CN115330224A - 一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法 - Google Patents

一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，涉及二次供水技术领域，解决了现有技术主辅泵切换不合理，主泵长时间运行在不合理区域，导致主泵运行寿命缩减，能耗升高的技术问题；本发明包括数据分析模块，以及与之相连接的数据采集模块和执行控制模块，且执行控制模块用于控制二次供水***中主辅泵的切换；本发明基于历史数据和入住信息确定楼栋供水曲线，对楼栋供水曲线进行分析确定特征运行时段，进而根据特征运行时段控制主辅泵的切换，能够合理分配主辅泵的工作时间，提高供水效率的同时降低能耗；还会根据实测供水信息对楼栋供水曲线进行核验，能够对供水状态及时调整，保证主辅泵切换的精准。

Description

一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法
技术领域
本发明属于二次供水领域，涉及一种辅泵优化控制技术，具体是一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法。
背景技术
随着高层建筑也在不断增加，二次供水***的需求量也在快速增加。二次供水设备是高层建筑加压供水***的核心组件，也是城市节能优化的重要组成部分，因此对二次供水***使用过程中的能耗控制非常有意义。
普通的二次供水***中通常会设置主泵和辅泵，在二次供水***小负荷运行时会启动辅泵，但是启动辅泵的条件较为苛刻，导致辅泵只有小部分时间在运行。若因为进辅条件未达成则不能切换至辅泵模式，二次供水***会以主泵低流量模式运行，会缩减主泵的运行使用寿命，造成能耗升高；而且传统的进辅模式容易造成水压不稳，影响用水体验；因此，亟须一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，用于解决现有技术主辅泵切换不合理，主泵长时间运行在不合理区域，导致主泵运行寿命缩减，能耗升高的技术问题。
为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，包括数据分析模块，以及与之相连接的数据采集模块和执行控制模块，且执行控制模块用于控制二次供水***中主辅泵的切换；
数据采集模块采集二次供水***负责楼栋的入住信息和历史数据；数据分析模块基于历史数据确定楼栋供水曲线；其中，入住信息包括入住率和入住人口；
数据分析模块根据楼栋供水曲线划分主辅泵的特征运行时段，执行控制模块根据特征运行时段控制主辅泵切换；其中，特征运行时段包括若干种运行时段；
数据采集模块在控制主辅泵切换的过程中实测供水信息；数据分析模块基于供水信息判断楼栋供水曲线是否正常；是，则不进行更新，否则，则进行更新。
优选的，所述数据分析模块分别与数据采集模块和执行控制模块通信和/或电气连接；且所述执行控制模块通过控制器控制二次供水***运行；
所述数据采集模块分别与智能终端和若干类型数据传感器通信和/或电气连接；其中，智能终端包括手机或者电脑，若干类型数据传感器包括压力传感器和流量传感器，且若干类型数据传感器用于采集二次供水***运行过程的数据。
优选的，所述数据分析模块基于历史数据建立所述楼栋供水曲线，包括：
通过所述数据采集模块从数据库提取所述历史数据；其中，历史数据为若干单位时间的供水流量或者供水水压，且单位时间包括一天或者一星期；
根据历史数据确定楼栋对应的供水波动曲线；基于所述入住信息对所述供水波动曲线进行调整，获取楼栋供水曲线。
优选的，所述数据分析模块基于入住信息确定供水特征数据；其中，供水特征数据包括供水总量或者供水压力；基于所述供水特征数据对供水波动曲线进行调整，获取所述楼栋供水曲线，包括：
将所述供水波动曲线标记为GF(t)；其中，t的取值范围为整个单位时间；
获取所述供水波动曲线对应的供水特征数据，标记为目标供水特征MGT；通过公式∫(GF(t)+ψ)＝MGT获取ψ，则确定楼栋供水曲线LF(t)＝GF(t)+ψ。
优选的，所述数据分析模块基于切换临界数据划分所述楼栋供水曲线，获取所述特征运行时段，包括：
获取所述切换临界数据；其中，切换临界数据包括主辅泵切换临界点的供水流量或者供水压力；
基于切换临界数据对所述楼栋供水曲线进行划分，获取所述特征运行时段；其中，特征运行时段包括主泵运行时段、辅泵运行时段和辅泵保压停机时段。
优选的，所述数据分析模块将特征运行时段发送至所述执行控制模块；所述执行控制模块控制主泵在主泵运行时段运行，控制辅泵在辅泵运行时段运行，以及控制辅泵在辅泵保压停机时段停机。
优选的，在所述执行控制模块控制主辅泵切换过程中，所述数据采集模块实时采集获取实测供水信息；其中，实测供水信息包括供水流量或供水压力；以及
所述数据分析模块根据实测供水信息判断单位时间内的楼栋供水曲线是否正常；是，则继续按照楼栋供水曲线进行控制；否，则按照默认模式进行控制。
优选的，所述数据分析模块根据实测供水信息判断所述楼栋供水曲线是否正常，包括：
获取前两个主辅泵切换节点处实测供水信息与楼栋供水曲线对应值的差值，并分别标记为CZ1和CZ2；
通过公式QPX＝α×|CZ1+CZ2|获取曲线评估系数QPX；当曲线评估系数小于曲线评估阈值时，则判定楼栋供水曲线正常；其中，α为大于0的比例系数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明基于历史数据和入住信息确定楼栋供水曲线，对楼栋供水曲线进行分析确定特征运行时段，进而根据特征运行时段控制主辅泵的切换，能够合理分配主辅泵的工作时间，提高供水效率的同时降低能耗；还会根据实测供水信息对楼栋供水曲线进行核验，能够对供水状态及时调整，保证主辅泵切换的精准。
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为本发明的工作步骤示意图；
图2为本发明的***原理示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2，本发明第一方面实施例提供了一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，包括数据分析模块，以及与之相连接的数据采集模块和执行控制模块，且执行控制模块用于控制二次供水***中主辅泵的切换；
数据采集模块采集二次供水***负责楼栋的入住信息和历史数据；数据分析模块基于历史数据确定楼栋供水曲线；其中，入住信息包括入住率和入住人口；
数据分析模块根据楼栋供水曲线划分主辅泵的特征运行时段，执行控制模块根据特征运行时段控制主辅泵切换；其中，特征运行时段包括若干种运行时段；
数据采集模块在控制主辅泵切换的过程中实测供水信息；数据分析模块基于供水信息判断楼栋供水曲线是否正常；是，则不进行更新，否则，则进行更新。
现有技术在二次供水***在小负荷运行时会启动辅泵，但由于启动条件的设置较为苛刻，辅泵只有小部分时间会运行，大部分时间会通过主泵供水，不仅导致主辅泵切换控制不精准，而且会影响主泵的寿命，提高能耗。
本发明申请基于历史数据和入住信息确定楼栋供水曲线，对楼栋供水曲线进行分析确定特征运行时段，进而根据特征运行时段控制主辅泵的切换，能够合理分配主辅泵的工作时间，提高供水效率的同时降低能耗；还会根据实测供水信息对楼栋供水曲线进行核验，能够对供水状态及时调整，保证主辅泵切换的精准。
本发明申请中数据分析模块分别与数据采集模块和执行控制模块通信和/或电气连接；且执行控制模块通过控制器控制二次供水***运行；数据采集模块分别与智能终端和若干类型数据传感器通信和/或电气连接。
数据分析模块主要用于分析各种数据，与数据采集模块和执行控制模块进行数据交互；数据采集模块主要用于采集各种数据，与智能终端和若干类型数据传感器进行数据交互；执行控制模块主要对二次供水***实施具体的控制。
智能终端包括手机或者电脑，为数据采集模块提供入住信息；若干类型数据传感器包括压力传感器和流量传感器等，且若干类型数据传感器用于采集二次供水***运行过程的数据。
本发明申请中数据分析模块基于历史数据建立楼栋供水曲线，包括：
通过数据采集模块从数据库提取历史数据；根据历史数据确定楼栋对应的供水波动曲线；基于入住信息对供水波动曲线进行调整，获取楼栋供水曲线。
数据库中存储有积累的各种场景下各种入住状态的楼栋在单位时间内的供水水量或者供水水压，因为在控制主辅泵切换时主要基于供水水量或者供水水压来判断，所以对供水水量或者供水水压相关的数据进行记录存储。单位时间包括一天或者一星期等，一个单位时间就是二次供水***中一个辅助泵切换的周期，也可以根据实际情况合理设置单位时间。
在历史数据中检索与目标楼栋(进行主辅泵切换控制的楼栋)所处场景相似(环境相似、住户结构相似等)的楼栋对应的供水波动曲线。场景相似，其对应的供水规律也相似，能够更加方便地确定供水波动曲线。
在确定供水规律之后，需要对供水波动曲线进行调整获取符合目标楼栋的供水波动曲线，也就是楼栋供水曲线。本发明申请中数据分析模块基于入住信息确定供水特征数据；其中，供水特征数据包括供水总量或者供水压力；基于供水特征数据对供水波动曲线进行调整，获取楼栋供水曲线，包括：
将供水波动曲线标记为GF(t)；获取供水波动曲线对应的供水特征数据，标记为目标供水特征MGT；通过公式∫(GF(t)+ψ)＝MGT获取ψ，则确定楼栋供水曲线LF(t)＝GF(t)+ψ。
t表示时间，且t的取值范围为整个单位时间；根据入住信息可以获取目标楼栋单位时间所需要的供水总量，当然根据供水总量也可以确定供水总水压，供水总量和供水总水压均属于供水特征数据。若供水波动曲线的因变量为供水水量，则供水特征数据选择供水总量。通过建立的公式可以计算获取参数ψ，实质就是在保持供水波动曲线中供水规律不变的情况下，将供水波动曲线上下平移保证满足单位时间内目标特征数据的要求。
本发明申请中数据分析模块基于切换临界数据划分楼栋供水曲线，获取特征运行时段，包括：
获取切换临界数据；基于切换临界数据对楼栋供水曲线进行划分，获取特征运行时段；其中，特征运行时段包括主泵运行时段、辅泵运行时段和辅泵保压停机时段。
切换临界数据就是主泵和辅泵在进行切换时对应的供水水压或者供水水量，将切换临界数据带入到楼栋供水曲线中可以将其分割为多段，进而获取特征运行时段。数据分析模块将特征运行时段发送至执行控制模块；执行控制模块控制主泵在主泵运行时段运行，控制辅泵在辅泵运行时段运行，以及控制辅泵在辅泵保压停机时段停机。
本发明申请中在执行控制模块控制主辅泵切换过程中，数据采集模块实时采集获取实测供水信息；其中，实测供水信息包括供水流量或供水压力；以及数据分析模块根据实测供水信息判断单位时间内的楼栋供水曲线是否正常；是，则继续按照楼栋供水曲线进行控制；否，则按照默认模式进行控制。
数据库中的历史数据并不一定能够匹配目标楼栋，因此需要不断对数据库中的历史数据进行更新扩充。当楼栋供水曲线正常时，则继续按照楼栋供水曲线来控制主辅泵的切换，否则即按照默认模式来控制。默认模式是工作人员根据经验设置的主辅泵切换的条件。
本发明申请中数据分析模块根据实测供水信息判断楼栋供水曲线是否正常，包括：
获取前两个主辅泵切换节点处实测供水信息与楼栋供水曲线对应值的差值，并分别标记为CZ1和CZ2；通过公式QPX＝α×|CZ1+CZ2|获取曲线评估系数QPX；当曲线评估系数小于曲线评估阈值时，则判定楼栋供水曲线正常。曲线评估阈值根据实际经验设定。
主辅泵切换以及具体工作流程可参考以下步骤：
1.在辅泵运行的过程中，若检测到供水流量突变极小，满足由辅泵运行进入保压停机的条件(辅泵实际运行频率小于“由辅进保频率”，“当前压力”大于“设定压力”，“进保延时时间”达到设定的时间)时，二次供水***会自动进入保压停机状态以减小能耗。
2.在辅泵运行的过程中，若检测到供水流量大，辅泵满足不了供水压力，则会满足出辅条件(辅泵实际运行频率大于“出辅频率”，“当前压力”小于“设定压力”，“出辅延时时间”达到设定的时间)，会切换至主泵供水，若***再次满足进辅条件(主泵实际运行频率小于“进辅频率”，“当前压力”大于“设定压力”,“进辅延时时间”达到设定的时间)，会再次进入辅泵运行。同理若满足进入保压停机的条件会再次进入保压停机状态减小能耗。
3.若在出辅运行时间段，***会自动停止辅泵运行，进入主泵运行。且在“进辅时间段”外，二次供水***始终以主泵运行。
4.若在出辅运行时间段，如果***满足由主进入保压停机的条件(频率小于由主进保频率，当前压力大于等于设定压力下偏差(设定压力-0.02，进保延时时间满足)，***会以辅泵自动进入保压停机状态来减小能耗。
5.水泵之间的切换增加参数“切换延时时间”，具体可根据现场实际情况进行调节，保证切换时水泵运行时的无缝衔接，可在一定程度上解决切换时管网水压波动问题。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：
数据采集模块采集二次供水***负责楼栋的入住信息和历史数据；数据分析模块基于历史数据确定楼栋供水曲线。
数据分析模块根据楼栋供水曲线划分主辅泵的特征运行时段，执行控制模块根据特征运行时段控制主辅泵切换。
数据采集模块在控制主辅泵切换的过程中实测供水信息；数据分析模块基于供水信息判断楼栋供水曲线是否正常；是，则不进行更新，否则，则进行更新。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，包括数据分析模块，以及与之相连接的数据采集模块和执行控制模块，且执行控制模块用于控制二次供水***中主辅泵的切换，其特征在于：
数据采集模块采集二次供水***负责楼栋的入住信息和历史数据；数据分析模块基于历史数据确定楼栋供水曲线；其中，入住信息包括入住率和入住人口；
数据分析模块根据楼栋供水曲线划分主辅泵的特征运行时段，执行控制模块根据特征运行时段控制主辅泵切换；其中，特征运行时段包括若干种运行时段；
数据采集模块在控制主辅泵切换的过程中实测供水信息；数据分析模块基于供水信息判断楼栋供水曲线是否正常；是，则不进行更新，否则，则进行更新。
2.根据权利要求1所述的一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，其特征在于，所述数据分析模块分别与数据采集模块和执行控制模块通信和/或电气连接；且所述执行控制模块通过控制器控制二次供水***运行；
所述数据采集模块分别与智能终端和若干类型数据传感器通信和/或电气连接；其中，智能终端包括手机或者电脑，若干类型数据传感器包括压力传感器和流量传感器，且若干类型数据传感器用于采集二次供水***运行过程的数据。
3.根据权利要求1或2所述的一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，其特征在于，所述数据分析模块基于历史数据建立所述楼栋供水曲线，包括：
通过所述数据采集模块从数据库提取所述历史数据；其中，历史数据为若干单位时间的供水流量或者供水水压，且单位时间包括一天或者一星期；
根据历史数据确定楼栋对应的供水波动曲线；基于所述入住信息对所述供水波动曲线进行调整，获取楼栋供水曲线。
4.根据权利要求3所述的一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，其特征在于，所述数据分析模块基于入住信息确定供水特征数据；其中，供水特征数据包括供水总量或者供水压力；基于所述供水特征数据对供水波动曲线进行调整，获取所述楼栋供水曲线，包括：
将所述供水波动曲线标记为GF(t)；其中，t的取值范围为整个单位时间；
获取所述供水波动曲线对应的供水特征数据，标记为目标供水特征MGT；通过公式∫(GF(t)+ψ)＝MGT获取ψ，则确定楼栋供水曲线LF(t)＝GF(t)+ψ。
5.根据权利要求4所述的一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，其特征在于，所述数据分析模块基于切换临界数据划分所述楼栋供水曲线，获取所述特征运行时段，包括：
获取所述切换临界数据；其中，切换临界数据包括主辅泵切换临界点的供水流量或者供水压力；
基于切换临界数据对所述楼栋供水曲线进行划分，获取所述特征运行时段；其中，特征运行时段包括主泵运行时段、辅泵运行时段和辅泵保压停机时段。
6.根据权利要求5所述的一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，其特征在于，所述数据分析模块将特征运行时段发送至所述执行控制模块；所述执行控制模块控制主泵在主泵运行时段运行，控制辅泵在辅泵运行时段运行，以及控制辅泵在辅泵保压停机时段停机。
7.根据权利要求6所述的一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，其特征在于，在所述执行控制模块控制主辅泵切换过程中，所述数据采集模块实时采集获取实测供水信息；其中，实测供水信息包括供水流量或供水压力；以及
所述数据分析模块根据实测供水信息判断单位时间内的楼栋供水曲线是否正常；是，则继续按照楼栋供水曲线进行控制；否，则按照默认模式进行控制。
8.根据权利要求7所述的一种优化辅泵控制降低泵房能耗的方法，其特征在于，所述数据分析模块根据实测供水信息判断所述楼栋供水曲线是否正常，包括：
获取前两个主辅泵切换节点处实测供水信息与楼栋供水曲线对应值的差值，并分别标记为CZ1和CZ2；
通过公式QPX＝α×|CZ1+CZ2|获取曲线评估系数QPX；当曲线评估系数小于曲线评估阈值时，则判定楼栋供水曲线正常；其中，α为大于0的比例系数。
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