[發明專利]一種邊云協同的供水設備能耗監測與能效評價系統和方法

有效

• 申請號: 202010099925.1
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111273622B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 張元禾;任江洪;王俊;白帆;謝艷;盧利利;周光明;高明輝;岳敏;韓興連;陳思遠
• 申請（專利權）人: 重慶遠通電子技術開發有限公司;重慶大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

本發明公開一種邊云協同的供水設備能耗監測與能效評價系統和方法，通過邊緣計算裝置采集二次供水設備運行數據，并從中提取出能耗數據，實現對二次供水設備能耗狀態監測，同時將能耗數據傳輸到云平臺，能耗數據包括能耗特征數據和能耗狀態識別數據，能耗特征數據包括用能強度比數據的中位值、偏度值、15分位點值與85分位點值；云平臺對二次供水設備基于能耗特征數據進行能效評分，并形成評分列表進行顯示，以便直接觀看。本發明通過在邊緣計算裝置使用二次供水設備能耗狀態識別方法和能耗特征數據提取，大大降低了對通信帶寬以及云計算計算能力需求，實現了不依賴于獲得二次供水設備流量的二次供水設備能耗狀態檢測，提高了能耗監測效率。

技術領域

本發明涉及二次供水技術領域，特別涉及一種邊云協同的供水設備能耗監測與能效評價系統和方法。

背景技術

在現代城市中，由于建筑物樓層高且數量多，城市供水管網無法直接向高樓層供水，需要通過二次供水系統對供水加壓后向高樓層供水。二次供水設備是由三相異步電動機驅動的水泵系統，在控制系統管理下實現無人監管的不間斷工作。但由于控制系統自身設計、安裝、故障等原因，以及供水工況的復雜性，二次供水設備的能效偏低，造成大量的能源浪費。因此在二次供水監控系統中實現對其能耗狀況的監控，及時發現低能效設備，成為亟需實現的功能。

在目前已有的二次供水設備能耗監控的應用方案中，主要存在三個方面的問題：

1.能效的計算方法依賴流量數據，但現場的流量數據在現場實施環境中不一定能夠獲得或者獲得數據的準確性低。

目前的二次供水能效評測中，均需依賴設備供水流量進行設備用能效率的計算，在獲得流量實時數據后，可進一步計算每小時平均流量，并根據下式計算二次供水設備每小時輸出水量的獲得能量，也即二次供水設備的輸出能量：

其中ρ—液體密度(kg/m³),g—重力加速度(m/s²)，碐—流量(m³/s)，揚程(m)。再結合從多功能電表獲得的系統電能量輸入值，計算設備的整體效率。

常用的獲取流量方法有兩個：

(1)基于流量計獲取流量

該方法基于流量計的實時流量讀數。專利CN1094691570A中便使用了該方法。該方法的準確度高，但受限于是否安裝流量計。城市中大量的二次供水設備沒有安裝流量計，因此造成該方法無法使用。

(2)基于電表和水泵的流量功率曲線獲取流量

該方法采集二次供水水泵出口壓力，將壓力信號變換得到壓力信號的主頻f₁，進一步得到水泵泵軸頻率f₁和水泵的轉速n；根據水泵在額定轉速下的流量功率曲線Q-P計算得到水泵的流量Q。專利CN110230590A便采用了該方法。該方法非常依賴Q-P功率曲線的準確性。但設備運行多年后，泵的實際工況一般都明顯偏離了出廠時的Q-P曲線，因此該方法對老系統準確度較低。

因為以上所述的流量值獲取中存在的難題，造成以上方法在實踐中，特別是大規模二次供水設備的能效評測中具有較大的實施局限性。

2.對低能效(高能耗)設備的識別，主要依靠人力進行判斷。

當面向大量二次供水設備進行能效監控時，會產生大量的數據，目前主要依靠人工對能耗相關數據的趨勢進行觀察判斷，以發現能效低的設備。因為人觀察趨勢圖形的能力以及精力局限性，使及時發現異常低能效設備的可能性降低了。

3.云計算逐漸成為分布式二次供水設備能效監控的主流支撐架構，但因二次供水設備數量巨大，計算、通信以及整體可靠性成為制約進一步發展的重要因素