供暖管網的動態平衡方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種供暖管網的動態平衡方法及系統，其方法包括：確定管網單元內每一節點的現實流量分布；將每個節點的現實流量與正常流量相比較，確定管網單元內的流量最有利節點和流量最不利節點；調節最有利節點和最不利節點的流量，使管網單元內的各個節點均達到正常流量，實現供暖管網的動態平衡。其系統利用了這一方法。本發明實現了流量的自動調節，可以減少在供暖調節初期人工管網調節的勞動強度，同時在不增加上級管網配比流量的情況下，在子管網內部進行區域性調配，達到節約熱網資源的效果。
【專利說明】
供暖管網的動態平衡方法及系統
技術領域
[0001] 本發明設及供暖管網的平衡調節技術領域，具體設及一種供暖管網的動態平衡方 法及系統。
【背景技術】
[0002] 我國的北方城市供暖大多數都采用集中供暖方式。隨著經濟的迅猛發展和城市化 水平的提高，供熱管網分布面積越來越大，熱用戶數量也急劇增長。為此，如何滿足用戶需 求，提高供暖品質，已成為當前供暖企業重點關注的問題。
[0003] 在供熱系統中，水力平衡調節是一個關鍵，對供熱效率W及對環境有著至關重要 的影響，但是在實際的供熱運行中，受環境溫度、房屋位置及保溫結構等因素的影響，用戶 的用熱需求也不盡相同，如按照統一標準進行管網流量分配，將導致用戶之間冷熱不均，管 網水力失衡。
[0004] 而本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種供暖管網的動態平衡 方法及系統，W克服現有的技術缺陷。
【發明內容】
[0005] 本發明針對上述現有技術存在的問題，為了滿足在供暖管網內部動態平衡的需 要，提供了一種供暖管網的動態平衡方法及系統。
[0006] -方面，本發明實施例提供了一種供暖管網的動態平衡方法，包括:步驟1、確定管 網單元內每一節點的現實流量分布;步驟2、將每個節點的現實流量與正常流量相比較，確 定管網單元內的流量最有利節點和流量最不利節點，流量最有利節點的現實流量大于正常 流量，流量最不利節點的現實流量小于正常流量;步驟3、調節流量最有利節點和流量最不 利節點的流量，使管網單元內的各個節點均達到正常流量，實現供暖管網的流量動態平衡。
[0007] 為了達到更好的調節效果，在所述步驟3中，在調節流量最有利節點和流量最不利 節點的流量之后，所述方法還包括:步驟3\等待預定時間間隔，再次執行所述步驟1和步驟 2、并再次調節流量最有利節點和流量最不利節點的流量;在供暖周期內，循環執行所述步 驟3'。
[000引在一些情況下，上一級管網為管網單元分配的流量過多或不足，在管網單元內進 行動態平衡時應考慮運一因素，具體操作為:在執行所述步驟3之后，若不存在流量最不利 節點，則執行步驟4/，減少所述管網單元的總流量供應;在執行所述步驟3之后，若不存在流 量最有利節點，則執行步驟5/，增加所述管網單元的總流量供應。
[0009] 作為對上述技術方案的改進，在執行所述步驟y之后，將執行所述步驟3/之后獲 得的各節點的流量數據、及與該流量數據對應的閥口開度數據寫入數據庫。
[0010] 作為對上述技術方案的另一種改進，在執行所述步驟3或所述步驟y之后，所述方 法還包括:步驟4、在預定時間內，關斷至少一個節點W補償其它節點的流量，使管網單元內 的各個節點達到溫度動態平衡。
[0011] 其中，步驟4具體包括:步驟41、確定管網單元內每一節點的現實溫度分布，將每個 節點的現實溫度與市政標準溫度相比較，確定管網單元內的溫度最有利節點和溫度最不利 節點，溫度最有利節點的現實溫度高于市政標準溫度，溫度最不利節點的現實溫度低于市 政標準溫度;步驟42、依次關斷管網單元內的全部或部分節點，確定在保證一個節點的市政 標準溫度的前提下該節點在預定周期內可被關斷的最長時間，并確定一個節點關斷后其它 節點達到市政標準溫度時所需的最短時間；步驟43、依據所述最短時間，選擇包含所述溫度 最有利節點和溫度最不利節點的耗時最短路徑，并依據所述耗時最短路徑確定節點關斷方 案，W使所述溫度最不利節點達到溫度動態平衡。
[0012] 在具體操作中，由于一個管網單元內的節點往往較多，因此可W在步驟41和步驟 42之間執行步驟41/，W便在步驟42中僅依次關斷管網單元內的部分節點，節省試驗時間。 步驟41/為:依次關斷管網單元內的各節點，確定一個節點關斷后對其它節點的流量補償比 重，選擇具有特定流量補償比重的節點作為步驟42中的所述部分節點。
[0013] 步驟43的具體操作方法為:步驟431、將所述溫度最有利節點納入所述耗時最短路 徑中；步驟432、在所述最短時間中選擇W所述溫度最有利節點作為始端的最小時間路徑， 并將該路徑納入所述耗時最短路徑中；步驟433、選擇與已經納入到所述耗時最短路徑中的 節點相通的、且不與已經納入到所述耗時最短路徑中的路徑構成閉合回路的最小時間路 徑，并將該路徑納入所述耗時最短路徑中；步驟434、當所述最不利節點被納入到所述耗時 最短路徑中之后，結束選擇;步驟435、在與所述耗時最短路徑包含的各節點對應的所述最 長時間內，同時關斷相應的節點。
[0014] 另一方面，本發明實施例還提供了一種供暖管網的動態平衡系統，其中一個管網 單元包括多個節點，所述系統包括:熱表，在每個節點處設置一個熱表，所述熱表電連接至 管網動態平衡控制器，并用于采集對應節點的流量數據；閥口，在每個節點處設置一個閥 n，所述閥口連接在供水管路上，并且所述閥口電連接至所述管網動態平衡控制器，并根據 所述管網動態平衡控制器的指令控制自身的開度;管網動態平衡控制器，包括流量動態平 衡控制單元，所述流量動態平衡控制單元與熱表和閥口電連接，用于:確定管網單元內每一 節點的現實流量分布;將每個節點的現實流量與正常流量相比較，確定管網單元內的流量 最有利節點和流量最不利節點，其中，流量最有利節點的現實流量大于正常流量，流量最不 利節點的現實流量小于正常流量;調節流量最有利節點和流量最不利節點的流量，使管網 單元內的各個節點均達到正常流量，實現供暖管網的流量動態平衡。
[0015] 所述系統還包括總閥口，所述總閥口與所述管網動態平衡控制器電連接，用于增 加或減少所述管網單元的總流量。
[0016] 此外，上述供暖管網動態平衡系統還包括:網絡集中交換機，所述網絡集中交換機 與所述管網動態平衡控制器通過網絡連接，接收并保存所述管網動態平衡控制器控制的各 節點流量數據和閥口開度數據。
[0017] 作為對上述供暖管網動態平衡系統的一種改進，所述系統還包括溫控器，所述管 網動態平衡控制器還包括溫度動態平衡控制單元，所述溫度動態平衡控制單元與所述溫控 器和所述閥口電連接，所述溫控器用于采集對應節點的溫度數據，所述溫度動態平衡控制 單元用于在預定時間內，關斷至少一個節點W補償其它節點的流量，使管網單元內的各個 節點達到溫度動態平衡。
[0018] 本發明提供的供暖管網動態平衡方法及系統能夠達到如下效果，通過首先鑒別最 有利節點和最不利節點，并據此調節最有利節點和最不利節點的閥口開度，實現了流量的 自動調節，可W減少在供暖調節初期人工管網調節的勞動強度，同時在不增加上級管網配 比流量的情況下，在子管網內部進行區域性調配，而不是按照統一標準進行管網流量分配， 因此可W達到流量動態平衡的效果，并進而達到節約熱網資源的效果。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明實施例1提供的供暖管網動態平衡方法的示意圖；
[0020] 圖2為本發明實施例2提供的供暖管網動態平衡方法的示意圖；
[0021] 圖3為本發明實施例2提供的供暖管網動態平衡方法中各節點之間的拓撲結構圖；
[0022] 圖4為本發明實施例提供的供暖管網動態平衡系統的示意圖；
[0023] 圖5為圖4所示供暖管網動態平衡系統的實際布置的示例圖。
[0024] 附圖標記：
[0025] 401-熱表、402-溫控器、403-閥口；
[0026] 420-管網動態平衡控制器、421-流量動態平衡控制單元、422-溫度動態平衡控制 單元；
[0027] 430-總閥口；
[002引 440-網絡集中交換機。
【具體實施方式】
[0029] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對 本發明作進一步地詳細描述。
[0030] 實施例1:
[0031] 如圖1所示，本發明實施例1提供的供暖管網的動態平衡方法包括：
[0032 ]步驟1、確定管網單元內每一節點的現實流量分布；
[0033] 在本發明的實施例中，管網即供暖管網，管網單元是由多個節點組成的。例如 一個小區作為管網單元時，該小區內的各樓棟將被視為節點；W-個樓棟作為管網單元時， 該樓棟內的各戶將被視為節點；W-戶作為管網單元時，該戶內的各個房間將被視為節點。 并且，管網單元和節點的劃分并不局限于此，在一些情形下，也可W將小區作為管網單元， 將該小區內的各戶視為節點。
[0034] 確定管網單元內每一節點的現實流量的方法很多，較直接的方法是收集各個節點 的熱表反饋的流量數據，再根據各個節點的流量數據獲取該管網單元內各節點的現實流量 分布。
[0035] 步驟2、將每個節點的現實流量與正常流量相比較，確定管網單元內的流量最有利 節點和流量最不利節點，流量最有利節點的現實流量大于正常流量，流量最不利節點的現 實流量小于正常流量；
[0036] 每個節點的現實流量即熱表監測并反饋的實際流量數據，每個節點的正常流量即 根據該節點的供熱需求計算得出的理論流量數據。例如，由于各個節點的供熱面積、設定溫 度等不同，因此各個節點的供熱需求也不相同，運就導致一些節點的正常流量較大、而另一 些節點的正常流量較小。
[0037] 將每個節點的現實流量與正常流量相比較，例如可W使二者相減或者使二者相 除，運樣可W得到一個比較值。相減時該比較值大于0且最大者、或相除時該比較值大于1且 最大者將作為流量最有利節點，因為該節點的現實流量與其正常流量相比最大，即該節點 本來需要的流量較小，但實際情況卻是為該節點供給了更多的流量，運樣有一部分流量就 浪費了。相減時上述比較值小于0且最小者、或相除時上述比較值小于1且最小者將作為流 量最不利節點，因為該節點的現實流量與其正常流量相比最小，即該節點本來需要較多的 流量，但實際情況卻是沒有為其供給足夠的流量，使其供暖達不到標準要求。
[0038] 步驟3、調節流量最有利節點和流量最不利節點的流量，使管網單元內的各個節點 均達到正常流量，實現供暖管網的流量動態平衡。
[0039] 最直接的調節流量最有利節點和流量最不利節點流量的方法是，調節與節點對應 的電動閥口的開度。對于流量最有利節點，可W減小其電動閥口的開度，使為其供應的現實 流量減少。對于流量最不利節點，可W增大其電動閥口的開度，使為供應的現實流量增大。 或者，也可W僅減小流量最有利節點的電動閥口開度，運樣節省出的流量就可W補償至流 量最不利節點。
[0040] 但是在一個管網單元中往往存在多個節點，減小最有利節點的電動閥口開度之 后，由于其他節點的存在，最有利節點的流量減小之后也會使其他節點的流量產生不同程 度的增大，因此最不利節點的流量并不會隨之呈線性增大，即有的時候單純依靠該實施例1 提供的方法，有可能無法達到供暖管網動態平衡的效果。此時，可W使用本發明實施例2提 供的方法繼續進行調節。該實施例2將在下文中詳細介紹。
[0041] 在實施例1中，一次選擇一個流量最有利節點進行調節，可W避免同時調小多個節 點的流量時對管網的沖擊，因為各個節點是串行設置的，同時調小多個節點的流量會使得 其它節點閥口的流量增大，從而使得媒介壓力增大，當材料強度達不到要求時，還會使閥口 爆開。
[0042] 對于本實施例1而言，在所述步驟3中，在調節流量最有利節點和流量最不利節點 的流量之后，所述方法還可W包括:步驟3\等待預定時間間隔，再次執行所述步驟1和步驟 2、并再次調節流量最有利節點和流量最不利節點的流量。也就是說，通過一次調節之后，流 量最有利節點和流量最不利節點的分布有可能會產生變化。即，將流量最有利節點的電動 閥口開度減小之后，該流量最有利節點的流量隨之減小，有可能不再是最有利節點。基于同 樣的道理，流量最不利節點也可能會發生變化。
[0043] 因此，為了在整個管網單元內達到動態的平衡，需要在整個供暖期間，循環執行所 述步驟y。其中，上述預定的時間間隔可W根據實際情況進行選擇，也可W將該事件間隔設 置為0,此時表明上述步驟y的循環執行一直在不斷進行。
[0044] 運里應該注意的是，在本實施例1中，上述的步驟3/并不是必須的步驟，同樣循環 執行步驟y也不是必須的。只是在大部分情況下，都需要進行多次調節才可W達到管網單 元內的動態平衡。但運并不排除僅通過一次調節即可達到動態平衡的情況。
[0045] 在本實施例1中，還需要說明的是:若相減得到的上述比較值全都大于等于0或相 除得到的上述比較值全都大于等于1，則該管網單元內不存在最不利節點，此時說明整個管 網單元的流量供應可能過剩，應執行步驟4/，減少該管網單元的總流量供應;若相減得到的 上述比較值全都小于等于0或相除得到的上述比較值全都小于等于1，則該管網單元內不存 在最有利節點，此時說明整個管網單元的流量供應可能不足，應執行步驟5/，增加該管網單 元的總流量供應。
[0046] 進一步地，作為對本實施例1的改進，在執行所述步驟3/，還可W將執行所述步驟 3/之后獲得的各節點的流量數據、及與該流量數據對應的閥口開度數據寫入數據庫。數據 庫中的數據可W直接調用，運樣當由于室外溫度變化等因素使得當前的流量和閥口開度不 能達到管網單元的流量動態平衡時，可W利用數據庫中記錄的歷史數據對管網單元的流量 和閥口開度進行設置，W便減少重新調節平衡所需要的時間。例如，在數據庫中記錄了室外 溫度為-5°C時達到流量動態平衡時的流量數據和閥口開度數據后，如果室外溫度經過回升 至〇°CW上后又降至-6°C時，可W首先調用-5°C情況下達到流量動態平衡時的流量數據和 閥口開度數據，之后再由管網單元自身根據實施例1介紹的方法調節至-6 °C情況下的流量 動態平衡，運樣可W節省管網單元自身調節所需的時間。最后，可W將-6 °C情況下達到流量 動態平衡的流量數據和閥口開度數據記錄到數據庫中。
[0047] 依據本實施例1提供的方法，通過首先鑒別最有利節點和最不利節點，并據此調節 最有利節點和最不利節點的閥口開度，實現了流量的自動調節，可W減少在供暖調節初期 人工管網調節的勞動強度，同時在不增加上級管網配比流量的情況下，在子管網內部進行 區域性調配，而不是按照統一標準進行管網流量分配，因此可W達到流量動態平衡的效果， 并進而達到節約熱網資源的效果。
[004引實施例2:
[0049] -方面，如在實施例1中介紹的那樣，由于其他節點的存在，將流量最有利節點的 流量減小之后，也會使其他節點的流量產生不同程度的增大，因此流量最不利節點的流量 并不會隨之呈線性增大，即有時候單純依靠實施例1提供的方法，有可能無法達到供暖管網 的流量動態平衡的效果。
[0050] 另一方面是，在上級管網對某一管網單元的整體流量分配不足的情況下，該管網 單元會產生流量饑餓現象，即無論怎樣調節管網單元內各節點的流量，都不可能達到供暖 管網的流量動態平衡。
[0051] 再一方面，在使用實施例1介紹的方法之后，管網單元內部各個節點達到的平衡為 允差范圍內的水力平衡，即依靠流量調節達到流量動態平衡，但是由于管網物理原因，如管 網熱損導致的水溫衰減，單單解決水力平衡并不能達到供暖管網的溫度動態平衡（即各個 節點的供熱效果上的平衡）。
[0052] 對于供暖而言，其最終的目的是要使一個管網單元內各個節點的供暖溫度都能夠 達到市政規定的標準溫度，即達到溫度的動態平衡。其中，實施例1主要是通過流量的動態 平衡來達到溫度的動態平衡，但由于上述=個方面的原因，在不增加管網單元整體流量分 配的情況下，已經不能再通過單純的流量調節來達到管網的溫度動態平衡了。
[0053] 因此，為了在不改變上一級管網運行狀態下（即不改變管網單元的整體流量分配） 使各個節點達到供熱效果的最大化，在實施例2中，利用化artBleeding算法（水力平衡算 法)對各個節點的熱工效應進行進一步計算，計算得到的數據用于使各個節點達到供熱的 平衡，其中單個節點熱工效應為該節點的流量與溫度差的乘積，溫度差指的是該節點處供 暖媒介的實際溫度與市政規定的標準溫度之間的差值。因此，為提高某一節點的熱工效應， 一個方法是增大該節點的流量，另一個方法是提高該節點的溫度差。實施例2介紹的方法是 繼續增大流量。具體的方法在下面介紹。
[0054] 如圖2所示，本發明實施例2提供了一種供暖管網的動態平衡方法。該方法在實施 例1中的步驟1 -3的基礎上，還包括W下步驟4:
[0055] 步驟4、在預定時間內，關斷至少一個節點W補償其它節點的流量，使管網單元內 的各個節點達到溫度動態平衡。
[0056] 通過該步驟4,可W在不增加上一級管網為其分配的總流量的條件下，利用管網單 元內部各個節點之間的禪合影響，將關斷節點的流量補償給其它節點，通過增加的流量提 高被補償節點的溫度，W使管網單元內的各個節點達到溫度動態平衡。所述的預定時間根 據關斷方案不同而有所不同，下面舉例說明。
[0057] 在一個實施方式中，所述步驟4具體可W包括：
[0058] 步驟41、確定管網單元內每一節點的現實溫度分布，將每個節點的現實溫度與市 政標準溫度相比較，確定管網單元內的溫度最有利節點和溫度最不利節點，溫度最有利節 點的現實溫度高于市政標準溫度，溫度最不利節點的現實溫度低于市政標準溫度；
[0059] 確定管網單元內每一節點的現實溫度的方法很多，較直接的方法是收集各個節點 的溫控器反饋的溫度數據，再根據各個節點的溫度數據獲取該管網單元內各節點的現實溫 度分布。
[0060] 上述市政標準溫度根據市政的規定確定，例如可W是18°C，或者25°C。
[0061] 在本步驟41中，確定溫度最有利節點和溫度最不利節點的原理與步驟2中確定流 量最有利節點和流量最不利節點的原理相同，可W類推適用，此處不再寶述。
[0062] 步驟41/、依次關斷管網單元內的各節點，確定一個節點關斷后對其它節點的流量 補償比重，選擇具有特定流量補償比重的節點作為步驟42中的所述部分節點；
[0063] 由于關斷溫度最有利節點之后，溫度最不利節點和其它節點的流量都會增大，運 一步的目的就是確定溫度最不利節點和其它節點流量增大的程度，該程度間接地通過流量 補償比重顯示出來。在一個管網單元中，可能存在很多個節點，運樣在執行下述步驟42時對 管網單元的全部節點都進行操作將花費大量的時間，此步驟41/的作用就是首先進行一次 預判，選擇具有特定流量補償比重的節點作為步驟42中的所述部分節點，W節省執行步驟 42的時間。
[0064] 本步驟中的流量補償比重可W表征節點間的禪合程度，流量補償比重越大表明禪 合程度越大，關斷與溫度最有利節點禪合程度大的節點可W使流量盡可能地補償給該溫度 最不利節點。因此可W選擇關斷后對溫度最不利節點的流量補償有顯著影響的節點作為具 有特定流量補償比重的節點，該顯著影響需要根據情況具體判斷，例如可W將判斷標準設 定為只要對溫度最不利節點的流量有補償效果就視為有顯著影響。
[0065] 實施例2中W-個管網單元供應5戶（即5個節點）為例進行說明，假設該管網單元 的總流量為lt/h(l噸/時），對入戶閥口進行順序關閉，同時其他節點的閥口保持全開狀態， 得到的流量補償比重如下表所示：
[0066]
[0068] 需要注意的是，上述表中的數據均為模擬數據，在實際使用中，代入真實數據即 可。
[0069] 例如，上述5個節點從上游至下游依次排列，在依次關斷上述5個節點時，從上表可 W得出關閉某一節點對管網單元內其他節點的流量變化貢獻情況，具體如下：
[0070] 關斷A節點時，B-E節點所占的流量補償比重分別為:40 %、30 %、20 %和10 % ;
[0071] 關斷B節點時，A、C-E節點所占的流量補償比重分別為:60 %、20 %、15 %和5 % ;
[0072] 關斷C節點時，A-B、D-E節點所占的流量補償比重分別為:65%、30%、5%和0;
[0073] 關斷D節點時，A-C、E節點所占的流量補償比重分別為:65%、30%、5%和0;
[0074] 關斷E節點時，A-D節點所占的流量補償比重分別為:65 %、30 %、5 %和0。
[0075] 上述流量補償比重是在關斷節點之后，等待足夠長的時間W使其它各節點的流量 穩定，在流量穩定狀態下收集各個節點的熱表反饋的流量數據，并計算得到的。
[0076] 由上述數據可知，例如W最下游的E節點作為溫度最不利節點時，A、B兩個節點關 斷對E節點的流量補償具有影響，因此設定A、B節點為具有特定流量補償比重的節點，在執 行步驟42時，可W僅依次關斷A、B節點，而不必依次關斷全部節點，W節省操作時間。
[0077] 運里需要說明的是，該步驟41/是可選步驟，也可W不經步驟41/而在執行完步驟 41之后直接執行步驟42。
[0078] 步驟42、依次關斷管網單元內的全部或部分節點，確定在保證一個節點的市政標 準溫度的前提下該節點在預定周期內可被關斷的最長時間，并確定一個節點關斷后其它節 點達到市政標準溫度時所需的最短時間；
[0079] 在不增加上一級管網為該管網單元分配的總流量的條件下，通過試驗，依次關斷 管網單元內的全部或部分節點，在保證一個節點的市政標準溫度的前提下得到該節點在預 定周期內可被關斷的最長時間Tx，X表示各個被關斷的節點。該預定周期可W選擇為1小時 或者其它周期。所述部分節點可W是步驟41/中所確定的具有特定流量補償比重的節點，也 可W是人為選擇的部分節點。
[0080] 實施例2中W-個管網單元供應5戶（即5個節點，分別為A、B、C、D和E節點）為例進 行說明。實際情況下，一個管網單元內的節點可能會遠不止5個。在A、B、C、D、E運5個節點中， 當其中一部分節點的現實溫度高于市政標準溫度時，可W在預定周期內將運部分節點暫時 關斷一段時間也不會使其現實溫度降至市政標準溫度W下。其余部分節點的現實溫度等于 或低于市政標準溫度時，該其余部分節點就不可W關斷，否則運些節點的現實溫度就會低 于市政標準溫度，因此對運些節點可W不通過關斷試驗而將其可關斷的最長時間設置為0。
[0081] 通過對各個節點的現實溫度和市政標準溫度的對比，例如，發現A、B、C節點的現實 溫度高于市政標準溫度，D節點的現實溫度等于市政標準溫度，E節點的現實溫度低于市政 標準溫度。此時，首先設置D、E節點的可被關斷的最長時間Td = 0、Te = 0。之后，通過試驗，可 W得至IM、B、C節點在預定周期內可被關斷的最長時間，例如此處分別假設為14=1〇111山孔= 5min、Tc= Imin。即，在一個小時內，將A節點關斷10min、B節點關斷5min、C節點關斷Imin均 不會導致運=個節點的現實溫度降至市政標準溫度W下。
[0082] 此外，依次關斷管網單元內的全部或部分節點，還需要得到關斷一個節點之后，其 它節點在達到市政標準溫度時所需的最短時間txY，X表示各個被關斷的節點，Y表示其下游 節點。例如，上述5個節點從上游至下游依次排列，在依次關斷上述5個節點時，得到上游節 點關斷影響下游節點到達市政標準溫度的最短時間如下，該最短時間可W在各節點之間形 成如圖3所示的拓撲圖，該拓撲圖不考慮關斷下游節點對上游節點的影響。在圖3中，各節點 旁邊括號內的時間為所述最長時間Tx，兩個節點之間連線上的時間為所述最短時間txY。
[0083] 如圖3所示：
[0084] 關斷A節點時，B節點達到市政標準溫度的最短時間tAB = 5min，tAc = 1 Omin，tAD = 8min，t化=15min;
[0085] 關斷B節點時，C節點達到市政標準溫度的最短時間tBc = 15min，tBD = 20min，tBE = 25min；
[0086] 關斷C節點時，D節點達到市政標準溫度的最短時間tGD = 25min，但經過足夠長的時 間E節點始終未達到市政標準溫度（由步驟41/也可知，關斷C節點對E節點的流量補償為0)， 因此tcE=°°(無窮大）；
[0087] 關斷D節點時，經過足夠長的時間E節點始終未達到市政標準溫度（由步驟41/也可 知，關斷D節點對E節點的流量補償為0)，因此E節點達到市政標準溫度的最短時間tDE= °° (無窮大）。
[0088] 上述的最長時間Tx和最短時間txY可W在一次關斷節點的操作中全部得到，也可W 在兩次關斷節點的操作中分別得到。
[0089] 與流量補償比重類似，所述最短時間txY也可W表征節點間的禪合程度，所述最短 時間txY越小表明禪合程度越大。關斷與溫度最有利節點禪合程度大的節點可W使流量盡可 能地補償給該溫度最不利節點，并且可W使該溫度最不利節點的現實溫度得到盡可能快的 提升。
[0090] 步驟43、依據所述最短時間，選擇包含所述溫度最有利節點和溫度最不利節點的 耗時最短路徑，并依據所述耗時最短路徑確定節點關斷方案，W使所述溫度最不利節點達 到溫度動態平衡。
[0091] 該耗時最短路徑實質上為與溫度最不利節點具有最佳禪合程度的路徑，由于上述 最短時間txY可W表征禪合程度，時間越短，表明禪合程度越強。兩個節點之間的禪合程度越 強，說明其中一個節點關斷后，對另一個節點的流量變化影響越大。因此，通常情況下，與一 個節點的禪合程度最強的節點如果不是溫度最不利節點的話，希望將該禪合程度最強的節 點也同時關閉，W最大程度的增加溫度最不利節點的流量。
[0092] 在通過上述步驟41-43使當前的溫度最不利節點達到溫度動態平衡之后，可循環 重復執行步驟41-43,使管網單元內的各個節點均達到溫度動態平衡。
[0093] 在該步驟43下執行化artBleeding算法，W獲得使所述溫度最不利節點達到溫度 動態平衡的耗時最短路徑。該算法具體如下：
[0094] 步驟431、首先，將所述溫度最有利節點納入所述耗時最短路徑中；
[0095] 步驟432、接著，在所述最短時間中選擇W所述溫度最有利節點作為始端的最小時 間路徑，并將該路徑納入所述耗時最短路徑中；
[0096] 步驟433、之后，選擇與已經納入到所述耗時最短路徑中的節點相通的、且不與已 經納入到所述耗時最短路徑中的路徑構成閉合回路的最小時間路徑，并將該路徑納入所述 耗時最短路徑中；此步驟將循環執行，運樣符合條件的路徑將被相繼添加到所述耗時最短 路徑中。
[0097] 步驟434、當所述最不利節點被納入到所述耗時最短路徑中之后，結束選擇。
[0098] 確定好所述耗時最短路徑之后，執行下述步驟435, W確定節點關斷方案：
[0099] 步驟435、在與所述耗時最短路徑包含的各節點對應的所述最長時間內，同時關斷 相應的節點。
[0100] 舉例而言，當確定最上游的A節點為溫度最有利節點、最下游的E節點為溫度最不 利節點時，依據步驟431-434介紹的方法，首先將A節點納入所述耗時最短路徑中，之后根據 圖3顯示的拓撲圖，將WA節點作為始端的最小路徑AB納入所述耗時最短路徑中，之后依據 同樣的原理將最小路徑BC納入所述耗時最短路徑中，最后納入E節點。
[0101] 依據上述耗時最短路徑確定的關斷方案為:首先，A、B、C =個節點同時關斷Imin， 之后C節點打開；接著，A、B節點同時關斷4min，之后B節點打開；最后，A節點再單獨關斷 5min，之后再打開。運樣，A、B、C=個節點的關斷時間均未超過其對應的所述最長時間Tx，并 且在與各節點對應的最長時間內，同時關斷相應的節點，可W最大限度的降低其他節點的 禪合影響，使溫度最不利節點E的流量得到最大限度的補償，并使其現實溫度得到最大限度 的提升。例如，在將路徑AB納入所述耗時最短路徑之后，接著納入路徑BC，而不是納入路徑 BE，是因為關斷B節點，使得C節點獲得的流量補償大于E節點獲得的流量補償，因此將路徑 BC納入之后同時關閉C節點有利于提高E節點的流量補償。
[0102] W下給出上述算法的偽代碼：
[0103] 在具有N個節點的管網單元所形成的拓撲圖中：
[0104] 0:=耗時最短路徑 [010引 For i:=l to N-2
[0106] 開始執行
[0107] C:=與0內部的節點相通、且添加到0內部的不與已經納入到0中的路徑構成閉合 回路的最小時間路徑
[0108] 0:=添加了 C的最新的耗時最短路徑
[0109] 結束：i : =N-2，最終得到耗時最短路徑。
[0110] 按照W上方式最終得出：
[0111]
[0112] 綜合而言，本實施例2在通過實施例1介紹的方法不能達到供暖管網的流量動態平 衡、或者僅能達到流量動態平衡而無法達到溫度動態平衡的前提下，并且在不增加上一級 管網為其分配的總流量的條件下，利用各個節點之間的禪合影響，在預定時間內，關斷至少 一個節點W補償其它節點的流量，使管網單元內的各個節點達到溫度動態平衡。運樣不會 增加管網單元的整體熱消耗，節約了能源。
[0113] 如圖4所示，本發明實施例還提供了一種供暖管網的動態平衡系統，在所述供暖管 網中一個管網單元包括多個節點，則所述系統包括：
[0114] 熱表401，在每個節點處設置一個熱表401，熱表401電連接至管網動態平衡控制器 420，并用于采集對應節點的流量數據；
[0115] 閥口403,在每個節點處設置一個閥口403,閥口403連接在供水管路上，并且閥口 403電連接至管網動態平衡控制器420,閥口403根據管網動態平衡控制器420的指令控制自 身的開度。
[0116] 管網動態平衡控制器420,包括流量動態平衡控制單元421，所述流量動態平衡控 制單元421與熱表401和閥口 403電連接，用于:確定管網單元內每一節點的現實流量分布； 將每個節點的現實流量與正常流量相比較，確定管網單元內的流量最有利節點和流量最不 利節點，其中，流量最有利節點的現實流量大于正常流量，流量最不利節點的現實流量小于 正常流量;調節流量最有利節點和流量最不利節點的流量，使管網單元內的各個節點均達 到正常流量，實現供暖管網的流量動態平衡。
[0117] 其中，熱表401用于監測每個節點管道的熱工性能，包含:瞬時冷量，累計熱量，瞬 時熱量，瞬時流速，累計流量，管道供水溫度，管道回水溫度等。本實施例中，主要利用熱表 401監測節點的實際瞬時流量（即現實流量）。閥口403為電動閥口，接收來自管網動態平衡 控制器420的閥口開度信息，通過改變閥口403的開度實現對各節點的管道的瞬時流量調 控。所述管網動態平衡控制器420與所述熱表401通過RS485總線連接。管網動態平衡控制器 420與熱表401進行實時熱功性能數據交互，并接收來自管理中屯、(通過網絡集中交換機440 銜接)發送出的額定瞬時流量信息（即正常流量），通過采集到的實際瞬時流量與額定瞬時 流量進行比對，將控制結果轉化為電動閥口的開度信息，從而實現對每個節點用熱的動態 平衡。
[011引在圖4所示的實施例中，所述系統還包括總閥口430,總閥口430與管網動態平衡控 制器420電連接，用于增加或減少所述管網單元的總流量。運是在上級管網為管網單元分配 的流量不足或過剩時使用的。
[0119]并且，在圖4所示的實施例中，所述系統還包括網絡集中交換機440,網絡集中交換 機440與管網動態平衡控制器420通過網絡連接，接收并保存管網動態平衡控制器420控制 的各節點流量數據和閥口開度數據。其中，所使用的網絡可w為無線網絡或有線網絡。
[0120] 在上述供暖管網動態平衡系統中，所述系統還包括溫控器402,所述管網動態平衡 控制器420還包括溫度動態平衡控制單元422,溫度動態平衡控制單元422與溫控器402和閥 口 403電連接，溫控器402用于采集對應節點的溫度數據，溫度動態平衡控制單元422用于在 預定時間內，關斷至少一個節點W補償其它節點的流量，使管網單元內的各個節點達到溫 度動態平衡。
[0121] 圖5為依據圖4所示的供暖管網動態平衡系統進行具體布置的示例圖，在圖5中，部 分零部件如溫控器402、流量動態平衡控制單元421、溫度動態平衡控制單元422等未顯示。
[0122] 對所公開的實施例的上述說明，目的是使本領域專業技術人員能夠實現或使用本 發明。對運些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所 定義的一般原理可W在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此， 本發明將不會被限制于本文所示的運些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特 點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1. 一種供暖管網的動態平衡方法，其特征在于，包括： 步驟1、確定管網單元內每一節點的現實流量分布； 步驟2、將每個節點的現實流量與正常流量相比較，確定管網單元內的流量最有利節點 和流量最不利節點，流量最有利節點的現實流量大于正常流量，流量最不利節點的現實流 量小于正常流量； 步驟3、調節流量最有利節點和流量最不利節點的流量，使管網單元內的各個節點均達 到正常流量，實現供暖管網的流量動態平衡。2. 根據權利要求1所述的供暖管網的動態平衡方法，其特征在于，在所述步驟3中，在調 節流量最有利節點和流量最不利節點的流量之后，所述方法還包括： 步驟等待預定時間間隔，再次執行所述步驟1和步驟2、并再次調節流量最有利節點 和流量最不利節點的流量； 在供暖周期內，循環執行所述步驟3'。3. 根據權利要求1或2所述的供暖管網的動態平衡方法，其特征在于： 在執行所述步驟3之后，若不存在流量最不利節點，則執行步驟V，減少所述管網單元 的總流量供應； 在執行所述步驟3之后，若不存在流量最有利節點，則執行步驟5'，增加所述管網單元 的總流量供應。4. 根據權利要求2所述的供暖管網的動態平衡方法，其特征在于:在執行所述步驟3'之 后，將執行所述步驟3'之后獲得的各節點的流量數據、及與該流量數據對應的閥門開度數 據寫入數據庫。5. 根據權利要求2所述的供暖管網的動態平衡方法，其特征在于，在執行所述步驟3或 所述步驟3'之后，所述方法還包括： 步驟4、在預定時間內，關斷至少一個節點以補償其它節點的流量，使管網單元內的各 個節點達到溫度動態平衡。6. 根據權利要求5所述的供暖管網的動態平衡方法，其特征在于，所述步驟4具體包括： 步驟41、確定管網單元內每一節點的現實溫度分布，將每個節點的現實溫度與市政標 準溫度相比較，確定管網單元內的溫度最有利節點和溫度最不利節點，溫度最有利節點的 現實溫度高于市政標準溫度，溫度最不利節點的現實溫度低于市政標準溫度； 步驟42、依次關斷管網單元內的全部或部分節點，確定在保證一個節點的市政標準溫 度的前提下該節點在預定周期內可被關斷的最長時間，并確定一個節點關斷后其它節點達 到市政標準溫度時所需的最短時間； 步驟43、依據所述最短時間，選擇包含所述溫度最有利節點和溫度最不利節點的耗時 最短路徑，并依據所述耗時最短路徑確定節點關斷方案，以使所述溫度最不利節點達到溫 度動態平衡。7. 根據權利要求6所述的供暖管網的動態平衡方法，其特征在于，在所述步驟41和步驟 42之間，所述步驟4還包括： 步驟41\依次關斷管網單元內的各節點，確定一個節點關斷后對其它節點的流量補償 比重，選擇具有特定流量補償比重的節點作為步驟42中的所述部分節點。8. 根據權利要求6或7所述的供暖管網的動態平衡方法，其特征在于，所述步驟43具體 包括： 步驟431、將所述溫度最有利節點納入所述耗時最短路徑中； 步驟432、在所述最短時間中選擇以所述溫度最有利節點作為始端的最小時間路徑，并 將該路徑納入所述耗時最短路徑中； 步驟433、選擇與已經納入到所述耗時最短路徑中的節點相通的、且不與已經納入到所 述耗時最短路徑中的路徑構成閉合回路的最小時間路徑，并將該路徑納入所述耗時最短路 徑中； 步驟434、當所述最不利節點被納入到所述耗時最短路徑中之后，結束選擇； 步驟435、在與所述耗時最短路徑包含的各節點對應的所述最長時間內，同時關斷相應 的節點。9. 一種供暖管網的動態平衡系統，其特征在于，一個管網單元包括多個節點，所述系統 包括： 熱表，在每個節點處設置一個熱表，所述熱表電連接至管網動態平衡控制器，并用于采 集對應節點的流量數據； 閥門，在每個節點處設置一個閥門，所述閥門連接在供水管路上，并且所述閥門電連接 至所述管網動態平衡控制器，并根據所述管網動態平衡控制器的指令控制自身的開度； 管網動態平衡控制器，包括流量動態平衡控制單元，所述流量動態平衡控制單元與熱 表和閥門電連接。10. 根據權利要求9所述的供暖管網動態平衡系統，其特征在于，所述系統還包括總閥 門，所述總閥門與所述管網動態平衡控制器電連接，用于增加或減少所述管網單元的總流 量。11. 根據權利要求9所述的供暖管網動態平衡系統，其特征在于，所述系統還包括網絡 集中交換機，所述網絡集中交換機與所述管網動態平衡控制器通過網絡連接，接收并保存 所述管網動態平衡控制器控制的各節點流量數據和閥門開度數據。12. 根據權利要求9所述的供暖管網動態平衡系統，其特征在于，所述系統還包括溫控 器，所述管網動態平衡控制器還包括溫度動態平衡控制單元，所述溫度動態平衡控制單元 與所述溫控器和所述閥門電連接，所述溫控器用于采集對應節點的溫度數據，所述溫度動 態平衡控制單元用于在預定時間內，關斷至少一個節點以補償其它節點的流量，使管網單 元內的各個節點達到溫度動態平衡。
【文檔編號】F24D19/10GK106051909SQ201610516051
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月1日
【發明人】孫煜
【申請人】北京大龍供熱中心