一种基于供热抽汽智能巡航的人机协同控制系统及方法与流程

本技术实施例涉及热电联产机组供热控制，尤其涉及一种基于供热抽汽智能巡航的人机协同控制系统及方法。

背景技术：

1、随着国内新型电力系统建设持续推进，新能源装机规模逐年扩大，电网对热电联产机组的灵活调频、稳定供热双重运行要求持续提高，严寒区域供热机组全年供暖周期久，室外气温昼夜、昼夜温差、阶段性寒潮波动剧烈，供热管网调控效果不仅直接决定居民采暖体验，还会制约机组agc、一次调频响应速度，频繁温度扰动会加剧热电耦合冲突，造成机组涉网考核成本上升、综合运行经济性下降。

2、当前热电联产机组的供热抽汽调节普遍采用传统的事后反馈调节方式，仅依据当前供回水温度的偏差值反向调整阀门开度，该方式存在明显的调节滞后性，当环境温度发生骤升骤降时，无法提前预判供热需求的变化，极易造成热网供回水温度大幅波动，既影响用户供热舒适度，也会造成不必要的能源浪费与设备损耗，虽然部分现有技术引入了温度预测的前馈调节思路，但大多采用单一的时序预测模型，未充分考虑风速、太阳辐射、建筑热惰性的多源影响因素，预测精度难以满足精准调节的需求，无法有效支撑供热阀门的动态巡航控制，且现有的供热巡航控制系统大多为固定参数的全自动运行模式，缺乏完善的人机协同机制，在实际生产运行中，面对极端寒潮、管网故障的复杂工况时，运行人员的人工干预是保障供热稳定的重要手段，但传统系统无法对人工干预的经验进行沉淀与学习，人工调整后的最优参数无法固化到系统的控制策略中，导致同类工况重复出现时，仍需运行人员反复手动调整，既增加了运行人员的工作负担，也无法充分发挥智能系统的优化潜力，制约了供热系统的智能化升级与无人值守水平的提升基于供热抽汽智能巡航的人机协同控制。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于供热抽汽智能巡航的人机协同控制系统及方法来解决此问题。

2、为了实现上述目的，本技术实施例采用了如下技术方案：

3、设计一种基于供热抽汽智能巡航的人机协同控制系统，包括机组供热智能控制系统端，所述机组供热智能控制系统端通过控制信号连接有运行数据在线采集端、环境温度预测端、供热抽汽巡航控制端以及人机协同决策端，所述环境温度预测端、供热抽汽巡航控制端与人机协同决策端之间数据信号相连接，所述运行数据在线采集端与环境温度预测端之间数据信号相连接，所述环境温度预测端与供热抽汽巡航控制端之间数据信号相连接；

4、所述环境温度预测端包括有与机组供热智能控制系统端之间数据信号连接的多源数据融合模块、lstm-cnn混合预测模块以及预测结果校正模块，所述多源数据融合模块通过数据信号连接有历史运行数据库模块，所述lstm-cnn混合预测模块分别与多源数据融合模块、历史运行数据库模块之间数据信号相连接，所述预测结果校正模块与lstm-cnn混合预测模块之间数据信号相连接。

5、进一步，所述运行数据在线采集端包括有与机组供热智能控制系统端进行电性信号相连接的多参数在线检测模块，所述多参数在线检测模块通过数据信号连接有数据整理汇总模块，所述数据整理汇总模块通过数据传输模块与多源数据融合模块进行数据传输连接。

6、进一步，所述运行数据在线采集端还包括有与机组供热智能控制系统端进行电性信号相连接的供热数据采集模块、供热参数模块以及环境感知模块，所述供热参数模块、环境感知模块均通过数据信号与供热数据采集模块之间相连接，所述供热数据采集模块与参数在线检测模块之间通过数据信号连接。

7、进一步，所述环境感知模块包括有环境温度检测单元、风速检测单元、辐射温度检测单元以及建筑热惰性参数单元，所述环境温度检测单元、风速检测单元、辐射温度检测单元和建筑热惰性参数单元均通过数据信号与机组供热智能控制系统端相连接。

8、进一步，所述供热参数模块包括有供热抽汽流量检测单元、供热阀门开度检测单元、供回水温度检测单元以及热网压力检测单元，所述供热抽汽流量检测单元、供热阀门开度检测单元、供回水温度检测单元和热网压力检测单元均通过数据信号与机组供热智能控制系统端相连接。

9、进一步，所述供热抽汽巡航控制端包括有与预测结果校正模块之间数据信号连接的巡航策略计算模块，所述巡航策略计算模块通过数据信号连接有阀门开度约束校验模块，所述阀门开度约束校验模块通过数据信号连接有热网蓄热特性匹配模块，所述热网蓄热特性匹配模块通过数据信号连接有阀门动态调节模块，所述阀门动态调节模块与机组供热智能控制系统端之间电性信号相连接。

10、进一步，所述人机协同决策端包括有与机组供热智能控制系统端之间数据信号连接的人工干预接口模块，所述人工干预接口模块通过数据信号连接有干预行为记录模块，所述干预行为记录模块通过数据信号连接有自学习优化模块，所述自学习优化模块分别与lstm-cnn混合预测模块、巡航策略计算模块之间数据信号相连接。

11、本技术实施例还提供一种基于供热抽汽智能巡航的人机协同控制方法，基于权利要求1至7任一项所述的一种基于供热抽汽智能巡航的人机协同控制系统实现，包括：

12、s1、将机组供热智能控制系统端与运行数据在线采集端、环境温度预测端、供热抽汽巡航控制端以及人机协同决策端之间进行数据信号连接，且将整个系统中需要接通电源的采集、执行设备进行通电初始化；

13、s2、通过供热系统发出运行指令后，机组正常供热运行时，通过环境感知模块在热网覆盖区域的环境测点采集气象相关参数，通过供热参数模块在机组抽汽管路、热网供回水管路采集供热运行参数，两类参数统一汇入供热数据采集模块完成初步汇总，再输送至参数在线检测模块进行数据有效性与合理性校验，校验通过的数据经数据整理汇总模块完成数据标准化处理后，通过数据传输模块反馈至环境温度预测端的多源数据融合模块；

14、s3、多源数据融合模块对接收到的实时采集数据进行多源特征提取与融合，结合历史运行数据库模块中存储的历年气象数据、供热运行工况数据，共同输入至lstm-cnn混合预测模块，通过卷积神经网络提取空间维度的环境关联特征，通过长短期记忆网络提取时间维度的序列变化特征，生成未来24小时的环境温度预测序列，再经预测结果校正模块结合实时环境检测数据进行动态偏差修正后，将最终温度预测结果输出至供热抽汽巡航控制端的巡航策略计算模块；

15、s4、巡航策略计算模块接收温度预测序列后，结合建筑热惰性参数与热网传输滞后特性，初步计算生成对应时段的供热抽汽阀门开度巡航轨迹，随后将初步轨迹输送至阀门开度约束校验模块，结合阀门设备的开度上下限、最大调节速率、单日动作频次限值进行安全边界校验，剔除超出设备运行约束的调节指令，而校验通过后的调节轨迹输送至热网蓄热特性匹配模块，结合管网蓄热能力优化调节时序，利用热网蓄热平抑温度波动、减少阀门频繁动作，最后由阀门动态调节模块按照优化后的轨迹向现场执行机构下发调节指令，实时动态调整供热抽汽阀门开度，实现前馈式供热调控；

16、s5、系统运行过程中，若遇极端工况或特殊运行需求，运行人员可通过人工干预接口模块对阀门开度、预测参数进行手动调整，干预行为记录模块实时记录干预发生的工况条件、调整时机与参数修改量，并将记录数据输送至自学习优化模块；

17、s6、自学习优化模块将人工干预数据作为训练样本，分别对lstm-cnn混合预测模块的模型权重参数、巡航策略计算模块的调节系数进行在线迭代更新，用于自主学习运行人员的操作经验，以及为后续同类工况下自动适配最优调节策略。

18、本技术实施例提出的一种基于供热抽汽智能巡航的人机协同控制系统，有益效果在于：

19、1、通过采用lstm-cnn混合预测架构，融合环境温度、风速、辐射及建筑热惰性多类影响参数，结合历史运行数据完成时空双维度特征提取，有利于将环境温度预测误差控制在0.6℃以内，有效提高环境温度预测精准度，提前输出供热调节前馈依据，避免传统纯反馈调节存在严重滞后、无法预判气温骤变引发供热失衡的问题，且同时稳定均衡的供热工况能够弱化机组“以热定电”耦合约束，缓解供热与调频之间的运行冲突，有效提升机组涉网灵活调节能力；

20、2、通过构建“策略计算-约束校验-蓄热匹配”三级供热抽汽巡航控制链路，生成阀门最优调节轨迹的同时兼顾设备安全阈值与管网蓄热能力，有利于充分利用热网储能缓冲负荷波动，有效缩小供回水温度波动区间，避免温度大幅波动带来的供热舒适度下降、管网能源浪费及阀门频繁动作造成设备损耗，且有效的降低整体供热能耗，通过平稳的供热输出保证机组稳定参与agc、一次调频工作，有效的提高了机组工作稳定效果；

21、3、通过人机协同决策端进行完整采集并存储各类工况下人工干预操作数据，依托自学习模块迭代更新控制参数，有利于把运维人员实操经验固化为系统通用控制逻辑，形成“人工指导-机器学习-策略持续进化”闭环调控机制，避免极端寒潮、管网异常的复杂工况下重复手动操作，有效减轻运行人员日常调控工作强度。