本发明涉及集中供热控制技术和通信及仿真，尤其涉及综合室外温度影响下的集中供热半实物实时仿真控制系统。
背景技术：
1、集中供热系统是通过热源向多个用户输送热能的方式，广泛用于城市及大型建筑群的冬季供暖。传统系统由于固定供热参数，难以根据室外温度变化进行动态调整，导致能源利用效率低、用户舒适度不高等问题。、
2、半实物仿真技术结合了计算机仿真和实际设备操作的优点，通过计算机模拟供热系统各部分(如热交换站、管道、用户设备)，并与实际设备进行实时数据交互，实现逼真模拟与控制。然而，现有研究多关注某一方面的优化，未能形成完整的控制系统设计。
3、室外温度是影响供热系统运行的重要因素，随温度变化用户热需求也在变化。如果系统不能及时调整供热参数，会导致供热不足或过度，影响用户体验并浪费能源。
4、为解决这些问题，本专利提出了一种结合室外温度影响的集中供热半实物实时仿真控制系统。通过建立详细的二次网供回水管道、散热器及住户端模型，并结合实际设备的实时数据交互，实现动态控制，提升系统运行效率和用户舒适度，具有重要的应用价值和推广前景。
5、目前的集中供热系统设计存在以下问题：
6、1.缺乏集成化仿真：传统的供热系统设计通常依赖于独立的控制设备和手动调试，缺乏集成化的仿真工具。这使得在设计和调试阶段难以预见系统性能，导致调试时间长、成本高。
7、2.数据交互不及时：传统系统中的数据交互通常依赖于单向或低频率的数据采集和传输，无法实现实时监控和控制。这会导致系统响应速度慢，难以快速调整控制参数。
8、3.调试与优化复杂：由于缺乏仿真支持，传统系统的调试与优化需要在实际设备上进行，过程复杂且容易出错，且一旦发现问题需要进行多次调整，效率低下。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种综合室外温度影响下的集中供热半实物实时仿真控制系统，包括：
2、换热站控制系统，用于基于一次网供回水管道以及二次网供回水管道的物理参数，对换热站循环调节装置进行控制；
3、热量仿真模型，用于考虑室外温度变化对室内温度的影响，基于换热站控制系统的一次网供回水管道的输出，实现对二次网供回水管道、散热器和住户端的热量情况进行仿真，并将热容量仿真结果传送所述换热站控制系统；
4、上位机，用于基于所述换热站控制系统提供的一次网供回水管道以及二次网供回水管道的物理参数以及换热站循环调节装置参数以及热容量仿真结果，形成换热站的参数监控界面、循环调节装置控制界面和参数报警界面。
5、进一步地：所述换热站循环调节装置包括电动调节阀、循环泵、补水泵、泄压电磁阀和给水电磁阀；
6、所述换热站控制系统包括：
7、温度传感器，用于采集一次网供回水管道以及二次网供回水管道的温度；
8、压力传感器，用于采集一次网供回水管道以及二次网供回水管道的压力；
9、流量传感器，用于采集一次网供回水管道以及二次网供回水管道的流量；
10、模拟量输入模块：接收所述温度传感器传送的温度信号、所述压力传感器传送的压力信号及所述流量传感器传送的流量信号；
11、plc控制器，接收所述模块量输入模块传送的温度信号、压力信号流量信号，生成对电动调节阀、循环泵、补水泵、泄压电磁阀和给水电磁阀的控制信号；
12、数字量输入模块：用于接收所述plc控制器传送的电动调节阀、循环泵、补水泵、泄压电磁阀和给水电磁阀的控制信号；
13、数字量输出模块：用于将所述数字量输入模块传送的电动调节阀、循环泵、补水泵、泄压电磁阀和给水电磁阀控制信号进行输出；
14、模拟量输出模块：用于将所述模拟量输入模块传送的温度信号、压力信号及流量信号进行输出；
15、mcgs触摸屏，用于对所述plc控制器的控制输入和控制输出进行显示。
16、进一步地：所述上位机采用kingscada通过ioserver，实现与换热站系统数据传输。
17、进一步地：所述上位机采用kingscada通过ioserver，实现与换热站系统数据传输的过程如下：
18、s21：打开组态王kingscada软件，创建一个新的ioserver应用，配置应用中使用的plc控制器，并设置其通讯参数，包括ip地址、端口号和通讯协议；根据plc控制器变量地址，导入ioserver建立内部变量，确保每个变量都有唯一的名称和正确的数据类型；
19、s22：在kingscada软件应用中定义全局变量，包括内存变量和i/o变量，内存变量用于存储应用运行过程中需要使用的临时数据，i/o变量用于与实际硬件设备进行数据交互，定义内存变量和i/o变量时，需要指定变量名称、数据类型、初始值属性；
20、s23：在kingscada软件中定义数据点，包括温度、压力、流量监测参数，以及循环泵、调节阀控制信号，将温度、压力、流量监测数据点与内存变量进行映射；所述参数监控画面，通过添加实时数据显示、历史数据记录、报警和趋势图表功能实现参数监控；
21、s24：所述参数报警界面，通过设定各个监测参数的报警阈值，当某个参数超出正常范围时，会触发报警，并记录事件日志，编写事件处理脚本，定义在不同报警状态下的响应措施，并自动调整控制参数及发送通知邮件；
22、s25：实现通过kingscada软件的远程控制功能进行远程操作；
23、配置数据存储功能，将监测数据定期保存到数据库中，后续进行数据分析和报表生成。
24、进一步地：所述热量仿真模型包括：
25、二次管网的供水网管热容量模型和回水网管的热容量模型，用于对二次管网将热量从换热站输送到住户端的热容量情况进行仿真；
26、散热器的热容量模型，用于基于所述二次管网的供水网管和回水网管的热容量模型对以地热管盘作为散热器的热容量情况进行仿真；
27、住户端的热容量模型，用于考虑室外温度变化对室内温度的影响，基于散热器热容量模型对住户端的热容量情况进行仿真。
28、进一步地：所述基于换热站控制系统的一次网供回水管道的物理参数，实现对二次网供回水管道、散热器和住户端的热量情况进行仿真的过程如下：
29、基于simulink仿真软件，编辑二次管网的供水网管和回水网管热容量模型、散热器的热容量模型和住户端的热容量模型的参数并调用上述模型的参数，
30、在plc器中配置opc通信功能，设置plc控制器与opc服务器之间的通信参数；
31、在simulink仿真软件中添加opc客户端模块，配置与opc服务器的连接参数，如服务器ip地址、端口号和通信协议；
32、通过opc通信协议，实时传输plc收集的温度、流量数据传送到热量仿真模型；在simulink中运行热量仿真模型，监测和分析二次网供回水管道、散热器和住户端的运行状态，进行仿真分析和优化调整。
33、本发明提供的一种综合室外温度影响下的集中供热半实物实时仿真控制系统设计，通过集成化仿真与实际控制：将simulink的仿真能力、plc的实际控制能力和kingscada的数据监控能力结合，提供一个集成化的平台，实现仿真、控制和监控的一体化，减少调试时间和成本。
34、实时数据交互与监控：使用opc等通信协议，实现simulink、plc和kingscada之间的实时数据交互和监控，确保数据一致性和实时性，提高系统响应速度和控制精度。
35、半实物仿真技术：通过半实物仿真技术，将仿真模型与实际设备部分结合，使得控制系统在仿真阶段就能够处理实际设备的响应和行为，提高系统预测的准确性，降低调试成本和时间。
36、本技术具有以下优点：
37、综合优化控制：通过集成simulink仿真、plc控制和kingscada监控，实现了从设计、仿真到实际运行的全流程优化控制。提高了系统整体效率和性能，减少了能源消耗和运行成本。
38、闭环反馈控制：利用实时数据交互和反馈机制，实现了系统的闭环控制，使得控制策略可以根据实时数据动态调整。增强了系统的灵活性和响应能力，提升了控制精度和稳定性。
39、模块化与可扩展性：系统采用模块化设计，各个组件(如热交换器、泵、阀门等)可以独立建模和优化，易于扩展和维护。简化了系统维护和升级过程，提高了系统的可扩展性和适应性。
1.一种综合室外温度影响下的集中供热半实物实时仿真控制系统，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种综合室外温度影响下的集中供热半实物实时仿真控制系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种综合室外温度影响下的集中供热半实物实时仿真控制系统，其特征在于：所述上位机采用kingscada通过ioserver，实现与换热站系统数据传输。
4.根据权利要求3所述的一种综合室外温度影响下的集中供热半实物实时仿真控制系统，其特征在于：所述上位机采用kingscada通过ioserver，实现与换热站系统数据传输的过程如下：
5.根据权利要求3所述的一种综合室外温度影响下的集中供热半实物实时仿真控制系统，其特征在于：所述热量仿真模型包括：
6.根据权利要求5所述的一种综合室外温度影响下的集中供热半实物实时仿真控制系统，其特征在于：所述基于换热站控制系统的一次网供回水管道的物理参数，实现对二次网供回水管道、散热器和住户端的热量情况进行仿真的过程如下：
