一种智慧用能服务协同控制系统和方法技术方案

本申请公开了一种智慧用能服务协同控制系统和方法，系统包括能源控制器、边缘计算终端和云端服务平台；能源控制器捕捉设备运行特性、辨识设备运行工况，向设备弹性发送控制指令；边缘计算终端自适应组态用户能源系统，辨识用户用能行为特征，通过与该用户能源系统内各能源控制器的协同交互，自适应生成设备运行控制策略；云端服务平台根据需求要素为不同用户定制顶层运行控制策略并推送至用户侧边缘计算终端，并完成用户交互和后台维护。解决了传统能源监控终端控制能力不足，用户侧自适应控制策略生成能力不足，智慧用能云端服务平台无法实时控制用能设备的问题，为智慧用能体系创新性的提出了云‑边‑端系统构架。

【技术实现步骤摘要】
一种智慧用能服务协同控制系统和方法
本专利技术属于智慧用能
，涉及一种智慧用能服务协同控制系统和方法。
技术介绍
随着我国能源转型和互联网技术的蓬勃发展，互联网理念在能源行业中的渗透与融合正逐步颠覆传统的能源生产、经营与消费模式。“互联网+智慧能源”在能源消费侧体现为发展智慧用能新模式，建设面向智能家居、智能楼宇、智能小区、智能工厂的能源综合服务中心，通过实时生成策略引导能源的生产消费行为，实现分布式能源生产、消费一体化。云服务是一种数据中心，位于远程云端并以按需处理的模式，通过互联网来提供动态易扩展且经常虚拟化的资源。海量的计算资源和存储资源，使得云端可以为智慧用能中涉及的复杂计算提供强有力的后台支持。然而，海量的物联网终端设备直接访问云端的方式在带来计算便利的同时，也增加了网络负荷和数据传输延迟，这对用能设备的安全高效运行造成了影响。边缘计算是继云计算之后的一种新型的计算模式，它通过在无线接入网侧提供IT和云计算能力，使得计算本地化，旨在减小延迟、提高网络运营效率、提高业务分发能力、优化终端体验质量。然而，用于边缘计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智慧用能服务协同控制系统，包括能源控制器、边缘计算终端和云端服务平台；其特征在于：/n一个用户能源系统对应设置一个边缘计算终端，能源系统内的每个用能设备对应设置一个能源控制器，边缘计算终端与能源系统内的各能源控制器交互，云端服务平台统筹控制不同用户的边缘计算终端；/n所述能源控制器用于与用户用能设备的交互，捕捉设备运行特性、辨识设备运行工况；与边缘计算终端协同交互，根据设备运行工况和边缘计算终端发送的设备运行控制策略向设备弹性发送控制指令，实现设备控制；/n所述边缘计算终端用于自适应组态用户能源系统，辨识用户用能行为特征，根据云端服务平台推送的顶层运行控制策略，通过与该用户能源系统内各...

【技术特征摘要】
1.一种智慧用能服务协同控制系统，包括能源控制器、边缘计算终端和云端服务平台；其特征在于：
一个用户能源系统对应设置一个边缘计算终端，能源系统内的每个用能设备对应设置一个能源控制器，边缘计算终端与能源系统内的各能源控制器交互，云端服务平台统筹控制不同用户的边缘计算终端；
所述能源控制器用于与用户用能设备的交互，捕捉设备运行特性、辨识设备运行工况；与边缘计算终端协同交互，根据设备运行工况和边缘计算终端发送的设备运行控制策略向设备弹性发送控制指令，实现设备控制；
所述边缘计算终端用于自适应组态用户能源系统，辨识用户用能行为特征，根据云端服务平台推送的顶层运行控制策略，通过与该用户能源系统内各能源控制器的协同交互，自适应生成设备运行控制策略并发送至各能源控制器；
所述云端服务平台用于为不同用户定制顶层运行控制策略并推送至用户侧边缘计算终端，并完成用户交互和后台维护。


2.根据权利要求1所述的一种智慧用能服务协同控制系统，其特征在于：
所述能源控制器包括边缘协同交互模块、设备监控交互模块、运行工况辨识模块和控制指令生成模块；
所述设备监控交互模块与设备实现交互，执行设备控制指令，并获取设备信息；
所述运行工况辨识模块根据设备信息判断设备实时运行工况；
所述边缘协同交互模块与边缘计算终端交互迭代对设备运行控制策略进行修正；
所述控制指令生成模块根据设备实时运行工况和设备运行控制策略生成设备控制指令，实现设备的闭环控制。


3.根据权利要求2所述的一种智慧用能服务协同控制系统，其特征在于：
所述边缘协同交互模块通过与边缘计算终端的信息交互、数据交互与计算交互，分配存储与运算资源，一方面辨识设备类型、分析设备运行规律与特性；另一方面根据用户用能需求和习惯与边缘计算终端交互迭代对设备运行控制策略进行修正；
所述运行工况辨识模块内置数据筛选算法，接收设备监控交互模块传输来的数据，提取设备运行参数，并运用机器学习算法判断设备实时运行工况；
所述控制指令生成模块根据边缘协同交互模块修正得到的设备控制策略，自适应参照运行工况辨识模块所得到的设备实时运行工况，生成设备控制指令，发送至设备监控交互模块；
所述设备监控交互模块负责与所控设备的具体对接，根据设备控制指令控制所控设备，并通过与所控设备匹配的协议进行通讯，从设备硬件寄存器获取设备实时运行参数及额定功率和保护定制，并将因具体设备类型/型号所产生的差异化的工况信息和参数信息以标准的接口格式传递给运行工况辨识模块。


4.根据权利要求3所述的一种智慧用能服务协同控制系统，其特征在于：
所述设备运行参数包括以设定频度获取的电气设备的电压、电流和功率；热工设备的工况和流量；用户与设备交互的指令信息；外部温度、光照和风速；以及设备报警、故障和保护信息。


5.根据权利要求3所述的一种智慧用能服务协同控制系统，其特征在于：
所述运行工况辨识模块内置的数据筛选算法为主成分分析算法与KMeans聚类算法，内置的机器学习算法为遗传算法。


6.根据权利要求3所述的一种智慧用能服务协同控制系统，其特征在于：
所述边缘计算终端包括能源系统组态模块、用户用能行为画像模块、实时运行策略生成模块、边缘协同交互模块；
所述能源系统组态模块、用户用能行为画像模块利用能源控制器和云端服务平台同意开放的数据或者信息完成能源系统组态、用户用能行为画像任务；
所述实时运行策略生成模块根据云端服务平台推送的顶层运行控制策略，参考能源系统组态模块、用户用能行为画像模块的计算结果，生成能源系统总体运行策略并发送至边缘协同交互模块；
所述边缘计算终端的边缘协同交互模块解析能源系统总体运行策略得到设备运行控制策略，并与能源控制器间交互迭代对设备运行控制策略进行修正。


7.根据权利要求6所述的一种智慧用能服务协同控制系统，其特征在于：
所述能源系统组态模块根据各能源控制器的设备类型/型号、功率容量、接入点位置，及自适应识别的基于用户指令、故障检修产生的设备状态变动信息，动态构建所辖能源系统的拓扑结构和该系统不同类型能源的产量、用量及依据能效等划分的产用能结构，实现用户能源系统的自动组态、配置修正；
所述用户用能行为画像模块基于各能源控制器的运行工况辨识模块所获取的设备实时运行工况，并基于智慧用电边缘计算终端所在能源系统的组态信息，通过用户用能行为标签及模糊聚类方法提取用户用能行为特征，发掘用户的用能需求、能耗漏洞，完成用户用能行为画像；
所述实时运行策略生成模块根据云端服务平台推送的顶层运行控制策略和优化依据，参考本能源系统的产用能要素配置、用户用能行为特性信息，运用多目标优化算法，生成该能源系统总体运行策略并发送至边缘协同交互模块；
所述边缘计算终端的边缘协同交互模块与能源控制器的边缘协同交互模块形成统一的信息共享触发机制、统一的数据交互格式和统一的底层运算环境，根据不同设备、不同工况协调...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清，李琮琮，刘松，代燕杰，杜艳，朱红霞，张志，刘丽君，董贤光，陈祉如，王平欣，李骁，李付存，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，华北电力大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37