用于创建控制供水网络的调压系统的模型的模型形成模块技术方案

本公开涉及一种模型形成模块(25)，用于创建控制供水网络(5)的调压系统(7)的模型，其中，供水网络(5)配备有一个或多个压力传感器，在该一个或多个压力传感器中，至少一个远程压力传感器(17a，17b)远离调压系统(7)而布置，模型形成模块(25)被配置为与至少一个远程压力传感器(17a，17b)通信。模型形成模块(25)被配置为在没有测量、确定或估计流量值的情况下基于由至少一个远程压力传感器(17a，17b)确定的至少一个远程压力值和调压系统(7)的至少一个依赖于负载的变量来创建所述模型，所述模型表示用于控制调压系统(7)的至少一个压力控制曲线。本公开可以用具有未知特性的调压系统来控制现有供水网络。

Model Forming Module for Creating a Model of Pressure Regulating System for Water Supply Network Control

The present disclosure relates to a model forming module (25) for creating a model of a pressure regulating system (7) that controls the water supply network (5), in which the water supply network (5) is equipped with one or more pressure sensors in which at least one remote pressure sensor (17a, 17b) is arranged away from the pressure regulating system (7), and the model forming module (25) is configured to be at least one remote from the pressure regulating system (7). Pressure sensor (17a, 17b) communication. The model forming module (25) is configured to create the model without measuring, determining or estimating the flow value based on at least one remote pressure value determined by at least one remote pressure sensor (17a, 17b) and at least one load-dependent variable of the pressure regulating system (7), which represents at least one pressure control curve for controlling the pressure regulating system (7). The present disclosure may control an existing water supply network using a pressure regulating system with unknown characteristics.

【技术实现步骤摘要】
用于创建控制供水网络的调压系统的模型的模型形成模块
本公开涉及用于创建控制供水网络的调压系统的模型的模型形成模块，以及用于控制供水网络的调压系统的方法。供水网络例如可以安装在大型建筑物或建筑物的聚集地(例如，城市、村庄、城镇、社区或街区)。
技术介绍
通常，大型建筑物包括多个楼层、层级和/或区段，如连接到供水网络的房间、公寓或办公室。通常，供水网络具有泵和/或减压阀(PRV)形式的调压系统或压力调节系统，以便确保任何时间在所有抽取点(例如，水龙头连接部)处可获得期望的压力。但是，水和抽取流的需求随着时间的推移而变化并且在供水网络的区段之间是不同的。因此，这样的调压系统需要进行有效控制以适应泵的循环功率和/或PRV的开启程度，以确保任何时间在任何抽取点处可获得期望的压力。EP2778296A1描述了一种用于供水网络的泵系统，其中该泵系统包括流量传感器或流量确定装置，用于向依赖于流量的模型提供流量值，使得该泵系统的泵可以基于这种依赖于流量的模型进行控制。这种依赖于流量的模型需要安装流量传感器或者需要精确了解泵特性，以基于泵的电参数来确定流量。通常，这些都不可用。因此，需要有效地控制没有流量传感器但具有包含未知特性的调压系统的现有供水网络。
技术实现思路
根据本公开的模型形成模块提供了一种有效且鲁棒的模型，用于在不存在流量传感器的情况下用具有未知特性的调压系统来控制现有供水网络。即使调压系统的特性在某个时间点是已知的(例如，泵效率)，但是这些特性也可能会随着时间和使用情况而改变或变劣。本文描述的模型形成模块被配置为在不知道或未确定这类变化的情况下创建自动结合了这类变化的模型。根据本公开的第一方面，提供了一种模型形成模块，用于创建控制供水网络的调压系统的模型。供水网络配备有一个或多个压力传感器，在该一个或多个压力传感器中，至少一个远程压力传感器远离调压系统来布置。模型形成模块被配置为与远程压力传感器进行通信。模型形成模块被配置为在没有测量、确定或估计流量值的情况下基于由至少一个远程压力传感器确定的至少一个远程压力值和调压系统的至少一个依赖于负载的变量来创建所述模型，所述模型表示用于控制调压系统的至少一个压力控制曲线。调压系统的依赖于负载的变量可以不直接与流量相关或不直接依赖于流量，尽管流量可能以某种方式随着依赖于负载的变量而(按比例)变化。重要的是要注意，没有测量、确定或估计流量值。因此，既不需要流量传感器，也不需要确切了解泵特性。该模型直接基于远程压力值和依赖于负载的变量，并且表示至少一个压力控制曲线。由模型形成模块创建的模型还可以允许检测供水网络中的泄漏。例如，该模型可以定义某个期望的远程压力值，该远程压力值可以与由远程压力传感器提供的实际远程压力值进行比较。可选地，至少一个依赖于负载的变量中的至少一个可以是调压系统的至少一个泵的速度和/或电功耗。当供水系统中的压力由一个或多个泵提供时，这尤其有用。替代地或附加地，所述至少一个依赖于负载的变量中的至少一个可以表示调压系统的减压阀(PRV)的开启程度和/或调压系统的减压阀之前和之后的压力差。当供水系统中的压力至少部分设置为由位于建筑物内或建筑物上的高位置处的高位水箱或水箱提供的静水压力时，这尤其有用。应该理解的是，调压系统可以是调压装置(例如泵和/或PRV)，或者是具有两个或更多个调压装置(例如，多个泵和/或PRV)的系统。可选地，模型形成模块可以被配置为与用于控制调压系统的控制单元进行通信。例如，模型形成模块可以在远程计算机系统(例如，基于云的系统)中实现，并且可以与控制单元进行有线或无线通信连接，该控制单元可以被配置为基于模型形成模块所提供的模型来控制调压系统。可选地或附加地，模型形成模块可以是用于控制调压系统的控制单元的一部分。可选地，模型形成模块可以被配置为，为了创建所述模型，考虑由至少一个远程压力传感器确定的至少一个远程压力值和一个或多个压力传感器中的至少一个出口压力传感器确定的至少一个出口压力值之间的压力差，所述至少一个出口压力传感器被布置在调压系统的出口侧。例如，出口压力p出可以参数化为其中P所有是用作调压系统的泵站的所有有效泵(或起作用的泵)的功耗，s是有效泵的数量，ω是有效泵的速度，并且是远程点处的期望压力。可能会添加一个不确定项，以确保远程点的压力始终足够高。参数θ和θ0是描述压力控制曲线最佳形状的模型参数。可选地，模型参数θ和θ0可以通过运行以下参数的成批测量来确定：远程压力值p关键，出口压力p出，泵速度ω，有效泵的数量s，以及所有有效泵的功耗P所有。假设数据批次(或成批数据)包含标记为1，…，N的N个测量集合，则可以通过解决以下优化问题来确定模型参数θ和θ0其中p出，i-p关键，i是第i个测量集合的远程压力值与出口压力值之间的压力差，其中i∈{1,…,N}。可选地，该函数fθ可以按以下形式进行参数化：或更简单的参数变量通常可能满足，例如如果有更多的测量或确定压力值可用，则该函数可以具有其他形式。例如，至少一个入口压力值可以由一个或多个压力传感器的至少一个入口压力传感器确定，其中至少一个入口压力传感器被布置在调压系统的入口侧。在这种情况下，模型形成模块可以被配置为考虑考虑所述至少一个入口压力值以创建所述模型。因此，如果入口压力p入可用作所有有效泵的功耗P所有的替代方案，则该功能可以具有以下形式而且，这种参数化可以具有更简单的形式，例如：或者如果除了所有有效泵的功耗P所有之外还有入口压力p入可用，则该函数可以具有以下形式或者更简单的形式可选地，模型形成模块可以被配置为在调压系统运行之前、运行期间或运行之后基于至少一个远程压力值的变化和/或至少一个依赖于负载的变量而连续定期地或不定期地对模型进行更新。这为考虑供水网络内随着时间的泵效率降低或其他变化留有余地。可选地，模型形成模块可以被配置为，为了创建所述模型，考虑由一个或多个压力传感器中的至少一个第一区段压力传感器确定的至少一个第一区段压力值以及由一个或多个压力传感器中的至少一个第二区段压力传感器确定的至少一个第二区段压力值，所述至少一个第一部分压力传感器布置在供水网络的第一部分中，所述至少一个第二部分压力传感器布置在供水网络的第二区段中，其中，供水网络的第一和第二区段彼此不同，且布置在调压系统的下游。这对于考虑供水网络第一或第二区段的局部泵效率降低或其他局部变化是有利的。在这种情况下，由模型形成模块创建的模型不仅可以用于检测供水网络中的泄漏，还可以用于对供水网络的区段进行泄露定位。例如，该模型可以定义某个预期的第一区段压力值，该第一区段压力值可以与由第一区段压力传感器提供的实际第一区段压力值进行比较。如果第一区段的实际值显著低于预期值，则可以将泄露定位在第一区段中。如果在第二区段中检测到相同的差异或不符，则泄漏可能在第一区段和第二区段二者的上游。可选地，该模型可以表示第一区段的第一压力控制曲线和第二区段的第二压力控制曲线，其中第一压力需求可以急于第一压力控制曲线确定并且第二压力需求可以基于依赖于负载的变量而依据所述第二压力控制曲线确定，使得第一压力需求和第二压力需求中的较高者是可识别的。如果最关键区段不总是相同的，这尤其有用。例如，多楼层建筑物中最关键部分可能始终是最高高度的层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模型形成模块(25)，用于创建控制供水网络(5)的调压系统(7)的模型，其中，供水网络(5)配备有一个或多个压力传感器，在所述一个或多个压力传感器中，至少一个远程压力传感器(17a，17b)远离调压系统(7)而布置，模型形成模块(25)被配置为与所述至少一个远程压力传感器(17a，17b)通信，其特征在于：模型形成模块(25)被配置为在没有测量、确定或估计流量值的情况下基于由所述至少一个远程压力传感器(17a，17b)确定的至少一个远程压力值并基于调压系统(7)的至少一个依赖于负载的变量来创建所述模型，所述模型表示用于控制调压系统(7)的至少一个压力控制曲线。

【技术特征摘要】
2017.06.29 EP 171787911.一种模型形成模块(25)，用于创建控制供水网络(5)的调压系统(7)的模型，其中，供水网络(5)配备有一个或多个压力传感器，在所述一个或多个压力传感器中，至少一个远程压力传感器(17a，17b)远离调压系统(7)而布置，模型形成模块(25)被配置为与所述至少一个远程压力传感器(17a，17b)通信，其特征在于：模型形成模块(25)被配置为在没有测量、确定或估计流量值的情况下基于由所述至少一个远程压力传感器(17a，17b)确定的至少一个远程压力值并基于调压系统(7)的至少一个依赖于负载的变量来创建所述模型，所述模型表示用于控制调压系统(7)的至少一个压力控制曲线。2.根据权利要求1所述的模型形成模块(25)，其中，至少一个依赖于负载的变量中的至少一个是调压系统(7)的至少一个泵(11a，11b)的电功耗和/或速度。3.根据权利要求1或2所述的模型形成模块(25)，其中，至少一个依赖于负载的变量中的至少一个表示调压系统(7)的减压阀(29)的开启程度和/或调压系统(7)的减压阀(29)之前和之后的压力差。4.根据前述任意权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)被配置为与用于控制调压系统(7)的控制单元(23)通信连接。5.根据前述任意权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)是用于控制调压系统(7)的控制单元(23)的一部分。6.根据前述任意权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)被配置为，为了创建所述模型，考虑由至少一个远程压力传感器(17a，17b)确定的至少一个远程压力值和一个或多个压力传感器中的至少一个出口压力传感器(21a，21b)确定的至少一个出口压力值之间的压力差，所述至少一个出口压力传感器(21a、21b)被布置在调压系统(7)的出口侧。7.根据前述任意权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)被配置为，为了创建所述模型，考虑由一个或多个压力传感器中的至少一个入口压力传感器(19)确定的至少一个入口压力值，所述至少一个入口压力传感器(19)被布置在调压系统(7)的入口侧。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)被配置为在调压系统(7)运行之前、运行期间或运行之后基于至少一个远程压力值的变化和/或至少一个依赖于负载的变量的变化而连续定期地或不定期地对模型进行更新。9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)被配置为，为了创建所述模型，考虑由一个或多个压力传感器中的至少一个第一区段压力传感器确定的至少一个第一区段压力值以及由一个或多个压力传感器中的至少一个第二区段压力传感器确定的至少一个第二区段压力值，所述至少一个第一区段压力传感器布置在供水网络(5)的第一区段(13)中，所述至少一个第二区段压力传感器布置在供水网络(5)的第二区段(15)中，其中，所述供水网络的第一区段和第二区段彼此不同，且布置在调压系统(7)的下游。10.根据权利要求9所述的模型形成模块(25)，其中，模型表示第一区段(13)的第一压力控制曲线和第二区段(15)的第二压力控制曲线，其中，第一压力需求依据第一压力控制曲线是可确定的，并且第二压力需求基于依赖于负载的变量依据第二压力控制曲线是可确定，使得第一压力需求和第二压力需求中的较高者是可识别的。11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)被配置为连续定期地或不定期地对模型进行更新，其中，对于给定的依赖于负载的变量，先前或预定的压力控制曲线与更新后的压力控制曲线是可比较的，使得基于这样的比较能够识别出供水网络(5)中的泄漏和/或阻塞。12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)被配置为创建表示至少一个压力控制曲线的模型，使得至少一个关键压力值被保持为高于预定阈值，其中，所述至少一个关键压力值是由一个或多个压力传感器中的至少一个关键压力传感器来确定的，所述至少一个关键压力传感器被布置在供水网络(5)的关键压力区段。13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)包括数据存储器，并且被配置为存储一个或多个不同时间点处的至少一个远程压力值和/或至少一个依赖于负载的变量中的一个或多个。14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的模型形成模块(25)，其中，模型形成模块(25)被配置为连续定期地或不定期地接收数据，所述数据包括至少一个远程压力值和/或至少一个依赖于负载的变量中的一个或多个，所述数据在一个或多个不同时间点处被存储在一个或多个压力传感器中的至少一个数据存储器中。15.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕·斯科乌莫塞·卡勒瑟，
申请(专利权)人：格兰富控股联合股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK