一种楼宇设备演化迭代优化运行方法与流程

本发明涉及了一种楼宇设备演化迭代优化运行方法。

背景技术：

随着我国城镇化建设的不断推进，各种新型楼宇如雨后春笋般不断涌现。为了提高楼宇的智能化运行水平，需要对包括电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的楼宇设备进行运行优化，从而在保证楼宇设备稳定运行的基础上，降低能耗和运维成本，提高舒适度。

现有楼宇控制系统往往采用比较传统的集中式控制方案，基于高速ddc和相应操作软件，仅仅具备现场采集、控制、通讯、数据存储、故障上传、现场监控等基本功能，不能实现各类楼宇设备的协调优化运行，进而无法满足用户对于节能、环保、智能等方面的要求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种楼宇设备演化迭代优化运行方法，通过解决楼宇设备的多目标优化问题，以达到提高楼宇设备降低能耗、降低运维成本和提高舒适度的目的。

本发明的技术方案采用如下步骤：

首先建立楼宇设备的隶属函数，利用楼宇设备的隶属函数并计算楼宇设备的演化函数，计算综合目标函数并判断是否满足约束条件，不断迭代计算演化函数直到满足约束条件，则停止计算，并以停止计算时得到的综合目标函数作为优化结果，施加到楼宇设备上实现协调优化运行。

所述的楼宇设备包括电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统。

所述的步骤1)中隶属函数采用以下公式：

其中，e、k、z、j分别代表电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的隶属函数；n1、n2、n3、n4分别代表电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的能耗值；c1、c2、c3、c4分别代表电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的运维成本值；s1、s2、s3、s4分别代表电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的舒适度值。

所述的步骤2)中的演化函数采用以下公式：

其中，i＝1,2,…代表第i次运算；ai、bi、ci、di分别代表电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的第i次运算的演化函数，且ai、bi、ci、di的初始值分别取为a0＝e，b0＝k，c0＝z，d0＝j。即在第1次演化函数时，初始运算采用的a0、b0、c0、d0分别取为e、k、z、j。

所述的步骤3)中的综合目标函数采用以下公式：

其中，f为综合目标函数，ai、bi、ci、di分别代表电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的第i次运算的演化函数。

所述的步骤3)中的约束条件采用以下公式：

其中，ai、bi、ci、di分别代表电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的第i次运算的演化函数。

本发明通过计算楼宇设备(包括电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统)的隶属函数、演化函数和综合优化函数，进而判断判断楼宇设备是否满足约束条件，来使楼宇设备处于最优运行状态，即令楼宇设备的能耗、运维成本和舒适度处于最优。

本发明具有的有益的效果是：

本发明可将具有检测与控制的楼宇内部电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统视为多智能体系统，通过施加先进的演化迭代方法，实现这些设备在能耗、运维成本和舒适度方面实现最优运行，解决了这些目前亟需解决的问题。

本发明能实现楼宇设备优化运行；降低楼宇设备的耗电量实现楼宇节能环保性能；降低楼宇设备的运维费用，实现楼宇设备的经济运行；提高楼宇舒适程度。

附图说明

图1为实施例中电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统四者的演化函数曲线图。

图2为实施例中获得的综合目标函数曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的步骤1)通过建立楼宇设备的隶属函数，不仅可以明确每个楼宇设备(包括电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统)的基本特性，又可以揭示楼宇设备之间的相互关联，进而为楼宇设备的运行优化提供依据。

本发明的步骤2)通过计算各楼宇设备的演化函数，不仅可以阐释楼宇设备运行状态的演进过程，揭示每个楼宇设备内部能耗、运维成本和舒适度的迭代过程，而且还可以为各个楼宇设备之间的协调运行提供数学基础，为楼宇设备的最优运行提供实现途径。

本发明的步骤3)通过计算涵盖所有楼宇设备运行状态的综合目标函数，为楼宇设备的运行优化提供了明确的计算目标，同时通过判断计及能耗、运维成本和舒适度的约束条件是否满足，为优化的最终结果提供了理论依据和停止条件。

本发明的具体实施例：

利用matlab数学仿真软件的m函数对本发明提出的优化运行方法进行了仿真实验，仿真实施例的楼宇设备仅包括电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统各一个的四个楼宇设备。仿真实验中假设电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的能耗分别为10kw、3kw、15kw和6kw，运维成本分别为1000元、500元、200元和600元，舒适度分别为0.7、0.9、0.6、0.3，仿真情况只是例子，实际取值需要根据具体情况获得。

通过matlab中的画图命令检测仿真实验波形，通过数据分析工具程序计算实验数据，采用本发明提出的优化运行方法，所得实验数据：表征电梯系统、空调系统、照明系统和给排水系统的演化函数均在1.2s内趋于最优值，表明提出的优化运行方法可以实现楼宇设备的在优化状态下运行；综合目标函数在1.2s内趋于最小值，表明提出的优化运行方法可以实现楼宇设备的最优协调运行，使得楼宇设备能够兼顾能耗、运维费用和舒适度；楼宇设备可以在1.2s内实现最优运行，并且达到节能、运维费用低和舒适的目的。

具体过程如下：

1)建立楼宇设备的隶属函数；

2)不断迭代计算各楼宇设备的演化函数；

3)每次计算演化函数后，再计算综合目标函数并判断是否满足约束条件，如果满足，则停止计算，如果不满足，则继续步骤2)，直至约束条件得到满足为止。

电梯系统的第i次运算的演化函数ai、空调系统bi的第i次运算的演化函数、照明系统ci的第i次运算的演化函数、给排水系统di的第i次运算的演化函数的波形分别如图1所示，综合目标函数f的波形如图2所示。由图1、2可以看出：本发明提出的方法可实现楼宇中不同设备的最优运行，提高楼宇设备间的协调运行能力，同时实现楼宇设备的低能耗、低运维成本和高舒适度的运行目标。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。