第二热负荷之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
如果是，则根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的运行数据。
可选地，在根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的运行数据之后，包括：
利用预先训练好的时间预测模型确定温度延迟时间；
将重新确定并调节所述二次网的运行数据的时间确定为第一时间；
根据所述温度延迟时间和所述第一时间，确定第二时间；其中，所述第二时间为所述温度延迟时间和所述第一时间之和；
监测所述用户所在二次网在所述第二时间时的运行数据；
确定对应该运行数据的第三热负荷；
当所述第一热负荷与所述第三热负荷之间的差值的绝对值不大于所述第一预设阈值时，确定完成对所述二次网的供热控制。
可选地，所述运行数据包括供水温度、回水温度和输出流量；
根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的运行数据，包括：
判断所述差值的绝对值是否小于第二预设阈值；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值；
如果是，则根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的输出流量；
如果否，则根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的供水温度。
可选地，根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的输出流量，包括：
当所述第一热负荷大于所述第二热负荷时，利用所述二次网的入口端的流量调节阀对所述二次网的入口端的输出流量进行调节，并根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的第一输出流量；
其中，所述第一输出流量通过如下公式确定：
其中，G1用于表征所述第一输出流量；ε用于表征所述用户所在的楼宇的传热系数；F用于表征所述楼宇的建筑面积；tin(i)用于表征所述楼宇中第i个用户所需的目标室内温度，n用于表征所述楼宇中的用户数量，λi用于表征tin(i)在所述楼宇的各用户所需的目标室内温度中在所占的权重；tout用于表征所述室外温度；c用于表征水的比热容；ts用于表征所述供水温度；tr用于表征所述回水温度；
当所述第一热负荷不大于所述第二热负荷时，利用所述用户所在二次网管线的混水阀对输出流量进行调节，并根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的第二输出流量。
第二方面，本发明提供了一种供热二次网智能控制装置，包括：获取模块、监测模块和处理模块；
所述获取模块，用于从外部的用户端获取到对应用户所需的目标室内温度和所述用户所在地区的室外温度；
所述监测模块，用于监测所述用户所在二次网的运行数据；
所述处理模块，用于根据所述获取模块获取到的所述目标室内温度、所述室外温度以及所述监测模块监测到的所述运行数据，对所述二次网进行供热控制调节。
可选地，所述处理模块包括运算单元、判断单元和调节单元；
所述运算单元，用于根据所述目标室内温度和所述室外温度，确定所述用户所在二次网的第一热负荷；以及根据所述运行数据，确定所述用户所在二次网的第二热负荷；
所述判断单元，用于判断由所述运算单元得到的所述第一热负荷与所述第二热负荷之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
所述调节单元，用于在所述判断单元的结果为是时，根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的运行数据。
第三方面，本发明提供了一种供热二次网智能控制系统，包括：基于上述第二方面所述的供热二次网智能控制装置、协议网关和用户端；
所述协议网关，用于将用户所在二次网的运行数据发送至所述供热二次网智能控制装置；
所述用户端，用于向所述供热二次网智能控制装置发送用户所需的目标室内温度。
可选地，所述协议网关包括：微控制单元、电源、稳压器、电可擦可编程只读存储器、时钟芯片、同步动态随机存储器、存储芯片、接口芯片、双通道数字隔离器、网络协议单元、以太网物理层PHY芯片和隔离变压器；
所述微控制单元分别与所述稳压器、所述电可擦可编程只读存储器、所述时钟芯片、所述同步动态随机存储器、所述存储芯片、至少一个所述双通道数字隔离器和至少一个所述PHY芯片相连接；
所述稳压器与所述电源相连接；
所述接口芯片与所述双通道数字隔离器相连接；所述网络协议单元与所述双通道数字隔离器相连接；
所述PHY芯片与所述隔离变压器相连接。
可选地，所述供热二次网智能控制装置和所述协议网关均支持消息队列遥测传输协议MQTT。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一第一方面所述的方法。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一第一方面所述的方法。
本发明实施例提供了一种供热二次网智能控制方法、装置和系统，该方法可以应用于云端，通过获取用户所需的目标室内温度和用户所在地区的室外温度，并监测用户所在二次网的运行数据，便能够根据目标室内温度、室外温度和运行数据，对二次网进行供热调节。如此，通过云端根据所获取和监测到的数据便能自动对二次网进行供热调节，实现对供热二次网的智能控制，无需依靠传统手段或凭经验进行判断和调节，从而大大缩短调节时间，以便及时满足用户的供热需求，提高用户的使用体验；同时，还进一步降低了供热二次网调节的人工成本和运维成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图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是本发明一实施例提供的一种供热二次网智能控制方法流程图；
图2是本发明一实施例提供的一种计算设备的硬件架构图；
图3是本发明一实施例提供的一种供热二次网智能控制装置的结构图；
图4是本发明一实施例提供的一种供热二次网智能控制系统的结构图；
图5是本发明一实施例提供的一种协议网关的结构图；
图6是本发明一实施例提供的另一种供热二次网智能控制方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面描述以上构思的具体实现方式。
请参考图1，本发明实施例提供了一种供热二次网智能方法，该方法包括：
步骤100，获取用户所需的目标室内温度和用户所在地区的室外温度；
步骤102，监测用户所在二次网的运行数据；
步骤104，根据目标室内温度、室外温度和运行数据，对二次网进行供热控制调节。
本发明实施例中，供热二次网智能控制方法可以应用于云端，通过获取用户所需的目标室内温度和用户所在地区的室外温度，并监测用户所在二次网的运行数据，便能够根据目标室内温度、室外温度和运行数据，对二次网进行供热调节。如此，通过云端根据所获取和监测到的数据便能自动对二次网进行供热调节，实现对供热二次网的智能控制，无需依靠传统手段或凭经验进行判断和调节，从而大大缩短调节时间，以便及时满足用户的供热需求，提高用户的使用体验；同时，还进一步降低了供热二次网调节的人工成本和运维成本。
下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。
首先，针对步骤100和步骤102，均可以实时获得目标室内温度、室外温度以及运行数据；针对步骤102，所述运行数据包括供水温度、回水温度和输出流量。
在一些实施方式中，步骤104具体包括如下步骤：
根据目标室内温度、室外温度和运行数据，对二次网进行供热控制调节，包括：
根据目标室内温度和室外温度，确定用户所在二次网的第一热负荷；
根据运行数据，确定用户所在二次网的第二热负荷；
判断第一热负荷与第二热负荷之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
如果是，则根据第一热负荷重新确定并调节二次网的运行数据。
需要说明的是，第一热负荷为二次网内所有用户所需的总热负荷；具体地，第一热负荷通过如下公式计算确定：
其中，Hd用于表征第一热负荷；ε用于表征用户所在的楼宇的传热系数；F用于表征楼宇的建筑面积；tin(i)用于表征楼宇中第i个用户所需的目标室内温度，n用于表征楼宇中的用户数量，λi用于表征tin(i)在楼宇的各用户所需的目标室内温度中在所占的权重；tout用于表征室外温度；
第二热负荷为当前二次网所能提供的实际总热负荷；具体地，第二热负荷通过如下公式计算确定：
Ha＝G1c(ts-tr)
其中，Ha用于表征第二热负荷；G1用于表征所述第一输出流量；c用于表征水的比热容；ts用于表征供水温度；tr用于表征回水温度。
更具体地，将楼宇中的各用户进行分类，包括对供热温度投诉较多的用户、位于二次网管网末端的用户、位于二次网管网近端的用户以及一般用户；以根据用户的需求和处于二次网管网的位置，对各用户所需的目标室内温度设置对应的权重(λi)。如此，通过对供热温度投诉较多的用户以及位于二次网管网末端的用户设置较高的权重，从而优先保证这两类用户的供热需求，从而在保证按需供热的前提下，更好地满足各类用户的供热需求，提高用户的使用体验。
在本发明中，当用户所需的总热负荷(即第一热负荷)与当前二次网所能提供的实际总热负荷(即第二热负荷)之间的差值的绝对值大于第一预设阈值时，则需根据用户的目标室内温度重新确定并调节该二次网的运行数据，以满足用户供热需求，实现按需供热。当该第一热负荷与第二热负荷之间的差值的绝对值不大于第一预设阈值时，则确定当前二次网所提供的实际总热负荷能够满足当前用户供热需求，无需进行调整。如此，通过实时获取目标室内温度、室外温度，实时监测运行数据，以自动实现对二次网的实时调控，确保用户供热需求与实际供热的热平衡。
在一些实施方式中，在根据第一热负荷重新确定并调节二次网的运行数据之后，包括：
利用预先训练好的时间预测模型确定温度延迟时间；
将重新确定并调节二次网的运行数据的时间确定为第一时间；
根据温度延迟时间和第一时间，确定第二时间；其中，第二时间为温度延迟时间和第一时间之和；
监测用户所在二次网在第二时间时的运行数据；
确定对应该运行数据的第三热负荷；
当第一热负荷与第三热负荷之间的差值的绝对值不大于第一预设阈值时，确定完成对二次网的供热控制。
需要说明的是，所述时间预测模型的训练方法包括：
采集历史时间内所述用户所在地区的天气数据；其中，所述天气数据包括室外温度、气压、湿度和风速；
监测所述历史时间内所述用户所在的二次网的运行数据；
确定所述二次网的属性数据；其中，所述属性数据包括用户所在二次网的管路布局、管路尺寸、管路长度、供热面积；
根据所述天气数据、所述运行数据和所述属性数据，利用温度延时识别算法确定温度延迟时间；
将同一时间下得到的天气数据、运行数据、属性数据和温度延迟时间确定为样本数据；
根据所述样本数据生成训练集，利用所述训练集对XGBoost模型进行训练，得到所述时间预测模型；其中，将所述训练集中的天气数据、运行数据、属性数据作为所述时间预测模型的输入，将温度延迟时间为作为所述时间预测模型的输出。
在本发明实施例中，由于集中供热系统在运输热水的过程中，会因传输距离和传热工况的原因存在温度响应时间延迟，对于二次网，该温度响应延迟表现在供水温度和回水温度的变化上，当二次网的运行数据发生变化时，二次网的供水温度和回水温度分别达到新的平稳点时的时间之差即为温度延迟时间。因此，为了确保二次网调节的精度和准确性，需要考虑温度延迟时间，避免因误判调节精度差进行再次调节时造成热水损失大的问题。
在一些实施方式中，运行数据包括供水温度、回水温度和输出流量；
根据第一热负荷重新确定并调节二次网的运行数据，包括：
判断差值的绝对值是否小于第二预设阈值；其中，第二预设阈值大于第一预设阈值；
如果是，则根据第一热负荷重新确定并调节二次网的输出流量；
如果否，则根据第一热负荷重新确定并调节二次网的供水温度。
具体地，重新确定的供水温度通过如下公式确定：
其中，ts1用于表征重新确定的供水温度；tr用于表征回水温度；G0用于表征输出流量；c用于表征水的比热容；ε用于表征用户所在的楼宇的传热系数；F用于表征楼宇的建筑面积；tin(i)用于表征楼宇中第i个用户所需的目标室内温度，n用于表征楼宇中的用户数量，λi用于表征tin(i)在楼宇的各用户所需的目标室内温度中在所占的权重；tout用于表征室外温度。
在本发明中，通过设定第二预设阈值，可以在第二热负荷与第一热负荷之间相差较大时，即实际室内温度与目标室内温度之间的温差较大时，选择重新确定调节二次网的供水温度，实现对用户供热需求的快速调节；而当第二热负荷与第一热负荷相差较小时，则可以通过调节二次网的输出流量对当前二次网进行微调。如此，大温差则通过直接调节供水温度实现快速调控，小温差则只通过对输出流量进行微调便能实现对二次网的控制，从而可以实现换热站的无人值守和优化运行，不仅减少不必要的热水损失，还能进一步基于这种变流量系统实现节约电能。
在一些实施方式中，根据第一热负荷重新确定并调节二次网的输出流量，包括：
当第一热负荷大于第二热负荷时，利用二次网的入口端的流量调节阀对二次网的入口端的输出流量进行调节，并根据第一热负荷重新确定并调节二次网的第一输出流量；
其中，第一输出流量通过如下公式确定：
其中，G1用于表征第一输出流量；ε用于表征用户所在的楼宇的传热系数；F用于表征楼宇的建筑面积；tin(i)用于表征楼宇中第i个用户所需的目标室内温度，n用于表征楼宇中的用户数量，λi用于表征tin(i)在楼宇的各用户所需的目标室内温度中在所占的权重；tout用于表征室外温度；c用于表征水的比热容；ts用于表征供水温度；tr用于表征回水温度；
当第一热负荷不大于第二热负荷时，利用用户所在二次网管线的混水阀对输出流量进行调节，并根据第一热负荷重新确定并调节二次网的第二输出流量。
具体地，混水阀用于将用户所在二次网管线的回水回路中的水输至对应该二次网管线的供水回路中进行混合，当第一热负荷不大于第二热负荷时，可以利用混水阀，将回水回路中的水输至供水回路中，在增大输出流量的基础上，降低当前供水温度，从而降低当前二次网提供的总热负荷；还可以通过上述公式，重新确定输出流量。
在本发明中，在第一热负荷与第二热负荷的差值的绝对值小于第二预设阈值时，如果第二热负荷小于第一热负荷(即供热不足)，利用第二热负荷与第一热负荷相等时计算得到的第一输出流量，作为重新确定的输出流量，在保证供水温度和回水温度不变的前提下，通过增大该二次网的输出流量实现对当前二次网的控制；如果第一热负荷不大于第二热负荷时(即供热过多)，则可以利用混水阀，在改变供水温度和输出流量的同时，改变当前二次网提供的热负荷，实现对二次网的智能调节。
如图2、图3所示，本发明实施例提供了一种供热二次网智能控制装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图2所示，为本发明实施例提供的一种供热二次网智能控制装置所在计算设备的一种硬件架构图，除了图2所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的计算设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图3所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在计算设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序读取到内存中运行形成的。本实施例提供的一种供热二次网智能控制装置，包括：获取模块、监测模块和处理模块；
获取模块301，用于从外部的用户端获取到对应用户所需的目标室内温度和用户所在地区的室外温度；
监测模块302，用于监测用户所在二次网的运行数据；
处理模块303，用于根据获取模块301获取到的目标室内温度、室外温度以及监测模块302监测到的运行数据，对二次网进行供热控制调节。
在本发明的一个实施例中，处理模块303包括运算单元、判断单元和调节单元；
运算单元，用于根据目标室内温度和室外温度，确定用户所在二次网的第一热负荷；以及根据运行数据，确定用户所在二次网的第二热负荷；
判断单元，用于判断由运算单元得到的第一热负荷与第二热负荷之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
调节单元，用于在判断单元的结果为是时，根据第一热负荷重新确定并调节二次网的运行数据。
在本发明的一个实施例中，处理模块303，还用于执行如下操作：
利用预先训练好的时间预测模型确定温度延迟时间；
将重新确定并调节二次网的运行数据的时间确定为第一时间；
根据温度延迟时间和第一时间，确定第二时间；其中，第二时间为温度延迟时间和第一时间之和；
监测用户所在二次网在第二时间时的运行数据；
确定对应该运行数据的第三热负荷；
当第一热负荷与第三热负荷之间的差值的绝对值不大于第一预设阈值时，确定完成对二次网的供热控制。
在本发明的一个实施例中，所述运行数据包括供水温度、回水温度和输出流量；
处理模块303，还用于执行如下操作：
根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的运行数据，包括：
判断所述差值的绝对值是否小于第二预设阈值；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值；
如果是，则根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的输出流量；
如果否，则根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的供水温度。
在本发明的一个实施例中，处理模块303，还用于执行如下操作：
当所述第一热负荷大于所述第二热负荷时，利用所述二次网的入口端的流量调节阀对所述二次网的入口端的输出流量进行调节，并根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的第一输出流量；
其中，所述第一输出流量通过如下公式确定：
其中，G1用于表征所述第一输出流量；ε用于表征所述用户所在的楼宇的传热系数；F用于表征所述楼宇的建筑面积；tin(i)用于表征所述楼宇中第i个用户所需的目标室内温度，n用于表征所述楼宇中的用户数量，λi用于表征tin(i)在所述楼宇的各用户所需的目标室内温度中在所占的权重；tout用于表征所述室外温度；c用于表征水的比热容；ts用于表征所述供水温度；tr用于表征所述回水温度；
当所述第一热负荷不大于所述第二热负荷时，利用所述用户所在二次网管线的混水阀对输出流量进行调节，并根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的第二输出流量。
如图4所示，本发明实施例提供了一种供热二次网智能控制系统。该系统包括：上述任一实施例所提供的供热二次网智能控制装置401、协议网关402和用户端403；
协议网关402，用于将用户所在二次网的运行数据发送至供热二次网智能控制装置401；
用户端403，用于向供热二次网智能控制装置401发送用户所需的目标室内温度。
需要说明的是，室外温度则可以由供热二次网智能控制装置401获取得到。供热二次网智能控制装置401可以是云端；供热二次网智能控制装置可以将重新确定的运行数据由协议网关发送至于协议网关建立通信连接的换热站，以便换热站根据该重新确定的运行数据进行调节、控制。
在本发明的一个实施例中，协议网关402，包括：微控制单元MCU、电源、稳压器、电可擦可编程只读存储器、时钟芯片、同步动态随机存储器、存储芯片、接口芯片、双通道数字隔离器、网络协议模块、以太网物理层PHY芯片和隔离变压器；
微控制单元分别与稳压器、电可擦可编程只读存储器、时钟芯片、同步动态随机存储器、存储芯片、至少一个双通道数字隔离器和至少一个PHY芯片相连接；
稳压器与电源相连接；
接口芯片与双通道数字隔离器相连接；网络协议模块与双通道数字隔离器相连接；
PHY芯片与隔离变压器相连接。
需要说明的是，网络协议模块包括5G模块、4G模块、3G模块和WiFi模块。
在本发明中，协议网关采用高性能的工业级32位通信处理器和LINUX操作系统开发得到，能够支持5G、4G、3G、Wi-Fi、ModBus通信；支持主流PLC协议解析；支持TCP/IP、UDP、FTP、HTTP等多种网络协议来保证数据传输的安全性；支持软硬件多级检测，具有故障诊断和自修复功能；支持远程配置功能；支持远程监控系统状态、MQTT链路状态和网络状态；支持远程维护等功能。如此，利用该协议网关，不仅可以通过ModBus通信协议实时获取来自二次网换热站的运行数据，保证运行数据的时效性和真实性，还能基于其他通信协议将该运行数据实时传输至供热二次网智能控制装置。
具体地，例如，如图5所示的协议网关的结构图。在图5中，MCU1作为该协议网关系统的控制中心，能够实现上下行通信接口的检测、连接、控制、协议转换和系统配置等；DC/DC隔离电源2和稳压器LDO3实现外部电路与MCU1之间的电源供电、隔离功能，为该协议网关系统提供满足要求的电源；电可擦可编程只读存储器EEPROM4用于保存系统参数、配置信息；时钟芯片RTC5为系统提供高精度实时时钟，以确保时效性；同步动态随机存储器SDRAM6为MCU1的数据存储器，在确保运行数据不丢失的前提下，保证该运行数据的时效性；存储芯片FLASH7为MCU1的程序存储器；485接口芯片(8,10,12,14)提供系统电平与RS485电平信号接口转换电路；双通道数字隔离器(9,11,13,15)为MCU1与外部电路间提供数字隔离，提高抗干扰能力，该隔离方式为变压器隔离；双通道数字隔离器16为RS232接口芯片17与系统核心单元间提供数字隔离，RS232接口芯片17提供系统电平与RS232电平转换电路；双通道数字隔离器18为系统核心单元与外部WIFI模块间提供数字隔离，WIFI模块19符合WIFI无线网络通信标准IEEE802.11，实现STA的功能，可以通过AP接入WIFI；双通道数字隔离器20为系统核心单元与外部4G模块21之间提供数字隔离，4G模块21实现4G信号的发射和接收功能，可通过基站接入4G网络；以太网PHY接口芯片(22,24)实现以太网物理层的功能，隔离变压器(23,25)实现将内部信号与外部线路隔离的功能，增强信号的抗干扰能力，并保护电路板内部。其中，图5中的I2C、SPI、UART、MII用于表示接口类型。
在本发明的一个实施例中，供热二次网智能控制装置401和协议网关402均支持消息队列遥测传输协议MQTT。
在本发明中，基于供热二次网智能控制系统，将运营模式、供热计量系统、热平衡系统和换热站监控系统数据于一体，为实现按需供热、计划生产提供辅助依据，并最终实现热网安全与节能增效的目标。该系统的应用不仅可实现换热站和二次网无人值守、最低人工成本保障热网安全、远程实时监测，不仅缩短时间、降低了人工成本和运维成本，而且还可以帮助热力公司进行水力平衡、热平衡、热损分析、供热辅助决策等运维热网。
在本发明中，利用基于云端的大数据和物联网技术提高了二次网的供热品质；解决供热二次网冷热不均及数字化问题；通过云端就能实现二次网热计量、用户端热平衡和换热站的智能化控制和信息化管理；为北方地区供热系统的二次网用户提供按需供热、节能高效的解决方案。
在本发明中，供热二次网智能控制装置还能对所获取到的目标室内温度、室外温度和运行数据进行深度的计算、挖掘和分析实现二次网的智能控制。热力公司可以通过客户端实时查看供热系统状态，热用户也可以通过客户端查看用热情况，从而提高用户的使用体验。
图6示出了根据另一个实施例的供热二次网智能控制方法的流程图。参见图6，其中，供热二次网智能控制装置为云端，该方法包括：
步骤601：获取目标室内温度和室外温度。
具体地，通过用户端获取用户所需的目标室内温度，由云端获取到用户所在地区的室外温度。
步骤602：监测用户所在二次网的运行数据。
具体地，云端通过与二次网换热站建立ModBus通信协议的协议网关，实时获取用户所在二次网的运行数据。
步骤603：云端判断是否需要对二次网进行供热控制调节，如果是，执行步骤604；否则，执行步骤606。
具体地，根据目标室内温度和室外温度，确定用户所在二次网的第一热负荷；
根据运行数据，确定用户所在二次网的第二热负荷；
判断第一热负荷与第二热负荷之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值。
步骤604：重新确定并调节二次网的运行数据。
具体地，运行数据包括供水温度、回水温度和输出流量；
根据第一热负荷重新确定并调节二次网的运行数据，包括：
判断差值的绝对值是否小于第二预设阈值；其中，第二预设阈值大于第一预设阈值；
如果是，则根据第一热负荷重新确定并调节二次网的输出流量；
当第一热负荷大于第二热负荷时，利用二次网的入口端的流量调节阀对二次网的入口端的输出流量进行调节，并根据第一热负荷重新确定并调节二次网的第一输出流量；
其中，第一输出流量通过如下公式确定：
其中，G1用于表征第一输出流量；ε用于表征用户所在的楼宇的传热系数；F用于表征楼宇的建筑面积；tin(i)用于表征楼宇中第i个用户所需的目标室内温度，n用于表征楼宇中的用户数量，λi用于表征tin(i)在楼宇的各用户所需的目标室内温度中在所占的权重；tout用于表征室外温度；c用于表征水的比热容；ts用于表征供水温度；tr用于表征回水温度；
当第一热负荷不大于第二热负荷时，利用用户所在二次网管线的混水阀对输出流量进行调节，并根据第一热负荷重新确定并调节二次网的第二输出流量；
如果否，则根据第一热负荷重新确定并调节二次网的供水温度；
云端将重新确定的运行数据，通过协议网关发送至换热站，以便换热站及时做出调节。
步骤605：云端判断是否完成对二次网的供热控制调节，如果是，则执行步骤606，否则，执行步骤604。
具体地，在根据第一热负荷重新确定并调节二次网的运行数据之后，利用预先训练好的时间预测模型确定温度延迟时间；
将重新确定并调节二次网的运行数据的时间确定为第一时间；
根据温度延迟时间和第一时间，确定第二时间；其中，第二时间为温度延迟时间和第一时间之和；
监测用户所在二次网在第二时间时的运行数据；
确定对应该运行数据的第三热负荷；
判断第一热负荷与第三热负荷之间的差值的绝对值是否不大于第一预设阈值。
步骤606：完成对二次网的供热控制调节。
可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对一种供热二次网智能控制装置和系统的具体限定。在本发明的另一些实施例中，一种供热二次网智能控制装置和系统可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。
上述装置内的各模块、各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任一实施例中的一种供热二次网智能控制方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例中的一种供热二次网智能控制方法。
具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种供热二次网智能控制方法，其特征在于，包括：
获取用户所需的目标室内温度和用户所在地区的室外温度；
监测所述用户所在二次网的运行数据；
根据所述目标室内温度、所述室外温度和所述运行数据，对所述二次网进行供热控制调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标室内温度、所述室外温度和所述运行数据，对所述二次网进行供热控制调节，包括：
根据所述目标室内温度和所述室外温度，确定所述用户所在二次网的第一热负荷；
根据所述运行数据，确定所述用户所在二次网的第二热负荷；
判断所述第一热负荷与所述第二热负荷之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
如果是，则根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的运行数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的运行数据之后，包括：
利用预先训练好的时间预测模型确定温度延迟时间；
将重新确定并调节所述二次网的运行数据的时间确定为第一时间；
根据所述温度延迟时间和所述第一时间，确定第二时间；其中，所述第二时间为所述温度延迟时间和所述第一时间之和；
监测所述用户所在二次网在所述第二时间时的运行数据；
确定对应该运行数据的第三热负荷；
当所述第一热负荷与所述第三热负荷之间的差值的绝对值不大于所述第一预设阈值时，确定完成对所述二次网的供热控制。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运行数据包括供水温度、回水温度和输出流量；
根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的运行数据，包括：
判断所述差值的绝对值是否小于第二预设阈值；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值；
如果是，则根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的输出流量；
如果否，则根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的供水温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的输出流量，包括：
当所述第一热负荷大于所述第二热负荷时，利用所述二次网的入口端的流量调节阀对所述二次网的入口端的输出流量进行调节，并根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的第一输出流量；
其中，所述第一输出流量通过如下公式确定：
其中，G1用于表征所述第一输出流量；ε用于表征所述用户所在的楼宇的传热系数；F用于表征所述楼宇的建筑面积；tin(i)用于表征所述楼宇中第i个用户所需的目标室内温度，n用于表征所述楼宇中的用户数量，λi用于表征tin(i)在所述楼宇的各用户所需的目标室内温度中在所占的权重；tout用于表征所述室外温度；c用于表征水的比热容；ts用于表征所述供水温度；tr用于表征所述回水温度；
当所述第一热负荷不大于所述第二热负荷时，利用所述用户所在二次网管线的混水阀对输出流量进行调节，并根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的第二输出流量。
6.一种供热二次网智能控制装置，其特征在于，包括：获取模块、监测模块和处理模块；
所述获取模块，用于从外部的用户端获取到对应用户所需的目标室内温度和所述用户所在地区的室外温度；
所述监测模块，用于监测所述用户所在二次网的运行数据；
所述处理模块，用于根据所述获取模块获取到的所述目标室内温度、所述室外温度以及所述监测模块监测到的所述运行数据，对所述二次网进行供热控制调节。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括运算单元、判断单元和调节单元；
所述运算单元，用于根据所述目标室内温度和所述室外温度，确定所述用户所在二次网的第一热负荷；以及根据所述运行数据，确定所述用户所在二次网的第二热负荷；
所述判断单元，用于判断由所述运算单元得到的所述第一热负荷与所述第二热负荷之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
所述调节单元，用于在所述判断单元的结果为是时，根据所述第一热负荷重新确定并调节所述二次网的运行数据。
8.一种供热二次网智能控制系统，其特征在于，包括：基于权利要求6或7所述的供热二次网智能控制装置、协议网关和用户端；
所述协议网关，用于将用户所在二次网的运行数据发送至所述供热二次网智能控制装置；
所述用户端，用于向所述供热二次网智能控制装置发送用户所需的目标室内温度。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述协议网关包括：微控制单元、电源、稳压器、电可擦可编程只读存储器、时钟芯片、同步动态随机存储器、存储芯片、接口芯片、双通道数字隔离器、网络协议单元、以太网物理层PHY芯片和隔离变压器；
所述微控制单元分别与所述稳压器、所述电可擦可编程只读存储器、所述时钟芯片、所述同步动态随机存储器、所述存储芯片、至少一个所述双通道数字隔离器和至少一个所述PHY芯片相连接；
所述稳压器与所述电源相连接；
所述接口芯片与所述双通道数字隔离器相连接；所述网络协议单元与所述双通道数字隔离器相连接；
所述PHY芯片与所述隔离变压器相连接。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，
所述供热二次网智能控制装置和所述协议网关均支持消息队列遥测传输协议MQTT。
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