隧道消防用水电伴热加热优化方法、系统、设备及介质

本发明涉及隧道消防，特别是涉及一种隧道消防用水电伴热加热优化方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、在过去，蒸汽伴热始终是一种主要的保温方式。其工作原理是通过蒸汽伴热管道散热以补充被保温管道的热损失。由于蒸汽的散热量不易控制，其保温效率始终处于一个较低的水平。随着工业发展的需要，70年代末80年代初，包括能源业在内的很多工业部门已广泛推行了电伴热技术，以电伴热全面代替蒸汽伴热。电伴热技术发展至今，已由传统的恒功率伴热发展到以导电塑料为核心的自控温电伴热，不管是传统的恒功率电伴热技术还是如今的自控温电伴热技术，其电能使用效率都比较低下。例如，为了保证管道内的温度，恒功率电伴热带技术需要不断的关停来补充管道的热损失，这是一种极不经济的行为。而自控温电伴热带技术则需要更长时间处于开启状态，其控温效果只是通过简单的物理感知来实现的，因此并不能很好的节省电能。因此，亟需提出一种切实可行的电伴热带控制优化方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种隧道消防用水电伴热加热优化方法、系统、设备及介质，能够实现电能的高效利用，以及起到节能减排的作用，并且符合未来高原高寒环境下隧道消防用水电伴热加热技术发展的需求。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种隧道消防用水电伴热加热优化方法，包括：

4、获取隧道消防的关联数据；所述关联数据包括用水时间、物理网络、环境温度和管道内水体温度；

5、根据所述关联数据构建时间-环境温度-管道内水体温度网络模型；所述时间-环境温度-管道内水体温度网络模型中的节点是通过对所述用水时间进行离散化处理确定的；

6、基于所述时间-环境温度-管道内水体温度网络模型，构建目标函数；

7、根据所述目标函数和条件约束构建电伴热加热优化模型，并利用所述电伴热加热优化模型进行加热时间控制。

8、可选地，根据所述关联数据构建时间-环境温度-管道内水体温度网络模型，包括：

9、对所述用水时间进行离散化处理，将每一时间点的物理网络上的节点进行复制，创建时空网络节点，并对所述时空网络节点进行扩维，将状态维设置为管道内水体温度，并结合所述环境温度构建时间-环境温度-管道内水体温度网络模型。

10、可选地，对所述用水时间进行离散化处理，具体包括：

11、在时间维上采用固定步长的时间切片将连续时间离散成不同的时刻点，相邻时刻点之间的时间切片长度设为δ。

12、可选地，所述目标函数，具体包括：

13、

14、其中，表示电伴热开启时消耗的电能；表示每次开启时的启动电损耗；p表示电伴热装置的功率；q表示一次开启电伴热装置时的电损耗；tij表示i时刻到j时刻之间的时间段；xij表示tij时间段内电伴热装置的状态，等于1表示开启状态；x01表示最开始阶段电伴热装置的状态；xjk表示j时刻到k时刻之间的时间段内电伴热装置的状态。

15、可选地，所述条件约束，具体包括：

16、t上升-δt下降≥tmin

17、

18、t上升≤tmax

19、其中，t上升表示加热时管道内水体温度升高到的温度值；δt下降表示管道内水体温度下降的温度范围；tmin表示水体最低温度，不低于水体的凝固点；tij表示i时刻到j时刻之间的时间段；td表示模型运行时间；tmax表示最高加热温度，由管道内外温差所决定。

20、本发明还公开了一种隧道消防用水电伴热加热优化系统，包括：

21、数据采集?？?，用于获取隧道消防的关联数据；所述关联数据包括用水时间、物理网络、环境温度和管道内水体温度；

22、网络模型构建?？?，用于根据所述关联数据构建时间-环境温度-管道内水体温度网络模型；所述时间-环境温度-管道内水体温度网络模型中的节点是通过对所述用水时间进行离散化处理确定的；

23、目标函数构建?？?，用于基于所述时间-环境温度-管道内水体温度网络模型，构建目标函数；

24、电伴热加热控制?？?，用于根据所述目标函数和条件约束构建电伴热加热优化模型，并利用所述电伴热加热优化模型进行加热时间控制。

25、本发明还公开了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据上述的隧道消防用水电伴热加热优化方法。

26、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的隧道消防用水电伴热加热优化方法。

27、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

28、本发明公开了一种隧道消防用水电伴热加热优化方法、系统、设备及介质，所述方法包括获取隧道消防的关联数据；其中，关联数据包括用水时间、物理网络、环境温度和管道内水体温度；根据关联数据构建时间-环境温度-管道内水体温度网络模型；时间-环境温度-管道内水体温度网络模型中的节点是通过对用水时间进行离散化处理确定的；基于时间-环境温度-管道内水体温度网络模型，构建目标函数；根据目标函数和条件约束构建电伴热加热优化模型，并利用电伴热加热优化模型进行加热时间控制。本发明能够实现电能的高效利用，以及起到节能减排的作用，并且符合未来高原高寒环境下隧道消防用水电伴热加热技术发展的需求。

技术特征：

1.一种隧道消防用水电伴热加热优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的隧道消防用水电伴热加热优化方法，其特征在于，根据所述关联数据构建时间-环境温度-管道内水体温度网络模型，包括：

3.根据权利要求2所述的隧道消防用水电伴热加热优化方法，其特征在于，对所述用水时间进行离散化处理，具体包括：

4.根据权利要求1所述的隧道消防用水电伴热加热优化方法，其特征在于，所述目标函数，具体包括：

5.根据权利要求1所述的隧道消防用水电伴热加热优化方法，其特征在于，所述条件约束，具体包括：

6.一种隧道消防用水电伴热加热优化系统，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1-5中任一项所述的隧道消防用水电伴热加热优化方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的隧道消防用水电伴热加热优化方法。

技术总结
本发明公开一种隧道消防用水电伴热加热优化方法、系统、设备及介质，涉及隧道消防技术领域。所述方法包括：获取隧道消防的关联数据；关联数据包括用水时间、物理网络、环境温度和管道内水体温度；根据关联数据构建时间?环境温度?管道内水体温度网络模型；时间?环境温度?管道内水体温度网络模型中的节点是通过对用水时间进行离散化处理确定的；基于时间?环境温度?管道内水体温度网络模型，构建目标函数；根据目标函数和条件约束构建电伴热加热优化模型，并利用电伴热加热优化模型进行加热时间控制。本发明能够实现电能的高效利用，以及起到节能减排的作用，并且符合未来高原高寒环境下隧道消防用水电伴热加热技术发展的需求。

技术研发人员：李世威,谢流舟,钟罡龙,王济森,初蕾,刘琨
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24