本发明涉及智慧城市，具体涉及一种基于5g的智慧城市能源管理系统及方法。
背景技术：
1、随着技术的不断发展进步，城市的建筑和各项设施越来越密集化和智能化，使得人们的生活更加便利，同时也导致城市的能耗越来越高。如何有效的对这些建筑和设施的能源应用进行监控与管理，以便将这些建筑和设施的能耗控制在合理水平，目前函待解决。
技术实现思路
1、本发明正是基于上述问题，提出了一种基于5g的智慧城市能源管理系统及方法，通过本发明方案可以使整个智慧城市的能源管理更加高效智能。
2、有鉴于此，本发明的一方面提出了一种基于5g的智慧城市能源管理系统，包括：云服务器、通过第一5g通信网络与所述云服务器通信连接的边缘服务器、通过第二5g通信网络与所述边缘服务器通信连接的能源管理终端；
3、所述云服务器被配置为：
4、获取智慧城市的三维图像数据和城市基础数据，建立所述智慧城市的城市bim模型；
5、获取所述智慧城市的历史能源数据；
6、根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定所述智慧城市中的第一能源管理区域，并在所述第一能源管理区域内配置多个所述边缘服务器和多个所述能源管理终端；
7、根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定第一能源管理方案、第二能源管理方案和第三能源管理方案；
8、根据所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定第一当前能源管理方案对所述第一能源管理区域进行能源管理。
9、可选地，所述根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定第一能源管理方案、第二能源管理方案和第三能源管理方案的步骤之后，所述云服务器被配置为：
10、控制所述能源管理终端获取所述第一能源管理区域内的第一实时能源数据，并将所述第一实时能源数据发送至对应的所述边缘服务器；
11、控制所述边缘服务器对所述第一实时能源数据进行预处理，得到第二实时能源数据；
12、接收所述边缘服务器发送的所述第二实时能源数据，并根据所述第二实时能源数据得到能源管理方案修正数据；
13、所述根据所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定第一当前能源管理方案对所述第一能源管理区域进行能源管理的步骤，所述云服务器被配置为：
14、根据所述能源管理方案修正数据、所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定第一当前能源管理方案对所述第一能源管理区域进行能源管理。
15、可选地，所述根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定所述智慧城市中的第一能源管理区域，并在所述第一能源管理区域内配置多个边缘服务器和多个能源管理终端的步骤，所述云服务器被配置为：
16、将所述城市bim模型数据和所述历史能源数据进行整合关联，并确定每个建筑/设施的能源消耗模式与能源分配模式；
17、根据能源消耗模式和/或所述能源分配模式确定出相似的多个建筑/设施群，并将多个所述建筑/设施群确定为多个所述第一能源管理区域；
18、在每个确定的所述第一能源管理区域内部署区域专用的所述边缘服务器，并在所述第一能源管理区域内重要的建筑物及重要设备处配置所述能源管理终端；
19、控制所述边缘服务器即时收集所述第一能源管理区域的能源管理相关数据；
20、控制所述边缘服务器对所述能源管理相关数据进行分析以优化对各能源主体的控制，并协调所述第一能源管理区域内的能源控制与调度。
21、可选地，所述根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定第一能源管理方案、第二能源管理方案和第三能源管理方案的步骤，所述云服务器被配置为：
22、将所述历史能源数据进行清洗、标注和聚类分析后，按时间序列、建筑/设施类型、用能主体几个维度进行打标签；
23、利用机器学习算法进行序列预测建模和聚类，获得包含每个类型建筑/设施在不同时间段、不同外界环境下的平均能耗及变化规律的能耗预测模型；
24、将所述能耗预测模型与所述城市bim模型进行绑定，并利用所述云服务器上预置的数字孪生平台进行多场景的数字孪生建模仿真；
25、在所述数字孪生平台上进行能源管理模拟，获取不同场景、不同管理策略和不同控制规则下的仿真能耗结果，并根据所述仿真能耗结果分析得到最优管理策略；
26、根据所述最优管理策略的影响范围和作用对象的不同，分解为端侧决策规则、边缘控制策略和云平台级的调度规则，分别得到所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案。
27、可选地，所述根据所述能源管理方案修正数据、所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定第一当前能源管理方案对所述第一能源管理区域进行能源管理的步骤，所述云服务器被配置为：
28、根据所述能源管理方案修正数据、所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定多个能源管理修正方案；
29、在所述数字孪生平台上分别运行每个所述能源管理修正方案，比较多个所述能源管理修正方案的最终效果，得到第一比较结果；
30、综合考量所述第一比较结果、各个所述能源管理修正方案的优化空间和改进效果，确定出所述第一当前能源管理方案；
31、将所述第一当前能源管理方案发送到所述第一能源管理区域内对应的所述边缘服务器和所述能源管理终端以进行能源管理。
32、本发明的另一方面提供一种基于5g的智慧城市能源管理方法，包括：
33、云服务器获取智慧城市的三维图像数据和城市基础数据，建立所述智慧城市的城市bim模型；
34、所述云服务器获取所述智慧城市的历史能源数据；
35、所述云服务器根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定所述智慧城市中的第一能源管理区域，并在所述第一能源管理区域内配置多个边缘服务器和多个能源管理终端；
36、所述云服务器通过第一5g通信网络与所述边缘服务器建立通信连接；
37、所述边缘服务器通过第二5g通信网络与所述能源管理终端建立通信连接；
38、所述云服务器根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定第一能源管理方案、第二能源管理方案和第三能源管理方案；
39、所述云服务器根据所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定第一当前能源管理方案对所述第一能源管理区域进行能源管理。
40、可选地，所述云服务器根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定第一能源管理方案、第二能源管理方案和第三能源管理方案的步骤之后，包括：
41、所述能源管理终端获取所述第一能源管理区域内的第一实时能源数据，并将所述第一实时能源数据发送至对应的所述边缘服务器；
42、所述边缘服务器对所述第一实时能源数据进行预处理，得到第二实时能源数据，并将所述第二实时能源数据发送至所述云服务器；
43、所述云服务器根据所述第二实时能源数据得到能源管理方案修正数据；
44、所述云服务器根据所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定第一当前能源管理方案对所述第一能源管理区域进行能源管理的步骤，包括：
45、所述云服务器根据所述能源管理方案修正数据、所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定第一当前能源管理方案对所述第一能源管理区域进行能源管理。
46、可选地，所述云服务器根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定所述智慧城市中的第一能源管理区域，并在所述第一能源管理区域内配置多个边缘服务器和多个能源管理终端的步骤，包括：
47、将所述城市bim模型数据和所述历史能源数据进行整合关联，并确定每个建筑/设施的能源消耗模式与能源分配模式；
48、根据能源消耗模式和/或所述能源分配模式确定出相似的多个建筑/设施群，并将多个所述建筑/设施群确定为多个所述第一能源管理区域；
49、在每个确定的所述第一能源管理区域内部署区域专用的所述边缘服务器，并在所述第一能源管理区域内重要的建筑物及重要设备处配置所述能源管理终端；
50、所述边缘服务器即时收集所述第一能源管理区域的能源管理相关数据；
51、所述边缘服务器对所述能源管理相关数据进行分析以优化对各能源主体的控制，并与所述云服务器连接以协调所述第一能源管理区域内的能源控制与调度。
52、可选地，所述云服务器根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定第一能源管理方案、第二能源管理方案和第三能源管理方案的步骤，包括：
53、将所述历史能源数据进行清洗、标注和聚类分析后，按时间序列、建筑/设施类型、用能主体几个维度进行打标签；
54、利用机器学习算法进行序列预测建模和聚类，获得包含每个类型建筑/设施在不同时间段、不同外界环境下的平均能耗及变化规律的能耗预测模型；
55、将所述能耗预测模型与所述城市bim模型进行绑定，并利用所述云服务器上预置的数字孪生平台进行多场景的数字孪生建模仿真；
56、在所述数字孪生平台上进行能源管理模拟，获取不同场景、不同管理策略和不同控制规则下的仿真能耗结果，并根据所述仿真能耗结果分析得到最优管理策略；
57、根据所述最优管理策略的影响范围和作用对象的不同，分解为端侧决策规则、边缘控制策略和云平台级的调度规则，分别得到所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案。
58、可选地，所述云服务器根据所述能源管理方案修正数据、所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定第一当前能源管理方案对所述第一能源管理区域进行能源管理的步骤，包括：
59、所述云服务器根据所述能源管理方案修正数据、所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定多个能源管理修正方案；
60、在所述数字孪生平台上分别运行每个所述能源管理修正方案，比较多个所述能源管理修正方案的最终效果，得到第一比较结果；
61、所述云服务器综合考量所述第一比较结果、各个所述能源管理修正方案的优化空间和改进效果，确定出所述第一当前能源管理方案；
62、将所述第一当前能源管理方案发送到所述第一能源管理区域内对应的所述边缘服务器和所述能源管理终端以进行能源管理。
63、采用本发明的技术方案，基于5g的智慧城市能源管理方法包括云服务器获取智慧城市的三维图像数据和城市基础数据，建立所述智慧城市的城市bim模型；所述云服务器获取所述智慧城市的历史能源数据；所述云服务器根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定所述智慧城市中的第一能源管理区域，并在所述第一能源管理区域内配置多个边缘服务器和多个能源管理终端；所述云服务器通过第一5g通信网络与所述边缘服务器建立通信连接；所述边缘服务器通过第二5g通信网络与所述能源管理终端建立通信连接；所述云服务器根据所述城市bim模型和所述历史能源数据确定第一能源管理方案、第二能源管理方案和第三能源管理方案；所述云服务器根据所述第一能源管理方案、所述第二能源管理方案和所述第三能源管理方案确定第一当前能源管理方案对所述第一能源管理区域进行能源管理。通过区块划分和层级化的计算与控制结构，可以使整个智慧城市的能源管理更加高效智能。