边缘分析控制方法、及区域供冷供热控制系统与流程

本发明涉及控制领域，具体而言，涉及一种边缘分析控制方法、及区域供冷供热控制系统。

背景技术：

区域能源系统，也称区域供冷供热系统(dhc)，是为了给一定区域内多个建筑进行供冷或者供热，由专业的能源站集中制造冷水或者热水(蒸汽)，并通过管网进行集中供给的一种中央空调冷热源系统。这样在每个单体建筑内不必设置冷热源设备，只需建造管网。供给的冷热量一般用于制冷、取暖、生活热水、生产加工等等。与自来水、天然气、电力相似，dhc也可以看作一项城市基础设施。对于区域能源系统，降低运营成本、提高能源效率、提高运维效率都是重要的考虑因素。这就对自动控制系统的智慧化、稳定性和安全性提出了更高要求。

但是，目前对于区域供冷供热系统(dhc)主要在云端进行设备的控制，其控制过程受网络传输的影响，在网络传输不稳定时，对区域供冷供热系统(dhc)的检测、分析和控制的延迟较高，区域供冷供热系统的工作效率较低。

针对上述区域供冷供热系统的工作效率较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种边缘分析控制方法、及区域供冷供热控制系统，以至少解决区域供冷供热系统的工作效率较低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于区域供冷供热系统的边缘分析控制方法，所述区域供冷供热系统包括：边缘分析控制器、多个设备和多个传感器，其中，所述边缘分析控制器用于：采集所述区域供冷供热系统的运行数据，其中，所述运行数据包括：所述区域供冷供热系统中设备的运行参数，和所述区域供冷供热系统中传感器采集的环境参数；对所述运行数据进行分析，得到分析结果；基于所述分析结果，控制所述区域供冷供热系统中的设备。

进一步地，所述区域供冷供热系统中的设备和传感器具有不同的通信协议，采集所述区域供冷供热系统的运行数据包括：将使用不同通信协议的设备和传感器所采集的数据转换为标准协议的运行数据。

进一步地，对所述运行数据进行分析，得到分析结果包括：基于所述设备的运行参数和所述传感器采集的环境参数，建立结构化数据表，其中，每个所述结构化数据表用于记录同一设备所对应的所述运行参数和所述环境参数。

进一步地，对所述运行数据进行分析，得到分析结果包括：基于所述区域供冷供热系统中所述设备的运行参数，确定所述区域供冷供热系统的能耗。

进一步地，对所述运行数据进行分析，得到分析结果包括：基于所述区域供冷供热系统中所述设备的运行参数和所述传感器采集的环境参数，检测所述区域供冷供热系统中的设备是否故障。

进一步地，对所述运行数据进行分析，得到分析结果包括：基于所述区域供冷供热系统中所述传感器采集的环境参数，判断是否需要调整所述区域供冷供热系统中设备的运行参数；基于所述分析结果，控制所述区域供冷供热系统中的设备包括：在确定需要调整所述区域供冷供热系统中设备的运行参数的情况下，向网络控制器发出控制指令，其中，所述网络控制器用于对所述区域供冷供热系统中设备进行直接控制。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种区域供冷供热控制系统，包括：采集器，用于采集区域供冷供热系统的运行数据，其中，区域供冷供热系统包括：多个设备和多个传感器，运行数据包括设备的运行参数，和传感器采集的环境参数；边缘分析控制器，用于对运行数据进行分析，得到分析结果，并基于分析结果，控制区域供冷供热系统中的设备。

进一步地，区域供冷供热系统中的设备和传感器具有不同的通信协议，采集器通过网络控制器与区域供冷供热系统中的设备和传感器相连；其中，网络控制器用于将设备和传感器中使用不同通信协议的数据转换为标准协议的运行数据；并将标准协议的运行数据传输至边缘分析控制器。

进一步地，边缘分析控制器通过网络控制器与区域供冷供热系统中的设备相连；其中，网络控制器用于基于边缘分析控制器提供的控制指令，对区域供冷供热系统中设备进行直接控制。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述所述的基于区域供冷供热系统的边缘分析控制方法。

本发明实施例中，在区域供冷供热系统中增设了边缘分析控制器，由边缘分析控制器采集区域供冷供热系统的运行数据，得到区域供冷供热系统中设备的运行参数，和传感器采集的环境参数，再通过边缘分析控制器直接对采集到的运行数据进行分析，并基于分析结果来控制区域供冷供热系统中的设备，使区域供冷供热系统中的设备控制过程可以在区域供冷供热系统的本地进行，从而使区域供冷供热系统的控制不受限于云端网络的影响，达到了对区域供冷供热系统中的设备进行低延时的检测、分析和控制的目的，实现了提高区域供冷供热系统的工作效率，提高控制精度，节约设备能耗的技术效果，进而解决了区域供冷供热系统的工作效率较低技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种基于区域供冷供热系统的边缘分析控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种基于边缘计算的区域供冷供热智能控制系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种区域供冷供热控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种基于区域供冷供热系统的边缘分析控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的一种基于区域供冷供热系统的边缘分析控制方法的流程图，如图1所示，区域供冷供热系统包括：边缘分析控制器、多个设备和多个传感器，其中，边缘分析控制器用于执行如下步骤：

步骤s102，采集区域供冷供热系统的运行数据，其中，运行数据包括：区域供冷供热系统中设备的运行参数，和区域供冷供热系统中传感器采集的环境参数；

步骤s104，对运行数据进行分析，得到分析结果；

步骤s106，基于分析结果，控制区域供冷供热系统中的设备。

本申请要求保护的技术方案，在区域供冷供热系统中增设了边缘分析控制器，由边缘分析控制器采集区域供冷供热系统的运行数据，得到区域供冷供热系统中设备的运行参数，和传感器采集的环境参数，再通过边缘分析控制器直接对采集到的运行数据进行分析，并基于分析结果来控制区域供冷供热系统中的设备，使区域供冷供热系统中的设备控制过程可以在区域供冷供热系统的本地进行，从而使区域供冷供热系统的控制不受限于云端网络的影响，达到了对区域供冷供热系统中的设备进行低延时的检测、分析和控制的目的，实现了提高区域供冷供热系统的工作效率，提高控制精度，节约设备能耗的技术效果，进而解决了区域供冷供热系统的工作效率较低技术问题。

需要说明的是，区域供冷供热系统可以区域能源站，是用于解决区域供暖、区域供冷、区域供电以及解决区域能源需求的能源系统。

可选地，边缘分析控制器为基于边缘计算的控制设备。

需要说明的是，边缘计算是指靠近物或数据源头的一次，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台。网络的边缘侧可以是从数据源到云计算中心之间的任意功能实体，为终端用户提供实体、动态和智能的服务计算。与在云端中进行处理和算法决策不同，边缘计算是将智能和计算推向更接近实际的行动，而云计算需要在云端进行计算，在多源异构数据处理、带宽负载和资源浪费、资源限制和安全、隐私保护等方面有所差异。

作为一种可选的实施例，在步骤s102之后，还包括：通过机器学习算法对采集的运行数据进行数据清洗，去除运行数据的噪声值，识别运行数据的离群值，填补运行数据的缺失值。

作为一种可选的实施例，区域供冷供热系统中的设备和传感器具有不同的通信协议，采集区域供冷供热系统的运行数据包括：将使用不同通信协议的设备和传感器所采集的数据转换为标准协议的运行数据。

本发明上述实施例，区域供冷供热系统中的设备和传感器可以采用不同的通信协议进行数据传输，在采集运行数据的过程中，可以使用设备和传感器所连接的网关设备(如网络控制器)，利用网关设备(如网络控制器)中的协议转换器对基于不同通信协议的数据转换为标准协议的运行数据，确保区域供冷供热系统中的设备和传感器所提供的数据能够被边缘分析控制器收集。

作为一种可选的实施例，对运行数据进行分析，得到分析结果包括：基于设备的运行参数和传感器采集的环境参数，建立结构化数据表，其中，每个结构化数据表用于记录同一设备所对应的运行参数和环境参数。

本发明上述实施例，在获取区域供冷供热系统的运行数据后，可以基于设备进行运行数据的分类，将不同设备的运行数据存储在不同的表格中，通过表格记录各设备的id，各设备的运行状态(如直接采集的设备的运行参数)，各设备的运行检测数据(如基于传感器采集的环境参数)。

可选地，设备的运行参数可以包括设备的功率和电量等参数；传感器采集的环境参数可以包括导热介质的温度和压力等参数。

作为一种可选的实施例，对运行数据进行分析，得到分析结果包括：基于区域供冷供热系统中设备的运行参数，确定区域供冷供热系统的能耗。

可选的，设备的运行参数可以反映设备的能耗。

作为一种可选的实施例，对运行数据进行分析，得到分析结果包括：基于区域供冷供热系统中设备的运行参数和传感器采集的环境参数，检测区域供冷供热系统中的设备是否故障。

可选的，可以基于设备的运行参数检测设备的能耗，来确定区域供冷供热系统中的设备是否故障；也可以基于传感器采集的环境参数检测是否引起环境失控，来确定区域供冷供热系统中的设备是否故障。

可选地，可以累计故障设备的运行数据(如设备的运行参数和传感器采集的环境参数)利用机器学习技术训练设备的故障分析模型，基于该故障分析模型，可以自动识别区域供冷供热系统中的设备是否故障。

作为一种可选的实施例，对运行数据进行分析，得到分析结果包括：基于区域供冷供热系统中传感器采集的环境参数，判断是否需要调整区域供冷供热系统中设备的运行参数；基于分析结果，控制区域供冷供热系统中的设备包括：在确定需要调整区域供冷供热系统中设备的运行参数的情况下，向网络控制器发出控制指令，其中，网络控制器用于对区域供冷供热系统中设备进行直接控制。

本发明上述实施例，边缘分析控制器可以向网络控制器发出控制指令，由网络控制器直接对区域供冷供热系统中的设备进行控制，从而基于边缘分析控制器可以通过网络控制器在本地侧对区域供冷供热系统中的设备进行直接控制。

本发明还提供了一种优选实施例，该优选实施例提供了一种基于边缘计算的区域供冷供热智能控制系统，该控制系统在靠近能源站设备的边缘侧进行能耗分析、故障检测诊断和设备的优化控制，同时边缘分析控制器可将优化后的控制参数直接返回至设备，实现实时和更快的数据处理和分析，减少网络流量，降低设备控制的延迟级别，直接在靠近设备的边缘侧进行设备控制，提高整体的工作效率，实现设备和系统的互通互联。

本申请要求保护的技术方案，将边缘分析控制器架设于本地侧，从本地运营角度来讲，设备维护比较方便，且在网络传输不稳定时，可实时获取数据，并且相较于云端拥有更长时间的数据保存。

需要说明的是，对于区域供冷供热系统dhc来说，采用区域供冷供热系统dhc一般需要服务区域的平均负荷需求密度高，并且具有较长的供能时间，所述区域供冷供热系统dhc往往需要大量前期投资进行设备采购、设施建设和运营管理。因此，本发明将边缘计算(即边缘分析控制器)与对区域供冷供热系统dhc的能源管理、故障检测诊断和优化控制相结合，确保区域供冷供热系统dhc拥有较高的使用率，从而保障投资回报。

图2是根据本发明实施例的一种基于边缘计算的区域供冷供热智能控制系统的示意图，如图2所示，该基于边缘计算的区域供冷供热智能控制系统包括：新建系统和区域能源站自控系统。

其中，区域能源站自控系统中的网络控制器通过modbus/bacnet/tcp/ip等通信协议与冷机、冰槽和锅炉等设备连接，使网络控制器可以基于modbus/bacnet/tcp/ip等通信协议检测温度和压力之类的运行数据；也可以基于modbus/bacnet/tcp/ip等通信协议对区域供冷供热系统中的风机和水泵之类的设备进行控制；还可以基于modbus/bacnet/tcp/ip等通信协议对电量、水量、冷量和热量之类的运行数据进行能源计算。

其中，区域能源站自控系统中可以包括多个网络控制器，网络控制器之间基于tcp/ip协议进行数据传输。

可选地，网络控制器包括：ddc控制器和plc控制器。

其中，新建系统中包括：边缘分析控制器，该边缘分析控制器通过标准协议，与区域能源站自控系统中的上位机服务器连接，该上位机服务器与多个网络控制器相连。

可选地，为了实现区域供冷供热系统与边缘分析控制器的互联互通，需要通过边缘分析控制器来收集区域供冷供热系统底层的各种不同设备数据(即采集运行数据)。

由于现在不同的智能设备和传感器(即区域供冷供热系统中的设备和传感器)拥有不同的通信协议，因此如何将各种不同的通信协议转换为标准协议尤为重要。在区域供冷供热系统的设备侧，将modbus/bacnet/tcp/ip等不同的设备通信协议通过智能网关中的协议转换器和网关本地部署的算法，转换为网络控制层中统一的tcp/ip协议，再将网络控制层与边缘分析控制器通信时的协议转换为标准协议，保障设备数据(即运行数据)可以被边缘分析控制器收集。

可选地，在完成设备数据(即运行数据)的收集后，可以将收集的设备数据(即运行数据)保存至控制器设备的内置数据库中。

可选地，区域供冷供热系统中的不同设备建立不同的结构化数据表，表中存放各设备的运行状态、设备id以及相关的运行检测数据。

可选地，在边缘分析控制器中部署了基于python的数据清洗脚本，通过机器学习算法，对所收集的设备进行离群值、噪声值和缺失值的识别、去除与填补，为进一步的数据分析提供数据质量保障。

需要说明的是，能耗分析是评估区域供冷供热系统dhc运行的重要指标。

本发明上述实施例，基于边缘分析控制器中自建数据库收集的数据，按天气度日数和工作日对能耗数据分类，通过机器学习算法得到每日的近似日，且每日能耗只与近似日进行对比；其次，按近似日和任意日生成能耗基线，让能耗对比有据可依；另外，近似日能耗统计，评价当日用能总体水平，量化能源管理。

可选地，除能耗分析以外，区域供冷供热系统dhc中设备的故障检测诊断也是尤为重要的，缺乏维护和调试工作的设备和系统区域，一般都存在着15％-30％的能耗浪费，问题严重的，还会引起环境失控、设备损耗、用户投诉等等。

本发明上述实施例，基于区域供冷供热系统dhc的各机电子系统和区域暖通空调系统，根据系统常见的关键运行参数和在边缘侧收集到的设备运行数据，不断完善和更新专家规则库，包括节能水平、设备健康度、环境舒适度灯，针对每个发现的问题给出详细的问题描述和诊断原因推测，完成设备故障检测过程。

可选地，除专家规则以外，本系统在边缘分析控制器内还部署了基于python的机器学习脚本。

例如，在lstm神经网络算法中，根据一段时间的专家规则判断该设备是否处于故障状态所得2分类的数据集，用于算法的训练和验证；由此得到了一个可以根据设备一段时间的运行状态数据判断该设备是否处于故障状态的模型(即故障分析模型)。

又例如，在gbdt算法模型中，根据2分类的设备运行数据集，随着不断地迭代训练，最终得到了一个可预测该设备在未来一段时间是否会发生故障的预测模型(即故障分析模型)。

需要说明的是，除神经网络之外，模式识别也被运用于故障检测中。

本发明上述实施例，对某设备一年365天的运行数据中通过聚类给出最具代表性的极限，应用模式识别方法对比每日的运行数据波形的匹配程度，达到任何一个时段的异常都可以灵敏识别的效果，而不仅仅是总量的对比。故障识别后，通过控制器内的工单系统，通过局域网将报警连同诊断建议自动发送到指定运维人员，并追踪每一个问题处理的全部过程，行成检测运维闭环。

在靠近区域供冷供热系统中设备的边缘侧进行设备的优化控制缩小了操作延时性，也是正确控制操作设备的运行状态从而保证设备高效运行、节约能耗和提高区域内用户舒适度的重要方法。

本发明上述实施例，基于占据区域能源站中的暖通空调系统，对制冷机组、冷却塔、冰槽、锅炉、水泵等子系统进行了全系统联动的优化控制，基于机器学习算法对冷冻水供水温度、冷却水供水温度、最佳冷机运行台数、最佳冷却塔运行台数、最佳水泵开启台数、二次水系统最佳压差设定等参数进行最佳设定点的学习，并在边缘分析控制器中自动通过标准通信协议下发控制指令，通过网络控制器ddc和plc对区域供冷供热系统中的设备直接进行控制。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述基于区域供冷供热系统的边缘分析控制方法。

图3是根据本发明实施例的一种区域供冷供热控制系统的示意图，如图3所示，包括：采集器32，用于采集区域供冷供热系统的运行数据，其中，所述区域供冷供热系统包括：多个设备和多个传感器，所述运行数据包括所述设备的运行参数，和所述传感器采集的环境参数；边缘分析控制器34，用于对所述运行数据进行分析，得到分析结果，并基于所述分析结果，控制所述区域供冷供热系统中的设备。

本发明实施例中，在区域供冷供热系统中增设了边缘分析控制器，由边缘分析控制器采集区域供冷供热系统的运行数据，得到区域供冷供热系统中设备的运行参数，和传感器采集的环境参数，再通过边缘分析控制器直接对采集到的运行数据进行分析，并基于分析结果来控制区域供冷供热系统中的设备，使区域供冷供热系统中的设备控制过程可以在区域供冷供热系统的本地进行，从而使区域供冷供热系统的控制不受限于云端网络的影响，达到了对区域供冷供热系统中的设备进行低延时的检测、分析和控制的目的，实现了提高区域供冷供热系统的工作效率，提高控制精度，节约设备能耗的技术效果，进而解决了区域供冷供热系统的工作效率较低技术问题。

作为一种可选的实施例，所述区域供冷供热系统中的设备和传感器具有不同的通信协议，所述采集器通过网络控制器与所述区域供冷供热系统中的设备和传感器相连；其中，所述网络控制器用于将设备和传感器中使用不同通信协议的数据转换为标准协议的运行数据；并将所述标准协议的运行数据传输至所述边缘分析控制器。

作为一种可选的实施例，所述边缘分析控制器通过网络控制器与所述区域供冷供热系统中的设备相连；其中，所述网络控制器用于基于所述边缘分析控制器提供的控制指令，对所述区域供冷供热系统中设备进行直接控制。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。