一种基于多参数耦合的工业园区环境调控方法及系统与流程

本发明涉及环境调控，尤其是一种基于多参数耦合的工业园区环境调控方法及系统。

背景技术：

1、现有工业园区环境调控通常沿用民用建筑控制逻辑或单因子污染物调整策略。典型做法为：在车间内布设多种传感器，将各传感器的监测值分别与预设阈值进行比较，当任一参数超出阈值范围时，触发对应的末端执行器启动或调节；部分方案在此基础上引入了多参数加权平均的综合评价指标，将多类参数按固定权重线性叠加为单一指标，再依据该指标进行调控决策；也有部分方案采用模糊逻辑控制，基于当前偏差量计算执行器的动作幅度；此外，少数方案通过离线仿真预设若干典型工况下的控制参数表，在实际运行时根据当前工况查表调用相应的控制参数。

2、然而，上述现有技术方案存在部分缺陷：第一，工业园区厂房具有大空间垂直热分层特征，顶部热空气聚集与底部人员作业区的温湿度存在显著差异，单点或单层传感器无法真实反映作业层的热湿胁迫水平，导致调控目标与人员实际感受严重偏离；第二，车间生产工艺具有间歇性、突发性特征，设备启停瞬间产生的热冲击和污染物峰值往往被常规滤波算法误判为噪声而平滑处理，导致调控系统无法及时响应工艺突变；第三，各工艺车间之间通过连通口或天窗发生气流交叉窜扰，上游工序产生的废热和污染物随热压差和风向迁移至下游区域，现有方案缺乏对区域间窜扰耦合关系的定量分析能力，导致局部环境恶化被误判为本地负荷增加而采取错误的调控动作；第四，大热容建筑围护结构的蓄热效应使得室内热环境响应存在滞后，现有技术容易因测量噪声引发执行器频繁振荡，而单纯的比例积分控制又难以克服滞后带来的超调；第五，执行器之间存在强耦合作用，一台执行器的动作会改变相邻区域的压力分布和气流路径，从而削弱其他执行器的调控效果，现有技术缺乏对执行器间空间干扰的有效解耦手段。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于多参数耦合的工业园区环境调控方法及系统。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种基于多参数耦合的工业园区环境调控方法，所述方法包括如下步骤：获取工业园区的竖向分层传感参数，对所述竖向分层传感参数进行高度折算以生成作业层的等效势能场集合；通过所述等效势能场集合提取工艺区域的瞬时扰动率，并结合设备运行状态生成动态负荷特征量；获得所述工艺区域之间的气流传质系数，结合所述动态负荷特征量和所述气流传质系数获得综合耦合扰动量；基于所述综合耦合扰动量构建执行器的空间干扰非正交矩阵，对所述空间干扰非正交矩阵进行逆矩阵求解生成调控代价矩阵；利用所述调控代价矩阵计算瞬时偏差前馈分量，并叠加自适应积分补偿项得到综合校正量，以生成最终调控指令集。本发明有效消解多区域、多设备的干扰耦合问题，大幅提升园区环境调控的精准度与适配性。

3、可选地，所述获取工业园区的竖向分层传感参数，对所述竖向分层传感参数进行高度折算以生成作业层的等效势能场集合，包括：沿垂直方向在所述工业园区内布设传感测点，以获取所述竖向分层传感参数，包括各个高度层的温度、湿度、风速和挥发性有机物浓度数据；计算所述工业园区顶层与底层之间的浮力迁移强度，以构建高度衰减折算函数；利用所述高度衰减折算函数对所述竖向分层传感参数进行高度折算得到所述作业层的等效参考参量；将所述等效参考参量映射至所述工业园区的园区平面网格，并采用混合插值算法进行空间重构以生成所述等效势能场集合。本发明消除了竖向空间参数偏差，为后续扰动分析提供高精度、贴合实际工况的数据。

4、可选地，所述通过所述等效势能场集合提取工艺区域的瞬时扰动率，并结合设备运行状态生成动态负荷特征量，包括：计算所述等效势能场集合的空间散度，通过所述空间散度获取各个网格节点单位体积内的热量净生成速率和污染物净生成速率，以生成所述瞬时扰动率；获取所述工艺区域的所述设备运行状态以构建设备时序掩码函数，对所述瞬时扰动率进行掩码加权累积获得工艺驱动有效强度；将所述工艺区域的所述工艺驱动有效强度进行累加得到强度和值，并对所述强度和值进行归一化处理得到区域归一化值，以组成所述动态负荷特征量。本发明过滤无效扰动数据，精准量化工艺生产对园区环境的影响程度，提升扰动识别的准确性。

5、可选地，所述获得所述工艺区域之间的气流传质系数，结合所述动态负荷特征量和所述气流传质系数获得综合耦合扰动量，包括：以所述工艺区域的中心节点作为基准，计算源区与受区之间的所述气流传质系数；将所述源区的所述动态负荷特征量乘以所述气流传质系数，获得所述源区对所述受区的窜扰贡献量；对于同一所述受区，将所述窜扰贡献量进行累加获得所述受区的窜扰贡献总量，将所述窜扰贡献总量除以所述受区的区域稀释容量，获得所述受区的外部叠加扰动加速度；在所述工业园区内，将所有所述受区的所述外部叠加扰动加速度进行均方根运算和归一化处理，以生成所述综合耦合扰动量。本发明全面覆盖内源扰动与区域间外源扰动，使得环境调控适配园区多区域联动干扰的复杂工况。

6、可选地，所述以所述工艺区域的中心节点作为基准，计算源区与受区之间的所述气流传质系数，包括：基于所述中心节点，计算所述源区与所述受区的欧氏距离作为空间距离，并通过所述源区与所述受区的向量方向得到连线方位角；获取所述工业园区的地面粗糙度衰减系数，以所述空间距离作为自变量，以所述地面粗糙度衰减系数作为指数衰减率，计算距离衰减系数；获取当前时段的平均主导风向角，计算所述连线方位角与所述平均主导风向角的夹角，以所述夹角的余弦平方值作为风向耦合系数；将所述距离衰减系数与所述风向耦合系数相乘得到所述气流传质系数。本发明动态还原区域间气流传递规律，大幅提升耦合扰动测算的准确性，为解耦调控提供可靠参数支撑。

7、可选地，所述基于所述综合耦合扰动量构建执行器的空间干扰非正交矩阵，对所述空间干扰非正交矩阵进行逆矩阵求解生成调控代价矩阵，包括：获取所述工业园区的壁面温度与室外温度计算内外温差值，根据所述综合耦合扰动量和预设热响应死区阈值对所述内外温差值进行非线性映射获得所述执行器的惯性迟滞因子；利用所述惯性迟滞因子建立所述空间干扰非正交矩阵；基于所述综合耦合扰动量构建动态阻尼正则项，对所述空间干扰非正交矩阵进行正则化逆矩阵求解获得所述执行器的解耦补偿权重；依据所述执行器的当前流量特性曲线获取工作点处的增益斜率，将所述解耦补偿权重与所述增益斜率进行点乘得到所述调控代价矩阵。本发明兼顾调控稳定性与响应速度，有效抑制调控震荡，提升复杂工况下环境调控的抗干扰能力。

8、可选地，所述利用所述惯性迟滞因子建立所述空间干扰非正交矩阵，包括：获取所述执行器对服务区域的第一阶跃响应测试数据作为自作用基础系数；获取所述执行器对非服务区域的第二阶跃响应测试数据作为交叉干扰系数；通过所述惯性迟滞因子对所述自作用基础系数进行加权修正得到对角线元素，将所述交叉干扰系数作为非对角线元素，以构建所述空间干扰非正交矩阵。本发明真实匹配设备实际运行特性，有助于解决多设备联动调控的干扰叠加问题。

9、可选地，所述基于所述综合耦合扰动量构建动态阻尼正则项，对所述空间干扰非正交矩阵进行正则化逆矩阵求解获得所述执行器的解耦补偿权重，包括：将所述综合耦合扰动量的负指数函数与预设正则化系数的乘积作为所述动态阻尼正则项；获取所述空间干扰非正交矩阵的格拉姆矩阵作为关联矩阵；将所述动态阻尼正则项与所述关联矩阵进行叠加以获得正则化矩阵；对所述正则化矩阵进行逆矩阵求解，并乘以所述空间干扰非正交矩阵的转置矩阵获得所述解耦补偿权重。本发明匹配不同扰动工况，稳定输出高精度解耦补偿权重，保障调控系统的收敛性与稳定性。

10、可选地，所述利用所述调控代价矩阵计算瞬时偏差前馈分量，并叠加自适应积分补偿项得到综合校正量，以生成最终调控指令集，包括：将所述调控代价矩阵与所述执行器的实际开度反馈值进行差分运算得到差分结果，对所述差分结果进行平滑限幅处理获得所述瞬时偏差前馈分量；获取所述工业园区的墙体热流密度实测值，以所述墙体热流密度实测值与历史最大热流密度的绝对值的比值作为积分速度调制因子；基于所述积分速度调制因子，对所述瞬时偏差前馈分量进行变速积分运算获得所述自适应积分补偿项，以得到所述综合校正量；将所述综合校正量分别乘以所述执行器的行程系数、流量系数和频率系数，并叠加所述执行器的稳态工作基点，以生成所述最终调控指令集。本发明适配园区热环境动态变化以生成调控指令，提升环境调控的响应效率与稳态精度。

11、第二方面，本发明提供了一种基于多参数耦合的工业园区环境调控系统，所述系统执行本发明提供的基于多参数耦合的工业园区环境调控方法，系统包括输入设备、输出设备、处理器和存储器，所述输入设备、输出设备、处理器和存储器之间相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令。本发明通过高性能的硬件设施协同，保障方法的稳定执行，便于业务部署与扩展。