CN116877405A - 基于阻力损失的多恒压变频供水控制方法、装置、设备及介质 - Google Patents
基于阻力损失的多恒压变频供水控制方法、装置、设备及介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及基于阻力损失的多恒压变频供水控制方法，属于建筑二次加压供水评估预测技术领域，包括如下步骤：基于历史数据获取不同建筑参数的不同时段供水流量；训练所述数据以形成建筑供水流量专有模型；将待评估建筑参数输入所述模型获取不同时段水泵出口流量；通过待评估建筑供水系统参数确定管道阻力损失以获取不同时段的水泵出口压力；将不同时段的水泵出口流量和出口压力作为水泵控制单元运算控制指令，本发明水泵按照管网特性曲线来运行，真正实现按需供水，供水曲线最大程度接近用水曲线，能达到最大的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及建筑二次加压供水评估预测技术领域，尤其涉及一种基于阻力损失的多恒压变频供水控制方法、装置、设备及介质。
背景技术
目前，已有的变压变流量控制方式：在供水管网末端安装电触点压力或压力传感器取样，将反馈的压力实际值与供水管网所需的供水压力值进行比较，其差值输入到控制单元经运算处理后发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而使管网末端水压保持恒定，而水泵出水管压力随供水量变化而发生变化。但是这样控制方法存在的缺陷是压力变送器距离供水主泵较远，运行管理不方便，信号传输故障概率大，实际运行困难。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于阻力损失的多恒压变频供水控制方法、装置、设备及介质，用以解决现有信号传输故障概率大，实际运行困难的问题。
一方面，本发明提供了一种基于阻力损失的多恒压变频供水控制方法，包括如下步骤：
（1）基于历史供水数据获取不同类型建筑物、建筑物使用率、建筑物楼层在不同时段的供水流量数据；
（2）基于历史供水数据进行训练从而形成建筑供水流量模型；
（3）将待评估建筑的类型、使用率和楼层信息输入所述建筑供水流量模型以获取不同时段的用水高峰时的水泵出口流量qi；
（4）根据待评估建筑的供水系统基础资料及水泵出口流量qi确定管道阻力损失h，基于所述阻力损失h获取不同时段的水泵出口压力hi；
（5）将步骤（3）、（4）中获取的待评估建筑不同时段的水泵出口流量qi和出口压力hi设置为水泵控制单元的CPU运算控制指令，以实现多时段恒压变频供水控制。
本发明的一种优选实施方式，还包括指令修正步骤：
基于待评估建筑的管道传感器，获取实际使用中运行的更新数据，对所述步骤（5）中的控制指令进行修正。
本发明的一种优选实施方式，所述控制指令的进行修正包括优化所述出口流量qi和出口压力hi，以及根据实际用水曲线的情况减少或增加控制时段。
本发明的一种优选实施方式，更新数据的期限设置为N个自然日，其循环更新M次以使得供水曲线接近实际用水曲线90%以上。
本发明的一种优选实施方式，基于所述阻力损失的所述出口压力hi函数如下：
；
其中，H1为某时段实际出水口到用水点的高差；H为出水口设计压力；dj为管道计算内径；Lj为与dj对应的管道长度； Ch为海澄-威廉系数；k为局部阻尼损失系数，数值小于1。
本发明的一种优选实施方式，还包括供水管道数据模型，所述供水管道数据模型基于出水口位置以及与其对应的管道计算内径dj和管道长度Lj训练得到；
所述更新数据为不同时段的实际出口流量数据和不同时段的出水口位置数据；
根据所述出水口位置数据、实际出口流量数据和所述供水管道数据模型确定实际阻力损失，进而得到不同时段的实际出口压力。
本发明的一种优选实施方式，其中所述局部阻尼损失系数k与管道材质、管道连接形式相关联。
另一方面，本发明还提供了一种供水控制装置，包括：
录入模块，用于前期录入历史供水数据以获取不同类型建筑物、建筑物使用率、建筑物楼层在不同时段的供水流量数据；和，用于后期录入待评估建筑的供水数据；
处理模块，根据前期录入的历史供水数据进行训练从而形成建筑供水流量模型；
计算模块，用于根据待评估建筑供水数据从模型中输出不同时段的用水高峰时的水泵出口流量qi；和，用于根据待评估建筑的供水系统基础资料计算不同时段的水泵出口压力hi；
控制模块，以出口流量qi和出口压力hi为控制指令，以实现对水泵的多时段恒压变频供水控制。
又一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：
处理器和存储器；
所述存储器存储能够在处理器上运行的计算机程序；
所述处理器运行所述计算机程序时，执行所述多恒压变频供水控制方法的步骤。
再一方面，本发明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存储有计算机可执行指令；
所述计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现所述多恒压变频供水控制方法。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
（1）真正实现按需供水，供水曲线最大程度接近用水曲线，能达到最大的节能效果；
（2）采用分时段恒压控制的阶梯式供水方式，根据用水曲线的情况将用水时间酌情分为若干个时段，每个时段对应一个水泵出口压力值，在各个时段内进行恒压控制，进而实现全天变压；
（3）利用现代技术手段建立管网特性数学模型，并且在实际使用中不断根据新的数据确定实时阻力损失对模型进行修正，使模型不断趋近实际工况。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的一种优选实施方式的流程图；
图2为本发明的另一种优选实施方式的流程图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
本发明通常的工作面可以为平面或曲面，可以倾斜，也可以水平。为了方便说明，本发明实施例放置在水平面上，并在水平面上使用，并以此限定“高低”和“上下”。
出口多恒压控制是指在水泵出口管处设定多个压力值，即根据用水曲线的情况将用水时间酌情分为若干个时段，每个时段对应一个水泵出口压力值，在各个时段内进行恒压控制，进而实现全天变压。二次加压供水可采用分时段恒压控制的阶梯式供水方式。当用水时段越精细和水泵出口处所需的压力值越准确，就越低碳节能。
在供水范围大、距离远时水流输送水头损失大，远近用户之间的水压差大，变化也大。随着智慧建筑与水系统的构建，可以利用现代技术手段建立管网特性数学模型，在现场测取不同时段最不利点的压力与流量的关系数据，并且在实际使用中不断根据新的数据对模型进行修正，使模型不断趋近实际工况。
需要说明的是：水泵的选取是按最不利工况，以保证泵运行的时候并不全是最不利工况。
实施例一：
本发明的一个具体实施例，参见图1，公开了一种基于阻力损失的多恒压变频供水控制方法，包括如下步骤：
（1）基于历史供水数据获取不同类型建筑物、建筑物使用率、建筑物楼层在不同时段的供水流量数据；
（2）基于历史供水数据进行训练从而形成建筑供水流量模型；
（3）将待评估建筑的类型、使用率和楼层信息输入所述建筑供水流量模型以获取不同时段的用水高峰时的水泵出口流量qi；
（4）根据待评估建筑的供水系统基础资料及水泵出口流量qi确定管道阻力损失h，基于所述阻力损失h获取不同时段的水泵出口压力hi；
（5）将步骤（3）、（4）中获取的待评估建筑不同时段的水泵出口流量qi和出口压力hi设置为水泵控制单元的CPU运算控制指令，以实现多时段恒压变频供水控制。
初步定为不同时间段为：为早上6:00用水高峰时的供水流量q1，上午10：00时的供水流量q2，中午12：00时的供水流量q3，下午15:00的供水流量q4，傍晚18:00的供水流量q5，晚上22:00的供水流量q6。
历史供水数据是基于已经获知的不同类型建筑物，入住率，层高的建筑物。
比如，以最建筑物类型为例，可以是医院、酒店、办公楼、文体楼、住宅等。
表1 不同类型建筑24h不同时段内出流量占全天百分比估值
在以上基础上，考虑入住率，层高的大量数据，而训练形成建筑物供水流量模型。
待评估建筑的供水系统基础资料包括供水管道管材（Ch）、管道计算内径、局部阻力损失系数k。
进一步的，参见图2，还包括指令修正步骤：
基于待评估建筑的管道传感器，获取实际使用中运行的更新数据，对所述步骤（5）中的控制指令进行修正。
具体而言，所述控制指令的进行修正包括优化所述出口流量qi和出口压力hi，以及根据实际用水曲线的情况减少或增加控制时段。
具体而言，更新数据的期限设置为N个自然日，其循环更新M次以使得供水曲线接近实际用水曲线90%以上。
根据建筑内水泵出口端安装流量传感器，测量实际水泵出口端不同时段的实际流量qs，根据N个自然日，例如7个自然日实际测得的不同时段实际流量qs，通过实际流量对控制指令进行反馈修正；亦或是，未在控制时间段内的实际流量远差别于控制指令的流量，那么需要增设该时间段并将该时间段实际流量作为新增控制指令流量。
进一步的，所述水泵的出口压力hi与水泵出口流量qi具有函数关系，以使得所述出口压力hi随着出口流量qi的变化而变化。
由于流量与压力存在函数关系，故实际运行中根据测得的流量数据即可反馈修正控制指令数据。进而进行多次的更正使得供水曲线接近实际用水曲线的90%以上。
具体而言，基于阻力损失的所述出口压力hi函数为：
；
其中，Hi为某时段实际出水口到用水点的高差；H为出水口设计压力；dj为管道计算内径；Lj为与dj对应的管道长度； Ch为海澄-威廉系数；k为局部阻尼损失系数，数值小于1。
具体地，各种塑料管、内衬（涂）塑管Ch=140，铜管、不锈钢管Ch=130；内衬水泥、树脂的铸铁管Ch=130；普通钢管、铸铁管Ch=100。
其中，dj为不同管段的管道内径，Lj为与dj对应的管道长度，随着管道内径的不同，管道长度随之变化。出水口到用水点的高差Hi根据出水口位置随之而确定。
出水口设计压力一般根据用水终端器具的类型确定，例如洗涤盆、拖布盆、盥洗槽、洗脸盆、洗手盆、浴盆、淋浴器、大便器、小便器等，目前来讲，出水口设计压力为定值，为具体为10或15。
具体而言，其中所述局部阻尼损失系数k与管道材质、管道连接形式相关联。
局部阻尼损失系数k，具体确定如下：
1）当供水管道为硬聚氯乙烯管（PVC-U）时，其局部水头损失系数k取值0.25~0.30。
2）当供水管道为聚丙烯管道（PP-R）时，其局部水头损失系数k取值0.25~0.30。
3）当供水管道为氯化聚氯乙烯管（PVC-C）时，其局部水头损失系数k取值0.25~0.30。
4）当供水管道为水交联聚乙烯管道（PEX）时，其局部水头损失系数k取值0.25~0.45。
5）当供水管道为水铝塑复合管（PAP）时，若采用三通配水，其局部水头损失系数k取值可按0.50~0.60；若采用分水器配水，可按0.30计。
6）当供水管道为钢塑复合管时，对螺纹连接内衬塑可锻铸铁管件的给水系统，配水管段的局部水头损失系数k可按如下确定：生活给水管网为0.30~0.40；生活、生产合用系统：0.25~0.30；对法兰或沟槽式连接内涂（衬）塑钢管件的给水系统，局部水头损失系数k可按0.10~0.20计算。
7）当供水管道为薄壁不锈钢管时，其局部水头损失系数k按0.25~0.30计算。
8）当供水管道为镀钢管或铸铁管时，其局部水头损失系数k可按0.25~0.30计算。
具体而言，还包括供水管道数据模型，所述供水管道数据模型基于出水口位置以及与其对应的管道计算内径dj和管道长度Lj训练得到；
所述更新数据为不同时段的实际出口流量数据和不同时段的出水口位置数据；
根据所述出水口位置数据、实际出口流量数据和所述供水管道数据模型确定实际阻力损失，进而得到不同时段的实际出口压力。
进一步地，根据建筑内每个供水终端或者每层供水管路上设置有与流量联通的位置传感器，通过位置传感器可以实时获知出水口的位置信息，进而确定高差，并依据所述供水管道数据模型获知对应的管道计算内径dj和管道长度Lj信息，从而根据流量函数确定出口压力。
根据实际不同时段的出口流量和压力对水泵控制单元的CPU运算控制指令修正，更新迭代多次后，供水曲线接近实际用水曲线。
实施例二：
本发明的一种实施例还公开了，一种供水控制装置，包括：
录入模块，用于前期录入历史供水数据以获取不同类型建筑物、建筑物使用率、建筑物楼层在不同时段的供水流量数据；和，用于后期录入待评估建筑的供水数据；
处理模块，根据前期录入的历史供水数据进行训练从而形成建筑供水流量模型；
计算模块，用于根据待评估建筑供水数据从模型中输出不同时段的用水高峰时的水泵出口流量qi；和，用于根据待评估建筑的供水系统基础资料计算不同时段的水泵出口压力hi；
控制模块，以出口流量qi和出口压力hi为控制指令，以实现对水泵的多时段恒压变频供水控制。
实施例三：
本发明的一种实施例还公开了，一种电子设备，包括：
处理器和存储器；
所述存储器存储能够在处理器上运行的计算机程序；
所述处理器运行所述计算机程序时，执行实施例一所述方法的步骤。
实施例四：
本发明的一种实施例还公开了，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令；
所述计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现如实施例一所述方法。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于阻力损失的多恒压变频供水控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）基于历史供水数据获取不同类型建筑物、建筑物使用率、建筑物楼层在不同时段的供水流量数据；
（2）基于历史供水数据进行训练从而形成建筑供水流量模型；
（3）将待评估建筑的类型、使用率和楼层信息输入所述建筑供水流量模型以获取不同时段的用水高峰时的水泵出口流量qi；
（4）根据待评估建筑的供水系统基础资料及水泵出口流量qi确定管道阻力损失h，基于所述阻力损失h获取不同时段的水泵出口压力hi；
（5）将步骤（3）、（4）中获取的待评估建筑不同时段的水泵出口流量qi和出口压力hi设置为水泵控制单元的CPU运算控制指令，以实现多时段恒压变频供水控制。
2.根据权利要求1所述的供水控制方法，其特征在于，还包括指令修正步骤：
基于待评估建筑的管道传感器，获取实际使用中运行的更新数据，对所述步骤（5）中的控制指令进行修正。
3.根据权利要求2所述的供水控制方法，其特征在于，所述控制指令的进行修正包括优化所述出口流量qi和出口压力hi，以及根据实际用水曲线的情况减少或增加控制时段。
4.根据权利要求3所述的供水控制方法，其特征在于，更新数据的期限设置为N个自然日，其循环更新M次以使得供水曲线接近实际用水曲线90%以上。
5.根据权利要求2-4任一项所述的供水控制方法，其特征在于，基于所述阻力损失的所述出口压力hi函数如下：
；
其中，Hi为某时段实际出水口到用水点的高差；H为出水口设计压力；dj为管道计算内径；Lj为与dj对应的管道长度； Ch为海澄-威廉系数；k为局部阻尼损失系数，数值小于1。
6.根据权利要求5所述的供水控制方法，其特征在于，还包括供水管道数据模型，所述供水管道数据模型基于出水口位置以及与其对应的管道计算内径dj和管道长度Lj训练得到；
所述更新数据为不同时段的实际出口流量数据和不同时段的出水口位置数据；
根据所述出水口位置数据、实际出口流量数据和所述供水管道数据模型确定实际阻力损失，进而得到不同时段的实际出口压力。
7.根据权利要求6所述的供水控制方法，其特征在于，其中所述局部阻尼损失系数k与管道材质、管道连接形式相关联。
8.一种供水控制装置，其特征在于，包括：
录入模块，用于前期录入历史供水数据以获取不同类型建筑物、建筑物使用率、建筑物楼层在不同时段的供水流量数据；和，用于后期录入待评估建筑的供水数据；
处理模块，根据前期录入的历史供水数据进行训练从而形成建筑供水流量模型；
计算模块，用于根据待评估建筑供水数据从模型中输出不同时段的用水高峰时的水泵出口流量qi；和，用于根据待评估建筑的供水系统基础资料计算不同时段的水泵出口压力hi；
控制模块，以出口流量qi和出口压力hi为控制指令，以实现对水泵的多时段恒压变频供水控制。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器和存储器；
所述存储器存储能够在处理器上运行的计算机程序；
所述处理器运行所述计算机程序时，执行权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，
所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令；
所述计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现如权利要求1至7任一项所述方法。
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- 2023-09-08 CN CN202311153107.5A patent/CN116877405B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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