一种无线远传热量表的控制方法与流程

本发明涉及热量表控制，具体涉及一种无线远传热量表的控制方法。

背景技术：

1、热量表(heat-meter)是一种用于测量流体(通常是水或蒸汽)传递的热量能量的仪表，它在能源管理和计量领域起着重要作用，特别是在供热、供冷系统以及工业过程中的能效管理中广泛应用，控制系统是一种基于热量表测量和管理建筑物或工业设备中热量消耗的智能计量系统，该系统利用无线技术将热量表的数据远程传输到集中管理平台，从而实现对热量消耗的实时监控和管理；

2、现有技术存在以下缺陷：

3、1、现有控制方法通常依赖于预设的供热策略，缺乏动态调整能力，无法根据实际热量需求和消耗情况进行实时优化，导致能源浪费；

4、2、控制方法的故障检测主要依赖于集中监控系统，一旦某一热量表出现故障导致响应速度变慢，会导致供热系统的性能下降或能源浪费，且集中式的数据采集和传输方式可能导致单点故障、数据传输瓶颈以及系统负载不均衡等问题。

5、基于此，本发明提出一种无线远传热量表的控制方法，通过分布式协同算法计算出最优的供热策略，各热量表节点定期交换能效数据，自动调整供热参数以实现整体最优能效，且当检测到某个节点出现故障时，周围节点自动调整采集和传输策略，补偿故障节点的工作，保障供热系统运行的稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种无线远传热量表的控制方法，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无线远传热量表的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

3、控制系统获取供热系统中的热量表信息，并将每个热量表均标记为热量表节点，在供热系统运行中，每个热量表节点定期采集供热系统的相关数据；

4、每个热量表节点基于相关数据计算当前供热参数下的损失函数，并通过梯度下降算法依据损失函数更新供热参数，将更新后的供热参数基于4g/5g无线网络传输至供热系统管理平台，供热系统管理平台依据不同热量表节点更新的供热参数控制供热系统运行；

5、每个热量表节点定期与邻近节点交换能效数据和供热参数，热量表节点通过分析自身运行状态和邻近节点运行状态判断是否存在异常，根据判断结果生成相应的控制策略。

6、在一个优选的实施方式中，每个热量表节点基于相关数据计算当前供热参数下的损失函数，包括以下步骤：

7、每个热量表节点定期采集流量数据、进水温度、出水温度以及对应的时间戳信息，热量表节点基于采集的流量数据、进水温度、出水温度计算管道的实际热量消耗值，基于当前供热参数预测热量消耗值，结合实际热量消耗值以及预测热量消耗值计算损失函数。

8、在一个优选的实施方式中，热量表节点基于采集的流量数据、进水温度、出水温度计算管道的实际热量消耗值，表达式为：q＝f·δt·c，式中，q为实际热量消耗值，f为水流量，δt为进出口温度差，δt＝tin-tout，tin为进口温度，tout为出口温度，c为水的比热容，c为4.186kj/(kg)·℃；

9、基于当前供热参数预测热量消耗值，预测热量消耗值通过线性回归模型计算得到，线性回归模型分析热量消耗值与供热参数之间的线性关系，线性回归模型的函数表达式为：

10、

11、式中，hθ(x)为预测热量消耗值，f为水流量，tin为进口温度，tout为出口温度，s为环境温度，为管道热损失率，θ0,θ1,θ2,θ3,θ4,θ5为回归模型参数，且θ3、θ4均小于0，θ0,θ1,θ2,θ5均大于0。

12、在一个优选的实施方式中，结合实际热量消耗值以及预测热量消耗值计算损失函数，包括以下步骤：

13、损失函数的计算表达式为：式中，j为损失函数，用于衡量模型预测的热量消耗值与实际热量消耗值之间的差异，m为训练数据中数据点总数，qi表示第i个数据点的实际热量消耗值，h(xi)表示第i个数据点的预测热量消耗值。

14、在一个优选的实施方式中，通过梯度下降算法依据损失函数更新供热参数，供热参数为管道水流量，先计算损失函数j对水流量f的梯度，表达式为：

15、式中，表示损失函数j对水流量f的梯度，是h(xi)对水流量fi的偏导数，且qi表示第i个数据点的实际热量消耗值，h(xi)表示第i个数据点的预测热量消耗值，m为训练数据中数据点总数，fi表示第i个数据点的水流量，再通过损失函数j对水流量f的梯度更新水流量，表达式为：式中，fnew为更新后的水流量，fold为更新前的水流量，ε为学习率。

16、在一个优选的实施方式中，热量表节点通过分析自身运行状态和邻近节点运行状态判断是否存在异常，根据判断结果生成相应的控制策略，包括以下步骤：

17、每个热量表节点定期与其邻近节点交换能效数据和当前的供热参数，能效数据包括热量表节点的能源利用效率、热量输出效率，供热参数包括水流量、进口温度、出口温度；

18、计算当前热量表节点与前一热量表节点的能效数据和供热参数偏差，并记录为向前对比偏差，计算当前热量表节点与后一热量表节点的能效数据和供热参数偏差，并记录为向后对比偏差，将向前对比偏差与向后对比偏差加权计算获取异常指数；

19、将获取的异常指数与异常阈值进行对比，若异常指数小于等于异常阈值，判断热量表节点不存在异常，若异常指数大于异常阈值，判断热量表节点存在异常，当判断热量表节点存在异常时，该热量表节点向邻近节点发送故障警报，邻近节点接收警报信号后自动调整数据的采集传输策略。

20、在一个优选的实施方式中，所述异常指数的计算表达式为：

21、cds＝ω1*pcxq+ω2*pcxh，式中，cds为异常指数，pcxq为向前对比偏差，pcxh为向后对比偏差，ω1、ω2分别为向前对比偏差、向后对比偏差的权重系数，且ω1+ω2＝1。

22、在一个优选的实施方式中，所述管道热量损失率的计算表达式为：式中，rs(t)是时间t时刻的热损失率，t是累积时间的终点，且rs(t)＝k·a·(tg-tw)(t)，式中，k为管道的热传导系数，通过管道生产商获取，a为管道的表面积，tg为管道内部温度，tw为管道外部温度。

23、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

24、本发明在供热系统运行中，每个热量表节点定期采集供热系统的相关数据，每个热量表节点基于相关数据计算当前供热参数下的损失函数，并通过梯度下降算法依据损失函数更新供热参数，每个热量表节点定期与邻近节点交换能效数据和供热参数，热量表节点通过分析自身运行状态和邻近节点运行状态判断是否存在异常，根据判断结果生成相应的控制策略。该控制系统通过分布式协同算法计算出最优的供热策略，各热量表节点定期交换能效数据，自动调整供热参数以实现整体最优能效，且当检测到某个节点出现故障时，周围节点自动调整采集和传输策略，补偿故障节点的工作，保障供热系统运行的稳定性。

技术特征：

1.一种无线远传热量表的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种无线远传热量表的控制方法，其特征在于：每个热量表节点基于相关数据计算当前供热参数下的损失函数，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种无线远传热量表的控制方法，其特征在于：热量表节点基于采集的流量数据、进水温度、出水温度计算管道的实际热量消耗值，表达式为：q＝f·δt·c，式中，q为实际热量消耗值，f为水流量，δt为进出口温度差，δt＝tin-tout，tin为进口温度，tout为出口温度，c为水的比热容，c为4.186kj/(kg)·℃；

4.根据权利要求3所述的一种无线远传热量表的控制方法，其特征在于：结合实际热量消耗值以及预测热量消耗值计算损失函数，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种无线远传热量表的控制方法，其特征在于：通过梯度下降算法依据损失函数更新供热参数，供热参数为管道水流量，先计算损失函数j对水流量f的梯度，表达式为：

6.根据权利要求5所述的一种无线远传热量表的控制方法，其特征在于：热量表节点通过分析自身运行状态和邻近节点运行状态判断是否存在异常，根据判断结果生成相应的控制策略，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种无线远传热量表的控制方法，其特征在于：所述异常指数的计算表达式为：

8.根据权利要求3所述的一种无线远传热量表的控制方法，其特征在于：所述管道热量损失率的计算表达式为：式中，rs(t)是时间t时刻的热损失率，t是累积时间的终点，且rs(t)＝k·a·(tg-tw)(t)，式中，k为管道的热传导系数，通过管道生产商获取，a为管道的表面积，tg为管道内部温度，tw为管道外部温度。

技术总结本发明公开了一种无线远传热量表的控制方法，涉及热量表控制技术领域，每个热量表节点定期采集供热系统的相关数据，每个热量表节点基于相关数据计算当前供热参数下的损失函数，并通过梯度下降算法依据损失函数更新供热参数，每个热量表节点定期与邻近节点交换能效数据和供热参数，热量表节点通过分析自身运行状态和邻近节点运行状态判断是否存在异常，根据判断结果生成相应的控制策略。该控制系统通过分布式协同算法计算出最优的供热策略，各热量表节点定期交换能效数据，自动调整供热参数以实现整体最优能效，且当检测到某个节点出现故障时，周围节点自动调整采集和传输策略，补偿故障节点的工作，保障供热系统运行的稳定性。技术研发人员：张永军,高曼,牛祥星,孙静受保护的技术使用者：山东赛达智慧科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17