智能管网控制方法及系统与流程

本发明属于供暖阀门控制技术领域，特别涉及智能管网控制方法及系统。

背景技术：

现有的供暖方式通常是锅炉出水进入换热站板式换热器后，对二次网水进行加温，二次网水通过循环泵循环，进入供热地区进行供热，该供暖方式缺乏各换热站间平衡调节方式，传统调节方式为手动阀门，凭经验给各个换热站一次网设定固定一网给水量，之后整个供暖季几乎不做调节，导致各个换热站热量不均，一次网供水先到达的换热站热量超供，用户已经因室温高而开窗散热，末端换热站热量却不足，供热温度不达标。为了解决该问题，通常采用两种方法。一种是为了末端达到供热标准而加大供热量，结果是前端超供，导致能源浪费(燃煤、天然气、生物质、油)。另一种是加大二次网流量，缺点是水泵耗电量加大，电资源浪费，同时管网水压也増大。一些老旧小区出现爆水管风险。

现有的供暖方式缺乏对二次网的精细调控方式。传统调节方式为，设定固定板换阀门开度、水泵功率后，以固定的单一水温进行供暖。在有需要时(升温或降温)，人为调节，该方法导致全程需要工作人员在现场或在办公室通过远程调控方式站岗。然而人无法做到全天候24小时在现场工作，导致即便是最敬业的工人，也无法保证全天每一个时间段都能保证热量不多不少。而且，每个泵站都由专业技术工人看管，人力成本也过高。

每年供暖季刚开始时，尤其是大型供暖企业，需要对所有换热站进行例行调平工作。由于水介质流动特性，每调节一个站点之后，前面所调节站点状态均发生改变。导致该工作需要反复进行，而供暖中期，由于天气转凉，平衡会被再次打破，整体调平工作需再进行一次，工作量巨大。这就导致一项矛盾，不做调平，则会导致供热浪费或者供热不足导致投诉。做调平，人力成本攀升，而且依旧无法保证平衡，浪费情況只是单纯的缓解一部分技术总工的设计无法完全实现，每个热力公司的总工会根据自己当地的情況设计一整套供热标准。然而，由于缺乏有效调控手段，经常性出现因手下工人技术水平，地理位置导致的调控廷时等原因，无法实现。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种智能管网控制方法，该智能管网控制方法包括以下步骤：

实时采集室外温度t外，根据历史室外温度t外和二次网的理论供水温度t2之间的映射关系确定当前的二次网的理论供水温度t2；

采集二次网当前的供水温度t1和阀门开度数据，根据t2和t1的大小，对阀门的开度进行调整。

本发明的有益效果如下：1.供暖时，各个换热站因自动调控，能在短时间内各自达到稳定温度，使一次网(即各个换热站)迅速平衡，减少供暖初期工作量；2.设置后完全自动运行，无需专业技术人员在现场长期监控，减少现场技术人员工作量；3.各个换热站按需自动索取热量，设置曲线以外的温度不再供给，前端换热站减少的热量消耗会顺着一次网循环进入远端换热站，前后端温差减小，减少超供，节约能源；4.可以分时段采集不同的温度映射关系。天气降温则供热升温，天气升温(如中午高温时)，减少供热温度，减少供暖季超供，节约能源；5二次网旁通阀门打开后，二次网水循环一部分不再进入板换，因板换自带阻力，此时不再进板换的水等于加大了整体二次网的水循环流量，可以缓解楼宇间前后端温度不平衡，末端供热不足的问题；6.因用热量减少，二次网循环阻力减小。系统中，锅炉的炉排，鼓引风机，二次网水泵等用电设施的负荷减小，节约电力，全天24小时无休实时调控，技术总工的供热设计得到完全实施。且控制平滑，稳定。

附图说明

图1为示例中智能管网控制方法流程图；

图2为示例中智能管网控制方法流程图；

图3为本示例中智能管网及各阀门的结构示意图；

图4为示例中智能管网控制方法流程图；

图5为本示例中智能管网及各阀门的结构示意图；

图6为示例中智能管网控制方法流程图；

图7为本示例中智能管网及各阀门的结构示意图；

图8为示例中智能管网控制方法流程图；

图9为本示例中智能管网及各阀门的结构示意图；

图10为示例中智能管网控制方法流程图；

图11为示例中智能管网控制系统的结构框图；

图12为示例中阀门控制器的结构框图；

图13为示例中阀门控制器的结构框图；

图14为示例中温度曲线示意图；

其中，100为锅炉，200为板式换热器，300为楼宇，400为循环泵，500为控制柜，600为混水器，a为阀门a，b为阀门b，c为阀门c，d为室外测温装置的测温探头，e为二次网供水管上的侧位探头，f为二次网回水管上的测温探头。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例

如图1所示，示出了本发明的智能管网控制方法流程图，该智能管网控制方法包括以下步骤：

实时采集室外温度t外，根据历史室外温度t外和二次网的理论供水温度t2之间的映射关系确定当前的二次网的理论供水温度t2；

采集二次网当前的供水温度t1和阀门开度数据，根据t2和t1的大小，对阀门的开度进行调整；t2为范围值或点值；其中，映射关系可以是温度曲线，如图14所示，示出了两条温度曲线，使用时可以根据具体情况选择其中一条或两条，也可以在同一天的不同时段采集不同的温度曲线，如有的场所白天需要供暖温度高一些，晚上供暖温度可以低一些，映射关系也可以是一个计算公式，只要能够反应t外和t2之间的关系，能够根据t外计算出t2即可，该映射关系受当地天气情况、供暖设施状况、楼宇保温情况、供暖需求等影响，如：楼宇保温能力强时t2可以相对小一些，楼宇保温能力差时t2相对调高一点更好，同理，宿舍楼供暖时的t2与实验室的t2也有所不同，若干个映射关系可以人为地输入计算机，计算机选择其中一个或多个，即可根据该映射关系和t外的值计算得到t2，进而对阀门开度进行调整，室外温度可以实时采集，这样更加精确，也可以30s采集一次，可根据具体情况调整；本示例通过比较t1和t2的大小，并判断阀门的原始开度，对阀门的开度进行调整；无需采集各楼宇内每个用户的室内温度，并具有以下技术效果：1.供暖时，各个换热站因自动调控，能在短时间内各自达到稳定温度，使一次网(即各个换热站)迅速平衡，减少供暖初期工作量；2.设置后完全自动运行，无需专业技术人员在现场长期监控，减少现场技术人员工作量；3.各个换热站按需自动索取热量，设置曲线以外的温度不再供给，前端换热站减少的热量消耗会顺着一次网循环进入远端换热站，前后端温差减小，减少超供，节约能源；4.分时段设计曲线。天气降温则供热升温，天气升温(如中午高温时)，减少供热温度，减少供暖季超供，节约能源；5二次网旁通阀门打开后，二次网水循环一部分不再进入板换，因板换自带阻力，此时不再进板换的水等于加大了整体二次网的水循环流量，可以缓解楼宇间前后端温度不平衡，末端供热不足的问题；6.因用热量减少，二次网循环阻力减小。系统中，锅炉的炉排，鼓引风机，二次网水泵等用电设施的负荷减小，节约电力；7.电脑系统可做到30秒巡检一次，全天24小时无休实时调控，技术总工的供热设计得到完全实施。且控制平滑，稳定。

如图3所示，在一些示例中，示出了本发明的智能管网控制方法流程图，智能管网还包括一次网，如图2所示，智能管网控制方法还包括以下步骤：采集阀门的设置位置，当阀门分别为设置于二次供水管、二次回水管之间的旁通管上的阀门a、设置于二次供水管上的阀门b和设置于一次供水管上的阀门c时；根据t2和t1的大小，对阀门的开度进行调整具体方法如下：判断t1与t2的大小，当t1大于t2时，则判断阀门a是否已达到最大开度，如果是，则将阀门c关闭k3开度，如果否，则将阀门a打开k1开度，同时将阀门b关闭k2开度；当t1小于t2时，则判断阀门a是否已完全关闭，如果是，则将阀门c打开k3开度，如果否，则将阀门a关闭k1开度同时将阀门b打开k2开度，如果t1等于t2，则不进行调控；

0≦k1、k2、k3≦100；

在一些示例中，如图5所示，示出了本发明的智能管网控制方法流程图，智能管网还包括一次网，如图4所示，智能管网控制方法还包括以下步骤：采集阀门的设置位置，当阀门分别为设置于二次供水管、二次回水管之间的旁通管上的阀门a和设置于一次供水管上的阀门c时，根据t2和t1的大小，对阀门的开度进行调整具体方法如下：判断t1和t2的大小，当t1大于t2时，则检测阀门a是否已达到最大开度，如果是，则将阀门c关闭k3开度，如果否，则将阀门a打开k1开度；当t1小于t2时，则检测阀门a是否已完全关闭，如果是，则将阀门c打开k3开度，如果否，则将阀门a关闭k1开度，如果t1等于t2，则不进行调控；

0≦k1、k2、k3≦100。

在一些示例中，如图6-7所示，示出了本发明的智能管网控制方法流程图，智能管网控制方法还包括以下步骤：采集阀门的设置位置，当阀门分别为设置于二次供水管、二次回水管之间的旁通管上的阀门a和设置于二次供水管上的阀门b时，根据t2和t1的大小，对阀门的开度进行调整具体方法如下：判断t1和t2的大小，当t1大于t2时，则将阀门a打开k1开度同时将阀门b关闭k2开度；当t1小于t2时，则将阀门a关闭k1开度同时将阀门b打开k2开度，如果t1等于t2，则不进行调控；

0≦k1、k2、k3≦100。

在一些示例中，如图8-9所示，示出了本发明的智能管网控制方法流程图，智能管网控制方法还包括以下步骤：采集阀门的设置位置，当阀门为设置于二次供水管、二次回水管之间的旁通管上的阀门a时，根据t2和t1的大小，对阀门的开度进行调整具体方法如下：判断t1和t2的大小，当t1大于t2时，将阀门a打开k1开度；当t1小于t2时，则将阀门a关闭k1开度，如果t1等于t2，则不进行调控；

0≦k1、k2、k3≦100。

阀门a和阀门b优选为蝶阀，可以采用任意品牌电动调节蝶阀，管径根据现场二次网管到管径而定，阀门c优选为流量调节阀，可采用任意品牌电动流量调节阀，管径根据现场一次网供水管到管径而定，本发明的控制方法使用时先采集各阀门的设置位置，根据阀门设置位置的不同采用不同的控制方法，能够更加精确地控制各楼宇内的供水温度，控制平滑、稳定。

在一些示例中，如图10所示，示出了本发明的智能管网控制方法流程图，智能管网控制方法还包括以下步骤：采集阀门a的上下限a1和a2、阀门b的上下限b1和b2和k1值，根据k1和k2的关系以及k1值，得到k2值，阀门b的运行开度k2与k1的关系如下：

本发明通过限定k1与k2之间的关系，使各楼宇的供水温度更加合理，更加贴合供水需求。

在一些示例中，智能管网控制方法还包括以下步骤：计算|t1-t2|，并根据计算结果对各阀门进行开度调整；当0.8≤|t1-t2|<1时，则各阀门相应调整5％开度；当0.6≤|t1-t2|<0.8时，则各阀门相应调整4％开度；当0.4≤|t1-t2|<0.6时，则各阀门相应调整3％开度；当0.2≤|t1-t2|<0.4时，则各阀门相应调整2％开度；当0<|t1-t2|<0.2时，则各阀门相应调整1％开度，通过以上步骤，使供水温度控制更加精确、平稳。

如图11所示，示出了本发明的智能管网控制系统的结构框图，智能管网控制系统包括映射关系采集模块1、室外温度采集模块2、理论供水温度确定模块3、供水温度采集模块4、阀门开度检测模块5、阀门控制器6；

映射关系采集模块1用于采集室外温度t外和二次网的理论供水温度t2之间的映射关系并将映射关系发送至理论供水温度确定模块3；

室外温度采集模块2用于采集室外温度t外，并将t外发送至理论供水温度确定模块3；

理论供水温度确定模块3用于根据接收的室外温度t外和映射关系确定二次网的理论供水温度t2；

供水温度采集模块4采集二次网当前的供水温度t1；

阀门开度检测模块5用于检测阀门原始的开度；

阀门控制器6用于根据t2、t1的大小和各阀门原始的开度，对阀门的开度进行调整。

t2为范围值或点值；其中，映射关系可以是一条曲线，如图10所示，示出了两条曲线，使用时可以根据具体情况选择其中一条，也可以是一个计算公式，只要能够反应t外和t2之间的关系，能够根据t外计算出t2即可，该映射关系受当地天气情况、供暖设施状况、楼宇保温情况、供暖需求等影响，如：楼宇保温能力强时t2可以相对小一些，楼宇保温能力差时t2相对调高一点更好，同理，宿舍楼供暖时的t2与实验室的t2也有所不同，该映射关系可以认为输入计算机，计算机采集后，即可根据该映射关系和t外的值计算得到t2，室外温度可以实时采集，这样更加精确，也可以30s采集一次，可根据具体情况调整；本示例通过比较t1和t2的大小，并判断阀门的原始开度，对阀门的开度进行调整；无需采集各楼宇内每个用户的室内温度，并具有以下技术效果：1.供暖时，各个换热站因自动调控，能在短时间内各自达到稳定温度，使一次网(即各个换热站)迅速平衡，减少供暖初期工作量；2.设置后完全自动运行，无需专业技术人员在现场长期监控，减少现场技术人员工作量；3.各个换热站按需自动索取热量，设置曲线以外的温度不再供给，前端换热站减少的热量消耗会顺着一次网循环进入远端换热站，前后端温差减小，减少超供，节约能源；4.分时段设计曲线。天气降温则供热升温，天气升温(如中午高温时)，减少供热温度，减少供暖季超供，节约能源；5二次网旁通阀门打开后，二次网水循环一部分不再进入板换，因板换自带阻力，此时不再进板换的水等于加大了整体二次网的水循环流量，可以缓解楼宇间前后端温度不平衡，末端供热不足的问题；6.因用热量减少，二次网循环阻力减小。系统中，锅炉的炉排，鼓引风机，二次网水泵等用电设施的负荷减小，节约电力；7.电脑系统可做到30秒巡检一次，全天24小时无休实时调控，技术总工的供热设计得到完全实施。且控制平滑，稳定。

在一些实施例中，阀门控制器6包括阀门位置采集模块61、第一阀门控制模块62、第二阀门控制模块63、第三阀门控制模块64和第四阀门控制模块65；如图12所示，示出了本发明的控制器的结构框图；

阀门位置采集模块61用于采集各阀门的设置位置，当阀门分别为设置于二次供水管、二次回水管之间的旁通管上的阀门a、设置于二次供水管上的阀门b和设置于一次供水管上的阀门c时，则向第一阀门控制模块62发送指令，当阀门分别为设置于二次供水管、二次回水管之间的旁通管上的阀门a和设置于一次供水管上的阀门c时，则向第二阀门控制模块63发送指令，当阀门分别为设置于二次供水管、二次回水管之间的旁通管上的阀门a和设置于二次供水管上的阀门b时，则向第三阀门控制模块64发送指令，当阀门为设置于二次供水管、二次回水管之间的旁通管上的阀门a时，则向第四阀门控制模块65发送指令；

第一阀门控制模块62用于判断t1和t2的大小，当t1大于t2时，则判断阀门a是否已达到最大开度，如果是，则将阀门c关闭k3开度，如果否，则将阀门a打开k1开度，同时将阀门b关闭k2开度；当t1小于t2时，则判断阀门a是否已完全关闭，如果是，则将阀门c打开k3开度，如果否，则将阀门a关闭k1开度同时将阀门b打开k2开度，如果t1等于t2，则不进行调控；

第二阀门控制模块63用于判断t1和t2的大小，当t1大于t2时，则判断阀门a是否已达到最大开度，如果是，则将阀门c关闭k3开度，如果否，则将阀门a打开k1开度；当t1小于t2时，则判断阀门a是否已完全关闭，如果是，则将阀门c打开k3开度，如果否，则将阀门a关闭k1开度，如果t1等于t2，则不进行调控；

第三阀门控制模块64用于判断t1和t2的大小，当t1大于t2时，则将阀门a打开k1开度同时将阀门b关闭k2开度；当t1小于t2时，则将阀门a关闭k1开度同时将阀门b打开k2开度，如果t1等于t2，则不进行调控；

第四阀门控制模块65用于判断t1和t2的大小，当t1大于t2时，将阀门a打开k1开度；当t1小于t2时，则将阀门a关闭k1开度，如果t1等于t2，则不进行调控；

0≦k1、k2、k3≦100。

阀门a和阀门b优选为蝶阀，可以采用任意品牌电动调节蝶阀，管径根据现场二次网管到管径而定，阀门c优选为流量调节阀，可采用任意品牌电动流量调节阀，管径根据现场一次网供水管到管径而定，本发明的控制系统通过阀门位置采集模块采集各阀门的设置位置，根据阀门设置位置的不同采用不同的阀门控制模块，能够更加精确地控制各楼宇内的供水温度，控制平滑、稳定。

在一些示例中，阀门控制器6还包括上下限采集模块66和计算模块67，如图13所示，示出了本发明的控制器的结构框图；

上下限采集模块66用于采集阀门a的上下限a1和a2、阀门b的上下限b1和b2和k1，并将采集到的信息发送至计算模块67；

计算模块67用于根据阀门b的运行开度k2与阀门a的运行开度k1的关系和k1值计算得到k2值，并将k2值发送至第一阀门控制模块62和第三阀门控制模块64，运算公式如下：

本发明通过上下限采集模块66和计算模块67限定k1与k2之间的关系，使各楼宇的供水温度更加合理，更加贴合供水需求

本发明的附图中各设备之间的连接关系是为了清楚阐释其信息交互及控制过程的需要，因此应当视为逻辑上的连接关系，而不应仅限于物理连接；本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。