CN115793558B - 一种热力站二次管网智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热力站二次管网智能控制系统，涉及新能源及节能技术领域。所述系统包括有云服务器、无线PLC装置、多个终端采集器和与所述多个终端采集器一一对应连接的多个被采集部件，其中，所述多个被采集部件部署在热力站二次管网上且包括有泵、阀门和温度计，所述无线PLC装置包括有无线通信连接所述云服务器的第一无线通讯模块、无线通信连接所述多个终端采集器的第二无线通讯模块、输出模块和采用可编程逻辑控制器PLC的主控模块，如此不但可以使PLC与终端采集器进行无线通信，大大减少接线工作量以及发生接线错误，降低后期维护成本，还可以使PLC无线连接至云端，实现对热力站二次管网运行的智能控制，进而提高节能效果。
Description
技术领域
本发明属于新能源及节能技术领域，具体涉及一种热力站二次管网智能控制系统。
背景技术
热力站二次管网是指从小区换热站到居民家中的供暖管网，该管网主要承担着将热力公司一次管网中的蒸气或者高温水转换为60-80℃的热水，然后循环进入居民家中，达到采暖的目的。作为一项基本的民生工程，住宅小区集中供热备受重视，已经成为百姓关注的热点和社会矛盾的焦点。
在热力站二次管网的建设中，需要同时监测管网的温度、压力以及流量等参数，再根据用户侧需求对管网上泵的转速和阀门的开度等进行调整，以适应不同的用户侧需求。为了实现节能的目的，还需要对各参数进行联动控制。在热力站二次管网数据采集系统中，主要采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)实现数据采集和系统控制功能。但是目前的PLC数据采集系统多使用有线的PLC，并通过RS485线连接至设备，1个设备至少需要2根接线，如此若不同位置处的设备接至同一台有线PLC，将导致接线工作量非常大，进而易导致接线错误的发生，后期维护成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种热力站二次管网智能控制系统，用以解决现有PLC数据采集及控制系统所存在接线工作量大、易发生接线错误和后期维护成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供了一种热力站二次管网智能控制系统，包括有云服务器、无线PLC装置、多个终端采集器和与所述多个终端采集器一一对应的多个被采集部件，其中，所述多个被采集部件部署在热力站二次管网上且包括有泵、阀门和温度计，所述终端采集器部署在对应的被采集部件的附近并有线通信连接对应的被采集部件；
所述无线PLC装置包括有第一无线通讯模块、第二无线通讯模块、输出模块和采用可编程逻辑控制器PLC的主控模块，其中，所述第一无线通讯模块无线通信连接所述云服务器，所述第二无线通讯模块无线通信连接所述多个终端采集器，所述输出模块有线通信连接所述泵和所述阀门的受控端；
所述主控模块分别通信连接所述第一无线通讯模块、所述第二无线通讯模块和所述输出模块，用于通过所述第二无线通讯模块实时接收由所述多个终端采集器对所述多个被采集部件采集的测量参数，并通过所述第一无线通讯模块将所述测量参数实时上传至所述云服务器，以及还用于在通过所述第一无线通讯模块接收到来自所述云服务器的泵体转速调整值和/或阀门开度调整值后，根据所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值生成用于控制所述泵和/或所述阀门进行响应调整的第一控制信号，并通过所述输出模块将所述第一控制信号传送至所述泵和/或所述阀门的受控端，其中，所述测量参数包含有所述泵的当前转速、所述阀门的当前开度和由所述温度计测量的当前供热温度；
所述云服务器，用于在收到所述测量参数后，实时同步获取所述热力站二次管网的所在区域的天气数据，并根据所述测量参数和所述天气数据，确定所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值。
基于上述发明内容，提供了一种基于无线通信技术的PLC数据采集及控制系统，即包括有云服务器、无线PLC装置、多个终端采集器和与所述多个终端采集器一一对应的多个被采集部件，其中，所述多个被采集部件部署在热力站二次管网上且包括有泵、阀门和温度计，所述终端采集器部署在对应的被采集部件的附近并有线通信连接对应的被采集部件，所述无线PLC装置包括有无线通信连接所述云服务器的第一无线通讯模块、无线通信连接所述多个终端采集器的第二无线通讯模块、输出模块和采用可编程逻辑控制器PLC的主控模块，如此不但可以使PLC与终端采集器进行无线通信，大大减少接线工作量以及发生接线错误，降低后期维护成本，还可以使PLC无线连接至云端，实现对热力站二次管网运行的智能控制，进而大大提高节能效果，便于实际应用和推广。
在一个可能的设计中，根据所述测量参数和所述天气数据，确定所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值，包括：
根据所述天气数据确定目标供热温度；
判断所述测量参数中的当前供热温度与所述目标供热温度的差值的绝对值是否大于预设阈值；
若是，则根据所述目标供热温度，确定所述泵的目标转速和/或所述阀门的目标开度；
将所述目标转速与所述测量参数中的当前转速的差值确定为所述泵体转速调整值，和/或将所述目标开度与所述测量参数中的当前开度的差值确定为所述阀门开度调整值。
在一个可能的设计中，根据所述天气数据确定目标供热温度，包括：
根据所述热力站二次管网的所在区域在历史各个小时的天气数据以及所述热力站二次管网在所述历史各个小时的用户侧需求供热温度，按照如下方式获取多个样本数据：将在连续M个小时中各个小时的时间数据和天气数据作为模型输入数据，以及将在时序上位于所述连续M个小时中的最末一个小时的用户侧需求供热温度作为模型输出数据，得到一个包含有所述模型输入数据和所述模型输出数据的样本数据，其中，M表示不小于2且不大于12的正整数；
将所述多个样本数据划分成训练集、测试集和验证集；
应用所述训练集、所述测试集和所述验证集对基于双向LSTM神经网络的机器学习模型依次进行训练、测试和验证，得到通过测试及验证的短时供热温度预估模型；
获取待测输入数据，其中，所述待测输入数据包含有在当前最近M个小时中各个小时的时间数据和天气数据；
将所述待测输入数据输入所述短时供热温度预估模型，输出得到在当前小时内用户侧需求的目标供热温度。
在一个可能的设计中，将所述多个样本数据划分成训练集、测试集和验证集，包括：
按照6：2：2的划分比例，将所述多个样本数据划分成训练集、测试集和验证集。
在一个可能的设计中，所述第一无线通讯模块采用4G/5G无线通信模块，所述第二无线通讯模块采用LoRa无线通信模块。
在一个可能的设计中，所述无线PLC装置还包括有通信连接所述主控模块的输入模块；
所述输入模块，用于将输入信号传送至所述主控模块，以便所述主控模块执行用户程序对所述输入信号进行分析处理，生成用于控制所述泵和/或所述阀门的第二控制信号，并通过所述输出模块将该第二控制信号传送至所述泵和/或所述阀门的受控端。
在一个可能的设计中，所述主控模块通过通用异步收发传输器UART接口通信连接所述第二无线通讯模块。
在一个可能的设计中，所述多个被采集部件还包括有压力计和/或流量计，以便使所述测量参数还包含有由所述压力计测量的当前供热压力和/或由所述流量计测量的当前供热流量。
在一个可能的设计中，所述无线PLC装置还包括有电源模块，其中，所述电源模块包括有电池和用于提供不同输出电压的多路开关稳压器；
所述多路开关稳压器的电压输出端分别电连接所述主控模块、所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块的供电输入端。
在一个可能的设计中，所述第一无线通讯模块还用于为所述主控模块下载来自所述云服务器的PLC程序、在所述云服务器的控制下完成对所述主控模块的PLC程序在线调试、辅助所述云服务器对所述主控模块进行PLC工作状态监测和/或辅助所述主控模块进行PLC固件更新。
上述方案的有益效果：
(1)本发明创造性提供了一种基于无线通信技术的PLC数据采集及控制系统，即包括有云服务器、无线PLC装置、多个终端采集器和与所述多个终端采集器一一对应的多个被采集部件，其中，所述多个被采集部件部署在热力站二次管网上且包括有泵、阀门和温度计，所述终端采集器部署在对应的被采集部件的附近并有线通信连接对应的被采集部件，所述无线PLC装置包括有无线通信连接所述云服务器的第一无线通讯模块、无线通信连接所述多个终端采集器的第二无线通讯模块、输出模块和采用可编程逻辑控制器PLC的主控模块，如此不但可以使PLC与终端采集器进行无线通信，大大减少接线工作量以及发生接线错误，降低后期维护成本，还可以使PLC无线连接至云端，实现对热力站二次管网运行的智能控制，进而大大提高节能效果，便于实际应用和推广。
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为本申请实施例提供的热力站二次管网智能控制系统的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的调整值确定方式的流程示意图。
图3为本申请实施例提供的双向LSTM网络的结构示意图。
具体实施方式
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，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A、单独存在B或者同时存在A和B等三种情况；又例如，A、B和/或C，可以表示存在A、B和C中的任意一种或他们的任意组合；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A或者同时存在A和B等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
实施例：
如图1所示，本实施例第一方面提供的所述热力站二次管网智能控制系统，包括但不限于有云服务器、无线PLC装置、多个终端采集器和与所述多个终端采集器一一对应的多个被采集部件，其中，所述多个被采集部件部署在热力站二次管网上且包括但不限于有泵、阀门和温度计等，所述终端采集器部署在对应的被采集部件的附近并有线通信连接对应的被采集部件。所述终端采集器用于采集并向所述无线PLC装置上报对应的被采集部件的测量参数，例如：与泵有线通信连接的终端采集器会采集获取该泵的当前转速，然后将该当前转速上报给所述无线PLC装置；以及与阀门有线通信连接的终端采集器会采集获取该阀门的当前开度，然后将该当前开度上报给所述无线PLC装置；以及与温度计有线通信连接的终端采集器会采集获取由该温度计测量的当前供热温度，然后将该当前供热温度上报给所述无线PLC装置。为了使所述终端采集器能够向所述无线PLC装置上传数据，所述终端采集器需要配置能够与所述无线PLC装置中的第二无线通讯模块无线通信的无线收发模块，例如当所述第二无线通讯模块采用LoRa(其是由semtech公司开发的一种低功耗局域网无线标准，其名称“LoRa”是远距离无线电——Long Range Radio的缩写，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3～5倍)无线通信模块时，所述终端采集器也需要配置有LoRa无线收发模块。所述多个被采集部件为现有热力站二次管网上的常规部件，具体的，所述泵和所述阀门分别布置在用户侧供暖负载的供水管路中，以便后续通过调节泵体转速和/或阀门开度的方式来对供暖流量进行调节，所述温度计可布置在所述供水管路的管体介质中，以便将所述管体介质的当前介质温度作为当前供热温度，以及所述多个被采集部件还可以包括但不限于有压力计和/或流量计等。此外，所述终端采集器可以但不限于采用RS485线有线通信连接对应的被采集部件。
所述无线PLC装置包括但不限于有第一无线通讯模块、第二无线通讯模块、输出模块和采用可编程逻辑控制器PLC的主控模块，其中，所述第一无线通讯模块无线通信连接所述云服务器，所述第二无线通讯模块无线通信连接所述多个终端采集器，所述输出模块有线通信连接所述泵和所述阀门的受控端。所述第一无线通讯模块用于使本地无线PLC装置能够与远端的云服务器实时通讯，其可以优选采用4G/5G无线通信模块，例如采用4G物联网卡及4G天线，以便通过4G移动通信网络联入因特网并通信连接所述云服务器。所述第二无线通讯模块用于使本地无线PLC装置能够与离散的所述多个终端采集器实时通讯，其可以优选采用LoRa无线通信模块，以便轮询得到所述多个终端采集器的采集数据。所述输出模块用于接收来自所述主控模块的控制信号，并向所述泵和/或所述阀门转发该控制信号。
所述主控模块分别通信连接所述第一无线通讯模块、所述第二无线通讯模块和所述输出模块，用于通过所述第二无线通讯模块实时接收由所述多个终端采集器对所述多个被采集部件采集的测量参数，并通过所述第一无线通讯模块将所述测量参数实时上传至所述云服务器，以及还用于在通过所述第一无线通讯模块接收到来自所述云服务器的泵体转速调整值和/或阀门开度调整值后，根据所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值生成用于控制所述泵和/或所述阀门进行响应调整的第一控制信号，并通过所述输出模块将所述第一控制信号传送至所述泵和/或所述阀门的受控端，其中，所述测量参数包含但不限于有所述泵的当前转速、所述阀门的当前开度和由所述温度计测量的当前供热温度等。前述的且根据所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值生成用于控制所述泵和/或所述阀门进行响应调整的第一控制信号的具体方式为现有常规方式，例如根据所述泵体转速调整值生成用于控制所述泵进行响应调整的控制信号，和/或根据所述阀门开度调整值生成用于控制所述阀门进行响应调整的控制信号。
所述云服务器，用于在收到所述测量参数后，实时同步获取所述热力站二次管网的所在区域的天气数据，并根据所述测量参数和所述天气数据，确定所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值。所述云服务器为所述热力站二次管网智能控制系统的核心，实现通过调整泵体转速和阀门开度的方式来智能化调节供热流量及供热温度(若供热流体为水，此温度也即为供水温度)的目的。前述智能化调节的大致逻辑是：在天气晴朗和日照充足情况时，适度降低泵体转速和/或减小阀门开度，以便降低供热流量及供热温度，而在阴雨天气情况时，适度提升泵体转速和/或开大阀门开度，以便提升供热流量及供热温度。为了精确得到泵体转速调整值和/或阀门开度调整值，优选的，根据所述测量参数和所述天气数据，确定所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值，如图2所示，包括但不限于有如下步骤S1～S4。
S1.根据所述天气数据确定目标供热温度。
在所述步骤S1中，具体包括但不限于有如下步骤S11～S15。
S11.根据所述热力站二次管网的所在区域在历史各个小时的天气数据以及所述热力站二次管网在所述历史各个小时的用户侧需求供热温度，按照如下方式获取多个样本数据：将在连续M个小时中各个小时的时间数据和天气数据作为模型输入数据，以及将在时序上位于所述连续M个小时中的最末一个小时的用户侧需求供热温度作为模型输出数据，得到一个包含有所述模型输入数据和所述模型输出数据的样本数据，其中，M表示不小于2且不大于12的正整数。
在所述步骤S11中，所述天气数据可以从因特网络上下载得到。所述用户侧需求供热温度可在所述用户侧供暖负载的回水管路的管体介质温度(其可由另一个温度计测量得到)历史处于目标回水温度(其取值范围为16～21摄氏度，一般取值18摄氏度)时，通过所述温度计采集得到。
S12.将所述多个样本数据划分成训练集、测试集和验证集。
在所述步骤S12中，所述训练集(Training Set)用于训练深度学习模型，即通过训练集的数据确定拟合曲线的参数；所述验证集(Validation Set)用来做模型选择，即做模型的最终优化及用来辅助模型的构建；所述测试集(Test Set)是用于测试已经训练好的模型的精确度。因为在训练模型的时候，参数全是根据现有训练集里的数据进行修正及拟合，有可能会出现过拟合的情况，即这个参数仅对训练集里的数据拟合比较准确，如果出现一个新数据需要利用模型预测结果，准确率可能就会很差。所以测试集的作用是为了对学习器的泛化误差进行评估，即进行实验测试以判别学习器对新样本的判别能力，同时以测试集的的测试误差作为泛化误差的近似。考虑在分配训练集和测试集的时候，如果测试集的数据越小，对模型的泛化误差的估计将会越不准确，因此需要在划分数据集的时候进行权衡，优选的，可按照6：2：2的划分比例，将所述多个样本数据划分成训练集、验证集和测试集。
S13.应用所述训练集、所述测试集和所述验证集对基于双向LSTM神经网络的机器学习模型依次进行训练、测试和验证，得到通过测试及验证的短时供热温度预估模型。
在所述步骤S13中，考虑短时供热温度预测问题实际上是一个时间序列预测问题，而长短期记忆网络(Long Short TermMemory Networks,LSTM)是众多循环神经网络(Recurrent Neural Networks,RNN)当中的一个变体，它弥补了人工神经网络(ArtificialNeural Network,ANN)所存在的梯度消失、梯度爆炸和长期记忆能力不足等问题，使得循环神经网络能够真正有效地利用长时间的时序信息(即LSTM网络有着更复杂的记忆单元，能够对长时间跨度的时间序列保持良好的记忆，因此基于LSTM网络的深度学习模型在时间序列的预测问题上有着突出的表现，是近年来机器学习领域的研究热点)。但是由于LSTM网络会忽略未来时刻的信息，而在短时供热温度预测问题中，当前时刻的输入不仅和历史时刻的信息有关，还与未来时刻的信息密不可分，因此进一步考虑双向长短期记忆网络BiLSTM能够同时利用过去时刻和未来时刻的信息，使得在处理时间序列预测的问题上会优于LSTM的效果：如图3所示的BiLSTM网络结构图，可以看出在任一时刻，输入数据x1～xn会同时传输给正向及逆向两个LSTM网络，此时BiLSTM既能够利用前一时刻的信息，又能够利用到后一时刻的信息进行训练，即模型的输出数据y1～yn也同时由正逆向两个LSTM网络共同决定。综合前述考虑，为了能够得到具有高准确度的短时供热温度预估模型，因此本实施例采用了基于双向长短期记忆LSTM网络的深度学习模型来进行训练。
S14.获取待测输入数据，其中，所述待测输入数据包含有在当前最近M个小时中各个小时的时间数据和天气数据。
S15.将所述待测输入数据输入所述短时用户侧需求供热温度预估模型，输出得到在当前小时内用户侧需求的目标供热温度。
S2.判断所述测量参数中的当前供热温度与所述目标供热温度的差值的绝对值是否大于预设阈值。
在所述步骤S2中，举例的，所述预设阈值可以举例为1度。
S3.若是，则根据所述目标供热温度，确定所述泵的目标转速和/或所述阀门的目标开度。
在所述步骤S3中，可以具体根据二次管网中泵体转速和/或阀门开度与供热温度的已知线性或非线性关系，在确定所述目标供热温度后，确定所述泵的目标转速和/或所述阀门的目标开度。
S4.将所述目标转速与所述测量参数中的当前转速的差值确定为所述泵体转速调整值，和/或将所述目标开度与所述测量参数中的当前开度的差值确定为所述阀门开度调整值。
由此基于前述的热力站二次管网智能控制系统，提供了一种基于无线通信技术的PLC数据采集及控制系统，即包括有云服务器、无线PLC装置、多个终端采集器和与所述多个终端采集器一一对应的多个被采集部件，其中，所述多个被采集部件部署在热力站二次管网上且包括有泵、阀门和温度计，所述终端采集器部署在对应的被采集部件的附近并有线通信连接对应的被采集部件，所述无线PLC装置包括有无线通信连接所述云服务器的第一无线通讯模块、无线通信连接所述多个终端采集器的第二无线通讯模块、输出模块和采用可编程逻辑控制器PLC的主控模块，如此不但可以使PLC与终端采集器进行无线通信，大大减少接线工作量以及发生接线错误，降低后期维护成本，还可以使PLC无线连接至云端，实现对热力站二次管网运行的智能控制，进而大大提高节能效果。
优选的，所述温度计包括但不限于有插管式铂电阻温度计和贴片式温度计，其中，所述插管式铂电阻温度计用于安装在用户侧供暖负载的供水管路的管道介质中并测量得到所述管道介质的介质温度，所述贴片式温度计用于安装在所述供水管路的管道壁面上并测量得到所述管道壁面的壁面温度，所述管道壁面与所述管道介质属于所述供水管路中的同一段管道；所述主控模块还用于在通过所述第一无线通讯模块和所述终端采集器同步获取到所述介质温度和所述壁面温度后，按照如下方式(A)或(B)得到所述当前供热温度。
(A)先在所述同一段管道处于非供热期时，根据同步获取到的所述介质温度和所述壁面温度，确定管道介质温度校正参数，然后在所述同一段管道处于供热期时，使用所述管道介质温度校正参数对实时获取到的所述介质温度进行自动校正，得到实时的且用于作为所述当前供热温度的介质温度校正值。如此考虑常用于采集供热管道中水温的温度计——插管式铂电阻温度计在长时间使用后会出现测量偏差，进而会对供热系统的控制带来不利影响，为了消除测量偏差，可通过前述技术手段来对插管式铂电阻温度计进行周期性的校正，进一步实现对热力站二次管网运行的精确控制目的。同时还考虑在非供热期间，管道壁面温度与管道质温度基本相等，因此可以根据在非供热期得到的所述介质温度和所述壁面温度来得到可用于在供热期间对所述介质温度进行实时校正用的校正参数，详细的，根据同步获取到的所述介质温度和所述壁面温度，确定管道介质温度校正参数，包括但不限于有按照如下公式计算得到管道介质温度校正参数η：
式中，TNoh,wl表示在非供热期的所述壁面温度，TNoh,md表示在非供热期的所述介质温度，如此在使用所述管道介质温度校正参数对实时获取到的所述介质温度进行自动校正时，包括但不限于按照如下公式又计算得到实时的介质温度校正值Tcr,md：
Tcr,md＝(1+η)*Th,md
式中，Th,md表示在供热期的所述介质温度。此外，前述所得的管道介质温度校正参数可服务于下一个供热季，并在下一个非供热期间再次重新确定。
(B)先根据所述壁面温度和从所述管道壁面至所述管道内介质的已知传热模型推导得到所述管道介质的介质温度推算值，以及使用管道介质温度修正参数的当前值，对所述介质温度进行自动修正，得到实时的且用于作为所述当前供热温度的介质温度修正值，然后根据所述介质温度修正值与所述介质温度推算值的比较结果，采用PID算法调节所述管道介质温度修正参数，得到所述管道介质温度修正参数的更新值。如此也可以通过前述技术手段来对插管式铂电阻温度计进行实时校正，进一步实现对热力站二次管网运行的精确控制目的。所述已知传热模型可以具体基于所述插管式铂电阻温度计和所述贴片式温度计的安装位置、所述同一段管道的材质和由内至外的传热方向等信息，通过现有的热工学提前常规地确定。所述PID(即比例Proportional、积分Integral和微分Differential的缩写)算法是一种结合比例、积分和微分三种环节于一体的现有控制算法，它是连续系统中技术最为成熟、应用最为广泛的一种控制算法，该控制算法出现于20世纪30至40年代，适用于对被控对象模型了解不清楚的场合，因此可以根据所述介质温度修正值与所述介质温度推算值的比较结果，采用PID算法调节所述管道介质温度修正参数，得到所述管道介质温度修正参数的更新值。
进一步优选的，所述主控模块还用于在获取到所述壁面温度后，若发现所述壁面温度的波动范围大于等于第一预设温度阈值，则判定所述同一段管道为失效测点，终止校正。具体的，若发现所述壁面温度在5分钟内的波动范围超过1摄氏度(即所述第一预设温度阈值)，则可判定所述同一段管道为失效测点，终止校正，如此可以及时舍弃该失效测点，避免给供热系统控制带来不利影响。同理，所述主控模块还可用于在获取到所述介质温度和所述壁面温度后，若发现所述介质温度与所述壁面温度的相差绝对值大于等于第二预设温度阈值，则判定所述同一段管道为失效测点，终止校正。前述的第二预设温度阈值可以具体举例为3摄氏度。
优选的，所述无线PLC装置还包括有通信连接所述主控模块的输入模块；所述输入模块，用于将输入信号传送至所述主控模块，以便所述主控模块执行用户程序对所述输入信号进行分析处理，生成用于控制所述泵和/或所述阀门的第二控制信号，并通过所述输出模块将该第二控制信号传送至所述泵和/或所述阀门的受控端。如图1所示，通过所述输入模块的配置，还可以实现现场控制目的。
优选的，所述主控模块通过通用异步收发传输器UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter)接口通信连接所述第二无线通讯模块。
优选的，所述无线PLC装置还包括有电源模块，其中，所述电源模块包括有电池和用于提供不同输出电压的多路开关稳压器；所述多路开关稳压器的电压输出端分别电连接所述主控模块、所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块的供电输入端。通过前述电源模块的具体设计，可以提供恒压直流电源，保障整个装置的正常工作。此外，所述多路开关稳压器的电压输出端还可以分别电连接所述UART接口和所述输入模块等的供电输入端。
优选的，所述第一无线通讯模块还用于为所述主控模块下载来自所述云服务器的PLC程序、在所述云服务器的控制下完成对所述主控模块的PLC程序在线调试、辅助所述云服务器对所述主控模块进行PLC工作状态监测和/或辅助所述主控模块进行PLC固件更新。
综上，采用本实施例所提供的热力站二次管网智能控制系统，具有如下技术效果：
(1)本实施例提供了一种基于无线通信技术的PLC数据采集及控制系统，即包括有云服务器、无线PLC装置、多个终端采集器和与所述多个终端采集器一一对应的多个被采集部件，其中，所述多个被采集部件部署在热力站二次管网上且包括有泵、阀门和温度计，所述终端采集器部署在对应的被采集部件的附近并有线通信连接对应的被采集部件，所述无线PLC装置包括有无线通信连接所述云服务器的第一无线通讯模块、无线通信连接所述多个终端采集器的第二无线通讯模块、输出模块和采用可编程逻辑控制器PLC的主控模块，如此不但可以使PLC与终端采集器进行无线通信，大大减少接线工作量以及发生接线错误，降低后期维护成本，还可以使PLC无线连接至云端，实现对热力站二次管网运行的智能控制，进而大大提高节能效果，便于实际应用和推广。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种热力站二次管网智能控制系统，其特征在于，包括有云服务器、无线PLC装置、多个终端采集器和与所述多个终端采集器一一对应的多个被采集部件，其中，所述多个被采集部件部署在热力站二次管网上且包括有泵、阀门和温度计，所述终端采集器部署在对应的被采集部件的附近并有线通信连接对应的被采集部件；
所述泵和所述阀门分别布置在用户侧供暖负载的供水管路中，以便后续通过调节泵体转速和/或阀门开度的方式来对供暖流量进行调节，所述温度计布置在所述供水管路的管体介质中，以便将所述管体介质的当前介质温度作为当前供热温度；
所述无线PLC装置包括有第一无线通讯模块、第二无线通讯模块、输出模块和采用可编程逻辑控制器PLC的主控模块，其中，所述第一无线通讯模块无线通信连接所述云服务器，所述第二无线通讯模块无线通信连接所述多个终端采集器，所述输出模块有线通信连接所述泵和所述阀门的受控端；
所述主控模块分别通信连接所述第一无线通讯模块、所述第二无线通讯模块和所述输出模块，用于通过所述第二无线通讯模块实时接收由所述多个终端采集器对所述多个被采集部件采集的测量参数，并通过所述第一无线通讯模块将所述测量参数实时上传至所述云服务器，以及还用于在通过所述第一无线通讯模块接收到来自所述云服务器的泵体转速调整值和/或阀门开度调整值后，根据所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值生成用于控制所述泵和/或所述阀门进行响应调整的第一控制信号，并通过所述输出模块将所述第一控制信号传送至所述泵和/或所述阀门的受控端，其中，所述测量参数包含有所述泵的当前转速、所述阀门的当前开度和由所述温度计测量的当前供热温度；
所述云服务器，用于在收到所述测量参数后，实时同步获取所述热力站二次管网的所在区域的天气数据，并根据所述测量参数和所述天气数据，确定所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值；
根据所述测量参数和所述天气数据，确定所述泵体转速调整值和/或所述阀门开度调整值，包括：
根据所述热力站二次管网的所在区域在历史各个小时的天气数据以及所述热力站二次管网在所述历史各个小时的用户侧需求供热温度，按照如下方式获取多个样本数据：将在连续M个小时中各个小时的时间数据和天气数据作为模型输入数据，以及将在时序上位于所述连续M个小时中的最末一个小时的用户侧需求供热温度作为模型输出数据，得到一个包含有所述模型输入数据和所述模型输出数据的样本数据，其中，M表示不小于2且不大于12的正整数，所述用户侧需求供热温度在所述用户侧供暖负载的回水管路的管体介质温度历史处于目标回水温度时，通过所述温度计采集得到；
将所述多个样本数据划分成训练集、测试集和验证集；
应用所述训练集、所述测试集和所述验证集对基于双向LSTM神经网络的机器学习模型依次进行训练、测试和验证，得到通过测试及验证的短时供热温度预估模型；
获取待测输入数据，其中，所述待测输入数据包含有在当前最近M个小时中各个小时的时间数据和天气数据；
将所述待测输入数据输入所述短时供热温度预估模型，输出得到在当前小时内用户侧需求的目标供热温度；
判断所述测量参数中的当前供热温度与所述目标供热温度的差值的绝对值是否大于预设阈值；
若是，则根据所述目标供热温度，确定所述泵的目标转速和/或所述阀门的目标开度；
将所述目标转速与所述测量参数中的当前转速的差值确定为所述泵体转速调整值，和/或将所述目标开度与所述测量参数中的当前开度的差值确定为所述阀门开度调整值。
2.如权利要求1所述的热力站二次管网智能控制系统，其特征在于，将所述多个样本数据划分成训练集、测试集和验证集，包括：
按照6：2：2的划分比例，将所述多个样本数据划分成训练集、测试集和验证集。
3.如权利要求1所述的热力站二次管网智能控制系统，其特征在于，所述第一无线通讯模块采用4G/5G无线通信模块，所述第二无线通讯模块采用LoRa无线通信模块。
4.如权利要求1所述的热力站二次管网智能控制系统，其特征在于，所述无线PLC装置还包括有通信连接所述主控模块的输入模块；
所述输入模块，用于将输入信号传送至所述主控模块，以便所述主控模块执行用户程序对所述输入信号进行分析处理，生成用于控制所述泵和/或所述阀门的第二控制信号，并通过所述输出模块将该第二控制信号传送至所述泵和/或所述阀门的受控端。
5.如权利要求1所述的热力站二次管网智能控制系统，其特征在于，所述主控模块通过通用异步收发传输器UART接口通信连接所述第二无线通讯模块。
6.如权利要求1所述的热力站二次管网智能控制系统，其特征在于，所述多个被采集部件还包括有压力计和/或流量计，以便使所述测量参数还包含有由所述压力计测量的当前供热压力和/或由所述流量计测量的当前供热流量。
7.如权利要求1所述的热力站二次管网智能控制系统，其特征在于，所述无线PLC装置还包括有电源模块，其中，所述电源模块包括有电池和用于提供不同输出电压的多路开关稳压器；
所述多路开关稳压器的电压输出端分别电连接所述主控模块、所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块的供电输入端。
8.如权利要求1所述的热力站二次管网智能控制系统，其特征在于，所述第一无线通讯模块还用于为所述主控模块下载来自所述云服务器的PLC程序、在所述云服务器的控制下完成对所述主控模块的PLC程序在线调试、辅助所述云服务器对所述主控模块进行PLC工作状态监测和/或辅助所述主控模块进行PLC固件更新。
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