1.一种多用户热泵测控网结构及数据驱动控制系统,其特征在于,包括多用户热泵测控网(1)、网络动态行为关联分析模块(2)、系统故障模式评估及响应模块(3)、网络数据驱动调控模块(4)和人机界面(5);
所述多用户热泵测控网(1)包括物理网结构和信息网结构,所述物理网结构包括压缩机、冷凝器、蒸发器、压缩机和阀等节点及节点间的物理连接,所述信息网结构包括温度、压力传感器、流量计及执行器等节点及节点间的逻辑连接;
所述网络动态行为关联分析模块(2)对多用户热泵测控网络的整体动态行为进行分析,采用持久性图编码信息特征,挖掘数据序列云图中包含的拓扑信息,评估网络拓扑结构与系统动态行为的关联性;
所述系统故障模式评估及响应模块(3)基于不同操作条件(启动、关闭、负载变化)下系统的响应特性,甄选系统故障模式(传感器失效、管道堵塞、执行器故障)的特征参数,量化评估系统在节点及连接故障时的连通性损失,向调控系统传递信号;
所述网络数据驱动调控模块(4)包括数据时序间因果分解模块、网络驱动因子分析模块、故障诊断调控模块、用户交互管理模块和执行装置;所述数据时序间因果分解模块采用经验模态分解方法和希尔伯特‑黄变换求解瞬时相位相干性,分析时序间因果关系及强度;
所述网络驱动因子分析模块结合因果分解的结果,基于主成分分析与相关性分析的数据挖掘方法,对网络系统的主要驱动因子进行分析,量化环境参数和运行参数对系统的影响并识别主要驱动因素,通过所述主成分分析提取数据中的主要特征,减少数据测试量,提高数据传输效率,利用所述相关性分析识别参数间的相关性并筛选出相关参数,所述相关参数与换热量、性能系数和输入功率相关性度不低于0.5;所述故障诊断调控模块结合所述系统故障模式评估及响应模块(3)传递的信息,识别故障位置并传输至调控系统;所述用户交互管理模块再次对结果判断,向调控系统发出调控指令,通过执行装置进行调控;
所述人机界面(5)提供一种方便人们查看系统状态,控制热泵系统运行,查看分析结果的可视化工具。
2.根据权利要求1所述的一种多用户热泵测控网结构及数据驱动控制系统,其特征在于:所述基于主成分分析与相关性分析的数据挖掘方法包括以下步骤:(一)选取以下热泵系统在过程正常运行中的实际数据输入变量值:进风干球温度,进风湿球温度,进风相对湿度,使用侧进口温度,使用侧出口温度,使用侧进出口温差,使用侧三通阀后温度,使用侧流量,使用侧进出口压差,冷却塔回水温度,被试机A相电压,被试机B相电压,被试机C相电压,被试机平均电压,被试机A相电流,被试机B相电流,被试机C相电流,被试机平均电,输入功率,功率因数,电源频率,大气压,高压,低压,板换出一,板换出二,分配进,吸气,排气,压油,上进风,下进风,上出风,下出风的数据,水侧换热量,性能系数,水阻力的数据;
(二)对变量进行初步筛选,去除没有变化的变量,去除其他几个变量的衍生的变量,以及影响热泵运行状态比较小的环境变量;
(三)将原始输入数据标准化,利用标准化后的变量数据进行主成分分析,处理输入变量值:原始数据矩阵为:
按照如下方法对原始数据进行标准化处理:
其中,
(四)计算样本数据相关系数矩阵,假定原始数据标准化后仍用X表示,则经标准化处理后数据的相关系数为:其中,
(五)计算相关系数矩阵R'的特征值(λ1,λ2,…,λp),相应的特征向量:ai=(ai1,ai2,…,aip),i=1,2,p
(六)选择重要主成分,写出主成分表达式,贡献率就是指某个主成分的方差占全部方差的比重,即某个特征值占全部特征值合计的比重:贡献率越大,说明主成分所包含的原始变量的信息越强,主成分个数k的选取由主成分的累计贡献率决定,要求累计贡献率达不低于85%;
(七)分析输入变量数据间的相关性,利用皮尔逊相关系数γ来表述二者之间关系的程度,其定义如下所示:式中:fi为第i个样本f; 为样本f的均值,gi为第i个样本,为样本g的均值;
所述相关性分析采用以下相关性程度判断标准:
当0.7≤γ|<1,变量f和g高度相关;
当0.4≤γ|<0.7,变量f和g中等相关;
当0.2≤γ|<0.4,变量f和g低度相关;
当γ|<0.2,变量f和g极低相关或接近零相关。