中国水利水电第十四工程局有限公司李涛获国家专利权
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龙图腾网获悉中国水利水电第十四工程局有限公司申请的专利基于超图网络的地下洞室群梯度调压智能通风方法和系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119102721B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411454430.0,技术领域涉及:E21F1/00;该发明授权基于超图网络的地下洞室群梯度调压智能通风方法和系统是由李涛;何品杰;林鹏;安瑞楠;向才华;卿勇;孔买群;窦智飞;毛小涛;张毕兴;朱洵;邓航;田刚;李章勇设计研发完成,并于2024-10-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于超图网络的地下洞室群梯度调压智能通风方法和系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于超图网络的地下洞室群梯度调压智能通风方法和系统,包括建立通风系统超图结构、采用卷积神经有向超图聚合方法,将监测数据转化为管段需风量求解参数输入,赋予模型更有效的联调特征;采用通风网络解算技术及响应效率联调方法,求解最优的风网解算结果;联调控制策略上,提出不同目标要求下的通风控制目标曲线,建立基于深度确定性策略梯度强化学习算法的控制策略,结合各节点计算数据与目标控制数据偏差,建立标准库、判据库及规则库等,形成从动力到末端的风机‑风阀‑风门耦合分级联控指令;通风控制系统及装备上,采用“端‑边‑云”架构,包括通风监测系统、网络分析系统和控制优化系统,实现智能通风系统动态调控闭环。
本发明授权基于超图网络的地下洞室群梯度调压智能通风方法和系统在权利要求书中公布了:1.一种基于超图网络的地下洞室群梯度调压智能通风方法,其特征在于,包括以下步骤: 1、通风系统图与超图结构构建,包括以下步骤: S1、超图结构的构建:首先,构建通风系统的基础图结构,然后,引入超图概念表征通风调节过程中发展空间流体关联,用有向超边描述两个节点集之间的有向关系; S2、超图矩阵:使用超图矩阵定义节点集和超边集的关系,所述超图矩阵的表达式如下: G={VH,EH,VD,ED,X,W}, 其中,VD表示普通图D的节点集,且VD={v1,...,vn}包含图D中n个节点,ED表示普通图D的边集,且ED={e1,...,em}包含图D中m个边,VH表示超图H的节点集且VH={v1,...,vn},EH为超图H的超边集且EH={E1,...,Ek},X表示节点的特征矩阵,W表示权重矩阵; 所述超边集EH中每个超边描述Tk和Hk两个子集之间的关系:Ek=Tk,Hk, 其中,Tk表示有向边超边的尾集且Tk={vT1,...,vTk},Hk表示有向边超边的头集且Hk={vH1,...,vHk}; 所述Tk和Hk为ED的子集,超图关联矩阵如下式所示: B=bijm*n 其中,B表示超图关联矩阵,bij表示节点vi与超边Ej之间的关系,m表示超图H中节点的数量,n表示超图H中超边的数量,vi表示超图H中的第i个节点,Hj表示超边Ej的头集,Tj表示超边Ej的尾集,Ej表示超图H中的第j个超边集; S3、卷积算法与超图聚合:将卷积算法与超图聚合过程结合,聚合的过程包括:节点信息聚合和超边信息聚合,所述节点信息聚合具体为:根据联调灵敏度,将每个节点的所有邻近节点的特征向量加权求和,形成头集和尾集表征向量,并通过门机制对节点信息进行聚合,最终得到有向超边的表征向量;所述超边信息聚合具体为:将所有头集相同的有向超边合并得到新的有向超边,将所述所有头集相同的有向超边的表征向量进行加权求和,得到对应节点的最终输出向量,最后,构建通风调节超图模型; 2、集合覆盖模型的优化监测布设,包括以下步骤: S4、集合覆盖模型的构建,包括:目标节点集合的确定和响应节点结合的构建,所述目标节点集合的确定具体为:通过查询通风调节图数据库中所有节点的性能属性,判定正常、异常、预警类别,筛选出超出偏差范围的待调目标节点;所述响应节点结合的构建具体为:选择节点间数据关联中的风量-风阻响应效率为调节依据,根据节点信息融合过程对应节点的输出向量矩阵,采用多级关系查询方法,检索出与目标节点集合中具有数据关联的节点,剔除不满足可调属性及正负相关属性的节点,构建响应节点集合; S5、监测点的优化布设,包括以下步骤: 步骤A:通过设置有害气体浓度突变的释放点,计算监测响应时间内释放点波及的节点范围,形成涉放集合; 步骤B:定义潜在的监测点,并计算潜在监测点有效监测范围,建立潜在监测点有效范围集合,并构建监测点超图元素; 步骤C:使用贪婪算法求解集合覆盖模型,选择最少的监测点布设,确保每个释放点的有效响应范围内至少有一个监测点; 3、通风网络解算及响应效率联调方法,包括以下步骤: S6、梯度调压模型构建,包括以下步骤: 步骤D:定义风量-风阻响应效率衰减率,量化风阻变化对风量的影响,通过幂函数拟合风量-风阻的响应效率曲线,计算响应效率的衰减率; 步骤E:设置风阻值的阈值,确定风量调节的敏感区域,并根据调风方案将调节方案细化到具体的分支上; S7、调风方案优化,包括以下步骤: 步骤F:筛选响应节点,并根据排序选择参与调节的节点集合,在响应效率约束内建立调风方案; 步骤G:若方案不满足目标要求,则选择更多的响应节点更新调风方案,直至将目标节点风量偏差降低至在偏差阈值内; 步骤H:每次迭代选择新的节点参与调节,形成新的调风方案,最终输出满足联调灵敏度要求的方案; 4、基于深度确定性策略梯度强化学习算法的控制策略:依据风量按需供给、分区个性化的控制原则,使用深度确定性策略梯度强化学习算法构建控制策略,通过模拟环境中的各个区域,对不同的供风需求进行个性化控制; 5、响应效率分析与调节,包括以下步骤: S8、风量-风阻响应效率矩阵的构建,包括以下步骤: 步骤I:定义风量-风阻响应效率,计算节点之间的风量变化与风阻扰动的关系,形成响应效率矩阵,使用迭代方法不断逼近最优解,最终得到整个通风网络的风量-风阻响应效率矩阵; 步骤J:构造迭代序列,在每次风量调节后重新计算响应效率,直至满足计算精度要求; S9、风机功率与风阻响应效率,包括以下步骤: 步骤K:分析风机功率与风阻之间的响应关系,定义风机功率变化对风阻变化的灵敏度,形成风机功率-风阻响应效率矩阵,选择功率灵敏度低的分支作为风阻调节分支; 步骤L:分析二阶风网响应效率,量化调节分支之间的相互影响,构建三维矩阵,计算不同分支之间的互相关系,确保调节过程中各分支的协调性。
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