CN114757492A - 一种多设备控制的调度优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多设备控制的调度优化方法及系统，包括如下步骤：S1、建立数据结构，对所有设备的运行状态分别进行存储；S2、通过控制系统对所有设备的运行状态进行采集更新；S3、遍历检查适合调度的设备编号；S4、检查是否需要对设备进行调度，刷新数组元素并输出；所有操作在一个扫描周期内完成，只需遍历数组元素即可得到优先级最高的启动设备、停止设备。通过对轮换过程中的设备状态实时更新，针对人工干预的、非正常工况下的设备动态调整轮换策略，即可严格按照累计运行时间最少或启动次数最少的设备优先启动、持续运行时间最多的设备优先停止的机制执行设备轮换，达到了各设备使用负荷平衡、设备使用寿命增加和设备维护成本降低的目的。

Description

一种多设备控制的调度优化方法及系统

技术领域

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种多设备控制的调度优化方法及系统。

背景技术

为满足城市供排水系统的正常运行，水体容纳构筑物常常需要配置多台同类型的供排水设备，以保证构筑物内的水位在工艺环节要求的范围内。然而，水体容纳构筑物液位、进出水流量等因素的波动都会直接影响到相关设备的运作情况，使得设备需要根据实际的运行工况启动或停止。随着供排水设备的运行时间变长，设备的不合理化调度与管理，会造成单台设备的频繁启动与停止将会影响设备的正常使用寿命。若是不对其进行处理，则会造成严重的资源浪费和经济损失。

当前的控制方法主要是根据预设的编号顺序依次启停设备或者采用队列数据结构控制设备启停顺序。这两种方法均可在一定程度上均可防止单台设备的频繁启停，但仍存在很多缺陷。根据预设的编号顺序依次启停设备极易造成编号靠前的设备频繁启停，编号靠后设备长期空闲，使得相应设备使用寿命降低、运维成本增加，不符合运营管理预期。而采用队列数据结构控制设备启停顺序这种方式，不但使设备间的运行负载产生差异，更会增加程序运行负担，发生程序控制响应不及时甚至控制错误的情况频繁的情况。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种梯级泵站的调速水泵调度方法和电子设备”，其公告号：CN111140486A，公开了泵站的需水量，确定水泵最小运行功率对应的目标开机台数，计算不同开机台数分别对应的调速水泵总运行功率，获得目标开机台数对应的目标转速和目标运行功率。但是该方法不能解决使用负荷差异过大的问题，没有基于数据结构数组遍历方法实现对多设备负载平衡的最佳控制方法。

发明内容

为此，本发明提供一种多设备控制的调度控制方法及系统，利用输入采样进行算法统计、对数据进行标准化处理的方式确定最佳启停设备的方法，有效解决了设备间运行使用负荷差异过大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多设备控制的调度控制方法，包括如下步骤：

S1、建立数据结构，对所有设备的运行状态分别进行存储；

S2、通过控制系统对所有设备的运行状态进行采集更新；

S3、遍历检查适合调度的设备编号；

S4、检查是否需要对设备进行调度，刷新数组元素并输出。能够对每一个设备的不同运行状态进行监控并进行存储，根据平衡逻辑对存储的多设备编号进行遍历检查，将检查处适合调度的设备编号进行输出，从而完成多设备的调度优化。

作为优选的，S3中适合调度的设备为遍历过程中连续运行时间最长的设备、累计运行时间最短的设备及累计运行次数最少的设备。将适合调度的设备分为最适宜启动的设备和最适宜停止的设备，持续运行时间最长的设备设为最适宜停止的设备，累计运行时间最短的设备或运行次数最少的设备设为最适宜启动的设备。能够对多设备进行平衡运行时间的调节。

作为优选的，S1中包括通过统计功能模块对设备的不同运行状态分别进行存储。运行状态包括设备的受控状态Allow，包括设备的运行状态Run，包括设备的累计运行时间RT，包括设备的累计运行次数CNT，包括设备的连续运行时间CT，包括设备的输出OUT。能够将设备的不同状态分别检测并存储，对于不同的运行状态分别进行调控。

作为优选的，S3中包括如下步骤：

S31、检查遍历条件；

S32、判断当前设备状态并进行筛选适合调度的设备编号；

S33、继续遍历并返回S31。先遍历能够调控的设备编号，在能够调控的设备编号中遍历适合调度的设备编号，重复遍历过程至全部设备都被遍历。

作为优选的，S31中包括如下步骤：

S311、初始化适宜调度的设备编号；

S312、检查是否遍历到全部设备；

S313、判断设备是否可控并对可控设备进行遍历。将参数初始化后，在每次开始对全部设备进行遍历时，都避免了上一次全部遍历后的结构影响，在计算时，仅根据本次遍历过程中设备数据进行计算。

作为优选的，S4中包括根据运行设备数量需求进行调度，将S3中适合调度的设备编号进行输出。遍历并计算后，可以得到遍历逻辑下的设备编号，在进行调度时，可将遍历逻辑转换为调度需求，避免遍历时根据不同的调度需求进行不同的遍历逻辑，泛用性强。

一种多设备控制的调度控制系统，包括：输入输出模块，输入输出模块连接设有可控判定模块和统计功能模块，可控判定模块和统计功能模块连接设有数据库模块，数据库模块连接设有调度优化模块。可控判定模块接受系统的输入采样和系统输出，执行工作流程后判定所属设备是否处于受控状态；统计功能模块接受系统的输入采样，执行工作流程后得出所属设备的累计运行时间、连续运行时间及运行次数；输入输出模块用于设备的输入与输出，用于对其检测设备状态；数据库模块包括分别存储设备不同状态的数据结构；调度优化模块用于计算适宜调度的设备并根据使用调度需求发送调度指令。能够根据设备实时工作状态进行遍历优化，泛用性强可靠性高。

本发明具有如下优点：

(1)根据设备运行数量与设备调度需求，采用输入采样进行算法统计、对数据进行标准化处理的方式，在一个扫描周期内输出最优控制设备。这种方法很好的实现了各台设备运行台时、运行次数动态平衡，在满足供排水系统的正常运行下，达到提高设备使用寿命，降低运维成本的目的；(2)所有操作在一个扫描周期内完成，只需遍历数组元素即可得到优先级最高的启动设备、停止设备。通过对轮换过程中的设备状态实时更新，针对人工干预的、非正常工况下的设备动态调整轮换策略，即可严格按照累计运行时间最少或启动次数最少的设备优先启动、持续运行时间最多的设备优先停止的机制执行设备轮换。这种轮换方式更加科学、稳定，达到了各设备使用负荷平衡、设备使用寿命增加和设备维护成本降低的目的；(2)通过信息统计整合实现多设备平衡调度运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1是本发明的方法步骤图。

图2是本发明中多设备控制的调度优化的系统架构示意图。

图3是本发明多设备控制的调度优化的工作流程图。

图中：

1-输入输出模块；2-可控判定模块；3-统计功能模块；4-数据库模块；5-调度优化模块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的认识可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。

如图1所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了一种多设备控制的调度控制方法，包括如下步骤：

1.建立数据结构，存储所有设备的运行状态数据(包括Allow、Run、RT、CNT、CT)；

2.采用PLC控制系统实时采集系统状态数据，即所有设备的运行状态数据统计、更新包括Allow、Run、RT、CNT、CT)；

3.遍历整个结构数据数组对比查找出最适宜启动的设备编号、最适宜停止的设备编号；

1)初始化最适宜启动的设备编号、最适宜停止的设备编号为0；

2)检查数组元素下标，判断遍历是否完成。若数组下标小于n，表明未完成数组遍历，进入步骤3)，进行数组元素检查；

3)判断数组元素结构Allow状态，区分当前设备是否可控。若Allow为True，当前设备可控，进入步骤4)。否则，设备不可控，进入步骤5)；

4)检查当前数组元素数据结构成员Run状态，判断当前设备状态；

若Run为True时，表明设备处于可控运行状态。若最适宜停止的设备编号为0，则将该设备ID更新至最适宜停止的设备编号。否则，比较当前设备与最适宜停止的设备的CT值，较大的结构成员ID更新至最适宜停止的设备编号，若两者相等则维持最适宜停止的设备编号不变；

若结构成员Run为false则表示该设备处于可控停止状态。若最适宜启动的设备编号为0，则将该设备ID更新至最适宜启动的设备编号，否则比较当前设备与最适宜启动的设备的RT值，较小者的结构成员ID更新至最适宜启动的设备编号。若RT相等，则比较当前设备最适宜启动的设备的CNT，较小者的结构成员ID存更新至最适宜启动的设备编号，若相等则维持最适宜启动的设备编号不变。完成后进入步骤5)；

5)继续进行下一次遍历，并回至步骤2。

4.检查是否需要启动或停止一台设备，若是，则检查最适宜启动的设备编号、最适宜停止的设备编号，若大于0，则表示工作流程已查找到对应设备编号，刷新数组元素的成员Out以启动或停止设备。

一种多设备控制的调度控制系统，包括：输入输出模块，用于，输入输出模块连接设有可控判定模块和统计功能模块，可控判定模块和统计功能模块连接设有数据库模块，数据库模块连接设有调度优化模块。输入输出模块用于设备的输入与输出，用于对其检测设备状态；数据库模块包括分别存储设备不同状态的数据结构；调度优化模块用于计算适宜调度的设备并根据使用调度需求发送调度指令。

整个工作流程在单个扫描周期内完成。系统需将输入采样经过逻辑运算、数值运算后将各设备状态整定为标准数据格式，系统整定后的设备数据更新存储至该数据结构数组。

数据结构用于存储各设备整定后的状态信息。其中数据结构成员ID用于表征设备编号，数据结构成员Allow用于表征设备的受控状态，为True时表示该设备状态正常，可作为多设备控制调度优化方法工作流程中的备选设备，为false则表示该设备状态异常，不可作为多设备控制调度优化方法工作流程中的备选设备；数据结构成员Run用于表征设备的运行状态，为True则表示该设备处于运行状态，否则该设备处于停止状态；数据结构成员RT用于表征设备的累计运行时间，单位为小时；数据结构成员CNT用于表征设备的累计运行次数，单位为次；数据结构成员CT用于表征设备的连续运行时间，即设备状态由停止变为运行后经过的时间，单位为小时，当设备由运行状态变为停止状态后，统计功能模块输出至该数据结构成员的值变为0；数据结构成员Out用于刷新系统输出以控制实际设备的启停。

表1设备整定后的标准化数据结构对象表

序号	结构成员名称	结构成员数据类型	说明
				1	ID	INT	设备编号，各设备不同
2	Allow	BOOL	可控状态标志位
				3	Run	BOOL	设备运行
4	RT	REAL	设备累计运行时间，单位小时
				5	CNT	DINT	设备运行次数，单位次
6	CT	REAL	设备持续运行时间，单位小时
				7	Out	BOOL	启停输出

可控判定模块接受系统的输入采样和系统输出，执行工作流程后判定所属设备是否处于受控状态，若属于远控可控状态，则对输入采样和系统输出进行异或逻辑运算，运算值为true则进行计时，计时时间达到后则判定为设备不可控，否则计时清零。可控判定模块的输出存储至各数组元素的成员Allow。

统计功能模块接受系统的输入采样，执行工作流程后得出所属设备的累计运行时间、连续运行时间及运行次数。统计功能模块检查输入采样对应的运行状态是否为true，为true时针对运行时间，则累加运行时间缓存值，运行时间缓存值累加至上限时更新所属设备的累计运行时间、连续运行时间，针对运行次数，检查输入采样缓存，若输入采样缓存为false，则将运行次数累加1，输入采样缓存置为true；为false时则将所属设备的连续运行时间置0，输入采样缓存置为false。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种多设备控制的调度优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立数据结构，对所有设备的运行状态分别进行存储；

S2、通过控制系统对所有设备的运行状态进行采集更新；

S3、遍历检查适合调度的设备编号；

S4、检查是否需要对设备进行调度，刷新数组元素并输出。

2.根据权利要求1所述的一种多设备控制的调度优化方法，其特征在于，S3中适合调度的设备为遍历过程中连续运行时间最长的设备、累计运行时间最短的设备及累计运行次数最少的设备。

3.根据权利要求1或2所述的一种多设备控制的调度优化方法，其特征在于，S1中包括通过统计功能模块对设备的不同运行状态分别进行存储。

4.根据权利要求3所述的一种多设备控制的调度优化方法，其特征在于，S3中包括如下步骤：

S31、检查遍历条件；

S32、判断当前设备状态并进行筛选适合调度的设备编号；

S33、继续遍历并返回S31。

5.根据权利要求4所述的一种多设备控制的调度优化方法，其特征在于，S31中包括如下步骤：

S311、初始化适宜调度的设备编号；

S312、检查是否遍历到全部设备；

S313、判断设备是否可控并对可控设备进行遍历。

6.根据权利要求1或4所述的一种多设备控制的调度优化方法，其特征在于，S4中包括根据运行设备数量需求进行调度，将S3中适合调度的设备编号进行输出。

7.一种多设备控制的调度优化系统，适用于如权利要求1至6任一项所述的一种多设备优化的调度控制方法，其特征在于，包括：输入输出模块，输入输出模块连接设有可控判定模块和统计功能模块，可控判定模块和统计功能模块连接设有数据库模块，数据库模块连接设有调度优化模块。

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