一种流体系统的控制方法、系统、介质和电子设备与流程

1.本说明书涉及流体系统控制领域，特别涉及一种流体系统的控制方法、系统、介质和电子设备。


背景技术：

2.非开关量设备是指输出状态不止是“开”和“关”的设备。现有的群控技术在处理冷热源流体系统中的多机并联时单纯考虑开启的设备的数量，优先将一台设备开启100%功率后再开启另一台直到100%再开启下一台设备，依次进行直到全部设备开启，这就导致了整体能效较低。在处理冷热源流体系统中的多机串联时，通常将远程传感器安装在所服务的系统最远位置，这导致响应较慢，系统整体能效不高，对于供应和载荷的要求设置不灵活。
3.因此，需要提供一种流体系统的控制方法、系统、介质和电子设备，高效，灵活的对非开关量设备进行控制。


技术实现要素：

4.为了解决现有的控制非开关量设备的缺陷，本说明书实施例之一提供一种流体系统的控制方法。所述方法包括：获取冷热源流体系统中多个非开关量设备的一个或多个能量参数；基于所述多个非开关量设备之间的位置关系与所述一个或多个能量参数生成一个或多个控制模型；基于所述一个或多个控制模型控制所述多个非开关量设备。
5.在一些实施例中，本说明书实施例之一提供一种非开关量设备控制系统。所述系统包括：获取模块，用于获取冷热源流体系统中多个非开关量设备的一个或多个能量参数；第一控制模型构建模块，用于基于所述一个或多个控制信号参数和所述状态返回信号构建一个或多个第一控制模型；控制模型生成模块，用于基于所述多个非开关量设备之间的位置关系与所述一个或多个能量参数生成一个或多个控制模型；控制模块，用于基于所述一个或多个控制模型控制所述多个非开关量设备。
6.在一些实施例中，本说明书实施例之一提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行上述的流体系统的控制方法。
7.在一些实施例中，本说明书实施例之一提供一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序指令，至少一个所述处理器读取所述程序指令后执行上述的流体系统的控制方法。
附图说明
8.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：图1是根据本说明书一些实施例所示的一种流体系统控制系统的应用场景示意图；
图2 是根据本说明书一些实施例所示的一种流体系统控制系统的模块示意图；图3是根据本说明书一些实施例所示的一种流体系统控制方法的示例性流程图；图4是根据本说明书一些实施例所示的获得第四控制模型的示例性流程图；图5是根据本说明书一些实施例所示的多个非开关量设备的串联位置关系示意图；图6是根据本说明书一些实施例所示的多个非开关量设备的并联位置关系示意图。
具体实施方式
9.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
10.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
11.如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
12.本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
13.图1是根据本技术一些实施例所示的一种流体系统控制系统的应用场景100示意图。
14.如图1所示，应用场景100可以包括处理设备110、网络120、用户终端130、存储设备140及流体系统控制系统。
15.在一些实施例中，处理设备110可以处理应用场景100中的信息或数据。例如，处理设备110可以发送控制信号至流体系统控制系统的控制模块，控制模块控制获取模块获取非开关量设备的能量参数，并基于多个非开关量设备之间的位置关系与获取的能量参数生成控制模型，以便于对非开关量设备进行控制。
16.在一些实施例中，处理设备110可以是区域的或者远程的。例如，处理设备110可以通过网络120访问存储于用户终端130和存储设备140中的信息和/或资料。在一些实施例中，处理设备110可以直接与用户终端130和存储设备140连接以访问存储于其中的信息和/或资料。在一些实施例中，处理设备110可以在云平台上执行。例如，该云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分散式云、内部云等中的一种或其任意组合。在一些实施例中，处理设备110可以包含处理器，处理器可以包含一个或多个子处理器（例如，单芯处理设备
或多核多芯处理设备）。仅仅作为范例，处理器可包含中央处理器（cpu）、专用集成电路（asic）、专用指令处理器（asip）、图形处理器（gpu）、物理处理器（ppu）、数字信号处理器（dsp）、现场可编程门阵列（fpga）、可编辑逻辑电路（pld）、控制器、微控制器单元、精简指令集电脑（risc）、微处理器等或以上任意组合。
17.网络120可促进应用场景100中数据和/或信息的交换。在一些实施例中，应用场景100中的一个或多个组件（例如，处理设备110、用户终端130、存储设备140和流体系统控制系统）可以通过网络120发送数据和/或信息给应用场景100中的其他组件。在一些实施例中，网络120可以是任意类型的有线或无线网络。例如，网络120可以包括缆线网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内部网络、网际网络、区域网络（lan）、广域网络（wan）、无线区域网络（wlan）、都会区域网络（man）、公共电话交换网络（pstn）、蓝牙网络、zigbee网络、近场通讯（nfc）网络等或以上任意组合。
18.用户终端130可以获取应用场景100中的信息或数据，用户（例如，基于流体系统控制系统的使用者）可以是用户终端130的使用者。例如，用户终端130可以通过网络120发送控制指令处理设备110，处理设备110可以根据该控制指令通过流体系统控制系统的获取模块获取能量参数，并基于非开关量设备之间的位置关系和能量参数生成控制模型以控制非开关量设备。在一些实施例中，用户终端130可以包括移动装置、平板电脑、笔记本电脑等中的一种或其任意组合。在一些实施例中，移动装置可以包括可穿戴装置、智能行动装置、虚拟实境装置、增强实境装置等或其任意组合。
19.在一些实施例中，存储设备140可以与网络120连接以实现与应用场景100的一个或多个组件（例如，处理设备110、用户终端130等）通讯。应用场景100的一个或多个组件可以通过网络120访问存储于存储设备140中的资料或指令。在一些实施例中，存储设备140可以直接与应用场景100中的一个或多个组件（如，处理设备110、用户终端130）连接或通讯。在一些实施例中，存储设备140可以是处理设备110的一部分。
20.流体系统控制系统为用于对多个非开关量设备进行控制。基于流体系统控制系统可以与应用场景100中的一个或多个组件（例如，处理设备110、用户终端130和存储设备140）进行数据和/或信息的交换。关于流体系统控制系统的更多描述可以参见图2及其相关描述。
21.应该注意的是，上述描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本技术的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本技术内容的指导下，可做出多种变化和修改。可以以各种方式组合本技术描述的示例性的实施例的特征、结构、方法和其他特征，以获得另外的和/或替代的示例性的实施例。例如，存储设备140可以是包括云计算平台的数据存储设备，例如公共云、私有云、社区云和混合云等。然而，这些变化与修改不会背离本技术的范围。
22.应当理解，图1所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。需要注意的是，以上对于应用场景100的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。
23.图2是根据本说明书一些实施例所示的一种流体系统控制系统的模块示意图。
24.如图2所示，一种流体系统控制系统可以包括获取模块、控制模型生成模块、控制模块。
25.获取模块可以用于获取冷热源流体系统中多个非开关量设备的一个或多个能量
参数。在一些实施例中，可以通过传感器获取非开关量设备的能量参数。关于获取模块的更多描述可以参见图3及其相关描述，此处不再赘述。
26.控制模型生成模块可以用于基于多个非开关量设备之间的位置关系与一个或多个能量参数生成一个或多个控制模型。其中，多个非开关量设备之间的位置关系可以为包括串联关系和并联关系。关于控制模型生成模块的更多描述可以参见图3及其相关描述，此处不再赘述。
27.控制模块可以用于基于一个或多个控制模型控制多个非开关量设备。在一些实施例中，控制模块可以根据控制模型控制多个非开关量设备的开闭。例如：在中央空调系统里，在温差足够大的时候使用热交换机，在温差小的时候使用制冷机组，可以并联热交换器和制冷机组，根据控制模型可以控制不同的阀门控制决定使用哪个设备，在两套设备间进行切换。关于第一控制模块的更多描述可以参见图3及其相关描述，此处不再赘述。
28.需要注意的是，以上对于获取模块、控制模型生成模块、控制模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。在一些实施例中，图2中披露的获取模块、控制模型生成模块、控制模块可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。
29.图3是根据本说明书一些实施例所示的一种流体系统控制方法的示例性流程图。
30.如图3所示，一种流体系统控制方法包括下述步骤。在一些实施例中，一种流体系统控制方法可以由一种流体系统控制系统和处理设备110执行。
31.步骤310，获取冷热源流体系统中多个非开关量设备的一个或多个能量参数。在一些实施例中，步骤310可以由获取模块执行。
32.冷热源是指提供低温流体以带走热量为目的或提供热能热力以输出能量为目的非开关量设备。其中，流体是指流动的液体或气体。非开关量设备是指输出状态不止为“开”或“关”的设备，例如：变频泵、鼓风机、变频水泵、变频冷水机组，调光灯，变速风扇等。例如：冷源可以包括冷却塔，冷凝器等。热源可以包括锅炉，地热交换机水等。冷热源流体系统是指包括冷源和/或热源的流体系统。例如：冷却系统、水冷系统、暖气系统、恒温系统、空调系统。能量参数是指可以反应非开关量设备消耗能量的参数，能量参数可以包括电压、电流、功率、占空比、温度、流量、扬程、阀门开合角度和压力。在一些实施例中，可以通过相应的传感器获取非开关量设备的能量参数。例如，可以采用温度传感器，压力传感器，电流传感器、电压传感器、功率传感器、流量计获取水泵运行时的温度、压力、电流、电压、功率以及流量。
33.步骤320，基于多个非开关量设备之间的位置关系与一个或多个能量参数生成一个或多个控制模型。在一些实施例中，步骤320可以由控制模型生成模块执行。
34.在一些实施例中，多个非开关量设备之间的位置关系包括串联关系和/或并联关系。如图5所示，串联的非开关量设备可以包括冷/热源、泵、热交换器、制冷机组、泵和冷/热负载。如图6所示，并联的设备可以包括1至n个制冷机组。可以基于串联关系与一个或多个能量参数生成一个或多个第一控制模型和/或基于并联关系与一个或多个能量参数生成一个或多个第二控制模型。可以理解的是，本说明书附图5和6为展示多个非开关量设备的串
联位置关系和并联位置关系的示意图，非开关量设备的位置以及种类可以调整，非开关量设备的种类可以相同也可以不同，本实施例仅为举例说明，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。
35.在一些实施例中，响应于多个非开关量设备之间的位置关系为串联关系时，根据前级回路的非开关量设备对应的一个或多个能量参数生成控制后级回路的非开关量设备的一个或多个第一控制模型。在一些实施例中，第一控制模型可以为机器学习模型，其中，机器学习模型的输入为前级非开关量设备的名称、对应的能量参数以及后级非开关量设备的名称（例如，热交换器、流量、水泵），机器学习模型的输出为后级非开关量设备对应的能量参数（流量）。该机器学习模型可以包括但不限于神经网络（nn）、卷积神经网络（cnn）、深度神经网络（dnn）、循环神经网络（rnn）等或其任意组合，例如，机器学习模型可以为卷积神经网络和深度神经网络组合形成的模型。
36.建立第一控制模型的具体过程可以为：预先建立初始机器学习模型，获取前级非开关量设备名称、对应的能量参数以及后级非开关量设备的名称，生成第一训练样本，第一训练样本的标签为后级非开关量设备对应的能量参数（例如，流量）。基于第一训练样本更新初始机器学习模型的参数，直至训练后的初始机器学习模型满足预设条件，得到训练好的机器学习模型。预设条件可以为损失函数收敛、损失函数值小于预设值或迭代次数大于预设次数等。
37.再例如，水泵的前一级设备是热交换器，可以通过传感器获取热交换器里面的流量，并以热交换器的流量为依据建立第一控制模型控制水泵的流量。例如，如果热交换器的流量没有达到要求，可以通过第一控制模型控制水泵增大流量，如果热交换器的流量达到标准，可以通过第一控制模型控制水泵维持流量。
38.通过前一级的非开关量设备能量参数控制后一级的非开关量设备的能耗克服了现有技术中，为了满足最远端非开关量设备的能耗，增加其余非开关量设备能耗的缺点，具有降低了不必要的能耗，增加了系统灵活性的优点。
39.在一些实施例中，响应于所述多个非开关量设备之间的位置关系为并联关系时，构建一个或多个第三控制模型。基于预设的一个或多个参考模型对一个或多个第三控制模型进行调整，获得一个或多个第四控制模型；计算一个或多个第四控制模型的全局最优解，获得一个或多个第二控制模型。
40.在一些实施例中，当多个非开关量设备之间的位置关系为并联关系时，可以根据获取的能量参数构建第三控制模型。在一些实施例中，可以通过线性回归拟合、非线性回归拟合、指数拟合或对数拟合等，以获取非开关量设备的能量参数和时间的对应关系。以变频水泵的转速和负载为例，在获得了变频水泵的转速和负载的n个数据对，n个数据对进行数据拟合，选取描述转速和负载关系最准确的函数作为第三控制模型。具体的，可以先基于spss软件根据获取的多个时间点的变频水泵的转速和该多个时间点对应的变频水泵的负载建立散点图，通过多种曲线拟合形式（例如，线性回归拟合、非线性回归拟合、指数拟合或对数拟合等），获取多条候选拟合曲线，从多条候选拟合曲线选择与散点图最吻合的候选拟合曲线作为第三控制模型。可以理解的是，选取的非开关量设备的能量参数不同，获得的第三控制模型不同，本实施例仅为举例说明，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。
41.在一些实施例中，可以基于预设的一个或多个参考模型对一个或多个第三控制模
型进行调整，获得一个或多个第四控制模型。其中，预设的参考模型可以为一次函数、其他高阶函数，指数函数等。预设的参考模型可以通过线性回归方法获得。例如，可以预设变频水泵的电流参数和功率信号的参考模型为：y=kx b,其中，x可以是电流参数，y可以是功率信号，k和b，可以通过采样计算得到。在一些实施例中，系统可以不只是计算k和b。系统也有可能会增加系数或常量，也有可能增加变量。关于第四控制模型的更多描述可参见图4及相关描述。
42.在一些实施例中，可以计算一个或多个第四控制模型的全局最优解，获得一个或多个第二控制模型。在一些实施例中，可以通过叠加多个非开关量设备的一个或多个第四控制模型，获得高维控制模型，选取所述高维控制模型的最高能效点作为所述全局最优解以此获得第二控制模型。
43.步骤330，基于一个或多个控制模型控制多个非开关量设备。在一些实施例中，步骤330可以由控制模块执行。
44.在一些实施例中，可以根据第一控制模型和/或第二控制模型对多个非开关量设备进行控制。例如，当冷热源流体系统中的非开关量设备为串联关系时，可以通过第一控制模型控制非开关量设备，当冷热源流体系统中的非开关量设备为并联关系时，可以通过第二控制模型控制非开关量设备，当冷热源流体系统中的非开关量设备同时存在串联关系和并联关系时，可以通过第一控制模型和第二控制模型进行联合控制。通过使用第一控制模型和第二控制模型对冷热源流体系统中的非开关量设备进行联调联控，能降低整体系统能耗，增加系统灵活性。
45.图4是根据本说明书一些实施例所示的获得第四控制模型的示例性流程图。
46.如图4所示，获得第四控制模型方法包括下述步骤。
47.步骤410，将一个或多个第三控制模型与对应的预设的一个或多个参考模型进行比较。步骤410可以由控制模型生成模块执行。
48.其中，预设的参考模型可以为一次函数其中，其他高阶函数，指数函数等。预设的参考模型可以通过线性回归方法获得。例如，可以预设变频水泵的电流参数和功率信号的参考模型为：y=kx b,其中，x可以是电流参数，y可以是功率信号，k和b可以通过采样计算得到。
49.步骤420，对与预设的一个或多个参考模型最接近的一个或多个第三控制模型的数据区间进行数据采样。步骤420可以由控制模型生成模块执行。
50.在一些实施例中，可以通过拟合预设的参考模型的功率变化曲线与第三控制模型进行比较。以变频水泵的电流及电压为自变量，流量及扬程为因变量为例，初次部署中，给控制元器件的控制范围中均匀输入n个测试用自变量数据点，每次因变量改变稳定后，记录自上一个稳定状态开始改变和再次稳定的响应时间戳，同时记录该稳定转速。依次获得n个状态点后，拟合预设的参考模型的功率能效曲线，截取拟合的具备映射关系y=f(x)控制区间。
51.步骤430，基于采样后的数据进行数据拟合，获得一个或多个第四控制模型。步骤430可以由控制模型生成模块执行。
52.基于上述获得的线性控制区间，读取各个常用控制点之间的变化和稳定的区间，在此区间内进一步取值和控制曲线的拟合，以获取第四控制模型。可以理解的是，为了增加
控制精度，读取各个常用控制点之间的变化和稳定的区间后，可以再进行不止一次的拟合，不断地调整第三控制模型得到更精准的第四控制模型。
53.应当注意的是，上述有关一种流体系统的控制方法的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对一种流体系统控制方法进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
54.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
55.同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可进行适当的组合。
56.此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
57.同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
58.针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件（当前或之后附加于本说明书中的）也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。