水压控制方法、二次供水系统、电子设备以及存储介质与流程

1.本技术涉及二次供水领域，尤其涉及使得二次供水的出水压力保持稳定的水压控制方法、二次供水系统、电子设备以及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.对于高层住宅，如果仅依赖自来水厂的供水压力来进行供水，则在用水低谷期供水压力过大，而在用水高峰期供水压力又过小。因此，往往通过水泵来进行二次供水。
3.在二次供水中，保持出水压力稳定，减小压力波动是非常重要的事，关系到管网安全和居民的电器安全。一般情况下，出水压力既会受到用水量的影响，又会被进水压力波动干扰，因此需要控制水泵转速来使出水压力曲线变得平缓，从而使得不管是在用水高峰期还是低谷期，都能保持住稳定的出水压力。
4.二次供水的现场环境比较复杂，通常不能用一种方案就能一劳永逸，需要根据不同的情况来设定不同的参数并设定算法，从而达到精准控制的目的。传统的水压控制方法中，在开始进行控制时水压波动过大，不利于保持出水压力的压力曲线平缓。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种能够减少出水压力的波动幅度，使出水压力能够一直保持稳定的水压控制方法以及二次供水系统。
6.本技术的目的采用以下技术方案实现：
7.第一方面，本技术提供了一种水压控制方法，所述水压控制方法用于二次供水系统，所述二次供水系统至少包含水泵和控制所述水泵的变频器，所述水压控制方法包含如下步骤：
8.获取所述变频器在出水压力为设定压力时的起始做功频率；
9.基于所述起始做功频率来控制所述变频器，使所述变频器工作规定时间；以及
10.在所述变频器工作规定时间后，以反馈调节后的频率对所述变频器进行反馈控制。
11.该技术方案的有益效果在于，能够跳过传统反馈控制所形成的出水压力的波形中的前期的震荡比较大的波形，直接从波动幅度较小的一个点作为控制波形的起点，从而能很大程度上抑制水压的过大波动对外管的冲击以及对用户电器的影响，从而在二次供水中，保持出水恒压，减小压力波动。
12.在上述水压控制方法中，可以是，在基于所述起始做功频率来控制所述变频器的步骤中，所述变频器以低于所述起始做功频率的一个固定频率工作所述规定时间。
13.该技术方案的有益效果在于，能够使开始供水时的出水压力平稳地上升到与设定压力相近的数值。
14.在上述水压控制方法中，在基于所述起始做功频率来控制所述变频器的步骤中，所述变频器以比所述起始做功频率低2hz的固定频率工作所述规定时间。
15.该技术方案的有益效果在于，能够确保在刚开始供水时出水压力不会剧烈波动，同时能够确保能够快速地供水。
16.在上述水压控制方法中，在基于所述起始做功频率来控制所述变频器的步骤中，调节所述规定时间的时长以使得在开始对所述变频器进行反馈控制后，出水压力的波动值小于0.1mpa。
17.该技术方案的有益效果在于，能够恰当地确定基于起始做功频率来控制规定时间的时长，能够确保出水压力不会大幅剧烈波动。
18.在上述水压控制方法中，在基于所述起始做功频率来控制所述变频器的步骤中，使所述变频器工作5s。
19.该技术方案的有益效果在于，能够尽快地对变频器进行反馈控制，不会长期停留在以固定频率控制变频器的状态，避免在用水高峰和用水低谷时水压过小或过大。
20.在上述水压控制方法中，所述反馈调节后的频率通过对出水水压力与设定压力的差值进行比例运算、积分运算和微分运算得到。
21.该技术方案的有益效果在于，能够对出水压力进行反馈调节，从而不管是在用水高峰还是在用水低谷，都能够确保稳定的供水压力。
22.第二方面，本发明提供了一种二次供水系统，包括：水泵，所述水泵对出水压力进行控制；
23.变频器，所述变频器控制所述水泵的转速；
24.压力传感器，所述压力传感器获取所述出水压力；以及
25.控制器，所述控制器获取所述压力传感器获得的所述出水压力，基于所述出水压力控制所述变频器，并经由所述变频器控制所述水泵，以调节所述出水压力，
26.所述控制器获取所述变频器在出水压力为设定压力时的起始做功频率，
27.所述控制器使得所述变频器基于所述起始做功频率来控制所述变频器，使所述变频器工作规定时间，
28.所述控制器在所述变频器工作规定时间后，以反馈调节后的频率对所述变频器进行反馈控制。
29.在上述二次供水系统中，还可以具备外部输入装置，所述外部输入装置能够调节所述控制器的参数。
30.该技术方案的有益效果在于，通过外部输入装置能够调节控制器的参数，例如能够调节比例系数kp、积分时间ti以及微分时间td，例如也可以在基于起始做功频率来控制变频器的步骤中，控制变频器的具体频率以及变频器的工作的规定时间的长度。
31.在上述二次供水系统中，可以是，在基于所述起始做功频率来控制所述变频器的步骤中，所述变频器以低于所述起始做功频率的一固定频率工作所述规定时间。
32.在上述二次供水系统中，可以是，在基于所述起始做功频率来控制所述变频器的步骤中，所述变频器以比所述起始做功频率低2hz的固定频率工作所述规定时间。
33.在上述二次供水系统中，可以是，在基于所述起始做功频率来控制所述变频器的步骤中，调节所述规定时间的时长以使得在开始对所述变频器进行反馈控制后，出水压力的波动值小于0.1mpa。
34.在上述二次供水系统中，可以是，在基于所述起始做功频率来控制所述变频器的
步骤中，使所述变频器工作5s。
35.在上述二次供水系统中，可以是，所述反馈调节后的频率通过对出水压力与设定压力的差值进行比例运算、积分运算和微分运算得到。
36.第三方面，本技术提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项方法的步骤。
37.第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项方法的步骤。
附图说明
38.下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
39.图1是本技术实施例提供的一种水压控制方法的流程示意图；
40.图2是本技术实施例提供的一种二次供水系统的结构示意图；
41.图3是本技术实施例提供的一种水压控制方法所实现的出水压力波动效果图；
42.图4是本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
43.图5是本技术实施例提供的一种用于实现水压控制方法的程序产品的结构示意图。
具体实施方式
44.下面，结合附图以及具体实施方式，对本技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
45.如图1所示，本发明的一个实施例提供一种水压控制方法，该水压控制方法用于二次供水系统，二次供水系统至少包含水泵1和控制水泵1的变频器2，该水压控制方法包含如下步骤：
46.s1：获取变频器2在出水压力为设定压力时的起始做功频率；
47.s2：基于上述起始做功频率来控制变频器2，并使变频器2工作规定时间；以及，
48.s3：在变频器2工作规定时间后，以反馈调节后的频率对变频器2进行反馈控制。
49.如图2所示，本发明的另一实施例提供一种二次供水系统，包括：水泵1，其对出水压力进行控制；变频器2，其控制水泵1的转速；压力传感器3，其获取出水压力；以及控制器4，其获取压力传感器3获得的出水压力，且基于出水压力控制变频器2，从而经由变频器2控制水泵1以调节出水压力。
50.控制器4获取变频器2在出水压力为设定压力时的起始做功频率，且基于该起始做功频率来控制变频器2，使变频器2工作规定时间，该控制器4在变频器2工作规定时间后，以反馈调节后的频率对变频器2进行反馈控制。
51.根据本发明所涉及的水压控制方法以及二次供水系统，能够跳过传统反馈控制所形成的出水压力的波形中的前期的震荡比较大的波形，直接从波动幅度较小的一个点作为控制波形的起点，从而能很大程度上抑制水压的过大波动对外管的冲击以及对用户电器的影响，从而在二次供水中，保持出水恒压，减小压力波动。
52.下面，对本发明的二次供水系统的结构和水压控制方法的上述步骤进行具体说明。
53.步骤s1：获取变频器2在出水压力为设定压力时的起始做功频率。
54.在本发明的实施例中，通过压力传感器3来获取二次供水的出水压力。在获取该起始做功频率时，首先将供水管道的出水阀门关闭，然后调节变频器2的频率从而调节出水压力，当出水压力成为设定压力时，此时的变频器2的频率即为起始做功频率。这里，设定压力指的是所希望的出水压力，例如为1mpa。
55.步骤s2：基于在步骤s1中获取的起始做功频率来控制变频器2，使变频器2工作规定时间。
56.在本发明中，基于起始做功频率来控制变频器2，并不意味着使变频器2以该起始做功频率运转。事实上，在本发明的一实施例中，基于起始做功频率来控制变频器2具体为使变频器2以低于起始做功频率的某一固定频率工作。
57.通过使变频器2以低于起始做功频率的某一固定频率工作规定时间，可以使得在开始供水的时间段中，出水压力能够更加平稳的变化，而不会剧烈地波动，能够使得出水压力曲线变得平缓。
58.在一具体实施例中，本发明人经过长期研究，确定在步骤s2中，使变频器2以比起始做功频率低2hz的固定频率来工作，能够确保在刚开始供水时出水压力不会剧烈波动，同时确保能够快速地供水。
59.当然，在步骤s2中，并不限定一定使变频器2以比起始做功频率低2hz的固定频率来工作，根据二次供水系统的具体工作环境，完全可以基于该起始做功频率确定合适的频率以控制变频器2，既可以是比其实做功频率低2hz以外的数值的某一固定频率，也可以是比起始做功频率高的某一固定频率，或者可以是以起始做功频率本身来控制变频器2。而且，在具体实施中，也不一定要以固定频率来控制变频器2，也可以是以围绕起始做功频率变化的频率函数来控制变频器2。
60.在步骤s2中，使变频器2以上述基于起始做功频率确定的频率来工作规定时间。在本发明的实施例中，该规定时间被确定为使得在开始对变频器2进行反馈控制后，出水压力的波动值小于0.1mpa。
61.当上述规定时间过短时，由于过早对变频器2进行反馈控制，此时出水压力与设定压力的差值较大，从而反馈调节口的频率(通过后文的公式u(t)确定)却波动接茬，由此反馈调节后的出水压力的波动也会过大，因此需要对上述规定时间进行设计，以使得在使所述变频器2工作规定时间后，开始以反馈调节后的频率对变频器2进行反馈控制时，出水压力的波动值小于0.1mpa。另外，当上述规定时间过长时，由于在该规定时间内一直以某一固定频率来控制变频器2(没有进行反馈调节)，因此在用水低谷期供水压力过大，而在用水高峰期供水压力又过小，并不优选。
62.在本发明的一具体实施例中，上述规定时间例如为5s。即，在步骤s2中，使变频器2以基于所述起始做功频率确定的一个频率(例如比所述起始做功频率低2hz的固定频率)工作5s。根据本发明人在长期时间中的研究，当将上述规定时间设定为5s时，在开始以反馈调节后的频率对变频器2进行反馈调节时，出水压力的波动值小于0.1mpa，且能够尽快地对变频器2(水泵1)进行反馈控制，避免在用作高峰和用水低谷时出水压力过小或过大。
63.在步骤s3中，在变频器2工作规定时间后，以反馈调节后的频率对变频器2进行反馈控制。
64.首先，说明本发明的一具体实施例中的反馈调节后的频率以及反馈控制，该反馈控制具体是根据设定水压值与实际水压值的差值得到反馈调节后的频率，以该反馈调节后的频率对变频器2率进行控制。
65.上述反馈控制包含三个重要参数，包括比例系数kp、积分时间ti以及微分时间td。反馈调节后的频率通过对出水压力与设定压力的差值进行比例运算、积分运算和微分运算得到。
66.下面具体说明上述比例运算、积分运算和微分运算。
67.比例系数kp是对预设值(设定水压值)和反馈值(实际水压值)之间的差值e(t)进行放大的倍数，可以简单地理解为一条通过坐标(0，0)的直线，数学表达式为y＝kp*x，其中的x就是预设值和反馈值之间的差值，而这条直线的斜率就是由这个kp来决定的，kp越大，直线的斜率就越大，即kp越大，超调量增大(震荡变严重)，系统响应速度加快。
68.比例运算的公式为：u1(t)＝kp*e(t)
69.积分运算是不断对偏差进行积分(累加)，到一定程度再一次性进行处理，积分时间ti意味着多长时间处理一次。积分时间ti数值越小，处理频率就越快，数值越大，累计时间就越长，滞后性就越明显。积分是对误差的积分，也就是误差的无限和，只要偏差还存在，就不断地对偏差进行积分(累加)，当这个和累加到一定值时再一次性进行处理，从而避免震荡现象的发生。因此，积分运算具有滞后性，数值越大滞后效果越明显。
70.积分运算的公式为：
[0071][0072]
微分运算中的微分是对误差的微分，也就是说微分运算的作用是根据前后两次差值变化的速率，提前给出了一个相应的调节动作，数值越大，超前的作用就越明显，可以在一定程度上缓冲震荡。假如误差1为e(1)，误差2为e(2)，那误差的微分就是de＝e(2)-e(1)，然后再乘上微分系数d，从而微分运算的公式为：u3(t)＝td*de(t)/dt。
[0073]
反馈调节后的频率u(t)可以由以下公式计算出：
[0074][0075]
上式算出的u(t)表示反馈调节后的变频器2的频率(在本实施例中为百分比形式，将算出的u(t)乘以变频器2的最大频率(例如50hz)，从而得出的驱动频率)。
[0076]
在现有技术中，当通过反馈对出水压力进行调节时，例如通过上述式u(t)来控制变频器2频率，此时，如图3所示，出水压力如图中曲线所示变化。
[0077]
由图可知，随着时间的流逝，出水压力会无限接近于虚线设定值(图中为1mpa)，直到完全没有波动，从而不管是用水高峰还是用水低谷，都能够使出水压力稳定。然而，在图中可以看出，在刚开始供水时，即从零开始的前几个波形中，出水压力的最大值和最小值距离虚线(设定水压值)有很大的差距。在图中，设定水压值为1mpa，但是在第一个波形中出水压力的最大值达到了1.5mpa，最小值达到了0.7mpa，这种出水压力的波动会给用户带来很大的不便。
[0078]
与现有的仅使用反馈控制的水压控制方法不同，在本实施例的水压控制方法中，在步骤s1中，获取变频器2在出水压力为设定压力时的起始做功频率，接着在步骤s2中基于上述起始做功频率来控制变频器2，并使变频器2工作规定时间，最后才利用上述式u(t)来对变频器2的频率进行反馈控制。由此如图3中a点到b点的直线所示，出水压力先逐渐提升到接近设定压力的程度，然后在此基础上再进行反馈控制，从而避免了直接使用反馈控制所造成的刚开始供水时出水压力的剧烈变化。其中，a点是手动控制前的起点，b点是手动控制后的起点。
[0079]
如图所示，通过上述步骤s1-s3，虽然在b点(开始反馈控制时)出水压力仍有震荡，但已经减小到一个可以接受的范围内，对于用户来说不会被感知到。需要说明的是，图中a到b点的曲线虽然表示为直线的形态，其斜率可以由参数调节，然而这是理想情况下，在实际情况下不会表现的那么笔直。
[0080]
如2图所示，本发明的一实施例所涉及的二次供水系统还具备外部输入装置5，该外部输入装置5能够调节控制器4的参数，例如能够调节比例系数kp、积分时间ti以及微分时间td。外部输入装置5例如也可以在基于起始做功频率来控制变频器2的步骤中，控制变频器2的具体频率以及变频器2的工作的规定时间的长度。
[0081]
根据以上的说明，本发明提供了一种水压控制方法，该水压控制方法用于二次供水系统，该二次供水系统至少包含水泵1和控制水泵的变频器2，水压控制方法包含如下步骤：获取变频器2在出水压力为设定压力时的起始做功频率；基于起始做功频率来控制变频器2，使变频器2工作规定时间；以及在变频器2工作规定时间后，以反馈调节后的频率对变频器2进行反馈控制。
[0082]
根据以上的说明，本发明还提供了一种二次供水系统，包括：水泵1，其对出水压力进行控制；变频器2，其控制水泵1的转速；压力传感器3，其获取出水压力；以及控制器4，其获取压力传感器获得的出水压力，基于出水压力控制变频器2，并经由变频器2控制水泵1，以调节出水压力，控制器4获取变频器2在出水压力为设定压力时的起始做功频率，控制器4使得变频器2基于起始做功频率来控制变频器2，使变频器2工作规定时间，控制器4在变频器2工作规定时间后，以反馈调节后的频率对变频器2进行反馈控制。
[0083]
根据以上说明的水压控制方法和二次供水系统，能够使得整个设备一直运行在有效做功区域，去除了刚开始运行时水泵1处于低转速的无效做功，提高了整个设备的功率因数，同时也达到了节能的作用。另外，通过以上方案，水压稳定程度变高，流速均匀，也消除了水流因为流速不同而造成的水锤效应和回流冲击，对水管和用户电气的保护起到决定性的作用，也为整个设备能够自动化运作奠定了基础。
[0084]
下面，结合一具体工作例说明本发明所涉及的水压控制方法和二次供水系统。
[0085]
如图2所示，本发明的二次供水系统包括水泵1、变频器2、压力传感器3、作为控制器4的plc以及作为外部输入装置5的触摸屏3。
[0086]
在本实施例中，压力传感器3通过4ma～20ma的电流模拟量来采集出水压力，通过压力传感器3的量程在plc中做工程量换算，从而得到实际的出水压力。然后通过实际压力和设定压力的比较，利用上述u(t)得到一个变频器2的驱动频率，来调节水泵1的转速。
[0087]
首先，由在现场的工作人员获取水泵1将出水压力打到设定压力时变频器的频率是多少，在该频率的基础上降2hz来作为变频器的起始工作频率。水泵1启动时先把该起始
工作频率作为变频器的输出频率，运行规定的时间(在本实施方式中为5s)，此时出水压力会提升到和设定压力相近的数值。在出水压力提升到与设定压力相近的数值后，再切换到如上说明的对变频器2的频率的反馈控制(u(t))。这样，出水压力的波形的起点不再是零，就算出水压力产生震荡，也会减小到一个可以接受的范围内，作为终端用户来说，这样的波动并不会被感知到。
[0088]
通过本实施例，能够通过手动控制来跳过传统技术的反馈控制所形成的出水压力曲线中的前几个震荡比较大的波形，能够直接从之后的波动可以接受的一个点作为控制波形的起点，从而规避掉传统的反馈控制算法中的缺陷，能够从很大程度上抑制水压的过大波动对外管的冲击以及对用户电器的影响。
[0089]
参见图4，本技术实施例还提供了一种电子设备200，电子设备200包括至少一个存储器210、至少一个处理器220以及连接不同平台系统的总线230。
[0090]
存储器210可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(r am)211和/或高速缓存存储器212，还可以进一步包括只读存储器(rom)213。
[0091]
其中，存储器210还存储有计算机程序，计算机程序可以被处理器220执行，使得处理器220执行本技术实施例中水压控制方法的步骤，其具体实现方式与上述水压控制方法的实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
[0092]
存储器210还可以包括具有至少一个程序模块215的实用工具214，这样的程序模块215包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0093]
相应的，处理器220可以执行上述计算机程序，以及可以执行实用工具214。
[0094]
总线230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
[0095]
电子设备200也可以与一个或多个外部设备240例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信，还可与一个或者多个能够与该电子设备200交互的设备通信，和/或与使得该电子设备200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入输出接口250进行。并且，电子设备200还可以通过网络适配器260与一个或者多个网络(例如局域网(l an)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器260可以通过总线230与电子设备200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备200使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
[0096]
本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实现本技术实施例中水压控制方法的步骤，其具体实现方式与上述水压控制方法的实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
[0097]
图5示出了本实施例提供的用于实现上述水压控制方法的程序产品300，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品300不限于此，在本技术中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使
用。程序产品300可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
[0098]
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言诸如c语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0099]
本技术从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本技术以上的说明书及说明书附图，仅为本技术的较佳实施例而已，并非以此局限本技术，因此，凡一切与本技术构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本技术专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本技术的专利申请保护的范围之内。