水力计算方法、装置、存储介质及计算机设备与流程

1.本技术涉及计算机领域，尤其涉及一种水力计算方法、装置、存储介质及计算机设备。


背景技术：

2.随着计算机技术的发展，在暖通行业中，设计人员可以利用计算机辅助设计软件以可视化的方式搭建空调水系统，目前的设计软件中仅提供搭建空调水系统的拓扑结构图的功能，尚未提供空调水系统的水力计算功能，在进行水力计算时设计人员根据经验值进行估算，存在计算效率低和容易出错的问题。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了水力计算方法、装置、存储介质及计算机设备，可以解决现有的计算机设备不具备水力计算能力的问题。所述技术方案如下：
4.第一方面，本技术实施例提供了一种水力计算方法，所述方法包括：
5.获取空调水系统的拓扑结构图；
6.根据所述拓扑结构图遍历所述空调水系统包含的所有的n个环路；其中，n为大于1的整数，所述环路包含至少一个管段；
7.计算所述环路包含的各个管段的总阻力；其中，总阻力由所述管段的比摩阻、管长和局部阻力之和来确定；
8.将所述环路包含的各个管段的总阻力进行求和得到所述环路的阻力；
9.在所述n个环路的阻力中确定阻力最大值，以及将所述n个环路的阻力进行求和得到管段总阻力之和；
10.根据所述阻力最大值和所述管段总阻力之和计算环路不平衡率。
11.第二方面，本技术实施例提供了一种水力计算装置，所述装置包括：
12.获取单元，用于获取空调水系统的拓扑结构图；
13.遍历单元，用于根据所述拓扑结构图遍历所述空调水系统包含的所有的n个环路；其中，n为大于1的整数，所述环路包含至少一个管段；
14.计算单元，用于计算所述环路包含的各个管段的总阻力；其中，总阻力由所述管段的比摩阻、管长和局部阻力之和来确定；
15.所述计算单元，还用于将所述环路包含的各个管段的总阻力进行求和得到所述环路的阻力；
16.所述计算单元，还用于在所述n个环路的阻力中确定阻力最大值，以及将所述n个环路的阻力进行求和得到管段总阻力之和；
17.所述计算单元，还用于根据所述阻力最大值和所述管段总阻力之和计算环路不平衡率。
18.第三方面，本技术实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有
多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。
19.第四方面，本技术实施例提供一种计算机设备，可包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的方法步骤。
20.本技术一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
21.获取创建的空调水系统的拓扑结构图，对该拓扑结构图进行遍历得到所有的环路，根据管段的比摩阻、管长和局部阻力之和计算环路包括的各个管段的总阻力，基于所有环路的阻力的阻力最大值和管段总阻力之和计算环路不平衡率。实现基于拓扑结构图自动计算环路不平衡率的目的，本技术通过智能化的水力计算方法，可以提高水力计算的效率以及减少出错的可能性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
23.图1是本技术实施例提供的水力计算方法的流程示意图；
24.图2是本技术实施例提供的空调水系统的拓扑结构图；
25.图3是本技术实施例提供的空调水系统的数据结构图；
26.图4是本技术实施例提供的计算管段的公称直径的流程示意图；
27.图5是本技术提供的一种水力计算装置的结构示意图；
28.图6是本技术提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
29.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施例方式作进一步地详细描述。
30.需要说明的是，本技术提供的水力计算方法一般由计算机设备执行，相应的，水力计算装置一般设置于计算机设备中。
31.计算机设备可以是硬件，也可以是软件。当计算机设备为硬件时，可以是具有显示屏的各种计算机设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携式计算机和台式计算机等等。当计算机设备为软件时，可以是安装上上述所列举的计算机设备中。其可以实现呈多个软件或软件模块(例如：用来提供分布式服务)，也可以实现成单个软件或软件模块，在此不作具体限定。
32.计算机设备还可以安装有显示设备和摄像头，显示设备显示可以是各种能实现显示功能的设备，摄像头用于采集视频流；例如：显示设备可以是阴极射线管显示器(cathode ray tube display，简称cr)、发光二极管显示器(light-emitting diode display，简称led)、电子墨水屏、液晶显示屏(liquid crystal display，简称lcd)、等离子显示面板(plasma displaypanel，简称pdp)等。用户可以利用计算机设备上的显示设备，来查看显示的文字、图片、视频等信息。
33.下面将结合附图1，对本技术实施例提供的水力计算方法进行详细介绍。其中，本技术实施例中的水力计算装置可以是图1所示的计算机设备。
34.请参见图1，为本技术实施例提供了一种水力计算方法的流程示意图。如图1所示，本技术实施例的所述方法可以包括以下步骤：
35.s101、获取空调水系统的拓扑结构图。
36.其中，拓扑结构图表示空调水系统中包括的各个部件的类型以及各个部件之间的连接关系，空调水系统包括的部件为机房供回水口、三通和末端，机房供回水口与主机相连。在空调水系统中，主主路下可设置多个支路或环路，支路下可设置多个支路或环路，每个环路设置有一个末端。设计人员可以利用计算机设备上的辅助软件基于可视化的方式创建空调水系统的拓扑结构图。
37.举例来说，参见图2所示的空调水系统的拓扑结构图，在该拓扑结构图中，机房供回水口为唯一的主节点，节点a～节点n为三通，两个节点之间以管段相连，末端和节点之间也以管段相连。
38.s102、根据拓扑结构图遍历空调水系统包含的所有的n个环路。
39.其中，拓扑结构图中每个末端对应一个环路，即末端的数量等于环路的数量。对于一个末端来说，环路包括末端到主节点之间的第一路径和主节点到末端之间的第二路径组成。本技术对拓扑结构图进行遍历得到空调水系统包含的所有的n个环路，由此获知各个环路包含的节点。
40.在一个或多个可能的实施例中，所述根据所述拓扑结构图遍历所述空调水系统包含的所有的n个环路，包括：
41.将所述拓扑结构图转换为树状结构的数据结构图；其中，所述数据结构图的层数为多个，所述数据结构图中同层节点的最后一个节点为虚拟节点；
42.查找末端到主节点之间的第一路径，以及所述主节点到所述末端之间的第二路径；
43.根据所述第一路径和所述第二路径得到所述末端所在的环路。
44.举例来说，将图2的拓扑结构图转换为图3的数据结构图，数据结构图中同层节点的最后一个节点为虚拟节点，同层节点具有相同的父节点，即节点c、节点f、节点i、节点k和节点n为虚拟节点，虚拟节点没有设置三通。例如：节点h和末端4之间直接通过管段相连，中间并没有三通。
45.其中，图3的数据结构图中包含的同层节点如下所示：
46.同层节点：节点a、节点b、节点c，排序分别为1、2、3，因此该同层节点中最后一个节点为节点c；
47.同层节点：节点d、节点e、节点f，排序分别为1、2、3，因此该同层节点中最后一个节点为节点f；
48.同层节点：节点g、节点h、节点i，排序分别为1、2、3，因此该同层节点中最后一个节点为节点i；
49.同层节点：节点j、节点k，排序分别为1、2，因此该同层节点中最后一个节点为节点k；
50.同层节点：节点m、节点n，排序分别为1、2，因此该同层节点中最后一个节点为节点
n。
51.在本实施例中，遍历某个末端所在的环路的过程包括：
52.首先查询末端到主节点之间的第一路径：确定末端的父节点，然后确定父节点的所有同层节点中的首个节点，确定该首个节点的父节点，然后在确定该父节点的所有同级节点的首个节点，然后在确定该首个节点的父节点，直到查询到主节点。根据上述的方法遍历出所有的n个环路。
53.然后查询主节点到末端之间的第二路径：第二路径和第一路径的方向相反，在确定第一路径后可推算出第二路径。
54.例如：末端1所在的环路由第一路径和第二路径组成，第一路径为：末端1
→
三通d；三通d
→
三通a；三通a
→
机房工回水口。第二路径为：机房工回水口
→
三通a；三通a
→
三通d；三通d
→
末端1。
55.末端3所在的环路由第一路径和第二路径组成，第一路径为：末端3
→
三通h；三通h
→
三通g；三通g
→
三通e；三通e
→
三通d；三通d
→
三通a；三通a
→
机房工回水口。第二路径为：机房工回水口
→
三通a；三通a
→
三通d；三通d
→
三通e；三通e
→
三通g；三通g
→
三通h；三通h
→
末端3。
56.需要说明的是，数据结构图中的虚拟节点在遍历路径的过程中不考虑。
57.例如：末端4所在的环路，第一路径为：末端4
→
三通h；三通h
→
三通g；三通g
→
三通e；三通e
→
三通d；三通d
→
三通a；三通a
→
机房工回水口。第二路径为：机房工回水口
→
三通a；三通a
→
三通d；三通d
→
三通e；三通e
→
三通g；三通g
→
三通h；三通h
→
末端4。由于节点i为虚拟节点，因此第二路径和第二路径中不包含节点i。
58.其中，根据遍历到的各个环路，环路中相邻的两个节点通过管段相连。可选的，管段中还可以设置局部阻力部件，以调节管段的局部阻力。
59.s103、计算环路包含的各个管段的总阻力。
60.其中，计算n个环路中每个环路包含的各个管段的总阻力，总阻力与管段的比摩阻、管长和局部阻力之和有关，比摩阻表示该管段在单位长度的摩擦阻力，局部阻力之和表示该管段的局部阻力的总和，在该管段设置有局部阻力部件时，将各个局部阻力组件的阻力进行求和得到该管段的局部阻力之和。
61.例如：管段的总阻力根据如下公式计算得到：
62.p＝p1+p2，p1＝r
×
l/1000；其中，p表示管段的总阻力，p1表示沿程阻力，r表示管段的比摩阻，l表示管段的长度，p2表示管段的局部阻力之和。
63.在一个或多个可能的实施例中，所述管段的比摩阻由以下公式计算得到：
64.当v＞v
th
时，r＝(0.00107
×v2
)/(d
×
0.001)
1.3
×
0.583
×
10000
；
65.当v≤v
th
时，r＝[0.000912
×v2
×
(1+0.867/v)
0.3
]/(d
×
0.001)
1.3
×
0.583
×
10000
；其中，r表示所述管段的比摩阻，v
th
表示流速阈值，v表示所述管段的流速，d表示所述管段的公称直径，v
th
可以根据实际需求而定，本技术不作限制，例如：v
th
＝1.2立方米/秒。
[0066]
进一步的可选的，管段的流速由于管段的流量和管段的公称直径计算得到。
[0067]
例如：根据如下公式计算管段的流速：
[0068]
v＝(1000
×m×
4)/(3.6
×
3.14
×
d2)；其中，v表示所述管段的流速，m表示所述管段的流量，d表示所述管段的公称直径。
[0069]
进一步的，所述管段的流量由所述管段的冷负荷、主机的回水温度和供水温度计算得到。
[0070]
例如：根据如下公式计算管段的流量：
[0071]
m＝(q
×
3600)/[4.19
×
(t2-t1)
×
1000]；其中，m表示所述管段的流量，q表示所述管段的冷负荷，t2表示主机的回水温度，t1表示主机的供水温度。
[0072]
在一个或多个可能的实施例中，参见图4所示，本技术根据如下方法确定管段的公称直径的方法包括：
[0073]
s401、根据计算类型确定目标比摩阻。
[0074]
其中，本技术预存储有计算类型和目标比摩阻之间的映射关系，根据该映射关系查询计算类型关联的目标比摩阻。
[0075]
在一个或多个可能的实施例中，计算类型包括成本有效、能效优先以及成本能效均衡设计，所述能效优先关联的目标比摩阻小于所述成本能效均衡设计关联的目标比摩阻，所述成本能效均衡设计关联的目标比摩阻小于所述成本优先关联的目标比摩阻。
[0076]
例如：能效有效关联的目标比摩阻为100，成本能效均衡设计关联的目标比摩阻为200，成本优先关联的目标比摩阻为300。
[0077]
s402、从公称直径列表中选择当前公称直径。
[0078]
其中，所述公称直径列表包含m个升序排列的公称直径，m为大于1的整数，m个公称直径可以为递增的等差数列，也可以是根据实际需求设置的递增数列，本技术不作限制。
[0079]
举例来说，m＝15，15个公称直径为：25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300、350、400、500，本技术从公称直径25开始，根据从左往右的顺序每次从15个公称直径列表中选择一个数值。
[0080]
s403、根据当前公称直径计算得到当前比摩阻。
[0081]
其中，计算当前比摩阻的方法可以参照s103中的描述，此处不再赘述。
[0082]
s404、判断当前比摩阻是否小于目标比摩阻。
[0083]
其中，若判断结果为是，执行s405，否判断结果为否，执行s406。例如：目标比摩阻为100，当前比摩阻为90，则当前比摩阻小于100，执行s405；又例如：当前比摩阻为200，则当前比摩阻大于100，执行s406。
[0084]
s405、将当前公称直径作为所述管段最终的公称直径。
[0085]
s406、判断当前公称直径是否为公称直径列表中的最后一个公称直径。
[0086]
其中，若判断结果为是，执行s407，若判断结果为否，继续从公称直径列表中选择下一个公称直径。
[0087]
s407、将最后一个公称直径作为所述管段最终的公称直径。
[0088]
其中，图4的实施例通过循环筛选的方式从公称直径列表中选择最优的公称直径。
[0089]
s104、将环路包含的各个管段的总阻力进行求和得到环路的阻力。
[0090]
其中，对于n个环路中的每个环路来说，确定环路包含的各个管段的总阻力，将总阻力进行求和得到该环路的阻力。
[0091]
例如：某个环路由管段1、管段2和管段3组成，根据s103的方法计算得到的管段1的总阻力为x1，管段2的总阻力为x2，管段3的总阻力为x3，那么该环路的阻力y＝x1+x2+x3。
[0092]
s105、在n个环路的阻力中确定阻力最大值，以及将n个环路的阻力进行求和得到
管段总阻力之和。
[0093]
例如：n＝3，3个环路的阻力分别为y1、y2和y3，在上述3个阻力中确定阻力最大值为y3，然后对3个阻力进行求和得到的管段总阻力之和为y1+y2+y3。
[0094]
s106、根据阻力最大值和管段总阻力之和计算环路不平衡率。
[0095]
其中，在空调税系统中，水力失调导致系统流量分配不合理和热量不合理，从而引起能量的浪费，本技术目的是尽量减小环路不平衡率，保证水力的平衡调节。环路不平衡率可以根据如下公式计算：p7＝(p6-p5)/p5；其中，p7表示环路不平衡率，p5表示管段总阻力之和，p6表示阻力最大值。
[0096]
进一步可选的，本技术将计算得到的环路不平衡率和阈值进行比较，在环路不平衡率小于阈值时，将当前的空调水系统中部件的参数值(例如：冷负荷、比摩阻和公称直径等)作为最终的参数值；在环路不平衡率不小于该阈值时，对当前的空调水系统中各个部件的参数值进行优化，直到环路不平衡率小于该阈值，优化的方法可以是遗传算法、神经网络算法等。阈值可以实际需求而定，本技术不作限制，例如：阈值等于0.15。
[0097]
本技术实施例，获取创建的空调水系统的拓扑结构图，对该拓扑结构图进行遍历得到所有的环路，根据管段的比摩阻、管长和局部阻力之和计算环路包括的各个管段的总阻力，基于所有环路的阻力的阻力最大值和管段总阻力之和计算环路不平衡率。实现基于拓扑结构图自动计算环路不平衡率的目的，本技术通过智能化的水力计算方法，可以提高水力计算的效率以及减少出错的可能性。
[0098]
下述为本技术装置实施例，可以用于执行本技术方法实施例。对于本技术装置实施例中未披露的细节，请参照本技术方法实施例。
[0099]
请参见图5，其示出了本技术一个示例性实施例提供的水力计算装置的结构示意图，以下简称装置5。该装置5可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为计算机设备的全部或一部分。装置5包括：获取单元501、遍历单元502、计算单元503。
[0100]
获取单元501，用于获取空调水系统的拓扑结构图；
[0101]
遍历单元502，用于根据所述拓扑结构图遍历所述空调水系统包含的所有的n个环路；其中，n为大于1的整数，所述环路包含至少一个管段；
[0102]
计算单元503，用于计算所述环路包含的各个管段的总阻力；其中，总阻力由所述管段的比摩阻、管长和局部阻力之和来确定；
[0103]
所述计算单元503，还用于将所述环路包含的各个管段的总阻力进行求和得到所述环路的阻力；
[0104]
所述计算单元503，还用于在所述n个环路的阻力中确定阻力最大值，以及将所述n个环路的阻力进行求和得到管段总阻力之和；
[0105]
所述计算单元，还用于根据所述阻力最大值和所述管段总阻力之和计算环路不平衡率。
[0106]
在一个或多个可能的实施例中，所述管段的比摩阻由所述管段的流速和所述管段的公称直径计算得到。
[0107]
在一个或多个可能的实施例中，所述管段的比摩阻由以下公式计算得到：
[0108]
当v＞v
th
时，r＝(0.00107
×v2
)/(d
×
0.001)
1.3
×
0.583
×
10000
；
[0109]
当v≤v
th
时，r＝[0.000912
×v2
×
(1+0.867/v)
0.3
]/(d
×
0.001)
1.3
×
0.583
×
10000
；其
中，r表示所述管段的比摩阻，v
th
表示流速阈值，v表示所述管段的流速，d表示所述管段的公称直径。
[0110]
在一个或多个可能的实施例中，所述管段的流速由所述管段的流量和所述管段的公称直径计算得到。
[0111]
在一个或多个可能的实施例中，所述管段的流速由以下公式计算得到：
[0112]
v＝(1000
×m×
4)/(3.6
×
3.14
×
d2)；其中，v表示所述管段的流速，m表示所述管段的流量，d表示所述管段的公称直径。
[0113]
在一个或多个可能的实施例中，所述管段的流量由所述管段的冷负荷、主机的回水温度和供水温度计算得到。
[0114]
在一个或多个可能的实施例中，根据如下方法确定所述管段的公称直径：
[0115]
根据计算类型确定目标比摩阻；
[0116]
从公称直径列表中选择当前公称直径；其中，所述公称直径列表包含m个升序排列的公称直径，m为大于1的整数；
[0117]
根据所述当前公称直径计算得到当前比摩阻；
[0118]
若所述当前比摩阻小于所述目标比摩阻，将所述当前公称直径作为所述管段最终的公称直径；
[0119]
若所述当前比摩阻不小于所述目标比摩阻，继续判断所述当前公称直径是否为所述公称直径列表中的最后一个公称直径；
[0120]
若为是，则将所述最后一个公称直径作为所述管段最终的公称直径；
[0121]
若为否，从所述公称直径列表中选择下一个公称直径。
[0122]
在一个或多个可能的实施例中，所述计算类型为成本优先、能效优先或成本能效均衡设计，所述能效优先关联的目标比摩阻小于所述成本能效均衡设计关联的目标比摩阻，所述成本能效均衡设计关联的目标比摩阻小于所述成本优先关联的目标比摩阻。
[0123]
在一个或多个可能的实施例中，所述根据所述拓扑结构图遍历所述空调水系统包含的所有的n个环路，包括：
[0124]
将所述拓扑结构图转换为树状结构的数据结构图；其中，所述数据结构图的层数为多个，所述数据结构图中同层节点的最后一个节点为虚拟节点；
[0125]
查找末端到主节点之间的第一路径，以及所述主节点到所述末端之间的第二路径；
[0126]
根据所述第一路径和所述第二路径得到所述末端所在的环路。
[0127]
在一个或多个可能的实施例中，还包括：
[0128]
参数优化单元，用于在所述环路不平衡率小于阈值时，对所述空调水系统的指定参数值进行优化，直到所述空调水系统的环路不平衡率小于所述阈值；其中，所述指定参数值包括冷负荷、公称直径和比摩阻。
[0129]
需要说明的是，上述实施例提供的装置5在执行水力计算方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的水力计算装置与水力计算方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
[0130]
上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0131]
本技术实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可以存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述图1所示实施例的方法步骤，具体执行过程可以参见图1所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。
[0132]
本技术还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的水力计算方法。
[0133]
请参见图6，为本技术实施例提供了一种计算机设备的结构示意图。如图6所示，所述计算机设备600可以包括：至少一个处理器601，至少一个网络接口604，用户接口603，存储器605，至少一个通信总线602。
[0134]
其中，通信总线602用于实现这些组件之间的连接通信。
[0135]
其中，用户接口603可以包括显示屏(display)、摄像头(camera)，可选用户接口603还可以包括标准的有线接口、无线接口。
[0136]
其中，网络接口604可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。
[0137]
其中，处理器601可以包括一个或者多个处理核心。处理器601利用各种借口和线路连接整个终端600内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器605内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器605内的数据，执行终端600的各种功能和处理数据。可选的，处理器601可以采用数字信号处理(digital signal processing，dsp)、现场可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)、可编程逻辑阵列(programmable logic array，pla)中的至少一种硬件形式来实现。处理器601可集成中央处理器(central processing unit，cpu)、图像处理器(graphics processing unit，gpu)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器601中，单独通过一块芯片进行实现。
[0138]
其中，存储器605可以包括随机存储器(randomaccess memory，ram)，也可以包括只读存储器(read-only memory)。可选的，该存储器605包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器605可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器605可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器605可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器601的存储装置。如图6所示，作为一种计算机存储介质的存储器605中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及应用程序。
[0139]
在图6所示的计算机设备600中，用户接口603主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器601可以用于调用存储器605中存储的应用程序，并具体执行如图2或图3所示的方法，具体过程可参照图2或图3所示，此处不再赘述。
[0140]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是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一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
[0141]
以上所揭露的仅为本技术较佳实施例而已，当然不能以此来限定本技术之权利范围，因此依本技术权利要求所作的等同变化，仍属本技术所涵盖的范围。