[發明專利]基于深度學習的復雜管道運行控制方法

有效

• 申請號: 201711124821.6
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107885085B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 陳特歡;蔡振宇
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

本發明提供基于深度學習的復雜管道運行控制方法，屬于管道運輸技術領域，特別涉及復雜管道運行控制方法。本發明首先在SCADA系統中建立面向控制的復雜管道模型；根據實時監測到的管網信息，結合用戶或工業上對管道的需求，確定需要運行控制的位置或管段；然后根據獲得的需要運行控制的位置或管段上的流量和壓力信息，判定采用基于深度學習方法的復雜管道開環控制策略還是采用基于深度學習方法的復雜管道閉環控制策略；按判定結果執行，最后融合信息，協調完成復雜管網的運行控制。本發明解決了現有技術不能有效合理的進行復雜管道運行控制，從而導致安全問題頻發、能源消耗較高、可靠運行時間短的問題。本發明可運用管道運輸。

技術領域

本發明屬于管道運輸技術領域，特別涉及復雜管道運行控制方法。

背景技術

管道是用管子、管子聯接件和閥門等聯接成的用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。實際工程中，根據管道布置與連接情況，將管道分為簡單管道與復雜管道兩類；簡單管道指管徑和流量沿程不發生變化的管道(沒有分支的等直徑管道)；復雜管道指管徑和流量沿程發生變化的管道(由兩條以上管道組成的管道系統)，復雜管道又可分串聯、并聯管道和枝狀、環狀管網等。在世界范圍內，復雜管道被廣泛用于水、石油、液化天然氣、液態化工產品等物料的供應與輸送。和其他大規模物料運輸方式相比，它具有高效、安全、易于管理等多項優點，是一種經濟、方便的運輸方式，因此在世界各國的物料運輸中占有重要地位。復雜管道不僅僅局限于宏觀的自來水供應系統、石油化工的長輸管道系統、城市排水系統、航空推動系統，甚至還涉及微觀的血液循環、微流體等領域。

復雜管道涉及戰略資源、經濟、民生、環保、醫學、生物等多個領域，擔負著能源供應、物資流動、能量交換、安全保障等許多重要的社會功能。然而在現行的復雜管道運行過程中，不能有效合理的進行運行控制，停泵等故障引起的水錘效應、管道能源的調度供應、微流體通道中粒子移動等問題頻頻發生；并且由于調度策略不合理，使復雜管道在穩定工作的條件下，泵、閥門等執行元件不必要的動作較多，導致復雜管道運行過程中的能源消耗過高，整個系統的可靠運行時間較短；如何有效地進行復雜管道的運行控制有著重大意義。

在復雜管道的運行和管理中，正確的運行控制策略是管道正常、安全運行的保障，如不能根據實際的管道運行參數做出正確的控制決策，從而觸發不合理的開停泵以及閥門開合，則有可能導致管道系統出現“水擊波”等比較嚴重的安全事故。同時，合理的管道運行控制策略也是減少管道能耗的有力保障。通過合理的優化調度策略，可以使管道在穩定工作的條件下，減少泵、閥門等執行元件不必要的動作，從而減少管道運行過程中的能源消耗，增加整個系統的可靠運行時間。而在微流體管道運行過程中，準確快速地控制溶液中大量粒子在微通道中到達指定區域，對石油煉化、海水淡化、藥物輸送有著巨大作用。因此，基于復雜管道的拓撲結構，設計邊界執行器(如閥門、泵)的最優運行控制策略，從而確保整個系統以高性能運行成為當前急需解決的問題。

發明內容

本發明為解決現有技術不能有效合理的進行復雜管道運行控制，從而導致安全問題頻發、能源消耗較高、可靠運行時間較短的問題，提供了基于深度學習的復雜管道運行控制方法。

本發明所述基于深度學習的復雜管道運行控制方法，通過以下技術方案實現：

步驟一、在SCADA系統中建立面向控制的復雜管道模型；

步驟二、SCADA系統根據實時監測到的復雜管網的流量信息、壓力信息、閥門以及泵的運行信息，結合用戶或工業上對管道的需求，確定需要運行控制的管網的位置或管段；

步驟三、根據步驟二中獲得的需要運行控制的位置或管段上的流量和壓力信息，判定采用基于深度學習方法的復雜管道開環控制策略還是采用基于深度學習方法的復雜管道閉環控制策略；

步驟四、根據步驟三中的判定結果執行基于深度學習方法的開環控制策略或者基于深度學習方法的閉環控制策略；

本步驟的執行過程具體包括：