一种热力管网的安全控制方法和系统与流程

本发明属于能源自动化技术领域，尤其涉及一种热力管网的安全控制方法和系统。

背景技术：

城市集中供热系统，是城市经济和社会发展的重要基础设施，其发展水平是城市现代化的标志。发展城市集中供热已成为我国城市建设的一项基本政策。目前，我国集中供热模式大部分为多热源分别运行，即将总的采暖区域利用阀门分割为若干区块，并为每部分区块分配一定的热源——热电联产或者集中锅炉房，组成小系统，不同系统分别运行。由于大多集中供热热源距离供热城区较远，管网循环水阻力较大，城区热力站热力系统供热时需要一定的资用压力，而且高温水供热介质需要循环至首站再行加热，故大型集中供热系统远距离输送时需要设置中继加压泵站。一方面，由于管网老化，管网类型多样，管网复杂，管网网络复杂等因素，导致热力管网的安全问题不仅很严峻而且很难处理。另一方面，随着互联网、计算机、工业控制等技术的飞速发展，供热工程正在将新技术引入其中，形成新的智能供热。智能供热技术，通过计算机远程采集沿线管网、配汽站和各用户侧安装的蒸汽压力、温度、流量仪表数据，可以对供热管网实施集中监控和科学的量化管理，智能化决策，实施热源、热力站、热用户联合调节。当突发供热能力不足或出现安全问题时，面对成百上千个热用户，如何快速的进行安全控制，如何根据安全问题快速的进行安全问题的具体位置定位和类型定位，如何快速进行安全定位和安全控制决策，给出当前最佳安全控制策略，保证热网的经济安全运行，如何进行老旧设备和新的基于互联网+的供热控制是智能热力管网建设必不可少的内容。本发明能够进行管网节点的细分，从而提高安全控制的普适性的同时提高安全控制的效率；对于采集手段不全的时候，对数据进行填充后的预测、关联分析以及恰当时机的再确定相结合，提高了故障定位的精确性，减少了人为参与的时机，从而快速进行安全定位和安全控制决策，给出当前最佳安全控制策略，保证热网的经济安全运行；利用管网的连接特性和节点资源属性特点，进行监控数据的分层级处理，结合节点的计算能力进行安全控制的分层级进行，使得各种类型的节点都能够有机会进行安全控制和能力范围内的计算处理；尽可能在恰当的节点内进行监控信息的智慧处理，大大的提高了安全控制的效率。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种热力管网的安全控制方法和系统，所述方法包含：

步骤s1：采集热力管网中节点的监控信息，判断各类监控信息是否符合预设安全范围，如果不符合，则节点将预警消息和采集的监控信息发送给上级节点；

步骤s2：节点获取自身的监控信息和下级节点的预警消息，判断自身的各类监控信息是否符合预设安全范围，如果是，则基于下级节点的预警消息进行安全控制，否则，将预警消息和自身的监控信息以及下级节点的监控信息发送给上级节点；

步骤s3：各级节点采用所确定的安全控制策略进行安全控制。

进一步的，在采集热力管网中节点的控制信息时，采集的方式是自动采集。

进一步的，所述热力管网为树形或者网络结构。

进一步的，所述判断各类监控信息是否符合预设安全范围，具体为：对于各类型监控信息，如果所述类型的监控信息为非空值，则判断节点的所述类型的监控信息的值是否符合所述节点的所述类型监控信息所对应的预设安全范围，如果是，则继续进行下一类型监控信息的判断；否则，在再确认后将预警消息和所述节点采集的监控信息发送给上级节点。

进一步的，将时间分段，按照时间段分层级在不同层级的节点之间执行步骤s1和步骤s2。

进一步的，所述基于下级节点的预警消息进行安全控制，具体为：节点获取所有下级节点的预警消息，如果发送预警消息的下级节点数量大于等于第二预设值，节点发送预警消息，将预警消息和自身的监控信息以及下级节点的监控信息发送给上级节点；如果小于第二预设值且大于等于第一预设值，则节点根据自身的计算能力进行预警消息的处理；如果小于第一预设值，则节点根据所述发送预警消息的下级节点的计算能力进行预警消息的处理。

进一步的，第二预设值大于第一预设值。

进一步的，所述第一预设值为2。

进一步的，第三方节点为辖区节点。

所述系统包括：一个或者多个节点，所述节点为供暖供热管网中的功能性节点；所述节点根据存储能力保存和节点类型相对应的安全控制策略库；通过获取安全控制策略库中的相应安全控制策略以进行管网的安全控制。

本发明的有益效果包括：能够进行管网节点的细分，从而提高安全控制的普适性的同时提高安全控制的效率；对于采集手段不全的时候，对数据进行填充后的预测、关联分析以及恰当时机的再确定相结合，提高了故障定位的精确性，减少了人为参与的时机，从而快速进行安全定位和安全控制决策，给出当前最佳安全控制策略，保证热网的经济安全运行；利用管网的连接特性和节点资源属性特点，进行监控数据的分层级处理，结合节点的计算能力进行安全控制的分层级进行，使得各种类型的节点都能够有机会进行安全控制和能力范围内的计算处理；尽可能在恰当的节点内进行监控信息的智慧处理，大大的提高了安全控制的效率。

附图说明

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明的热力管网的安全控制方法示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

对本发明所应用的一种热力管网的安全控制方法和系统进行详细说明，如附图1所示，所述方法包含：

步骤s1：采集热力管网中节点的监控信息，判断各类监控信息是否符合预设安全范围，如果不符合，则节点将预警消息和采集的监控信息发送给上级节点；

所述判断各类监控信息是否符合预设安全范围，具体为：对于各类型监控信息，如果所述类型的监控信息为非空值，则判断节点的所述类型的监控信息的值是否符合所述节点的所述类型监控信息所对应的预设安全范围，如果是，则继续进行下一类型监控信息的判断；否则，在再确认后将预警消息和所述节点采集的监控信息发送给上级节点；每个节点和安全控制相关的监控信息包括多个类型，但是因为采集设备、条件等的限制，并不能对所有的监控信息都完成完整的采集，因此，这里要做的是对所有有数值的、能够完成采集的监控信息进行判断；对于没有数值的情况采用后续步骤进行弥补，这样在保证和现有设备、条件兼容的情况下同样能够进行完备的安全控制，提高了安全控制的有效性；只要节点的一类监控信息是不符合的，就将整个节点监控信息均进行上报；也就是说，每个类型的监控信息对应的预设安全范围是不同的，同时对于不类型节点来说，其对应的相同或者不同类型监控信息对应的预设安全范围也是不同；考虑到不同节点的类型、体量等都不通，例如：对于压力值、温度值等常见的采集信息来说都是不同的；现有技术中在进行通用分析的过程中没有对节点类型进行区分，导致安全控制的通用性不强、颗粒度欠佳；

优选的：在采集热力管网中节点的控制信息时，采集的方式可是自动采集，如，采集沿线管网、配汽站和各用户侧安装的蒸汽压力、温度、流量仪表数据，

优选的：所述热力管网为树形或者网络结构；

优选的：所述上级节点为安全控制节点；可替换的：所述安全控制节点为分区块管理的采集区域辖区控制点，供热区域中的辖区节点、和/或大型集中供热网络中远距离输送时所设置的中继加压泵站等；

优选的：所述节点为安全控制节点和供热末梢节点；

所述再确认：具体为：在第一时间范围内节点监控信息的重新多次采集，并基于所述多次采集信息确定是否需要发送给上级节点；有管网本身的物理特性，以及采集设备本身可能具有的老化等情况，基于时间期限的再确定能够有效的降低误报率；这里再确定可以引入人工的方式进行监控信息的采集；

优选的：将时间分段，按照时间段分层级在不同层级的节点之间执行步骤s1和步骤s2；

步骤s2：节点获取自身的监控信息和下级节点的预警消息，判断自身的各类监控信息是否符合预设安全范围，如果是，则基于下级节点的预警消息进行安全控制，否则，将预警消息和自身的监控信息以及下级节点的监控信息发送给上级节点；预警消息在层级之间的传递过程，实际上就是一个故障传递的过程，故障传递的终止位置，也就是安全控制策略被执行的位置就是在信息处理过程中，故障被智慧定位的位置，由于节点和关键的功能管网点是对应的，因此，能够通过数据计算和数据传递相结合，使得能够快速进行异常情况定位，在定位故障位置后，请求人工进行信息采集或者故障排查，从而提高了安全控制的效率；

所述基于下级节点的预警消息进行安全控制，具体为：节点获取所有下级节点的预警消息，如果发送预警消息的下级节点数量大于等于第二预设值，节点发送预警消息，将预警消息和自身的监控信息以及下级节点的监控信息发送给上级节点；如果小于第二预设值且大于等于第一预设值，则节点根据自身的计算能力进行预警消息的处理；如果小于第一预设值，则节点根据所述发送预警消息的下级节点的计算能力进行预警消息的处理；其中:第二预设值大于第一预设值；例如：所述第一预设值为2；这样当发送预警消息的下级节点的数量为1个时，极大可能是局部安全问题，可以尽可能的进行处理下方来提高效率，当大于等于2个但是小于一个较大的值时，优先在当前节点进行有关联的独立处理，观察随着时间变化的预警消息是否有所变化，根据变化的结果扩大安全控制的范围和层次；在发送预警消息的下级节点数量较多时，节点本身没有预警的可能性比较少，很有可能是信息类型采集不完成或者是数据相互抵消等其他原因导致，此时需要修改当前节点的预警状态，进行上一级的升级处理；

所述节点根据自身的计算能力进行预警消息的处理，具体为：如果所述节点具备预警消息处理能力时，则由所述节点进行预警消息处理；否则，由具有预警消息处理能力的上级节点或者第三方节点进行处理；其中：所述上层节点根据管网结构和/或节点类型来确定；

优选的：第三方节点为辖区节点；

所述由所述节点进行预警消息处理，具体为：基于监控信息和历史监控信息进行下级节点监控信息的填充，基于填充后的监控信息对下级节点监控信息进行关联性分析，如果下级节点监控信息之间具有关联性，则分别确定和每个下级节点监控信息相对应的安全控制策略集合，基于和每个下级节点对应的安全控制策略集合确定安全控制策略，采用所确定的安全控制策略对下级节点进行安全控制；否则，如果没有关联性，则下级节点基于填充后的监控信息/监控信息确定和各自相对应的安全控制策略，并采用各自所确定的安全控制策略进行安全控制；上级节点或者第三方节点也采用类似的方式进行预警消息的处理；

所述基于监控信息和历史监控信息进行节点监控信息的填充，具体为：基于各个类型监控信息之间的关联关系，以及历史监控信息对监控信息中的缺失类型进行填充；例如；监控信息中包括a,b两个类型的信息，当前监控信息为a1，且b1值缺失，历史监控信息中，a信息符合规律a＝f(t)，基于该规律计算监控信息的预测值f(t1)，并根据当前a1和b1之间的关系g(x)计算b1＝g(f(t1))，t1为监控信息所对应的采集时间点，也就是要填充的监控信息对应的时间点；现有技术中往往都是简单的根据历史信息进行当前信息的预测，而没有对当前信息的类型进行区分和预测值的纠正，采用上述填充方式能够在满足安全控制的精度要求的基础上，使得后面对节点之间关联性的判断的可能以及判断准确度是满足要求的；

这里的具备关联性是指，同类监控信息之间的变化趋势是一致的；例如：不同下级节点之间的压力值均是同方向增加的；

所述节点根据所述发送预警消息的下级节点的计算能力进行预警消息的处理，具体为：如果发送预警消息的下级节点具备预警消息处理能力时，节点发送预警消息处理所需数据给所述下级节点以供所述下级节点处理所述预警消息；否则，如果所述节点具备预警消息处理能力，则由所述节点进行处理并将处理结果反馈给下级节点；如果所述节点不具备预警消息处理能力，则反馈人工处理；考虑到节点本身的处理能力和其所处的网络位置以及需要处理的数据量之间是有正向对应关系的，因此，多数节点能够处理平级范围内数据，当上级节点都不能够处理时，通过人工反馈组织控制范围无限扩大；

所述反馈人工处理，具体为：人工采集节点监控数据；并基于监控数据进行安全控制；

确定和节点监控信息相对应的安全控制策略，具体包含如下步骤：

步骤sa1:根据节点类型读取和所述节点类型对应的安全控制策略库；

优选的：根据存储能力保存和节点类型相对应的安全控制策略库；对于存储能力差的节点，不保存任何安全控制策略；对于存储能力中等的节点，保存和节点类型对应的安全控制策略库；而对于存储能力好的节点，保存和节点类型对应的安全控制策略库及其下级节点类型的对应的全控制策略库；

安全控制策略库中保存和节点类型对应的各类型监控数据变化情况的组合和各种安全控制策略之间的关系；

步骤sa2：获取包含所述当前监控信息获取时间点在内的第二时间范围内的监控信息；这里的获取时间点是发现监控信息异常时进行信息采集或发送的时间点；

优选的：第二时间范围是以所述获取时间点为起点的第二时间范围；也就是在发现异常时，需要进行连续的信息采集以便于安全控制策略的确定；可替换的，获取时间点位于第二时间范围的中间；

步骤sa3：根据第二时间范围内的监控数据相对于历史监控数据的变化情况获取对应的安全控制策略；具体为：对于各类型的监控数据分别和相应类型的历史监控数据进行比较以获取各个类型监控信息的变化情况，基于各个类型变化情况的组合获取和所述组合对应的安全控制策略；变化情况的组合和对应的一个或多个安全控制策略之间存在对应关系；

例如：对于a类型的监控数据，将第二时间范围内的所述监控数据和a类型的历史监控数据进行比较以得到a类型的变化情况；具体的做法例如是将第二时间范围内监控数据偏离历史监控数据拟合曲线相应时间段的最大值作为所述变化情况；又或者将偏离的平均值作为所述变化情况；通过对不同类型的监控信息均进行上述处理能够得到各种类型对应的组合；

优选的：所述第二时间范围等于第一时间段，由于再确认的时候已经获取了所述第一时间段的监控数据，通过这样的时间段复用能够提高处理效率；

基于和每个下级节点对应的安全控制策略集合确定安全控制策略时，可以采用对集合求取交集从而确定安全控制策略，在交集为空时，可以选择各个集合中最相似的安全控制策略，在交集为多个时，可以通过排序的方式来确定一个可以执行的安全控制策略，甚至可以将所述确定后的多个安全控制策略提供给用户进行安全控制参考；

步骤s3：各级节点采用所确定的安全控制策略进行安全控制；具体的：各级节点获取安全控制策略，并执行所述安全控制策略；安全控制策略包含安全控制方法，和安全控制步骤，当安全控制策略为可自动化执行时，自动化执行所述安全控制策略，否则，反馈人工处理；

所述系统包括：一个或者多个节点，所述节点为供暖供热管网中的功能性节点；所述节点根据存储能力保存和节点类型相对应的安全控制策略库；通过获取安全控制策略库中的相应安全控制策略以进行管网的安全控制；

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。