用于流体网络系统中的流体流量控制的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及流体网络系统，以及具体来说涉及这类系统中的流体流量控制。
【背景技术】
[0002]大流体网络系统在一些应用中能够消耗大量能量。这种流体网络系统的示例是地下矿场的通风系统。这种通风系统能够包括多个风扇，其需要被操作，以便保持充分空气质量以获得矿场中的健康工作条件。
[0003]按需通风(V0D)控制当今有时用来降低地下矿场中所消耗的能量。简言之，V0D意味着，仅当需要时才以充分量将新鲜空气定向到地下矿场的特定位置，以实现健康工作环境。使用网络模型、即描述地下矿场网络的流体动态特性的模型的尝试已经进行，但是其遭受矿场的基础设施的变化的敏感性，并且要求大工程工作量来调试。
[0004]W02009/027815公开一种矿场通风系统，其建立作为机械和/或人员位置的实时跟踪的函数的动态通风需求，以及其中这种需求经由矿场通风网络在工作区中分布，并且在满足各工作区的需求的同时使通风所需的能量最小化。矿场通风系统基于矿场通风网络的预测动态模拟模型连同所模拟控制设备、例如风扇和气流调节器一起进行操作。
[0005]但是，矿场的动态模拟模型的确定是复杂过程，其必须每当修改地址矿场的基础设施时重复进行。
【发明内容】
[0006]本公开的一般目的是使流体网络系统的电力消耗最小化，同时能够提供充分流体流量。
[0007]鉴于以上所述，在本公开的第一方面，提供一种通过多个流体机器来控制流体网络系统中的流体流量的方法，其中所述方法包括:
a)得到与各流体机器关联的相应当前流体流率，
b)得到各流体机器的当前流体机器速度，
c)得到流体网络系统中的预期流体流率，
d)基于当前流体机器速度和得到预期流体流率所需的流体机器速度的变化来确定各流体机器的新流体机器速度，其中流体机器速度的变化通过使总流体机器功率(其是与流体机器速度的变化相关的函数)最小化来确定，最小化采用对流体流率、流体机器压力和流体机器速度的限制来执行，以及
e)按照新流体机器速度来控制多个流体机器的速度，使得获得流体网络系统中的最小总流体机器功率。
[0008]通过本公开，满足流体网络系统中的当前流体流量要求的流体流率的控制可采用最小总流体机器功率消耗来得到。
[0009]—个实施例包括存储各流体机器的新流体机器速度的步骤f)。
[0010]一个实施例包括在得到相应当前流体流率之前，通过根据经验对多个流体机器的每个确定流体机器速度的变化与流体机器功率的对应变化之间的关系，来确定总流体机器功率的模型，其中该关系形成模型的一部分，并且模型用于最小化。
[0011]通过根据经验对现有流体网络系统中的各流体机器确定流体机器速度的变化与流体流率的对应变化之间的关系，能够得到流体网络系统的简单网络识别。当流体网络系统的基础设施经过了修改、例如扩大时，这个识别过程能够易于重复进行。所确定关系能够用来通过优化来确定将要提供给流体网络系统中的流体机器的总最小电力，同时能够提供流体网络系统中的最小所需流体流量。
[0012]—个实施例包括在确定关系之前，改变多个流体机器的每个的流体机器速度。
[0013]—个实施例包括将输入信号模式应用于多个流体机器，由此改变多个流体机器的流体机器速度，该输入信号模式按照如下方式来应用:使得流体机器速度的变化与流体机器功率的对应变化之间的关系能够对各流体机器来确定。
[0014]按照一个实施例，输入信号模式使得它允许调整流体网络系统中的流体流量，其中跟踪应用于多个流体机器的步骤。
[0015]按照一个实施例，改变涉及依次改变多个流体机器的每个的流体机器速度。
[0016]按照一个实施例，依次改变涉及改变各流体机器的流体机器速度，使得每次只有多个流体机器的一个流体机器经过流体机器速度的变化。
[0017]—个实施例包括在两个后续流体机器速度变化之间进行等待，直到流体网络系统中的流体流量返回到原始状态(其中在改变流体机器速度之前操作流体网络系统)。
[0018]按照一个实施例，确定模型的步骤包括确定限定流体机器速度的变化与流体机器功率的对应变化之间的关系的常数矩阵。
[0019]按照一个实施例，流体网络系统是地址矿场的通风系统，并且其中流体机器是风扇。
[0020]按照一个实施例，确定模型的步骤包括对多个流体机器的每个确定流体机器速度的变化与流体机器功率的对应变化之间的关系。
[0021]按照本公开的第二方面，提供一种计算机程序产品，其包括其上存储了计算机代码的计算机可读介质，该计算机代码在运行时执行按照第一方面的方法。
[0022]按照本公开的第三方面，提供一种用于包括多个流体机器的流体网络系统中的流体流量控制的控制系统，该控制系统包括:处理系统，设置成:得到与各流体机器关联的相应当前流体流率；得到各流体机器的当前流体机器速度；得到流体网络系统中的预期流体流率；基于当前流体机器速度和得到预期流体流率所需的流体机器速度的变化来确定各流体机器的新流体机器速度，其中流体机器速度的变化通过使总流体机器功率(其是与流体机器速度的变化相关的函数)最小化来确定，最小化采用对流体流率、流体机器压力和流体机器速度的限制来执行；以及按照新流体机器速度来控制多个流体机器的速度，使得获得流体网络系统中的最小总流体机器功率。
[0023]下面将公开附加特征和优点。
【附图说明】
[0024]现在作为非限制性示例、参照附图来说明本发明及其优点，附图包括:
图1示意示出流体网络系统的示例； 图2是流体网络系统的控制系统的示意框图；
图3示出控制流体网络系统中的通风的方法的流程图；
图4是示出图1的流体网络系统中的风扇的依次速度变化的简图；以及图5是识别流体网络系统中的流体特性的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]为便于说明而不是进行限制，以下描述中提出了诸如特定技术和应用之类的具体详细资料，以便提供对本公开的透彻了解。但是，本领域的技术人员将会清楚地知道，可在不合这些具体细节的其他实施例中实施本公开。在其他情况下，省略对众所周知的方法和设备的详细描述，以免不必要的细节影响对本描述的理解。
[0026]本公开可用于例如地址矿场的通风系统、大楼通风系统、区域加热/冷却、例如地址矿场和相似系统的排水系统等的流体网络系统中的流体流量控制，如本领域的技术人员会清楚知道的。仅为了便于说明，下面将通过地址矿场的通风系统来例示流体网络系统。但是，本文所公开的方法和系统可同样顺利地在其他流体网络系统中实现。
[0027]—般来说，流经流体网络系统的流体可以是气体(例如空气)或者液体(例如水)，这取决于应用。
[0028]有益地，本文所提供的方法和控制系统按照如下方式提供流体网络系统中的流体机器的控制:使得流体机器的总功率消耗能够最小化，同时所提供的流体流量满足流体网络系统中的最小所需流体流率。
[0029]取决于应用，流体机器能够是风扇或栗。如果应用涉及通风，则流体机器是风扇。如果应用涉及液体的流体流量控制，则流体机器是栗。
[0030]在以下公开中，将对地下擅场通风系统给出要求保护的方法的应用的示例。但是要注意，当前方法和控制系统也能够用于其他流体网络系统中，如先前所述。因此要注意，以下所述方法步骤和控制系统(其实现矿场通风应用中的方法)也能够按照相似方式来应用于涉及气体和液体流量控制的其他应用中，其中在后一种情况下，风扇交换为栗。
[0031]图1示出流体网络系统1、即地下矿场的通风系统的基础设施的示例。流体网络系统1具有地面5之下的地下基础设施3。流体网络系统1包括多个井筒7、9和11。井筒7、9、11限定地下基础设施3中的不同井筒水平。在当前情况下，第一井筒7限定第一井筒水平。第二井筒9限定第二井筒水平。第三井筒11限定第三井筒水平。在各井筒中，唯一流体流率要求可以是必要的，如通过不同流体流率％、02和03所例示。所需流体流率例如可取决于井筒中存在的采矿车。
[0032]例示的流体网络系统1还包括进风井13，其从地面5之上延伸并且与地面5之下的井身7、9和11连接。进风井13具有进气风扇13-1，其将空气从表面大气提供给地下基础设施3。进风井13可选地还具有一个或多个压力增加风扇13-2，以用于增加地下基础设施3中更深处的空气压力。流体网络系统1还具有通气井、即出风井15，其经由通气风扇15-1将废气提供给表面大气。因此，新鲜空气经由进气风扇13-1和进风井13进入流体网络系统1，其中新鲜空气在井筒7、9和11中按照气流要求来分布，以及废气经由出风井15和通气风扇15-1离开流体网络系统1，如箭头A所示。
[0033]流体网络系统1可选地能够还包括与井筒9连接的排气段、例如排气段17以及斜坡19、21。采矿能够在排气段17和/或井筒7、9、11的任一个中执行。斜坡17、19实现设备、例如采矿车等从一个水平到另一个水平的移动。在