专利名称：一种能效智能控制系统及方法
技术领域：
本发明属于节能技术领域，尤其涉及一种能效智能控制系统及方法。
背景技术：
我国上个世纪九十年代前的既有公共建筑大多数没有安装建筑自动化系统 (BAS)，如果现在安装建筑自动化系统，则会受到场地、时间等客观因素影响而无法施工，或者是用能设备老化造成设备参数出现偏差而难以标定准确的控制参数等原因造成自控系统难以实现。另外，楼宇工程部的运行管理值班人员水平参差不齐，加之没有计量系统，运行管理人员无法判断中央空调、照明、电梯、办公用电等能源流向与系统能效，节能运行管理无法有效开展。面对以上现状，需要提出一套满足中国设备现状与人员现状的能效管理系统与方法，最大限度地提高能源的利用率。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种能效智能控制系统，旨在解决由于现有技术无法提供一种有效的能效控制系统，导致建筑内能源利用效率低下的问题。本发明实施例是这样实现的，一种能效智能控制系统，所述系统包括数据采集装置，用于根据预设的数据采集周期采集用能终端的运行参数数据；能效数据处理服务器，用于接收所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器；控制服务器，用于根据所述能效数据处理服务器发送过来的用能终端的能效值和决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号；决策知识库，用于向控制服务器提供终端能效输出优化策略；以及能源输出控制装置，用于根据所述控制服务器发送的能源输出控制信号，控制用能终端输出能源。本发明实施例的另一目的在于提供一种基于上述能效智能控制系统的能效智能控制方法，所述方法包括下述步骤数据采集装置根据预设的数据采集周期采集用能终端的运行参数数据并发送给能效数据处理服务器；能效数据处理服务器接收所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器；控制服务器根据所述能效数据处理服务器发送过来的用能终端的能效值和决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号；
能源输出控制装置根据所述控制服务器发送的能源输出控制信号，控制用能终端输出能源。本发明实施例通过提供的数据采集装置、能效数据处理服务器、控制服务器、决策知识库以及能源输出控制装置组成的能效智能控制系统定时采集用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及终端的环境模型，计算用能终端的能效值，根据决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号，控制用能终端输出能源，从而提高了能源的利用效率。
图1是本发明实施例一提供的能效智能控制系统的结构图；图2是本发明实施例二提供的能效智能控制系统的结构图；图3是本发明实施例三提供的能效智能控制系统的结构图；图4是本发明实施例三提供的能效智能控制系统的结构实例图；图5是本发明实施例四提供的能效智能控制方法的流程图；图6是本发明实施例四提供的楼宇冷冻站设备与管路系统示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述实施例一图1示出了本发明实施例一提供的能效智能控制系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，该系统包括数据采集装置11、能效数据处理服务器 12、控制服务器13、决策知识库14以及能源输出控制装置15，其中数据采集装置11，用于根据预设的数据采集周期采集用能终端的运行参数数据。在本发明实施例中，终端的运行参数数据反映了用能终端的能源输出值，具体地， 例如，空调设备的能源输出值可通过空调设备输出的制冷值等数据来表示，冷水机组则可通过其提供的冷量来表示，由于能效会随着季节、一天中的时间、建筑位置等环境因素的不同，一天中相同时间采集的运行参数数据可能会有较大的区别，为了有效提高能源的利用效率，应根据不同时间动态调整能源输出，因此，需要准确地设置数据采集周期，在本发明实施例中，可以通过数据挖掘技术来确定运行参数数据的采集周期，具体地，以终端的实际运行参数数据、消耗的能源值、能效值作为输入，采集时间作为输出，通过数据挖掘技术，例如神经网络、遗传算法以及决策树方法等确定运行参数数据的采集周期，从而提高能源输出采集时间的准确度，提高能源输出控制的准确度。能效数据处理服务器12，用于接收所述数据采集装置11采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器。在本发明实施列中，能效数据处理服务器12用于接收所述数据采集装置11采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器。具体地，终端的环境模型是指终端所处建筑或楼层结构、能源传送管道的能效、预设的数据采集周期的环境参数(包括室外温度、湿度等)，能效计算模型是指用于计算用能终端能效的计算模型。在接收到所述数据采集装置11采集的用能终端的运行参数数据后， 能效数据处理服务器12根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，具体地，可以将终端环境模型中的各项参数作为能效计算模型中相应参数的权值，从而提供终端的能效值的准备性。其中能效计算模型可以根据终端的不同进行确定。控制服务器13，用于根据所述能效数据处理服务器12发送过来的用能终端的能效值和决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号。在本发明实施例中，控制服务器13用于根据所述能效数据处理服务器12发送过来的用能终端的能效值和决策知识库14存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号，其中能源输出控制信号可以是能源输出时间(即终端的启动时间)、输出顺序(终端的启动顺序)、时间段内的能源输出值等。决策知识库14，用于向控制服务器13提供终端能效输出优化策略。在本发明实施例中，决策知识库14存储了一系列规则以用于确定能源输出，具体地，所述规则可以根据能效数据处理服务器输入的能效值、终端的额定能效、终端环境参数等，确定能源输出，包括能源输出时间(即终端的启动时间)、输出顺序(终端的启动顺序)、时间段内的能源输出值等，在此不用以限制本发明。能源输出控制装置15，以用于根据所述控制服务器13发送的能源输出控制信号， 控制用能终端输出能源。在本发明实施例中，通过提供的数据采集装置、能效数据处理服务器、控制服务器、决策知识库以及能源输出控制装置组成的能效智能控制系统定时采集用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及终端的环境模型，计算用能终端的能效值，根据决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号，控制用能终端输出能源，从而提高了能源的利用效率。实施例二 图2示出了本发明实施例二提供的能效智能控制系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括该系统包括数据采集装置11、能效数据处理服务器12、控制服务器13、决策知识库14以及能源输出控制装置15，其中数据采集装置11，用于根据预设的数据采集周期采集用能终端的运行参数数据。能效数据处理服务器12，用于接收所述数据采集装置11采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器。控制服务器13，以用于根据所述能效数据处理服务器12发送过来的用能终端的能效值和决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号。决策知识库14，用于向控制服务器13提供终端能效输出优化策略。能源输出控制装置15，用于根据所述控制服务器发送的能源输出控制信号，控制用能终端输出能源。输出装置16，用于输出用能终端能效值。在本发明实施例中，能效数据处理服务器12向所述输出装置16输出用能终端的能效值，从而通过输出装置16向用户实时、动态输出终端的能效值。实施例三图3示出了本发明实施例三提供的能效智能控制系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，该系统包括终端19、能效数据传输装置20，能效数据处理服务器12、控制服务器13、决策知识库14以及客户终端17，其中终端19包括数据采集装置11和能源输出控制装置15。在本发明实施例中，将数据采集装置11和能源输出控制装置15集成在终端19 中，从而节约了系统成本。其中，数据采集装置11用于根据预设的数据采集周期采集用能终端的运行参数数据，能源输出控制装置15用于根据所述控制服务器发送的能源输出控制信号，控制用能终端输出能源。在本发明实施例中，可以通过数据挖掘技术来确定运行参数数据的采集周期，具体地，以终端的实际运行参数数据、消耗的能源值、能效值作为输入，采集时间作为输出，通过数据挖掘技术，例如神经网络、遗传算法以及决策树方法等确定运行参数数据的采集周期，从而提高能源输出采集时间的准确度，提高能源输出控制的准确度。能效数据传输装置20，用于将所述数据采集装置采集的运行参数数据发送到所述 ADSL或GPRS网络。在本发明实施例中，为了提高数据的传输距离以及提高传输过程中的抗干扰性等，所述能效数据传输装置20具体可以为采用RS485通信协议的传送装置。在具体实施过程中也可以采用其它传送装置，在此不用以限制本发明。能效数据处理服务器12，用于接收所述数据采集装置11采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器。在本发明实施例中，在接收到所述数据采集装置11采集的用能终端的运行参数数据后，能效数据处理服务器12，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型， 计算用能终端的能效值，具体地，可以将终端环境模型中的各项参数作为能效计算模型中相应参数的权值，从而提供终端的能效值的准确性。其中能效计算模型可以根据终端的不同进行确定。控制服务器13，用于根据所述能效数据处理服务器12发送过来的用能终端的能效值和决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号。在本发明实施例中，控制服务器13用于根据所述能效数据处理服务器12发送过来的用能终端的能效值和决策知识库14存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号，其中能源输出控制信号可以是能源输出时间(即终端的启动时间)、输出顺序(终端的启动顺序)、时间段内的能源输出值等。决策知识库14，用于向控制服务器13提供终端能效输出优化策略。在本发明实施例中，决策知识库14存储了一系列规则以用于确定能源输出，具体地，所述规则可以根据能效数据处理服务器输入的能效值、终端的额定能效、终端环境参数等，确定能源输出，包括能源输出时间(即终端的启动时间)、输出顺序(终端的启动顺序)、时间段内的能源输出值等，在此不用以限制本发明。应用客户端17，用于向能效数据处理服务器12发送用户应用请求指令以及从所述能效数据处理服务器12接收返回的能效应用数据。在本发明实施例中，基于能效数据处理服务器，可以用户提供相应的应用服务，例如，用能终端的能效查询、能效输出设置等，从而提高系统的人体化，方便用户根据自身建筑特点进行能效设置。能源输出控制装置15，用于根据所述控制服务器发送的能源输出控制信号，控制用能终端输出能源。在具体实施过程中，可以将输出装置16和应用客户端17集成到客户端18，从而提高客户端的集成度，方便能效的显示和管理。如图4所示，在本发明实施例中，输出装置、输出终端或客户端可以为计算机、移动终端、警报指示灯、控制灯等，客户端可以通过hternet网络、ADSL等网络访问能效管理平台(能效数据处理服务器)，为了方便用能应用服务的访问，具体地，该能效管理平台包括应用服务器、接口服务器、数据存储服务器以及数据处理服务器等。其中数据处理服务器，用于接收所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据， 根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给数据存储服务器；数据存储服务器，用于存储所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据、 所述数据处理服务器计算得到的终端能效值、预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型；接口服务器，用于向应用服务器提供对应的应用服务接口 ；应用服务器，用于对所述应用客户端发送的用户应用请求指令进行响应，向所述应用客户端返回的能效应用数据。在具体实施过程中，数据处理服务器12、控制服务器13以及决策知识库14可组成一个云端服务器，将所有能将数据发往云端，通过云端服务器运算后再返回给相应的输出装置16和应用客户端17，从而用能分散的系统和应用进行集中地管理和运营，所有的管理活动都经由一个中央位置(云服务器)而不是从单独的站点或工作站(工作站只需进行简单的数据处理)来管理，这使得企业员工能够通过一个轻量级的应用客户端来远程访问应用。因此，具体地，应用客户端可以为云客户端或企业定制的客户端，例如，浏览器等。在本发明实施例中，具体地，数据采集装置可以为电耗传感器、水耗传感器、热量传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器之一或其任意组合，具体地根据建筑内终端设置进行传感器的设置。实施例四图5示出了本发明实施例四提供的能效智能控制方法的实现流程，详述如下在步骤S501中，数据采集装置根据预设的数据采集周期采集用能终端的运行参数数据并发送给能效数据处理服务器。在本发明实施例中，终端的运行参数数据反映了用能终端的能源输出值，具体地， 例如，空调设备的能源输出值可通过空调设备输出的制冷值等数据来表示，冷水机组则可通过其提供的冷量来表示，由于能效会随着季节、一天中的时间、建筑位置等环境因素的不同，一天中相同时间采集的运行参数数据可能会有较大的区别，为了有效提高能源的利用效率，应根据不同时间动态调整能源输出，因此，需要准确地设置数据采集周期，在本发明实施例中，可以通过数据挖掘技术来确定运行参数数据的采集周期，具体地，以终端的实际运行参数数据、消耗的能源值、能效值作为输入，采集时间作为输出，通过数据挖掘技术，例如神经网络、遗传算法以及决策树方法等确定数据的采集周期，从而提高能源输出采集时间的准确度，提高能源输出控制的准确度。在步骤S502中，能效数据处理服务器接收所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器。在本发明实施列中，能效数据处理服务器用于接收所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器。具体地，终端的环境模型是指终端所处建筑或楼层结构、能源传送管道的能效、预设的运行参数数据采集周期的环境参数(包括室外温度、湿度等)，能效计算模型是指用于计算用能终端能效的计算模型。在接收到所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据后，能效数据处理服务器根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，具体地，可以将终端环境模型中的各项参数作为能效计算模型中相应参数的权值，从而提高终端的能效值的准确性。在具体实施过程中，能效计算模型由用能终端的输出能源(由终端的各项输出参数确定，例如、制冷量、制热量等)与输入的电功率比值确定，例如，冷水机组的能效为机组的制冷量与其输入电功率的比值、冷却塔能效定义为冷却水的排热量与冷却塔风机所耗电功率之比(忽略冷却塔的飘水损失)、空气处理末端装置的能效为冷冻水的吸热量与末端装置所耗电功率之比。在确定总的计算模型后，根据用能终端的能效计算参数，获取用能终端的能效模型。作为示例地，以下描述了如图6示出的楼宇冷冻站设备与管路系统中各设备的能效计算模型。具体地，该楼的冷冻水、冷却水管路均采用4泵并联(3用一备)、3机并联后组成机泵的串联形式，由于冷却水管路与冷冻水管路布置类似，在建模时以冷冻水为例，冷却水部分的模型可直接用冷冻水的模型(在确定系数时采用冷却水管路中的相应数据)。该建模的原理与依据主要有并联管路系统中管路阻力与流量的匹配关系、管路阻抗系数S的特性以及泵的特性与管路特性的匹配关系。1、冷冻水泵模型系统中主要设置的传感器有流量传感器、温度传感器、压力或压差传感器等。图中 AC、HM与BN段的管路阻抗系数为S0(即S0 = SAC+SHM+SBN) ；CDF、EF, E' F'、E' GH段的管路阻抗系数分别为SP4、SP3、SP2、SPl ；对于冷冻水泵部分的管路，一般情况下管路变径特点决定了 CE与F' H的管段布置相同，EE'与FF'的管段布置相同，因此可设CE与F' H、 EE'与FF'管段的管路阻抗系数分别为SP01、SP02。同样，设KIJL、KL、丽段的管路阻抗系数分别为SZ1、SZ2、SZ3，设KM与LN段的管路阻抗系数之和为SZOl。
(1)总流量模型以分水器——回水器之间的冷冻站内管路部分为分析对象，根据机泵连接关系与能源方程有
权利要求
1.一种能效智能控制系统，其特征在于，所述系统包括数据采集装置，用于根据预设的数据采集周期采集用能终端的运行参数数据； 能效数据处理服务器，用于接收所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据， 根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器；控制服务器，用于根据所述能效数据处理服务器发送过来的用能终端的能效值和决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号； 决策知识库，用于向控制服务器提供终端能效输出优化策略；以及能源输出控制装置，用于根据所述控制服务器发送的能源输出控制信号，控制用能终端输出能源。
2.如权利要求1所述的能效智能控制系统，其特征在于，所述系统还包括 输出装置，用于显示输出用能终端能效值；所述能效数据处理服务器还用于向所述输出装置输出用能终端的能效值。
3.如权利要求1所述的能效智能控制系统，其特征在于，所述系统还包括应用客户端，用于向能效数据处理服务器发送用户应用请求指令以及从所述能效数据处理服务器接收返回的能效应用数据；所述能效数据处理服务器还用于接收所述应用客户端发送的用户能效数据获取指令以及向所述应用客户端发送能效数据。
4.如权利要求3所述的能效智能控制系统，其特征在于，所述能效数据处理服务器包括数据处理服务器，用于接收所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给数据存储服务器；数据存储服务器，用于存储所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据、所述数据处理服务器计算得到的终端能效值、预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型；接口服务器，用于向应用服务器提供对应的应用服务接口 ；应用服务器，用于对所述应用客户端发送的用户应用请求指令进行响应，向所述应用客户端返回的能效应用数据。
5.如权利要求4所述的能效智能控制系统，其特征在于，所述应用客户端包括移动终端。
6.如权利要求1所述的能效智能控制系统，其特征在于，所述数据采集装置为电耗传感器、水耗传感器、热量传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器之一或其任意组合。
7.如权利要求1所述的能效智能控制系统，其特征在于，所述数据采集装置通过ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路)或GPRS (General Packet Radio krvice，通用无线分组业务)网络将采集的运行参数数据发送到所述能效数据处理服务器。
8.如权利要求7所述的能效智能控制系统，其特征在于，所述系统还包括能效数据传输装置，用于将所述数据采集装置采集的运行参数数据发送到所述ADSL或GPRS网络。
9.如权利要求8所述的能效智能控制系统，其特征在于，所述能效数据传输装置具体为采用RS485通信协议的传送装置。
10.一种基于权利要求1至9任一项所述系统的能效智能控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤数据采集装置根据预设的数据采集周期采集用能终端的运行参数数据并发送给能效数据处理服务器；能效数据处理服务器接收所述数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及所述终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将所述能效值发送给控制服务器；控制服务器根据所述能效数据处理服务器发送过来的用能终端的能效值和决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号；能源输出控制装置根据所述控制服务器发送的能源输出控制信号，控制用能终端输出能源。
全文摘要
本发明适用于节能技术领域，提供了一种能效智能控制系统，包括数据采集装置，用于根据预设的数据采集周期采集用能终端的运行参数数据；能效数据处理服务器，用于接收数据采集装置采集的用能终端的运行参数数据，根据预先确定的能效计算模型以及终端的环境模型，计算用能终端的能效值，并将能效值发送给控制服务器；控制服务器，用于根据能效数据处理服务器发送过来的用能终端的能效值和决策知识库存储的终端能效输出优化策略，向用能终端发送能源输出控制信号；决策知识库，用于向控制服务器提供终端能效输出优化策略；能源输出控制装置，用于根据所述控制服务器发送的能源输出控制信号，控制用能终端输出能源。从而提高了能源的利用效率。
文档编号G05B19/418GK102541015SQ20121000774
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者李海建 申请人:深圳市嘉力达实业有限公司