一种楼宇绿色运行平行管控方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种楼宇绿色运行平行管控方法及系统，该方法体系包括以下步骤：基础构建层采集楼宇能耗、环境变化、人员等各类数据。数据知识层，通过数据驱动，联合数据库、知识库和算法库构建出与各实际楼宇子系统对应的虚拟楼宇子系统。计算实验层作为实验平台，根据实际楼宇系统中的场景设计模拟实验方案，将各实验方案在该平台的各虚拟子系统中进行试验，并对实验运行结果进行分析。评估体系根据试验分析结果择取绿色运行方案，通过CAN总线将实际楼宇系统和各虚拟楼宇子系统相连，输入具体的实施方案进行平行执行，对实际楼宇系统进行能源利用率及舒适性评估，实际楼宇系统的数据再反馈到各虚拟楼宇子系统中，实现滚动优化。

Method and system for parallel management and control of green running of building

The invention discloses a method and a system for parallel management and control of green running of buildings, wherein the system comprises the following steps: the basic construction layer collects data of building energy consumption, environment change, personnel, etc.. Data knowledge layer, through data drive, joint database, knowledge base and algorithm library, build a virtual building subsystem corresponding to each actual building subsystem. Calculation of experimental layer as the experimental platform, according to the actual scene design in building system simulation experiment, the experimental scheme is tested in the virtual subsystem of the platform, and the experimental result analysis. The evaluation system according to the analysis program of green operation results selection test, through the CAN bus system and the actual building of the virtual building subsystem is connected to the input parallel execution of the specific implementation plan, the actual building system of energy efficiency and comfort evaluation system, Yu floor and then back to the actual data of the virtual building subsystem. To realize the rolling optimization.

【技术实现步骤摘要】
一种楼宇绿色运行平行管控方法及系统
本专利技术涉及一种楼宇绿色运行管控方法，具体涉及一种楼宇绿色运行平行管控方法及系统。属于建筑能耗控制

技术介绍
在我国，建筑能耗已和工业能耗、交通能耗形成“三足鼎立”之势，而且随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提高，呈现出急剧上扬之势。目前，我国建筑普遍存在耗能大、效率低等问题，并具有夏季空调用电量大和冬季采暖能耗高等特点。不良的气候条件，使中国的建筑节能工作更为艰巨。建筑绿色运行技术的研究与应用将对我国能源消费产生深远的影响。建筑物运行过程中建筑设备的整体节能管控是建筑物绿色运行和降低建筑能耗的重要一环。传统建筑设备控制方式多针对单一子系统，但仅靠单一子系统的节能，有时并不能让整栋建筑节能。楼宇的全局绿色运行涉及到很多子系统，比如中央空调子系统、照明子系统、办公设备子系统等等，在其运行过程中会受到气候、地域等很多因素的影响，同时人员分布、人员习惯、人员需求等也会对能耗产生影响，且由于人的行为的复杂性，使得楼宇的绿色运行管控存在很强的不确定性。总之，楼宇的绿色运行管控系统是一个具有多变量、非线性、强不确定性的复杂系统，采用传统的控制方法与技术很难考虑人的因素，也难以实现整体的绿色运行。近年来发展起来的基于人工系统、计算实验、平行执行的平行系统理论为复杂系统的建模、分析、控制和管理提供了有效方案，并成功应用于交通、网络架构等领域。平行系统理论为楼宇绿色运行管控提供了新的思路。但楼宇运行管控有其自身独具的特点，需要为其中央空调、照明、办公设备、环境、人员等子系统分别构建相对应的独有虚拟子系统，并在所构建的虚拟子系统上进行符合楼宇运行规律的计算实验，进而将评估后的实验结果用于实际楼宇系统的绿色运行管控，且通过反馈对楼宇运行结果进行评估。这些特点使得在其他领域应用的平行系统方法难以直接挪移到楼宇绿色运行管控中来，需要结合楼宇运行特点设计独特的楼宇绿色运行平行管控方法与系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种楼宇绿色运行平行管控方法。本专利技术还提供了上述楼宇绿色运行平行管控方法对应的一种楼宇绿色运行平行管控系统。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种楼宇绿色运行平行管控方法，包括步骤：(1)构建各实际楼宇子系统对应的虚拟子系统：首先确定楼宇系统的各核心模块，包括用电设备模块、环境模块、人员模块和规则模块，然后基于这些模块进行各虚拟子系统的构建；(2)将步骤(1)构建的虚拟子系统作为试验平台引入计算实验过程，针对各实际楼宇子系统无法完成的工作，在虚拟子系统上进行大量重复可设计的计算实验，完成楼宇运行管控方案的可行性验证和评估；(3)基于CAN总线的实际楼宇系统平行管控：通过CAN总线实现虚拟楼宇子系统与实际子系统的通信，平行执行步骤(2)所得到的楼宇运行管控方案，并由实际子系统反馈回来的数据修正虚拟子系统的模型和算法，进而由虚拟子系统来不断优化实际子系统的控制。步骤(1)中的用电设备模块包括中央空调、照明、办公设备及其相关设备，所述相关设备包括温湿度、照度、人员以及能耗的采集模块、数据传输模块、上位机控制模块以及通信模块。步骤(1)中的环境模块包括楼宇所处的地域、当地的天气、气候、所处的季节以及资源供应等。步骤(1)中的人员模块包括人员分布、人员习惯和人员需求。所述人员均被赋予相应的习惯、心理和生理属性，具有相应的习惯，以及不同环境、不同状态下对温湿度和照明不同程度的需求。步骤(1)中的规则模块是用电设备、环境、人员以及相互之间作用和影响的准则和方法。所述规则模块具体包括：(1A)楼宇控制系统运行要素：工作模式、运行规则和优化规则；(1B)中央空调、照明、办公等设备的性能指标、操作手册；(1C)不同地区环境下人员的分布、习惯、人数和管理制度；(1D)国家或地方部门颁布的命令、文件和行业标准。步骤(1)中虚拟子系统的构建步骤如下：(11)在各个模块中进行数据采集和经验知识的获取；(12)将数据与经验知识进行处理和融合：将数据整合为数据库，经验知识整合为知识库，并将常用优化算法整合为算法库；(13)将知识库中的经验知识转化对虚拟子系统模型的参数约束，然后利用数据库中相应实际楼宇子系统的数据通过数据驱动的方法对虚拟子系统模型进行参数优化，所述优化过程通过调用算法库中的优化算法予以实现，同时需要考虑经验知识所形成的约束；(14)在步骤(13)的基础上进行测试验证，倘若虚拟楼宇子系统与实际楼宇子系统的性能一致，则完成虚拟楼宇子系统的构建，结束；倘若不一致，则返回步骤(13)，重新选择优化算法。步骤(12)中的常用优化算法包括：最小二乘法、进化计算法、最速下降法和线性规划法等。步骤(2)的具体方法是：(21)基于用电设备模块、环境模块、人员模块和规则模块，在虚拟楼宇子系统中模拟实际系统，制定多种楼宇运行管控方案在计算实验平台中进行试验，并对运行结果进行数据存储和分析；(22)根据分析结果找到楼宇运行中的可控因素和不可控因素，并对相应的人员和设备进行参数调整和设置修改，对楼宇运行管控方案的不足之处进行改进；(23)不断重复步骤(21)和(22)，直至找到最优的或实际系统可承受的楼宇绿色运行管控方案。步骤(21)中计算实验平台的具体设计方法如下：(211)根据楼宇系统各个子系统的不同特点，设计试验方案；(212)试验执行：将虚拟楼宇子系统作为可重复的试验平台，步骤(211)的设计方案作为方案库，引入楼宇运行过程中的各种可控因素或不可控因素进行大量试验，从而得到试验方案中可控因素和不可控因素对输出结果的影响；(213)试验分析：针对步骤(212)过程中得到的输出数据，从楼宇能源的利用率和人员舒适性指标等方面对计算实验的输出数据进行分析。步骤(211)中实验方案的设计包括以下两个方面：(211-1)综合考虑人员因素、环境因素和不可抗拒因素；(211-2)综合考虑中央空调运行、照明运行、办公设备运行等的状态。其中，(211-1)中的人员因素包括：室内人员的分布和人数的多少、人员习惯以及人员需求；倘若检测到人员离开或进入房间，考虑每个人对冷热承受和穿着厚薄的影响，以及人们在健康和生病不同期间的不同需求。(211-1)中的环境因素包括气候和地域因素，例如：春夏秋冬以及南方和北方、东部和西部的气候差异以及地域差异以及突发事件(雨雪雷电等)对室内外温湿度变化的影响。(211-1)中的不可抗拒因素是指设备故障和老化发生时的预案启动，例如：有设备故障造成温度高于50℃时的紧急处理。(211-2)中，中央空调运行状态包括：风机运行状态、送风温湿度、滤网压关状态、风机故障状态、手动/自动状态、水阀调节量、冷热源控制量和送排风控制量等。(211-2)中，照明运行状态包括：照明系统的运行状态、报警状态、照明系统的启动信息和故障信息等。(211-2)中，办公设备运行状态包括：电脑、打印机和投影仪等设备的运行状态，启停控制状态和故障信息等。步骤(213)的具体方法是：根据各个实验方案的试验结果计算得出不同楼宇运行管控方案的楼宇能源利用率以及人员舒适性指标，然后将所有方案、计算结果和评价参数通过试验平台记录并备案，并通过数据处理与融合建立方案库、过程数据库，为后续重复试验和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种楼宇绿色运行平行管控方法，其特征在于，包括步骤：(1)构建各实际楼宇子系统对应的虚拟子系统：首先确定楼宇系统的各核心模块，包括用电设备模块、环境模块、人员模块和规则模块，然后基于这些模块进行各虚拟子系统的构建；(2)将步骤(1)构建的虚拟子系统作为试验平台引入计算实验过程，针对各实际楼宇子系统无法完成的工作，在虚拟子系统上进行大量重复可设计的计算实验，完成楼宇运行管控方案的可行性验证和评估；(3)基于CAN总线的实际楼宇系统平行管控：通过CAN总线实现虚拟楼宇子系统与实际子系统的通信，平行执行步骤(2)所得到的楼宇运行管控方案，并由实际子系统反馈回来的数据修正虚拟子系统的模型和算法，进而由虚拟子系统来不断优化实际子系统的控制。

【技术特征摘要】
1.一种楼宇绿色运行平行管控方法，其特征在于，包括步骤：(1)构建各实际楼宇子系统对应的虚拟子系统：首先确定楼宇系统的各核心模块，包括用电设备模块、环境模块、人员模块和规则模块，然后基于这些模块进行各虚拟子系统的构建；(2)将步骤(1)构建的虚拟子系统作为试验平台引入计算实验过程，针对各实际楼宇子系统无法完成的工作，在虚拟子系统上进行大量重复可设计的计算实验，完成楼宇运行管控方案的可行性验证和评估；(3)基于CAN总线的实际楼宇系统平行管控：通过CAN总线实现虚拟楼宇子系统与实际子系统的通信，平行执行步骤(2)所得到的楼宇运行管控方案，并由实际子系统反馈回来的数据修正虚拟子系统的模型和算法，进而由虚拟子系统来不断优化实际子系统的控制。2.根据权利要求1所述的一种楼宇绿色运行平行管控方法，其特征在于，步骤(1)中虚拟子系统的构建步骤如下：(11)在各个模块中进行数据采集和经验知识的获取；(12)将数据与经验知识进行处理和融合：将数据整合为数据库，经验知识整合为知识库，并将常用优化算法整合为算法库；(13)将知识库中的经验知识转化对虚拟子系统模型的参数约束，然后利用数据库中相应实际楼宇子系统的数据通过数据驱动的方法对虚拟子系统模型进行参数优化，所述优化过程通过调用算法库中的优化算法予以实现，同时需要考虑经验知识所形成的约束；(14)在步骤(13)的基础上进行测试验证，倘若虚拟楼宇子系统与实际楼宇子系统的性能一致，则完成虚拟楼宇子系统的构建，结束；倘若不一致，则返回步骤(13)，重新选择优化算法。3.根据权利要求1所述的一种楼宇绿色运行平行管控方法，其特征在于，步骤(2)的具体方法是：(21)基于用电设备模块、环境模块、人员模块和规则模块，在虚拟楼宇子系统中模拟实际系统，制定多种楼宇运行管控方案在计算实验平台中进行试验，并对运行结果进行数据存储和分析；(22)根据分析结果找到楼宇运行中的可控因素和不可控因素，并对相应的人员和设备进行参数调整和设置修改，对楼宇运行管控方案的不足之处进行改进；(23)不断重复步骤(21)和(22)，直至找到最优的或实际系统可承受的楼宇绿色运行管控方案。4.根据权利要求3所述的一种楼宇绿色运行平行管控方法，其特征在于，步骤(21)中计算实验平台的具体设计方法如下：(211)根据楼宇系统各个子系统的不同特点，设计试验方案；(212)试验执行：将虚拟楼宇子系统作为可重复的试验平台，步骤(211)的设计方案作为方案库，引入楼宇运行过程中的各种可控因素或不可控因素进行大量试验，从而得到试验方案中可控因素和不可控因素对输出结果的影响；(213)试验分析：针对步骤(212)过程中得到的输出数据，从楼宇能源利用率和人员舒适性指标等方面对计算实验的输出数据进行分析。5.根据权利要求4所述的一种楼宇绿色运行平行管控方法，其特征在于，步骤(211)包括以下两个方面：(211-1)综合考虑人员因素、环境因素和不可抗拒因...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成栋，王丽，尚芳，张桂青，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东,37