【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及二次供水系統的流量分析，特別是一種二次供水流量特征曲線的分段方法及裝置、及基于二次供水流量特征曲線分段的水泵機組選擇方法。
技術介紹
1、在二次供水系統中，需要對供水量進行預測，根據預測的數據控制供水設備的運行。
2、水廠二級泵站供水流量或者建筑二次供水流量大小有著明顯周期變化規律，且具有多種不同的流量運行工況。但由于缺少對于其分段特征進行定量分析的方法，很多工程直接定義某一固定時段為白天最大流量段或夜間小流量工況發生的時段，僅以此作為“白天-夜間分段供水”的判定和控制依據，已經不適應節能的要求。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的不足，本專利技術提供了一種二次供水流量特征曲線的分段方法及裝置，基于最優分割算法對特征曲線進行有效分段，可用于完善二次供水系統的設計參數、指導泵組選型以及系統運行優化控制等。
2、為實現上述目的，本專利技術一方面提供了一種二次供水流量特征曲線的分段方法包括以下步驟：數據采集步驟，獲取二次供水系統的用水數據，構建所述用水數據的時序流量特征曲線；最優分割步驟，利用最優分割算法將所述時序流量特征曲線劃分成k個特征段，確定最優分段方案，其中，k≥2，且為正整數；所述最優分割步驟又包括：第一劃分步驟，采用最優分割算法對所述時序流量特征曲線進行劃分；第二劃分步驟，以最小分段長度l下的最大波動累積離差值vl-max作為衡量標準，與各所述特征段的波動累積離差值vl進行對比，若某一特征段的波動累積離差值vl大于所述最大波動累積離差
3、所述最小分段長度l由二次供水系統運行控制要求的最小分段時長t和所述用水數據的采集間隔時長e共同決定，如下式：其中，所述最小分段時長t依據所述二次供水系統的供水設備設定。
4、所述供水設備為水泵，所述最小分段時長t如下式：
5、t＝t1+t2+t3
6、其中：t1為接到啟泵信號到水泵正常運轉的水泵啟動時長；t2為水泵變頻加、減速過程需要的時長；t3為水泵穩定運行的時長。
7、所述第二劃分步驟還包括：將所述該特征段的持續時長與2el進行對比，若所述該特征段的持續時長小于2el，則所述該特征段不再進行進一步劃分。
8、所述最優分割步驟還包括：采用改進的輪廓系數sk確保所述最小分段長度為l，當sk＝-1時，就存在特征段的最小分段長度小于l的情況，此時不再進行迭代計算；所述改進的輪廓系數sk使用兩點之間差值的絕對值代替平均距離，將目標特征段與其相鄰的特征段進行對比。
9、所述改進的輪廓系數sk如下式：
10、
11、其中：sk表示所述k個特征段的輪廓系數平均值，且-1≤sk≤1；si則表示為每個用水數據的輪廓系數，如下式：
12、
13、其中：i＝1,2,3……n，表示所述用水數據的每個樣本點；ai表示第i個樣本點到該樣本點所在特征段內其他樣本點的差值的平均絕對值，bi表示第i個樣本點到相鄰段中所有樣本點差值的平均絕對值的最小值。
14、所述ai計算過程如下式：
15、
16、其中，i＝1,2,3……n；所述用水數據為流量集合{y1,y2,…,yn}，yt表示所述用水數據{y1,y2,…,yn}中的t時刻的流量；將用水數據{y1,y2,…,yn}劃分為k段(k≥2)，則包含k-1個用水數據分割點；il表示用水數據分割點所在的位置，l＝1,2……,k-1，并且i0＝1，ik-1＝n。
17、所述bi計算過程如下式：
18、
19、其中，i＝1，2，3……n；所述用水數據為流量集合{y1，y2，...，yn}，yt表示所述用水數據{y1，y2，...，yn}中的t時刻的流量；將用水數據{y1，y2，...，yn}劃分為k段(k≥2)，則包含k-1個用水數據分割點；il表示用水數據分割點所在的位置，l＝1，2……，k-1，并且i0＝1，ik-1＝n。
20、所述波動累積離差值vl如下式：
21、vl＝max(vl，t)-min(vl，t)
22、式中：vl，t為t時刻所述用水數據波動的累加值，其中yt表示用水數據{y1，y2，...，yn}中的t時刻的用水量；表示該用水量所在特征段的平均值；il≤t＜il+1，l＝1，2……，k-1，并且i0＝1，ik-1＝n。
23、所述最大波動累積離差值vl-max為：確定最小分段長度l后，計算每一個用水時刻t相鄰的l個用水數據對應的第一波動累積離差值，然后對比所述這些第一波動累積離差值得出的最大值，其中l≤t≤n且t取整數。
24、另一方面，本專利技術還提供了一種二次供水流量特征曲線的分段裝置，包括處理器，所述處理器用于執行存儲在存儲器中的以下程序模塊：數據采集模塊，用于獲取二次供水系統的用水數據，構建所述用水數據的時序流量特征曲線；最優分割模塊，用于利用最優分割算法將所述時序流量特征曲線劃分成k個特征段，確定最優分段方案，其中，k≥2，且為正整數；所述最優分割模塊又包括：第一劃分單元，用于采用最優分割算法對所述時序流量特征曲線進行劃分；第二劃分單元，用于以最小分段長度l下的最大波動累積離差值vl-max作為衡量標準，與各所述特征段的波動累積離差值vl進行對比，若某一特征段的波動累積離差值vl大于所述最大波動累積離差值vl-max，則將該特征段單獨提取出來，采用所述最優分割算法對所述該特征段進一步進行劃分。
25、另一方面本專利技術還提供了一種基于二次供水流量特征曲線分段的水泵機組選擇方法，包括：采用上述的二次供水流量特征曲線的分段方法確定最優分段方案；水泵機組選擇步驟，根據所述最優分段方案，結合水泵機組的性能參數選擇與所述最優分段方案相匹配的水泵機組。
26、所述水泵機組同時運行水泵數不超過3臺。
27、所述水泵機組為4臺水泵，所述4臺水泵的供水流量比例是1:1:0.5:0.09。
28、于另一實施例中，所述水泵機組為4臺水泵，4臺水泵包括3臺主泵和1臺小流量泵，3臺主泵的流量分別為二次供水系統設計流量的50％、50％、25％，1臺小流量泵的流量為二次供水系統設計流量的5％，且4臺水泵的總流量為二次供水系統設計流量的1.3倍。
29、由以上方案可知，本專利技術的優點在于：
30、本專利技術的方法通過最優分割算法對二次供水流量特征曲線進行有效的劃分，利用第一次劃分識別供水流量中的“宏觀”變化趨勢，利用第二次劃分識別供水流量中的“微觀”變化趨勢，可用于完善二次供水系統的設計參數、指導泵組選型以及系統運行優化控制等。
31、本專利技術根據二次供水設系統運行的控制需求提出了最小分段長度、用水波動累積離差值等概念，使得分段結果更為科學與細致，能夠有效識別二次供水系統發生變化的具體時刻。
32、本專利技術本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種二次供水流量特征曲線的分段方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述最小分段長度L由最小分段時長T和所述用水數據的采集間隔時長e共同決定，如下式：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述供水設備為水泵，所述最小分段時長T如下式：
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二劃分步驟還包括：
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述最優分割步驟還包括：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述改進的輪廓系數Sk如下式：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述ai計算過程如下式：
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述bi計算過程如下式：
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述波動累積離差值vl如下式：
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述最大波動累積離差值VL-max為:確定最小分段長度L后，計算每一個用水時刻相鄰的L個用水數據對應的第一波動累積離差值，對比這些所述第一
11.一種二次供水流量特征曲線的分段裝置，其特征在于，包括處理器，所述處理器用于執行存儲在存儲器中的以下程序模塊：
12.一種基于二次供水流量特征曲線分段的水泵機組選擇方法，其特征在于，包括：
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述水泵機組同時運行水泵數不超過3臺。
14.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述水泵機組為4臺水泵，所述4臺水泵的供水流量比例是1:1:0.5:0.09。
15.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述水泵機組為4臺水泵，所述4臺水泵包括3臺主泵和1臺小流量泵，所述3臺主泵的流量分別為所述二次供水系統設計流量的50％、50％、25％，所述1臺小流量泵為所述二次供水系統設計流量的5％，且所述水泵機組的總流量為所述二次供水系統設計流量的1.3倍。
...【技術特征摘要】
1.一種二次供水流量特征曲線的分段方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述最小分段長度l由最小分段時長t和所述用水數據的采集間隔時長e共同決定，如下式：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述供水設備為水泵，所述最小分段時長t如下式：
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二劃分步驟還包括：
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述最優分割步驟還包括：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述改進的輪廓系數sk如下式：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述ai計算過程如下式：
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述bi計算過程如下式：
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述波動累積離差值vl如下式：
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述最大波動累積離差值vl-max為...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃曉家，劉書江，
申請(專利權)人：中國中元國際工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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