智能小区供水系统节能控制研究

【摘要】：近年来,宜居低碳的居住理念已逐步深入人心,智能小区以其安全舒适和节能高效的特点受到了人们广泛的关注。在智能小区监控系统中,供水系统是最重要的子系统之一,选择合理供水方式和控制方法是提高供水质量、节约能源、完善智能化管理进而提高住宅质量的重要手段。 本文以黑龙江省中小企业技术创新基金为背景,对智能小区供水控制做了相关的理论研究,并设计基于GPRS无线通信的供水监控系统,研发供水节能监控装置。 在各种小区供水方式中,变频调速供水是目前应用最为普遍的供水方式,本文首先就变频调速供水方式的节能原理进行分析,指出当供水压力与供水管阻特性匹配时,供水系统可以在保证供水可靠性的前提下最大程度地节约能源。 根据变频调速供水方式的节能原理,本文提出基于时用水量预测的分时变压供水方式。本文应用时间序列分析的预测方法对时用水量进行预测,利用对某小区历史时用水量进行仿真预测分析,通过误差分析可知这种预测方法满足供水系统的工程需要,然后依据预测值和管网特性设定出水口供水压力,并分析理论节能效果。 为了保证供水系统的稳定快速调节,本文应用遗传算法对供水系统模型辨识及PID控制器参数整定做了相关研究,在模型辨识部分与飞升曲线法所得结果进行比较,在PID控制器参数整定部分与Z-N法整定的动态响应特性进行比较,通过观察响应曲线,可知遗传算法的辨识精度更高,整定效果更好。 最后,本文进行工程应用设计开发,给出智能小区供水监控系统方案及总体规划,并按此方案开发监控中心管理软件、研制应用PLC和GPRS模块的供水节能装置,完成监控中心和供水节能装置的远程无线通信连接。 【关键词】：智能小区 供水节能 时用水量预测 遗传算法 GPRS通信
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究的目的和意义9-10
• 1.2 小区供水方式概述10-12
• 1.3 变频调速供水控制研究现状12-16
• 1.3.1 变频调速供水节能控制现状12-13
• 1.3.2 控制算法现状13-14
• 1.3.3 时用水量预测现状14-16
• 1.4 本论文的主要研究内容16-17
• 第2章 变频调速供水系统节能原理17-24
• 2.1 引言17
• 2.2 供水系统管阻特性17-18
• 2.3 供水系统水泵工作特性18-20
• 2.3.1 水泵效能参数18-19
• 2.3.2 水泵运行特性19-20
• 2.4 变频调速供水节能原理20-22
• 2.5 分时变压供水系统22-23
• 2.5.1 分时变压供水系统构成22
• 2.5.2 分时变压供水系统节能原理22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 基于时用水量预测的变压供水研究24-40
• 3.1 引言24
• 3.2 时间序列分析预测原理24-34
• 3.2.1 时间序列的预处理24-29
• 3.2.2 时间序列模型与参数估计29-34
• 3.3 时用水量预测34-39
• 3.3.1 时用水量预测模型34-36
• 3.3.2 仿真及分析36-38
• 3.3.3 分时段变压供水的压力设定值及理论节能效果38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 变频调速供水系统的控制算法40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 遗传算法基本原理40-42
• 4.3 基于遗传算法的供水系统模型辨识42-45
• 4.3.1 供水系统模型传递函数42
• 4.3.2 供水系统模型参数辨识42-45
• 4.4 PID 参数整定45-49
• 4.4.1 Z-N 法PID 参数整定45-47
• 4.4.2 遗传算法PID 参数整定47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 基于GPRS 无线通信的供水监控系统设计50-62
• 5.1 引言50
• 5.2 供水监控系统总体设计方案50-51
• 5.3 供水站节能装置的设计51-54
• 5.3.1 节能装置功能规划51-52
• 5.3.2 供水节能装置PLC 设计52-53
• 5.3.3 触摸屏界面设计53-54
• 5.4 监控中心软件设计54-57
• 5.4.1 监控中心的软件架构54
• 5.4.2 监控中心软件功能规划54-55
• 5.4.3 监控中心软件界面设计55-57
• 5.4.4 基于C/S 架构的远程访问57
• 5.5 监控中心与现场供水节能装置的GPRS 无线通信57-61
• 5.6 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与项目67-69
• 致谢69

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