一种基于BIM建筑的建筑能耗管理方法及系统与流程

本技术涉及建筑能耗管理，具体涉及一种基于bim建筑的建筑能耗管理方法及系统。

背景技术：

1、bim（building information modeling，建筑信息模型）是一种集成的数字化建筑设计、施工和运营管理方法。它通过整合建筑物各个方面的信息，包括几何形状、材料属性、施工流程、设备安装等，以三维模型的形式进行可视化呈现和数据管理。建筑能耗管理是指通过有效的控制和监测手段，使建筑物的能源消耗达到最优化的管理方法。

2、传统的建筑能耗管理方法主要依赖于人工采集、分析和调整能源使用数据，效率相对较低且容易出错。且根据历史与当前数据进行聚类分析时，其聚类效果往往并不准确，且在对多维数据进行聚类时，容易受到参数种类、数量导致的算法时间过长的情况，可能会出现收敛速度较慢的情况，进而影响获取聚类结果的时间，导致对建筑的温度调节系统的等级调节并不及时，从而消耗不必要的能耗。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于bim建筑的建筑能耗管理方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于bim建筑的建筑能耗管理方法，该方法包括以下步骤：

3、获取建筑内各温度传感器的温度数据以及各温度调节系统的预设调节等级数据；

4、对于历史的各温度传感器各温度调节系统，根据温度传感器的温度数据对应温度调节系统调节等级之间的差异得到温度传感器与温度调节系统的调节相关性；根据任意两个温度传感器的温度值差异得到两个温度传感器的相关性；根据温度传感器与温度调节系统的调节相关性、温度传感器之间的相关性得到温度传感器对温度调节系统的调节影响程度；

5、将历史与当前的各采集时刻的所有温度传感器的温度数据组成各采集时刻的温度向量，采用fcm聚类算法对温度向量进行聚类得到各温度向量对各聚类簇的隶属度；对于历史的各温度向量各聚类簇，根据各温度向量在各聚类簇中的隶属度定义各温度向量在各聚类簇中的元素；根据元素所在各温度传感器对各温度调节系统的调节影响程度得到元素的一致性差异；根据温度向量在聚类簇中所有元素的一致性差异得到温度向量在聚类簇的紧密程度；将温度向量在聚类簇的紧密程度与隶属度的乘积的归一化值作为修正后的修正隶属度；根据各温度向量在各聚类簇的修正隶属度以及温度调节系统的调节等级相较于整体调节等级的差异得到修正因子；

6、根据修正隶属度以及修正因子构建目标函数，当目标函数小于预设阈值或达到最大迭代次数时停止聚类，根据聚类结果中当前数据所在聚类簇中历史数据的调节等级对当前各温度调节系统进行调节，实现建筑能耗管理。

7、优选的，所述根据温度传感器的温度数据对应温度调节系统调节等级之间的差异得到温度传感器与温度调节系统的调节相关性，包括：

8、将温度传感器的温度数据进行聚类得到各聚类簇；

9、计算聚类簇中的温度数据对应温度调节系统的调节等级与温度调节系统的平均调节等级的差值绝对值，将所有聚类簇中所有温度数据的所述差值绝对值的和值的归一化值作为温度传感器与温度调节系统的调节相关性。

10、优选的，所述根据任意两个温度传感器的温度值差异得到两个温度传感器的相关性，包括：

11、对于两个温度传感器各对应数据，计算对应数据的差值绝对值作为第一差值绝对值，计算所有对应数据的第一差值绝对值的均值；

12、将两个温度传感器各对应数据的所述第一差值绝对值与所述均值的差值绝对值作为第二差值绝对值，将两个温度传感器所有对应数据的所述第二差值绝对值的均值作为两个温度传感器的相关性。

13、优选的，所述根据温度传感器与温度调节系统的调节相关性、温度传感器之间的相关性得到温度传感器对温度调节系统的调节影响程度，包括：

14、将各温度传感器作为目标温度传感器，计算除目标温度传感器外的各剩余温度传感器与温度调节系统的调节相关性，计算各剩余温度传感器与目标温度传感器的相关性，计算两个相关性的乘积，计算所有剩余温度传感器的所述乘积的均值；

15、将温度传感器与温度调节系统的调节相关性和所述均值的乘积作为温度传感器对温度调节系统的调节影响程度。

16、优选的，所述根据各温度向量在各聚类簇中的隶属度定义各温度向量在各聚类簇中的元素，包括：

17、对于各温度向量在第k个聚类簇的隶属度，将除温度向量外的各剩余温度向量在第k个聚类簇中的隶属度大于温度向量在第k个聚类簇的隶属度的温度向量作为温度向量在第k个聚类簇中的元素。

18、优选的，所述根据元素所在各温度传感器对各温度调节系统的调节影响程度得到元素的一致性差异，包括：

19、对于各温度传感器，将元素所在的温度传感器的温度数据与预设适宜温度值的差值绝对值作为分子；

20、对于各温度调节系统，将元素所在的温度传感器对温度调节系统的调节影响程度作为分母；

21、将元素所在的所有温度传感器对应的所有温度调节系统的分子与分母的比值的和值作为元素的一致性差异。

22、优选的，所述根据温度向量在聚类簇中所有元素的一致性差异得到温度向量在聚类簇的紧密程度，包括：

23、计算温度向量在聚类簇中所有元素的一致性差异均值，计算温度向量在聚类簇中各元素的一致性差异与所述一致性差异均值的差值绝对值；

24、计算温度向量在聚类簇中所有元素的所述差值绝对值的和值，将1减去所述和值的归一化值的差值结果作为温度向量的紧密程度。

25、优选的，所述根据各温度向量在各聚类簇的修正隶属度以及温度调节系统的调节等级相较于整体调节等级的差异得到修正因子，包括：

26、计算温度向量对应各温度调节系统的调节等级与聚类簇中所有温度向量的所有对应温度调节系统的平均调节等级的差值绝对值，计算温度向量所有温度调节系统的所述差值绝对值的和值；

27、计算所述和值与温度向量在聚类簇的修正隶属度的乘积，将所有温度向量在所有聚类簇的所述乘积的和值作为修正因子。

28、优选的，所述根据修正隶属度以及修正因子构建目标函数，包括：

29、对于各温度向量在各聚类簇的修正隶属度，计算温度向量到聚类中心的欧式距离的平方与所述修正隶属度的乘积；

30、计算所有温度向量在所有聚类簇的所述乘积的和值，将所述和值与修正因子的和值作为目标函数。

31、第二方面，本发明实施例还提供了一种基于bim建筑的建筑能耗管理系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

32、本发明至少具有如下有益效果：

33、本发明通过使用fcm聚类算法在每一次迭代的过程中，根据每次迭代的结果，对元素所处临时划分聚类簇，根据聚类簇内元素的温度传感器的温度数据与温度调节系统的调节等级之间的相关性程度构建各温度传感器对温度调节等级的调节影响程度，便于对聚类过程中各温度数据的差异情况进行判断，提高了判断差异性的准确率；

34、结合温度传感器的温度数据与温度调节系统的调节等级的调节影响程度、温度调节系统调节等级构建聚类簇内元素传感器温度与适宜温度差异，得到历史的各采集时刻数据所在各聚类簇的紧密程度，从温度、调节等级两个层面上共同衡量算法聚类效果，从而得到的目标函数的修正因子来优化聚类算法，使得fcm聚类算法可以加快其收敛速度，并且大大增加了聚类结果的准确性。

35、本发明基于bim系统所得数据可以及时获取各个温度调节系统调节等级，进而对其调节，减少等待时间，大大增加了建筑温度调控系统进行调节的速度，可以及时的减少建筑不必要的能耗。