一种学习型通风管网风量自动分配系统及方法与流程

本发明属于工业通风，具体涉及一种学习型通风管网风量自动分配系统及方法。

背景技术：

1、生产工艺设备智能化、自动化、人机隔离等取得了长足发展，但配套的通风管网发展相对滞后，智能风量调节及分配能力、智能联动、应急状态的自动化处置等方面依然需要完善。当前通风管网多采用单机、单工况或两种固定工况运行，且多采用手工控制的方式，对于生产环境控制质量控制效果较差，尤其对于火炸药研究生产、化工生产等危害严重的工业企业，存在较大的燃爆安全风险和职业病危害风险。

2、智能化通风方法需要解决的问题是实现通风管网的自适应调节，按照人工指定或事故状态需要，自动调节系统运行工况，从而实现需风点处控制质量控制效果即事故处置。目前，多数方法采用学习算法或流体力学理论计算等完成分支风量的计算，采用在线数据对风量-风阀开度智能体进行学习训练，最终获得合格智能体参数。其优点是计算结果精确，但是对算法、感知系统、执行机构精度要求都比较高，且对决策系统计算可靠性要求严格。不适用于低成本智能化通风的实现。

3、公开号为cn103422875a的中国专利文献公开了一种长大隧道通风系统风量的分配控制装置，它在平导或副隧道洞口的通风机通往正隧道前、后掌子面的前、后支管上设置分别设有后电磁阀；前电磁阀、后电磁阀均与控制处理中心电连接；所述的通风机也与控制处理中心电连接；前掌子面附近设置有与控制处理中心电连接的前瓦斯浓度检测仪、前粉尘浓度检测仪、前一氧化碳浓度检测仪及前硫化氢浓度检测仪；后掌子面附近设置有与控制处理中心电连接的后瓦斯浓度检测仪、后粉尘浓度检测仪、后一氧化碳浓度检测仪及后硫化氢浓度检测仪。该文献装置能根据正隧道前、后掌子面的污染状况，自动调节控制送往前、后掌子面的通风量，且该文献对掌子面风量的控制是通过对污染状态的检测模糊推理计算而来，仅能保证两个掌子面的通风效果，不能满足对各类型通风管网的风量自动分配。

技术实现思路

1、本发明提供的一种学习型通风管网风量自动分配系统及方法目的是克服现有技术中对各类型通风管网的风量自动分配时对算法、感知系统、执行机构精度要求都比较高，且对决策系统计算可靠性要求严格，不适用于低成本智能化通风实现的问题。

2、为此，本发明提供了一种学习型通风管网风量自动分配系统，包括：数据输入模块，用于向中央控制器输入数据信息；

3、中央控制器，用于运行预制程序，用于将输入的数据信息进行分析和转换并形成规范的数据格式，用于从动态工况数据库中调取数据，用于向执行模块发送执行参数；

4、执行模块，用于按照中央控制器发送的执行参数完成通风管网工况复现，并向中央控制器回传通风管网的状态参数；

5、在线监测模块，用于采集通风管网的运行数据，并将采集的通风管网的运行数据发送至中央控制器进行数据清洗；

6、动态工况数据库，用于存储中央控制器发送的数据信息。

7、一种学习型通风管网风量自动分配方法，包括如下步骤：

8、s1.由中央控制器运行预制程序完成动态工况数据库的自动构建；

9、s2.由数据输入模块向中央控制器输入数据信息；

10、s3.中央控制器将输入的数据信息进行分析和转换并形成规范的数据格式，分析和转换后的数据由中央控制器发送至动态工况数据库中存储；

11、s4.数据库查询时，中央控制器根据输入数据信息在动态工况数据库调取对应的运行工况参数，并由中央控制器向执行模块发送该运行工况的执行参数；

12、s5.执行模块接收执行参数并按照接收的执行参数对通风管网的工况进行调整，完成通风管网的工况复现，同时执行模块向中央控制器回传通风管网的状态参数，由中央控制器对回传的通风管网的状态参数进行分析和转换并发送至动态工况数据库中进行存储和修正；

13、s6.在线监测模块采集通风管网的运行数据，并将采集的通风管网的运行数据发送至中央控制器进行数据清洗，并由中央控制器将清洗后的数据发送至动态工况数据库中进行存储和修正。

14、优选的，所述步骤s2中输入数据信息包括外部数据输入和内部数据输入；

15、所述外部数据输入为正常运行状态时，用户通过控制面板输入数据或多点位分布式控制方式输入数据；所述外部数据的数据类型包括风速、风量和风压；

16、所述内部数据输入为事故状态时，报警装置反馈的报警信号输入数据；所述内部数据的数据类型包括毒物浓度、粉尘浓度、可燃气体报警信号。

17、优选的，所述步骤s3中中央控制器将输入的数据信息进行转换并形成规范的数据格式是指将输入的风速、风量、风压、毒物浓度、粉尘浓度、可燃气体报警信号均转换为统一的风量数据类型。

18、优选的，所述风速和风量的转换方法为：

19、l＝v*f*3600(m3/h)

20、式中:v为分支风速，m/s；f为风道断面积，m2；

21、风速与风压转换方法：

22、

23、式中：v—分支风速，m/s；w—风道内压力，pa。

24、优选的，所述步骤s4中中央控制器根据输入数据信息在动态工况数据库调取对应的运行工况参数；

25、1)当所述输入数据信息为外部数据输入时，包括如下步骤：

26、s411.首先根据欧氏公式调取动态工况数据库中与输入风量q0＝{q01,q02…q0i}相近的5-10组工况参数，将调取的工况参数按相似度由高到低的顺序进行排序；

27、所述相似度的计算方法为：

28、

29、dist(q0,qi)为两组参数的相似度；q0为输入风量组；qi为数据库中风量组。

30、s412.依次对调取的每组数据与输入数据中对应支管风量进行样本偏差分析，满足

31、

32、其中：

33、为工况gx支管1的偏差值，％；σ为风量偏差率，出厂指定值，％；

34、为排名第1的工况总偏差，％；则进行工况切换；

35、s413.当σ返回结果为空时，则将σ增大1％，重复步骤s411至步骤s413，直至找到目标结果为止；

36、2)当所述输入数据信息为内部数据输入且内部数据为事故数据时，将当前工况g0切换至事故工况gx，包括如下步骤：

37、s421.根据所述在线监测模块报警返回的数据，在所述动态工况数据库的数据转换表中查询对应反馈值,形成新查询数组，作为数据输入；

38、{qx1 qx2 反馈值……qxn-1 qxn}

39、s422.新查询数组在所述动态工况数据库中按照步骤s411的方法进行相似度判定，此过程不包括y分支的判定；

40、s423.按照下述方法进行筛选，若满足

41、

42、的条件，则切换至事故工况gx，若不满足则继续执行步骤s424；

43、其中：qny—gn为工况中y支管的风量，m3/h；max(q1y,…,qny)为各工况中y支管风量最大的工况，m3/h；

44、s424.当σ返回结果为空时，则将σ增大1％，重复步骤s422至步骤操作s424，直至找到目标结果为止，将工况切换至事故工况gx，完成事故状态的调整。

45、优选的，所述步骤s1预制程序的运行步骤包括：

46、s11.首次运行，采用安全启动模式进行首次数据采集；

47、s12.数据清洗：将采集的单组样本值进行数据清洗，剔除离群值，将样本平均值存入动态工况数据库对应的工况中；

48、s13.调整工况，按照步骤s2的方法采集各工况参数值，形成初始运行数据库；

49、s14.正常运行时，在线监测模块持续检测当前工况运行参数，并将采集的工况运行参数发送至中央控制器进行数据分析，将分析结果与初始运行数据库中的数据进行比对和加权处理后，修正初始运行数据库中的数据，使其与运行工况一致。

50、优选的，所述动态工况数据库采用表对数据进行存储，所述表的类型包括执行参数表、浓度数据转换表和暂存表，所述执行参数表用于存储全部工况参数；所述浓度数据转换表用于将在线监测模块返回的数据归化为统一的执行数据；暂存表用于暂存数据。

51、优选的，所述执行参数表包括执行类参数和风量类参数。

52、优选的，所述步骤s1预制程序对动态工况数据库进行二级细化。

53、本发明的有益效果：

54、1、本发明提供的这种学习型通风管网风量自动分配系统，包括数据输入模块，用于向中央控制器输入数据信息；中央控制器，用于运行预制程序，用于将输入的数据信息进行分析和转换并形成规范的数据格式，用于从动态工况数据库中调取数据，用于向执行模块发送执行参数；执行模块，用于按照中央控制器发送的执行参数完成通风管网工况复现，并向中央控制器回传通风管网的状态参数；在线监测模块，用于采集通风管网的运行数据，并将采集的通风管网的运行数据发送至中央控制器进行数据清洗；动态工况数据库，用于存储中央控制器发送的数据信息；通过循环迭代实现动态工况数据库实时更新，确保动态工况数据库工况参数与实际运行工况的高度统一；该种学习型通风管网风量自动分配系统可广泛适用于各类型通风管网的风量自动分配，应用场景包括工业厂房总支管通风管网、民用建筑绿色智能通风等。

55、2、本发明提供的这种学习型通风管网风量自动分配方法，通过中央控制器中的预制程序完成数据采集、清洗、存储、调用，形成动态工况数据库，根据现场的情况可快速切换工况；本方法不同于理论计算方法，属于工况复现法，具备系统逻辑简单、执行效率高、与通风管网性能相关性较小的特点。

56、3、本发明提供的这种学习型通风管网风量自动分配方法，用户通过控制面板输入数据或多点位分布式控制方式输入数据，多点位分布式控制方式输入数据主要用于各需风点的自主风量调节，在调节过程中不影响管网中其他支管风量。