应用于供暖设备的数字孪生优化控制方法和供暖控制系统与流程

本公开的实施例涉及自动化控制，具体涉及应用于供暖设备的数字孪生优化控制方法和供暖控制系统。

背景技术：

1、长距离供热管网的运行控制中，往往采用虚拟数字化模型重构物理管网空间状态并进行同步调节的设计架构。该架构以分布式节点采集流量（流动速率）、压力以及温度数据，于中心控制单元内部建立数据流交互通路，承担供暖系统整体运行工况的监控与全局参数调配。目前，在对供热管网的供暖设备进行控制操作时，通常采用的方式为：在假设供热管网中的水流没有粘性的情况下（即水流到哪里，热量全部到哪里），采用虚拟数字化模型（数字孪生模型）重构物理管网空间状态，并基于物理管网中的各个传感器（例如，温度传感器、超声波流量计）采集的水流状态数据对供水进行优化调节控制。

2、然而，当采用上述方式对供热管网的供暖设备进行控制操作时，经常会存在如下技术问题：

3、长距离供热管网的运行控制中，由于水的粘性，容易导致供热管网中的流体轴向流速分布不均与湍流扰动，从而导致输热流体的波形拉伸与时域色散畸变（管道中心的水流速快，靠近管壁的水因摩擦力流速慢，流体热量被轴向拉长，即传输热量不能同时到达），进而导致解耦出的散热损失中掺杂流体色散引发的动态误差，以及导致控制阀门的高频振荡（动态误差引起调整方向的动态变化）。

技术实现思路

1、本公开的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、本公开的一些实施例提出了应用于供暖设备的数字孪生优化控制方法、装置、电子设备和计算机可读介质，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

3、第一方面，本公开的一些实施例提供了一种应用于供暖设备的数字孪生优化控制方法，该方法包括：获取当前源端供水流速和供水管道长度，其中，上述源端供水流速为源端供热节点输出的热水流速，上述供水管道长度为上述源端供热节点到换热站节点的供水管道长度；基于上述源端供水流速和上述供水管道长度，确定供水传输时延；基于上述源端供水流速和上述供水管道长度，构建管道水流高斯卷积算子；获取针对上述源端供热节点的对应上述供水传输时延时刻的供热功率信息序列；根据上述供热功率信息序列和上述管道水流高斯卷积算子，生成水流校正供热功率；通过换热站第一供水温度传感器、换热站第一回水温度传感器、换热站第二供水温度传感器和换热站流量计采集换热站第一供水温度、换热站第一回水温度、换热站第二供水温度和换热站水流流速；根据上述水流校正供热功率、上述换热站第一供水温度、上述换热站第一回水温度、上述换热站第二供水温度和上述换热站水流流速，确定针对控制节点的阀门开度变动阈值和阀门开度修正量；根据上述阀门开度变动阈值和上述阀门开度修正量，对上述控制节点所对应的供暖设备进行数字孪生优化控制。

4、第二方面，本公开的一些实施例提供了一种应用于供暖设备的数字孪生优化控制装置，装置包括：第一获取单元，被配置成获取当前源端供水流速和供水管道长度，其中，上述源端供水流速为源端供热节点输出的热水流速，上述供水管道长度为上述源端供热节点到换热站节点的供水管道长度；第一确定单元，被配置成基于上述源端供水流速和上述供水管道长度，确定供水传输时延；构建单元，被配置成基于上述源端供水流速和上述供水管道长度，构建管道水流高斯卷积算子；第二获取单元，被配置成获取针对上述源端供热节点的对应上述供水传输时延时刻的供热功率信息序列；生成单元，被配置成根据上述供热功率信息序列和上述管道水流高斯卷积算子，生成水流校正供热功率；采集单元，被配置成通过换热站第一供水温度传感器、换热站第一回水温度传感器、换热站第二供水温度传感器和换热站流量计采集换热站第一供水温度、换热站第一回水温度、换热站第二供水温度和换热站水流流速；第二确定单元，被配置成根据上述水流校正供热功率、上述换热站第一供水温度、上述换热站第一回水温度、上述换热站第二供水温度和上述换热站水流流速，确定针对控制节点的阀门开度变动阈值和阀门开度修正量；优化控制单元，被配置成根据上述阀门开度变动阈值和上述阀门开度修正量，对上述控制节点所对应的供暖设备进行数字孪生优化控制。

5、第三方面，本公开的一些实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述第一方面任一实现方式所描述的方法。

6、第四方面，本公开的一些实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，程序被处理器执行时实现上述第一方面任一实现方式所描述的方法。

7、本公开的上述各个实施例具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的应用于供暖设备的数字孪生优化控制方法，可以减少解耦出的散热损失中掺杂流体色散引发的动态误差，以及减少控制阀门的高频振荡。具体来说，造成解耦出的散热损失中掺杂流体色散引发的动态误差，以及导致控制阀门高频振荡的原因在于：长距离供热管网的运行控制中，由于水的粘性，容易导致供热管网中的流体轴向流速分布不均与湍流扰动，从而导致输热流体的波形拉伸与时域色散畸变（管道中心的水流速快，靠近管壁的水因摩擦力流速慢，流体热量被轴拉长，即传输热量不能同时到达），进而导致解耦出的散热损失中掺杂流体色散引发的动态误差，以及导致控制阀门的高频振荡（动态误差引起调整方向的动态变化）。基于此，本公开的一些实施例的应用于供暖设备的数字孪生优化控制方法，首先，获取当前源端供水流速和供水管道长度，其中，上述源端供水流速为源端供热节点输出的热水流速，上述供水管道长度为上述源端供热节点到换热站节点的供水管道长度。由此，可以将物理管道长度和实时流速映射为数字空间中的基础参数。然后，基于上述源端供水流速和上述供水管道长度，确定供水传输时延。由此，可以为历史供热功率数据的调取提供准确的时间索引。之后，基于上述源端供水流速和上述供水管道长度，构建管道水流高斯卷积算子。由此，可以在数字孪生空间中建立一个表征色散滤波器的管道水流高斯卷积算子，从而可以模拟热水团在管道中的轴向色散，以及进行畸变的主动补偿。其次，获取针对上述源端供热节点的对应上述供水传输时延时刻的供热功率信息序列。由此可以得到表征热源在过去一段时间内的完整热量输出信息，并作为卷积运算的输入数据。然后，根据上述供热功率信息序列和上述管道水流高斯卷积算子，生成水流校正供热功率。由此，可以得到与物理世界真实输配过程一致的经过色散校正后的供热功率值。之后，通过换热站第一供水温度传感器、换热站第一回水温度传感器、换热站第二供水温度传感器和换热站流量计采集换热站第一供水温度、换热站第一回水温度、换热站第二供水温度和换热站水流流速。由此，可以为数字孪生模型提供表征物理世界当前时刻真实运行状态的换热站第一供水温度、换热站第一回水温度、换热站第二供水温度和换热站水流流速。随后，根据上述水流校正供热功率、上述换热站第一供水温度、上述换热站第一回水温度、上述换热站第二供水温度和上述换热站水流流速，确定针对控制节点的阀门开度变动阈值和阀门开度修正量。由此，可以将数字孪生空间中的优化结果转化为物理世界中可执行的控制节点调整参数。最后，根据上述阀门开度变动阈值和上述阀门开度修正量，对上述控制节点所对应的供暖设备进行数字孪生优化控制。由此，可以将最优控制指令下发至真实世界的阀门执行机构，完成从数字空间到物理世界的反向闭环。从而减少了解耦出的散热损失中掺杂流体色散引发的动态误差，以及减少了控制阀门的高频振荡。