[發明專利]基于TBB的并行遺傳算法蒸汽管網模型自動校準系統

無效

• 申請號: 201210338836.3
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102867090A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 馬湧;孫彥廣;于立業;蘇勝石;朱寅;徐化巖;曾玉嬌;張鵬飛
• 申請（專利權）人: 冶金自動化研究設計院;上海金自天正信息技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于蒸汽管網模型校準計算技術領域，特別是提供一種基于TBB?（Threading?Building?Blocks?)并行遺傳算法的蒸汽管網模型校準系統，實現了快速準確的管網模型計算精度校準辨識。

背景技術

在蒸汽管網實際運行過程中，由于蒸汽管網結構復雜，管壁粗糙度、管道保溫情況等難以準確取值，隨著其改造、老化、運行工況的改變，管網內的物理參數將不斷變化，計算誤差較大且無法進行在線測量。在管網模型計算過程中，壓降修正系數受到管壁物理特性、流體性質以及流態變化的影響，因此在動態過程中很難保證對管網壓降系數的較好估計。同時管道溫降修正系數和流量因子修正系數也需及時校準。為使管網模型計算結果更佳接近實際運行工況，并為管網的正常設計、運營、管理及壓力流量的實時控制和準確計量提供理論依據，管網模型系數校準便顯得非常重要。校準本質上就是在輸入輸出測量數據的基礎上求解系統模型或模型中未知參數的過程。蒸汽管網計算模型可廣泛地應用于蒸汽管網的分析、設計、運行和維護等方面。與蒸汽管網有關的投資等許多重大的決策也是以水力熱力模型為基礎的，因此需要管網水力熱力模型與管網實際運行盡可能吻合。但管網模型是模擬真實蒸汽管網運行的數學模型，無論模型多么復雜，它也只是對真實管網運行的近似估計。為了使模型的預測值跟實際值更為接近，需對蒸汽管網的模型進行校準。

管網模型校準是在建立耦合方程組的基礎上，采用合適的準則函數，利用不同的數值計算方法進行校準辨識。模型的校核是管網計算的重要部分，蒸汽管網耦合模型是基于管網監測點的壓力、流量進行校核。結合蒸汽管網的特點與計算需要，選擇節點壓力與管段流量作為監測數據，建立基于最小二乘原理的管網計算校準數學模型。數學模型的求解方法有遺傳算法、螞蟻算法、粒子群算法等通過迭代求解逐步逼近最優解。隨著計算機數值求解技術、自動控制技術的不斷完善和發展，管網模型自動校準成為可能。模型校準需要盡可能多的實測數據，并且保證測量數據相關性盡可能小，以減小辨識校正的誤差。

本發明將建立一種快速準確的蒸汽管網模型自動校準計算方法，可實時校核管網計算模型，從而使得管網模型計算更加準確，切合生產運行實際。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于TBB的并行遺傳算法蒸汽管網模型自動校準系統，實現了快速準確的蒸汽管網模型計算。使得管網模型計算更加準確，更加有助于對管網的分析和維護。用于模型校核的傳統優化數學模型一般都是利用節點壓力或者管段流量來進行校核，即在滿足管網本身的水力熱力平衡(包括壓降方程、溫降方程、節點連續性方程、能量方程以及虛環方程等)和參數本身的取值范圍的約束條件下，尋找最優的待校核參數取值。使得管網節點壓力或管道流量實測值與計算值之間的平方和所構成的目標函數值為最小。

本發明硬件系統包括關系數據庫服務器，實時數據庫服務器，應用服務器，工程師站。關系數據庫服務器與工程師站和應用服務器相連，應用服務器除與關系數據庫服務器相連外，還與實時數據庫和工程師站相連，保持三者之間數據交換。應用模塊包括關系數據庫，數據采集模塊，數據結果顯示模塊，水力熱力耦合計算模塊和管網模型自動校準模塊。其中數據結果顯示模塊部署在工程師站，管網耦合計算模塊和模型自動校準模塊部署在應用服務器，關系數據庫部署在關系數據庫服務器，數據采集模塊部署在實時數據庫。

關系數據庫是顯示模塊與耦合計算模塊、模型自動校準模塊之間的數據通訊媒介。耦合計算模型與自動校準程序將計算結果寫入關系數據庫，顯示模塊再從關系數據庫中讀出并予以顯示。

關系數據庫：存儲用于模型計算、模型校準、數據顯示的數據。包括管點信息，管段信息，水力熱力耦合模型計算結果，模型校準結果等信息。

數據采集模塊：由實時數據庫和現場采集儀表以及傳輸網絡組成；現場采集儀表將信息實時傳入實時數據庫中，并有數據采集模塊根據要求相管網耦合計算模型提供數據。

數據結果顯示模塊：數據接口部分，為模型計算提供數據輸入功能，包括讀取數據文件，直接讀取GIS信息功能；計算結果的顯示對模型計算結果實現多種方式顯示，包括圖表顯示和圖形顯示；