本實用新型涉及供暖管網的平衡調節(jié)技術領域，具體涉及一種供暖管網的動態(tài)平衡系統(tǒng)。

背景技術：

我國的北方城市供暖大多數都采用集中供暖方式。隨著經濟的迅猛發(fā)展和城市化水平的提高，供熱管網分布面積越來越大，熱用戶數量也急劇增長。為此，如何滿足用戶需求，提高供暖品質，已成為當前供暖企業(yè)重點關注的問題。

在供熱系統(tǒng)中，水力平衡調節(jié)是一個關鍵，對供熱效率以及對環(huán)境有著至關重要的影響，但是在實際的供熱運行中，受環(huán)境溫度、房屋位置及保溫結構等因素的影響，用戶的用熱需求也不盡相同，如按照統(tǒng)一標準進行管網流量分配，將導致用戶之間冷熱不均，管網水力失衡。

而本發(fā)明人憑借多年從事相關行業(yè)的經驗與實踐，提出一種供暖管網的動態(tài)平衡系統(tǒng)，以克服現有的技術缺陷。

技術實現要素：

本實用新型針對上述現有技術存在的問題，為了滿足在供暖管網內部動態(tài)平衡的需要，提供了一種供暖管網的動態(tài)平衡系統(tǒng)。

在該供暖管網的動態(tài)平衡系統(tǒng)中，一個管網單元包括多個節(jié)點，所述系統(tǒng)包括：熱表，在每個節(jié)點處設置一個熱表，所述熱表電連接至管網動態(tài)平衡控制器，并用于采集對應節(jié)點的流量數據；閥門，在每個節(jié)點處設置一個閥門，所述閥門連接在供水管路上，并且所述閥門電連接至所述管網動態(tài)平衡控制器，并根據所述管網動態(tài)平衡控制器的指令控制自身的開度；管網動態(tài)平衡控制器，包括流量動態(tài)平衡控制單元，所述流量動態(tài)平衡控制單元與熱表和閥門電連接，用于：確定管網單元內每一節(jié)點的現實流量分布；將每個節(jié)點的現實流量與正常流量相比較，確定管網單元內的流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點，其中，流量最有利節(jié)點的現實流量大于正常流量，流量最不利節(jié)點的現實流量小于正常流量；調節(jié)流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點的流量，使管網單元內的各個節(jié)點均達到正常流量，實現供暖管網的流量動態(tài)平衡。

所述系統(tǒng)還包括總閥門，所述總閥門與所述管網動態(tài)平衡控制器電連接，用于增加或減少所述管網單元的總流量。

此外，上述供暖管網動態(tài)平衡系統(tǒng)還包括：網絡集中交換機，所述網絡集中交換機與所述管網動態(tài)平衡控制器通過網絡連接，接收并保存所述管網動態(tài)平衡控制器控制的各節(jié)點流量數據和閥門開度數據。

作為對上述供暖管網動態(tài)平衡系統(tǒng)的一種改進，所述系統(tǒng)還包括溫控器，所述管網動態(tài)平衡控制器還包括溫度動態(tài)平衡控制單元，所述溫度動態(tài)平衡控制單元與所述溫控器和所述閥門電連接，所述溫控器用于采集對應節(jié)點的溫度數據，所述溫度動態(tài)平衡控制單元用于在預定時間內，關斷至少一個節(jié)點以補償其它節(jié)點的流量，使管網單元內的各個節(jié)點達到溫度動態(tài)平衡。

本實用新型提供的供暖管網動態(tài)平衡系統(tǒng)能夠達到如下效果，通過首先鑒別最有利節(jié)點和最不利節(jié)點，并據此調節(jié)最有利節(jié)點和最不利節(jié)點的閥門開度，實現了流量的自動調節(jié)，可以減少在供暖調節(jié)初期人工管網調節(jié)的勞動強度，同時在不增加上級管網配比流量的情況下，在子管網內部進行區(qū)域性調配，而不是按照統(tǒng)一標準進行管網流量分配，因此可以達到流量動態(tài)平衡的效果，并進而達到節(jié)約熱網資源的效果。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1提供的供暖管網動態(tài)平衡方法的示意圖；

圖2為本實用新型實施例2提供的供暖管網動態(tài)平衡方法的示意圖；

圖3為本實用新型實施例2提供的供暖管網動態(tài)平衡方法中各節(jié)點之間的拓撲結構圖；

圖4為本實用新型實施例提供的供暖管網動態(tài)平衡系統(tǒng)的示意圖；

圖5為圖4所示供暖管網動態(tài)平衡系統(tǒng)的實際布置的示例圖。

附圖標記：

401-熱表、402-溫控器、403-閥門；

420-管網動態(tài)平衡控制器、421-流量動態(tài)平衡控制單元、422-溫度動態(tài)平衡控制單元；

430-總閥門；

440-網絡集中交換機。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步地詳細描述。

實施例1：

如圖1所示，本實用新型實施例1提供的供暖管網的動態(tài)平衡方法包括：

步驟1、確定管網單元內每一節(jié)點的現實流量分布；

在本實用新型的實施例中，管網即供暖管網，管網單元是由多個節(jié)點組成的。例如：以一個小區(qū)作為管網單元時，該小區(qū)內的各樓棟將被視為節(jié)點；以一個樓棟作為管網單元時，該樓棟內的各戶將被視為節(jié)點；以一戶作為管網單元時，該戶內的各個房間將被視為節(jié)點。并且，管網單元和節(jié)點的劃分并不局限于此，在一些情形下，也可以將小區(qū)作為管網單元，將該小區(qū)內的各戶視為節(jié)點。

確定管網單元內每一節(jié)點的現實流量的方法很多，較直接的方法是收集各個節(jié)點的熱表反饋的流量數據，再根據各個節(jié)點的流量數據獲取該管網單元內各節(jié)點的現實流量分布。

步驟2、將每個節(jié)點的現實流量與正常流量相比較，確定管網單元內的流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點，流量最有利節(jié)點的現實流量大于正常流量，流量最不利節(jié)點的現實流量小于正常流量；

每個節(jié)點的現實流量即熱表監(jiān)測并反饋的實際流量數據，每個節(jié)點的正常流量即根據該節(jié)點的供熱需求計算得出的理論流量數據。例如，由于各個節(jié)點的供熱面積、設定溫度等不同，因此各個節(jié)點的供熱需求也不相同，這就導致一些節(jié)點的正常流量較大、而另一些節(jié)點的正常流量較小。

將每個節(jié)點的現實流量與正常流量相比較，例如可以使二者相減或者使二者相除，這樣可以得到一個比較值。相減時該比較值大于0且最大者、或相除時該比較值大于1且最大者將作為流量最有利節(jié)點，因為該節(jié)點的現實流量與其正常流量相比最大，即該節(jié)點本來需要的流量較小，但實際情況卻是為該節(jié)點供給了更多的流量，這樣有一部分流量就浪費了。相減時上述比較值小于0且最小者、或相除時上述比較值小于1且最小者將作為流量最不利節(jié)點，因為該節(jié)點的現實流量與其正常流量相比最小，即該節(jié)點本來需要較多的流量，但實際情況卻是沒有為其供給足夠的流量，使其供暖達不到標準要求。

步驟3、調節(jié)流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點的流量，使管網單元內的各個節(jié)點均達到正常流量，實現供暖管網的流量動態(tài)平衡。

最直接的調節(jié)流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點流量的方法是，調節(jié)與節(jié)點對應的電動閥門的開度。對于流量最有利節(jié)點，可以減小其電動閥門的開度，使為其供應的現實流量減少。對于流量最不利節(jié)點，可以增大其電動閥門的開度，使為供應的現實流量增大?；蛘撸部梢詢H減小流量最有利節(jié)點的電動閥門開度，這樣節(jié)省出的流量就可以補償至流量最不利節(jié)點。

但是在一個管網單元中往往存在多個節(jié)點，減小最有利節(jié)點的電動閥門開度之后，由于其他節(jié)點的存在，最有利節(jié)點的流量減小之后也會使其他節(jié)點的流量產生不同程度的增大，因此最不利節(jié)點的流量并不會隨之呈線性增大，即有的時候單純依靠該實施例1提供的方法，有可能無法達到供暖管網動態(tài)平衡的效果。此時，可以使用本實用新型實施例2提供的方法繼續(xù)進行調節(jié)。該實施例2將在下文中詳細介紹。

在實施例1中，一次選擇一個流量最有利節(jié)點進行調節(jié)，可以避免同時調小多個節(jié)點的流量時對管網的沖擊，因為各個節(jié)點是串行設置的，同時調小多個節(jié)點的流量會使得其它節(jié)點閥門的流量增大，從而使得媒介壓力增大，當材料強度達不到要求時，還會使閥門爆開。

對于本實施例1而言，在所述步驟3中，在調節(jié)流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點的流量之后，所述方法還可以包括：步驟3′、等待預定時間間隔，再次執(zhí)行所述步驟1和步驟2、并再次調節(jié)流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點的流量。也就是說，通過一次調節(jié)之后，流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點的分布有可能會產生變化。即，將流量最有利節(jié)點的電動閥門開度減小之后，該流量最有利節(jié)點的流量隨之減小，有可能不再是最有利節(jié)點?；谕瑯拥牡览?，流量最不利節(jié)點也可能會發(fā)生變化。

因此，為了在整個管網單元內達到動態(tài)的平衡，需要在整個供暖期間，循環(huán)執(zhí)行所述步驟3′。其中，上述預定的時間間隔可以根據實際情況進行選擇，也可以將該事件間隔設置為0，此時表明上述步驟3′的循環(huán)執(zhí)行一直在不斷進行。

這里應該注意的是，在本實施例1中，上述的步驟3′并不是必須的步驟，同樣循環(huán)執(zhí)行步驟3′也不是必須的。只是在大部分情況下，都需要進行多次調節(jié)才可以達到管網單元內的動態(tài)平衡。但這并不排除僅通過一次調節(jié)即可達到動態(tài)平衡的情況。

在本實施例1中，還需要說明的是：若相減得到的上述比較值全都大于等于0或相除得到的上述比較值全都大于等于1，則該管網單元內不存在最不利節(jié)點，此時說明整個管網單元的流量供應可能過剩，應執(zhí)行步驟4′，減少該管網單元的總流量供應；若相減得到的上述比較值全都小于等于0或相除得到的上述比較值全都小于等于1，則該管網單元內不存在最有利節(jié)點，此時說明整個管網單元的流量供應可能不足，應執(zhí)行步驟5′，增加該管網單元的總流量供應。

進一步地，作為對本實施例1的改進，在執(zhí)行所述步驟3′，還可以將執(zhí)行所述步驟3′之后獲得的各節(jié)點的流量數據、及與該流量數據對應的閥門開度數據寫入數據庫。數據庫中的數據可以直接調用，這樣當由于室外溫度變化等因素使得當前的流量和閥門開度不能達到管網單元的流量動態(tài)平衡時，可以利用數據庫中記錄的歷史數據對管網單元的流量和閥門開度進行設置，以便減少重新調節(jié)平衡所需要的時間。例如，在數據庫中記錄了室外溫度為-5℃時達到流量動態(tài)平衡時的流量數據和閥門開度數據后，如果室外溫度經過回升至0℃以上后又降至-6℃時，可以首先調用-5℃情況下達到流量動態(tài)平衡時的流量數據和閥門開度數據，之后再由管網單元自身根據實施例1介紹的方法調節(jié)至-6℃情況下的流量動態(tài)平衡，這樣可以節(jié)省管網單元自身調節(jié)所需的時間。最后，可以將-6℃情況下達到流量動態(tài)平衡的流量數據和閥門開度數據記錄到數據庫中。

依據本實施例1提供的方法，通過首先鑒別最有利節(jié)點和最不利節(jié)點，并據此調節(jié)最有利節(jié)點和最不利節(jié)點的閥門開度，實現了流量的自動調節(jié)，可以減少在供暖調節(jié)初期人工管網調節(jié)的勞動強度，同時在不增加上級管網配比流量的情況下，在子管網內部進行區(qū)域性調配，而不是按照統(tǒng)一標準進行管網流量分配，因此可以達到流量動態(tài)平衡的效果，并進而達到節(jié)約熱網資源的效果。

實施例2：

一方面，如在實施例1中介紹的那樣，由于其他節(jié)點的存在，將流量最有利節(jié)點的流量減小之后，也會使其他節(jié)點的流量產生不同程度的增大，因此流量最不利節(jié)點的流量并不會隨之呈線性增大，即有時候單純依靠實施例1提供的方法，有可能無法達到供暖管網的流量動態(tài)平衡的效果。

另一方面是，在上級管網對某一管網單元的整體流量分配不足的情況下，該管網單元會產生流量饑餓現象，即無論怎樣調節(jié)管網單元內各節(jié)點的流量，都不可能達到供暖管網的流量動態(tài)平衡。

再一方面，在使用實施例1介紹的方法之后，管網單元內部各個節(jié)點達到的平衡為允差范圍內的水力平衡，即依靠流量調節(jié)達到流量動態(tài)平衡，但是由于管網物理原因，如管網熱損導致的水溫衰減，單單解決水力平衡并不能達到供暖管網的溫度動態(tài)平衡(即各個節(jié)點的供熱效果上的平衡)。

對于供暖而言，其最終的目的是要使一個管網單元內各個節(jié)點的供暖溫度都能夠達到市政規(guī)定的標準溫度，即達到溫度的動態(tài)平衡。其中，實施例1主要是通過流量的動態(tài)平衡來達到溫度的動態(tài)平衡，但由于上述三個方面的原因，在不增加管網單元整體流量分配的情況下，已經不能再通過單純的流量調節(jié)來達到管網的溫度動態(tài)平衡了。

因此，為了在不改變上一級管網運行狀態(tài)下(即不改變管網單元的整體流量分配)使各個節(jié)點達到供熱效果的最大化，在實施例2中，利用HeartBleeding算法(水力平衡算法)對各個節(jié)點的熱工效應進行進一步計算，計算得到的數據用于使各個節(jié)點達到供熱的平衡，其中單個節(jié)點熱工效應為該節(jié)點的流量與溫度差的乘積，溫度差指的是該節(jié)點處供暖媒介的實際溫度與市政規(guī)定的標準溫度之間的差值。因此，為提高某一節(jié)點的熱工效應，一個方法是增大該節(jié)點的流量，另一個方法是提高該節(jié)點的溫度差。實施例2介紹的方法是繼續(xù)增大流量。具體的方法在下面介紹。

如圖2所示，本實用新型實施例2提供了一種供暖管網的動態(tài)平衡方法。該方法在實施例1中的步驟1-3的基礎上，還包括以下步驟4：

步驟4、在預定時間內，關斷至少一個節(jié)點以補償其它節(jié)點的流量，使管網單元內的各個節(jié)點達到溫度動態(tài)平衡。

通過該步驟4，可以在不增加上一級管網為其分配的總流量的條件下，利用管網單元內部各個節(jié)點之間的耦合影響，將關斷節(jié)點的流量補償給其它節(jié)點，通過增加的流量提高被補償節(jié)點的溫度，以使管網單元內的各個節(jié)點達到溫度動態(tài)平衡。所述的預定時間根據關斷方案不同而有所不同，下面舉例說明。

在一個實施方式中，所述步驟4具體可以包括：

步驟41、確定管網單元內每一節(jié)點的現實溫度分布，將每個節(jié)點的現實溫度與市政標準溫度相比較，確定管網單元內的溫度最有利節(jié)點和溫度最不利節(jié)點，溫度最有利節(jié)點的現實溫度高于市政標準溫度，溫度最不利節(jié)點的現實溫度低于市政標準溫度；

確定管網單元內每一節(jié)點的現實溫度的方法很多，較直接的方法是收集各個節(jié)點的溫控器反饋的溫度數據，再根據各個節(jié)點的溫度數據獲取該管網單元內各節(jié)點的現實溫度分布。

上述市政標準溫度根據市政的規(guī)定確定，例如可以是18℃，或者25℃。

在本步驟41中，確定溫度最有利節(jié)點和溫度最不利節(jié)點的原理與步驟2中確定流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點的原理相同，可以類推適用，此處不再贅述。

步驟41′、依次關斷管網單元內的各節(jié)點，確定一個節(jié)點關斷后對其它節(jié)點的流量補償比重，選擇具有特定流量補償比重的節(jié)點作為步驟42中的所述部分節(jié)點；

由于關斷溫度最有利節(jié)點之后，溫度最不利節(jié)點和其它節(jié)點的流量都會增大，這一步的目的就是確定溫度最不利節(jié)點和其它節(jié)點流量增大的程度，該程度間接地通過流量補償比重顯示出來。在一個管網單元中，可能存在很多個節(jié)點，這樣在執(zhí)行下述步驟42時對管網單元的全部節(jié)點都進行操作將花費大量的時間，此步驟41′的作用就是首先進行一次預判，選擇具有特定流量補償比重的節(jié)點作為步驟42中的所述部分節(jié)點，以節(jié)省執(zhí)行步驟42的時間。

本步驟中的流量補償比重可以表征節(jié)點間的耦合程度，流量補償比重越大表明耦合程度越大，關斷與溫度最有利節(jié)點耦合程度大的節(jié)點可以使流量盡可能地補償給該溫度最不利節(jié)點。因此可以選擇關斷后對溫度最不利節(jié)點的流量補償有顯著影響的節(jié)點作為具有特定流量補償比重的節(jié)點，該顯著影響需要根據情況具體判斷，例如可以將判斷標準設定為只要對溫度最不利節(jié)點的流量有補償效果就視為有顯著影響。

實施例2中以一個管網單元供應5戶(即5個節(jié)點)為例進行說明，假設該管網單元的總流量為1t/h(1噸/時)，對入戶閥門進行順序關閉，同時其他節(jié)點的閥門保持全開狀態(tài)，得到的流量補償比重如下表所示：

需要注意的是，上述表中的數據均為模擬數據，在實際使用中，代入真實數據即可。

例如，上述5個節(jié)點從上游至下游依次排列，在依次關斷上述5個節(jié)點時，從上表可以得出關閉某一節(jié)點對管網單元內其他節(jié)點的流量變化貢獻情況，具體如下：

關斷A節(jié)點時，B-E節(jié)點所占的流量補償比重分別為：40％、30％、20％和10％；

關斷B節(jié)點時，A、C-E節(jié)點所占的流量補償比重分別為：60％、20％、15％和5％；

關斷C節(jié)點時，A-B、D-E節(jié)點所占的流量補償比重分別為：65％、30％、5％和0；

關斷D節(jié)點時，A-C、E節(jié)點所占的流量補償比重分別為：65％、30％、5％和0；

關斷E節(jié)點時，A-D節(jié)點所占的流量補償比重分別為：65％、30％、5％和0。

上述流量補償比重是在關斷節(jié)點之后，等待足夠長的時間以使其它各節(jié)點的流量穩(wěn)定，在流量穩(wěn)定狀態(tài)下收集各個節(jié)點的熱表反饋的流量數據，并計算得到的。

由上述數據可知，例如以最下游的E節(jié)點作為溫度最不利節(jié)點時，A、B兩個節(jié)點關斷對E節(jié)點的流量補償具有影響，因此設定A、B節(jié)點為具有特定流量補償比重的節(jié)點，在執(zhí)行步驟42時，可以僅依次關斷A、B節(jié)點，而不必依次關斷全部節(jié)點，以節(jié)省操作時間。

這里需要說明的是，該步驟41′是可選步驟，也可以不經步驟41′而在執(zhí)行完步驟41之后直接執(zhí)行步驟42。

步驟42、依次關斷管網單元內的全部或部分節(jié)點，確定在保證一個節(jié)點的市政標準溫度的前提下該節(jié)點在預定周期內可被關斷的最長時間，并確定一個節(jié)點關斷后其它節(jié)點達到市政標準溫度時所需的最短時間；

在不增加上一級管網為該管網單元分配的總流量的條件下，通過試驗，依次關斷管網單元內的全部或部分節(jié)點，在保證一個節(jié)點的市政標準溫度的前提下得到該節(jié)點在預定周期內可被關斷的最長時間T_X，X表示各個被關斷的節(jié)點。該預定周期可以選擇為1小時或者其它周期。所述部分節(jié)點可以是步驟41′中所確定的具有特定流量補償比重的節(jié)點，也可以是人為選擇的部分節(jié)點。

實施例2中以一個管網單元供應5戶(即5個節(jié)點，分別為A、B、C、D和E節(jié)點)為例進行說明。實際情況下，一個管網單元內的節(jié)點可能會遠不止5個。在A、B、C、D、E這5個節(jié)點中，當其中一部分節(jié)點的現實溫度高于市政標準溫度時，可以在預定周期內將這部分節(jié)點暫時關斷一段時間也不會使其現實溫度降至市政標準溫度以下。其余部分節(jié)點的現實溫度等于或低于市政標準溫度時，該其余部分節(jié)點就不可以關斷，否則這些節(jié)點的現實溫度就會低于市政標準溫度，因此對這些節(jié)點可以不通過關斷試驗而將其可關斷的最長時間設置為0。

通過對各個節(jié)點的現實溫度和市政標準溫度的對比，例如，發(fā)現A、B、C節(jié)點的現實溫度高于市政標準溫度，D節(jié)點的現實溫度等于市政標準溫度，E節(jié)點的現實溫度低于市政標準溫度。此時，首先設置D、E節(jié)點的可被關斷的最長時間T_D＝0、T_E＝0。之后，通過試驗，可以得到A、B、C節(jié)點在預定周期內可被關斷的最長時間，例如此處分別假設為T_A＝10min、T_B＝5min、T_C＝1min。即，在一個小時內，將A節(jié)點關斷10min、B節(jié)點關斷5min、C節(jié)點關斷1min均不會導致這三個節(jié)點的現實溫度降至市政標準溫度以下。

此外，依次關斷管網單元內的全部或部分節(jié)點，還需要得到關斷一個節(jié)點之后，其它節(jié)點在達到市政標準溫度時所需的最短時間t_XY，X表示各個被關斷的節(jié)點，Y表示其下游節(jié)點。例如，上述5個節(jié)點從上游至下游依次排列，在依次關斷上述5個節(jié)點時，得到上游節(jié)點關斷影響下游節(jié)點到達市政標準溫度的最短時間如下，該最短時間可以在各節(jié)點之間形成如圖3所示的拓撲圖，該拓撲圖不考慮關斷下游節(jié)點對上游節(jié)點的影響。在圖3中，各節(jié)點旁邊括號內的時間為所述最長時間T_X，兩個節(jié)點之間連線上的時間為所述最短時間t_XY。

如圖3所示：

關斷A節(jié)點時，B節(jié)點達到市政標準溫度的最短時間t_AB＝5min，t_AC＝10min，t_AD＝8min，t_AE＝15min；

關斷B節(jié)點時，C節(jié)點達到市政標準溫度的最短時間t_BC＝15min，t_BD＝20min，t_BE＝25min；

關斷C節(jié)點時，D節(jié)點達到市政標準溫度的最短時間t_CD＝25min，但經過足夠長的時間E節(jié)點始終未達到市政標準溫度(由步驟41′也可知，關斷C節(jié)點對E節(jié)點的流量補償為0)，因此t_CE＝∞(無窮大)；

關斷D節(jié)點時，經過足夠長的時間E節(jié)點始終未達到市政標準溫度(由步驟41′也可知，關斷D節(jié)點對E節(jié)點的流量補償為0)，因此E節(jié)點達到市政標準溫度的最短時間t_DE＝∞(無窮大)。

上述的最長時間T_X和最短時間t_XY可以在一次關斷節(jié)點的操作中全部得到，也可以在兩次關斷節(jié)點的操作中分別得到。

與流量補償比重類似，所述最短時間t_XY也可以表征節(jié)點間的耦合程度，所述最短時間t_XY越小表明耦合程度越大。關斷與溫度最有利節(jié)點耦合程度大的節(jié)點可以使流量盡可能地補償給該溫度最不利節(jié)點，并且可以使該溫度最不利節(jié)點的現實溫度得到盡可能快的提升。

步驟43、依據所述最短時間，選擇包含所述溫度最有利節(jié)點和溫度最不利節(jié)點的耗時最短路徑，并依據所述耗時最短路徑確定節(jié)點關斷方案，以使所述溫度最不利節(jié)點達到溫度動態(tài)平衡。

該耗時最短路徑實質上為與溫度最不利節(jié)點具有最佳耦合程度的路徑，由于上述最短時間t_XY可以表征耦合程度，時間越短，表明耦合程度越強。兩個節(jié)點之間的耦合程度越強，說明其中一個節(jié)點關斷后，對另一個節(jié)點的流量變化影響越大。因此，通常情況下，與一個節(jié)點的耦合程度最強的節(jié)點如果不是溫度最不利節(jié)點的話，希望將該耦合程度最強的節(jié)點也同時關閉，以最大程度的增加溫度最不利節(jié)點的流量。

在通過上述步驟41-43使當前的溫度最不利節(jié)點達到溫度動態(tài)平衡之后，可循環(huán)重復執(zhí)行步驟41-43，使管網單元內的各個節(jié)點均達到溫度動態(tài)平衡。

在該步驟43下執(zhí)行HeartBleeding算法，以獲得使所述溫度最不利節(jié)點達到溫度動態(tài)平衡的耗時最短路徑。該算法具體如下：

步驟431、首先，將所述溫度最有利節(jié)點納入所述耗時最短路徑中；

步驟432、接著，在所述最短時間中選擇以所述溫度最有利節(jié)點作為始端的最小時間路徑，并將該路徑納入所述耗時最短路徑中；

步驟433、之后，選擇與已經納入到所述耗時最短路徑中的節(jié)點相通的、且不與已經納入到所述耗時最短路徑中的路徑構成閉合回路的最小時間路徑，并將該路徑納入所述耗時最短路徑中；此步驟將循環(huán)執(zhí)行，這樣符合條件的路徑將被相繼添加到所述耗時最短路徑中。

步驟434、當所述最不利節(jié)點被納入到所述耗時最短路徑中之后，結束選擇。

確定好所述耗時最短路徑之后，執(zhí)行下述步驟435，以確定節(jié)點關斷方案：

步驟435、在與所述耗時最短路徑包含的各節(jié)點對應的所述最長時間內，同時關斷相應的節(jié)點。

舉例而言，當確定最上游的A節(jié)點為溫度最有利節(jié)點、最下游的E節(jié)點為溫度最不利節(jié)點時，依據步驟431-434介紹的方法，首先將A節(jié)點納入所述耗時最短路徑中，之后根據圖3顯示的拓撲圖，將以A節(jié)點作為始端的最小路徑AB納入所述耗時最短路徑中，之后依據同樣的原理將最小路徑BC納入所述耗時最短路徑中，最后納入E節(jié)點。

依據上述耗時最短路徑確定的關斷方案為：首先，A、B、C三個節(jié)點同時關斷1min，之后C節(jié)點打開；接著，A、B節(jié)點同時關斷4min，之后B節(jié)點打開；最后，A節(jié)點再單獨關斷5min，之后再打開。這樣，A、B、C三個節(jié)點的關斷時間均未超過其對應的所述最長時間T_X，并且在與各節(jié)點對應的最長時間內，同時關斷相應的節(jié)點，可以最大限度的降低其他節(jié)點的耦合影響，使溫度最不利節(jié)點E的流量得到最大限度的補償，并使其現實溫度得到最大限度的提升。例如，在將路徑AB納入所述耗時最短路徑之后，接著納入路徑BC，而不是納入路徑BE，是因為關斷B節(jié)點，使得C節(jié)點獲得的流量補償大于E節(jié)點獲得的流量補償，因此將路徑BC納入之后同時關閉C節(jié)點有利于提高E節(jié)點的流量補償。

以下給出上述算法的偽代碼：

在具有N個節(jié)點的管網單元所形成的拓撲圖中：

O：＝耗時最短路徑

For i：＝1 to N-2

開始執(zhí)行

C：＝與O內部的節(jié)點相通、且添加到O內部的不與已經納入到O中的路徑構成閉合回路的最小時間路徑

O：＝添加了C的最新的耗時最短路徑

結束：i：＝N-2，最終得到耗時最短路徑。

按照以上方式最終得出：

綜合而言，本實施例2在通過實施例1介紹的方法不能達到供暖管網的流量動態(tài)平衡、或者僅能達到流量動態(tài)平衡而無法達到溫度動態(tài)平衡的前提下，并且在不增加上一級管網為其分配的總流量的條件下，利用各個節(jié)點之間的耦合影響，在預定時間內，關斷至少一個節(jié)點以補償其它節(jié)點的流量，使管網單元內的各個節(jié)點達到溫度動態(tài)平衡。這樣不會增加管網單元的整體熱消耗，節(jié)約了能源。

如圖4所示，本實用新型實施例提供了一種供暖管網的動態(tài)平衡系統(tǒng)，在所述供暖管網中一個管網單元包括多個節(jié)點，則所述系統(tǒng)包括：

熱表401，在每個節(jié)點處設置一個熱表401，熱表401電連接至管網動態(tài)平衡控制器420，并用于采集對應節(jié)點的流量數據；

閥門403，在每個節(jié)點處設置一個閥門403，閥門403連接在供水管路上，并且閥門403電連接至管網動態(tài)平衡控制器420，閥門403根據管網動態(tài)平衡控制器420的指令控制自身的開度。

管網動態(tài)平衡控制器420，包括流量動態(tài)平衡控制單元421，所述流量動態(tài)平衡控制單元421與熱表401和閥門403電連接，用于：確定管網單元內每一節(jié)點的現實流量分布；將每個節(jié)點的現實流量與正常流量相比較，確定管網單元內的流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點，其中，流量最有利節(jié)點的現實流量大于正常流量，流量最不利節(jié)點的現實流量小于正常流量；調節(jié)流量最有利節(jié)點和流量最不利節(jié)點的流量，使管網單元內的各個節(jié)點均達到正常流量，實現供暖管網的流量動態(tài)平衡。

其中，熱表401用于監(jiān)測每個節(jié)點管道的熱工性能，包含：瞬時冷量，累計熱量，瞬時熱量，瞬時流速，累計流量，管道供水溫度，管道回水溫度等。本實施例中，主要利用熱表401監(jiān)測節(jié)點的實際瞬時流量(即現實流量)。閥門403為電動閥門，接收來自管網動態(tài)平衡控制器420的閥門開度信息，通過改變閥門403的開度實現對各節(jié)點的管道的瞬時流量調控。所述管網動態(tài)平衡控制器420與所述熱表401通過RS485總線連接。管網動態(tài)平衡控制器420與熱表401進行實時熱功性能數據交互，并接收來自管理中心(通過網絡集中交換機440銜接)發(fā)送出的額定瞬時流量信息(即正常流量)，通過采集到的實際瞬時流量與額定瞬時流量進行比對，將控制結果轉化為電動閥門的開度信息，從而實現對每個節(jié)點用熱的動態(tài)平衡。

在圖4所示的實施例中，所述系統(tǒng)還包括總閥門430，總閥門430與管網動態(tài)平衡控制器420電連接，用于增加或減少所述管網單元的總流量。這是在上級管網為管網單元分配的流量不足或過剩時使用的。

并且，在圖4所示的實施例中，所述系統(tǒng)還包括網絡集中交換機440，網絡集中交換機440與管網動態(tài)平衡控制器420通過網絡連接，接收并保存管網動態(tài)平衡控制器420控制的各節(jié)點流量數據和閥門開度數據。其中，所使用的網絡可以為無線網絡或有線網絡。

在上述供暖管網動態(tài)平衡系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括溫控器402，所述管網動態(tài)平衡控制器420還包括溫度動態(tài)平衡控制單元422，溫度動態(tài)平衡控制單元422與溫控器402和閥門403電連接，溫控器402用于采集對應節(jié)點的溫度數據，溫度動態(tài)平衡控制單元422用于在預定時間內，關斷至少一個節(jié)點以補償其它節(jié)點的流量，使管網單元內的各個節(jié)點達到溫度動態(tài)平衡。

圖5為依據圖4所示的供暖管網動態(tài)平衡系統(tǒng)進行具體布置的示例圖，在圖5中，部分零部件如溫控器402、流量動態(tài)平衡控制單元421、溫度動態(tài)平衡控制單元422等未顯示。

對所公開的實施例的上述說明，目的是使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。