一种市政路灯的节能控制方法技术

本发明专利技术提供一种市政路灯的节能控制方法，包括：获取实际数据信息；初始化粒子的速度和位置；将给定的粒子顺序编号，将所有粒子构造成无标度网络模型；将路灯的运行总成本作为粒子的适应度函数，计算出每一个粒子的适应度函数值；完成个体的最优位置Pbest和邻域最优位置Pgbest的寻优；判断算法的终止条件是否满足；更新粒子的速度和位置，计算粒子更新后的适应度值，将新的适应度值分别与个体最好位置Pbest和邻域最好位置Pgbest进行比较，从而完成对个体最好优置Pbest和邻域最优位置Pgbest的更新；输出全局最优位置Pgbest、路灯运行模式状态和总的运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种市政路灯的节能控制方法
本专利技术涉及节能灯领域，特别是涉及一种市政路灯的节能控制方法。
技术介绍
进入21世纪，节能与环保已成为全球化共同关注的话题。能源短缺、电力供应紧张问题形势日益严峻，其中市政路灯照明用电量占到了总用电量的34％左右，当前市政路灯照明几乎没有特殊的节能控制措施，尤其是在深夜时段，城市道路的持续照明处于严重浪费的状态，所以应该采取有效的控制方法，降低城市照明供电的损耗。在传统的路灯设计理念中，市政路灯供电主要采用通宵照明的方式，随着人们对节约资源的重视，提出了分时控制和降低电压的路灯控制方式。分时控制主要结合不同的季节，夜间和深夜等分时间段进行控制，在不同时间段对路灯给与不同强度的电压或进行关闭的措施，分时控制主要建立在不同时间段给与路灯电压进行调整，在满足基本稳定值的条件下，降低路灯电压可以达到节能效果，但是在具体的应用中，效果没有正常情况下理想，反而造成工作量的增加。主要是受限于控制方式只是简单的根据人们的作息时间作了区分，是一种粗略估算时控制方式，达不到最优理想节能效果。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种市政路灯的节能控制方法。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种市政路灯的节能控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：(1)获取实际数据信息；(2)在满足约束条件下初始化粒子的速度和位置；(3)将给定的粒子顺序编号，初始时选择若标干个粒子顺序相连，然后产生一个新的粒子，计算新产生的粒子到其他粒子之间的距离，按照节点之间的节点度分布大小，计算节点之间边的数量，根据连接概率选择连接位置，最终将所有粒子构造成无标度网络模型；(4)将路灯的运行总成本作为粒子的适应度函数，计算出每一个粒子的适应度函数值；(5)构造0,1矩阵，0表示粒子与粒子之间没有连接关系，1表示粒子与粒子之间具有连接关系，在矩阵中通过有连接关系的粒子进行每一行和每一列的单独比较，从而完成个体的最优位置Pbest和邻域最优位置Pgbest的寻优；(6)判断算法的终止条件是否满足，如满足则执行步骤(8)，否则执行步骤(7)；(7)更新粒子的速度和位置，计算粒子更新后的适应度值，将新的适应度值分别与个体最好位置Pbest和邻域最好位置Pgbest进行比较，从而完成对个体最好优置Pbest和邻域最优位置Pgbest的更新，然后转执行步骤(5)；(8)输出全局最优位置Pgbest、路灯运行模式状态和总的运行成本。可选地，所述约束条件至少包括：路灯最小节能模式时间和最小正常运行时间约束：式中，T1和T2分别为每台路灯在调度周期内的最小节能模式时间和最小正常运行时间，Uit为路灯i在时段t内的运行状态变量，Uit-1为路灯i在时段t-1内的运行状态变量，Uij表示为路灯i在j时刻的运行状态变量，其中j取t-T1到t-1之间的整数值，以及j取t-T2到t-1之间的整数值。可选地，所述约束条件还包括各路灯的模式转换次数约束：式中，M为每台路灯在调试周期内的最大允许模式转换次数，G为路灯总数量。可选地，所述约束条件还包括节能模式转换的约束：Pil.min≤PiL≤Pil.max其中，Pil。min和Pil。max分别为路灯i在l时刻节能模式下负荷满足的下限值和上限值。根据权利要求4所述的一种市政路灯的节能控制方法，其特征在于，所述约束条件还包括路灯功率Pit上、下限约束：Pimin≤Pit≤Pimax，i＝1,2,…,G其中，Pimin和Pimax表示路灯i运行的最小功率和最大功率。可选地，所述更新粒子的速度和位置，具体包括：Vidk+1＝ωVidk+c1r1(Pidk-Zidk)+c2r2(Pgdk-Zidk)Zidk+1＝Zidk+Vidk+1式中，Vid是第i个粒子在空间当前飞行速度，Zid是i个粒子在空间当前位置，第k是迭代次数，d＝1,2,…,D，D表示粒子在D维空间里随机飞行；Pid表示第i个粒子经历过的历史最优位置，称为个体最好位置；Pgd表示第i个粒子经历过的全局最优位置，称为全局最好位置；ω为惯性权重，起着权衡局部搜索和全局搜索能力的作用；r1和r2是[0,1]之间的随机数；c1和c2为加速因子。可选地，所述连接概率通过以下方式获得：其中，dij表示节点i与节点j之间的距离，α与σ为连接影响因子，ki称为节点度数。如上所述，本专利技术的一种市政路灯的节能控制方法，具有以下有益效果：本专利技术采用粒子群算法(PSO)对市政路灯照明开停进行优化组合求解，粒子群算法是一种基于群体智能的全局随机搜索算法，广泛应用于解决约束优化问题。为了提高粒子群算法的精度，避免出现过早收敛，在标准粒子群算法的基础上，利用无标度网络作为粒子群算法的邻域结构模型。这样，网路中只需通过极少的几个节点度高的中枢粒子就能在较短时间内获得全局的搜索信息。同时，为了提高算法的收敛精度和速度，采用动态调整罚函数方法处理各种约束条件。附图说明图1为本专利技术所述的一种市政路灯的节能控制方法的流程图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。路灯优化组合数学模型：1，目标函数：设调度周期为T0＝12h，将20分钟作为一个时间段，各时段总负荷为PDt，某城市市政路灯数或等值路灯数量为G，则市政路灯组合优化数学模型表示如下：MinTc(1)在不同的情况下，Tc代表着不同的意义，本专利技术研究在统一调度的模式下，Tc为市政路灯运行的总成本，因此，目标函数的形式可表示为：式中，Fi(Pit)表示为路灯i在时段t内的耗电成本，Fi(Pit)＝aiPit2+biPit+ci；ai、bi、ci为路灯i的运行耗量成本系数；Uit为路灯i在时段t内的运行状态变量，用0和1表示，Uit＝0表示节能模式，Uit＝1表示正常模式；2，约束条件：约束条件是保证路灯在满足正常照明的前提下，根据道路车流量、人流量、傍晚、夜间、深夜、节假日、正常运行时的安全性和系统的负荷要求来确定。考虑的约束条件越多，越接近实际运行的要求，该模型主要考虑了以下约束。(1)路灯最小节能模式时间和最小正常运行时间约束：式中，T1和T2分别为每台路灯在调度周期内的最小节能模式时间和最小正常运行时间。Uit为路灯i在时段t内的运行状态变量，用0和1表示，Uit＝0表示路灯处于节能模式，Uit＝1表示路灯处于全亮模式，Uit-1为路灯i在时段t-1内的运行状态变量。Uij表示为路灯i在j时刻的运行状态变量，其中j取t-T1到t-1之间的整数值，以及j取t-T2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种市政路灯的节能控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：(1)获取实际数据信息；(2)在满足约束条件下初始化粒子的速度和位置；(3)将给定的粒子顺序编号，初始时选择若标干个粒子顺序相连，然后产生一个新的粒子，计算新产生的粒子到其他粒子之间的距离，按照节点之间的节点度分布大小，计算节点之间边的数量，根据连接概率选择连接位置，最终将所有粒子构造成无标度网络模型；(4)将路灯的运行总成本作为粒子的适应度函数，计算出每一个粒子的适应度函数值；(5)构造0,1矩阵，0表示粒子与粒子之间没有连接关系，1表示粒子与粒子之间具有连接关系，在矩阵中通过有连接关系的粒子进行每一行和每一列的单独比较，从而完成个体的最优位置Pbest和邻域最优位置Pgbest的寻优；(6)判断算法的终止条件是否满足，如满足则执行步骤(8)，否则执行步骤(7)；(7)更新粒子的速度和位置，计算粒子更新后的适应度值，将新的适应度值分别与个体最好位置Pbest和邻域最好位置Pgbest进行比较，从而完成对个体最好优置Pbest和邻域最优位置Pgbest的更新，然后转执行步骤(5)；(8)输出全局最优位置Pgbest、路灯运行模式状态和总的运行成本。...

【技术特征摘要】
1.一种市政路灯的节能控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：(1)获取实际数据信息；(2)在满足约束条件下初始化粒子的速度和位置；(3)将给定的粒子顺序编号，初始时选择若标干个粒子顺序相连，然后产生一个新的粒子，计算新产生的粒子到其他粒子之间的距离，按照节点之间的节点度分布大小，计算节点之间边的数量，根据连接概率选择连接位置，最终将所有粒子构造成无标度网络模型；(4)将路灯的运行总成本作为粒子的适应度函数，计算出每一个粒子的适应度函数值；(5)构造0,1矩阵，0表示粒子与粒子之间没有连接关系，1表示粒子与粒子之间具有连接关系，在矩阵中通过有连接关系的粒子进行每一行和每一列的单独比较，从而完成个体的最优位置Pbest和邻域最优位置Pgbest的寻优；(6)判断算法的终止条件是否满足，如满足则执行步骤(8)，否则执行步骤(7)；(7)更新粒子的速度和位置，计算粒子更新后的适应度值，将新的适应度值分别与个体最好位置Pbest和邻域最好位置Pgbest进行比较，从而完成对个体最好优置Pbest和邻域最优位置Pgbest的更新，然后转执行步骤(5)；(8)输出全局最优位置Pgbest、路灯运行模式状态和总的运行成本。2.根据权利要求1所述的一种市政路灯的节能控制方法，其特征在于，所述约束条件至少包括：路灯最小节能模式时间和最小正常运行时间约束：式中，T1和T2分别为每台路灯在调度周期内的最小节能模式时间和最小正常运行时间，Uit为路灯i在时段t内的运行状态变量，Uit-1为路灯i在时段t-1内的运行状态变量，Uij表示为路灯i在j时刻的运行状态变量，其中j取t-T1到t-1之间的整数值，以及j取t-T2到...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐京瑞，段勋兴，杨新顺，冉隆毅，熊凤，
申请(专利权)人：重庆化工职业学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50