基于本体的中央空调节能系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于本体的中央空调节能系统及方法，它可以克服利用综合信息进行节能的不足，该系统采集环境信息、设备状态信息、设备能耗信息等存储到系统数据库中，然后将数据库中信息映射到中央空调本体，在制定节能规则的基础上，对本体模型进行解析、推理和分析，判断空调的运行工作状态，以此来启停空调系统的设备，最终达到节能的目的。它包括建筑物内若干安装有中央空调终端的空间单元，其内设有环境检测模块；同时在建筑物内还设有中央空调机组安装空间，空调机组安装空间内除设有环境检测模块外，还设有空调设备测控模块、设备能耗计量模块、DDC控制器以及监控中心有管理计算机。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，它可以克服利用综合信息进行节能的不足，该系统采集环境信息、设备状态信息、设备能耗信息等存储到系统数据库中，然后将数据库中信息映射到中央空调本体，在制定节能规则的基础上，对本体模型进行解析、推理和分析，判断空调的运行工作状态，以此来启停空调系统的设备，最终达到节能的目的。它包括建筑物内若干安装有中央空调终端的空间单元，其内设有环境检测模块；同时在建筑物内还设有中央空调机组安装空间，空调机组安装空间内除设有环境检测模块外，还设有空调设备测控模块、设备能耗计量模块、DDC控制器以及监控中心有管理计算机。【专利说明】
:本专利技术涉及一种，属于自动控制、节能技术和计算机应用相结合的领域。
技术介绍
:我国处于一个经济快速发展的时期，城市化发展进程逐步加快，为满足人们的工作和生活需求，需要新建大量的建筑，如何实现建筑的可持续发展，为人们创造节能舒适的环境，是建筑行业人员急需解决的重要问题。随着智能建筑技术的发展，中央空调计算机控制、恒压供水、智能照明等自动化系统为建筑物提供了舒适的工作和生活环境，也为建筑用电设备的控制研究提供了有效的手段。其中中央空调系统的能源消耗在整个建筑总能耗中占有相当大的比重，如何使中央空调在发挥本身功能的同时又能达到节能的目的，越来越受到人们的关注。现阶段，对中央空调系统的节能主要采用数据的分析形式，而系统运行过程中的节能知识、经验无法通过数据进行详细描述，只能以人类可以理解的形式存在，机器无法理解和运算，这样就无法通过计算机实现中央空调系统的自动化控制，因此，需要采用一种知识表示方法将系统运行的知识、经验以机器可以理解的形式进行表达，来对系统进行节能分析，最终达到节能的目的。OffL是W3C提出的Web本体描述语言，是一项Web标准，能被计算机进行解释，具有很强的语义表达能力，语义信息能在使用不同类型的操作系统和应用语言的计算机之间进行交换，是一种通用的数据表示格式。
技术实现思路
:本专利技术的目的就是为解决无法将系统运行的知识、经验有效地运用到系统节能中的问题，提出一种，该系统采集环境信息、设备状态信息、设备能耗信息等存储到系统数据库中，在总结分析中央空调系统的基础上，提出了以设备、环境、状态、状态值、能耗等为顶层概念的中央空调本体，通过将数据库中的信息映射到该本体模型，形成一个随系统运行数据实时变化的动态模型，利用系统运行的知识、经验制定节能规则，根据规则对本体模型进行解析、推理和分析，得出节能优化策略，判断空调的运行工作状态，以此来启停空调系统的设备，最终达到节能的目的。为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种基于本体的中央空调节能系统，它包括建筑物内若干安装有中央空调终端的空间单元，其内设有环境检测模块；同时在建筑物内还设有中央空调机组安装空间，空调机组安装空间内除设有环境检测模块外，还设有空调设备测控模块、设备能耗计量模块、DDC控制器以及监控中心有管理计算机；环境检测模块采集环境信息，各空间单元以及空调机组安装空间的环境监测模块通过总线与DDC控制器通信；空调设备测控模块采集中央空调机组的状态、参数以及对中央空调机组进行相应的操作；设备能耗计量模块采集中央空调机组的能耗信息；DDC控制器还与空调设备测控模块和能耗计量模块进行通信，DDC控制器与管理计算机进行通信；管理计算机以实时/关系数据库形式对采集的各种数据进行管理，通过本体构建模块建立中央空调本体，中央空调本体利用其内的数据库与本体映射模块将数据库内的数据映射到本体模型中，通过本体解析模块、用户查询模块、本体推理模块、本体应用模块对中央空调本体进行解析、推理、分析和应用，给出节能优化策略，进而实现中央空调系统的f倉泛。所述本体构建模块，根据中央空调机组的特点，在分析需求的基础上,抽取中央空调系统的顶层概念，明确中央空调系统的结构层次，确定各层的概念以及概念之间的关系，通过Prot6g6软件将概念、关系，用OWL语言表示出来；另一方面,利用本体映射将现有本体与中央空调本体进行语义关联，达到本体扩充的目的；所述数据库与本体映射模块，负责将中央空调机组运行的实时/历史数据映射到本体模型中；本体模型中用电设备的属性对应于数据库中相应设备的状态、能耗信息，将数据库中的静态关系表示成随系统变化的动态的语义关系；所述本体解析模块，负责读取和解析本体文件,将以OWL语言表示的本体文件读取到内存中，根据具体的应用目的对本体文件进行解析；所述用户查询模块,负责读取和解析用户的查询命令；所述本体推理模块，负责接收解析后的本体文件和查询命令,并执行推理过程；所述本体应用模块，负责对推理模块推导出来的结果进行解析、修正，以满足用户需求。所述数据库与本体映射模块，将中央空调机组的状态信息通过BACnet、TCP/IP或RS-485通信网络传递到实时/关系数据库,存储到相应的数据表中；中央空调本体中的实例对象与实际系统的对象相对应，这些实例对象的属性要与数据库中的设备信息进行语义映射，这样中央空调系统本体就是一个随系统运行的动态本体，从而实时表示系统的状态。所述推理模块的推理过程为:I)判断是否有用户输入，如果有输入，读取用户的输入信息，对其进行解析，得到输入信息的主体、客体以及关系；2)对上述步骤I)中的主体和客体进行语义标注，使其成为中央空调本体中概念的实例；3)制定中央空调系统的节能规则，通过SWRL进行描述，将实例与属性结合起来组成一个单元，利用逻辑关系将多个单元进行组合，对规则进行扩展与优化；4)利用推理引擎对本体进行检索与推理，通过API函数将中央空调本体、节能规则以及用户的输入引入，并且将三者进行结合，共同得出中央空调系统的能耗水平，给出节能优化策略；5)对得到的中央空调系统的能耗水平和节能优化策略，根据中央空调系统的实际运行情况进行修正，形成一套节能控制方案，按照方案及时修正系统的运行参数，在保证中央空调机组提供舒适的环境的同时，达到节约能源的目的。—种基于本体的中央空调节能系统的节能方法，I)系统初始化，采集空间单元的温度、湿度、C02浓度数据，采集中央空调机组的状态信息，这些信息都经过DDC控制器上传到管理计算机；能耗计量模块采集设备的能耗信息、电压、电流，也传递到管理计算机；2)提取管理计算机数据库中的数据映射到中央空调本体对应的实例的属性，使本体模型与中央空调系统实际运行的数据进行结合，成为一个随着系统的实时数据变化的动态本体；3)在步骤2)的基础上，提取设备在运行、停止、待机、故障状态下的能耗信息，判断系统是否存在待机能耗和故障能耗，如果不存在，则转步骤2);反之，则表明系统存在待机能耗和故障能耗，判断如果是待机能耗，查找待机设备并将设备关闭，如果是故障能耗，查找故障设备，发出警报并关闭设备，然后转步骤2)，继续对系统进行分析；4)在步骤2)的基础上，提取设备的电压、电流、功率、能耗信息，生成设备的运行信息图形曲线，判断设备的负荷状态，如果设备运行在欠负荷状态，则关闭多余设备，然后转步骤2);如果设备运行在过负荷状态，则开启备用设备，然后转步骤2);如果设备运行正常，直接转至步骤2);5)在步骤2)的基础上，制定中央空调节能规则，综合考虑季节、温度、湿度、时间信息，对本体按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于本体的中央空调节能系统，其特征是，它包括建筑物内若干安装有中央空调终端的空间单元，其内设有环境检测模块；同时在建筑物内还设有中央空调机组安装空间，空调机组安装空间内除设有环境检测模块外，还设有空调设备测控模块、设备能耗计量模块、DDC控制器以及监控中心有管理计算机；环境检测模块采集环境信息，各空间单元以及空调机组安装空间的环境监测模块通过总线与DDC控制器通信；空调设备测控模块采集中央空调机组的状态、参数以及对中央空调机组进行相应的操作；设备能耗计量模块采集中央空调机组的能耗信息；DDC控制器还与空调设备测控模块和能耗计量模块进行通信，DDC控制器与管理计算机进行通信；管理计算机以实时/关系数据库形式对采集的各种数据进行管理，通过本体构建模块建立中央空调本体，中央空调本体利用其内的数据库与本体映射模块将数据库内的数据映射到本体模型中，通过本体解析模块、用户查询模块、本体推理模块、本体应用模块对中央空调本体进行解析、推理、分析和应用，给出节能优化策略，进而实现中央空调系统的节能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王少林，于福奎，张桂青，于国丽，罗佳君，刘学亭，刘公明，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东;37