基于物联网的零碳城乡公交网络设计与管理方法技术

本发明专利技术公开了基于物联网的零碳城乡公交网络设计与智能管理方法，涉及交通运输技术领域，首先在地理信息系统中输入城乡公交网络相关数据；对城乡公交车辆总能耗EC进行预测，分配得到交通枢纽车辆能耗ECP；预测交通枢纽建筑能耗EAP；综合ECP和EAP确定交通枢纽光伏规模；根据城乡公交车辆充电时间和充电位置需求确定交通枢纽充电桩数量；对城乡公交网络能耗和光伏发电数据实时采集，构建智慧能源管理系统，对城乡公交车辆充电需求和交通枢纽建筑能耗进行动态分配和调节。本申请通过对城乡公交网络能耗进行预测和分配，求解光伏板和充电桩数量和位置最优解，实现零碳城乡公交网络建设，为交通领域碳达峰、碳中和提供切实可行实施路径。施路径。施路径。

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的零碳城乡公交网络设计与管理方法


[0001]本专利技术涉及交通运输
，具体为基于物联网的零碳城乡公交网络设计与管理方法。

技术介绍

[0002]根据《2022年城市零碳交通白皮书》数据，交通领域碳排放约占全球碳排放总量四分之一，我国交通领域碳排放约占碳排放总量的10％，交通运输碳达峰和碳中和时间紧任务重，需要多方位共同推进交通运输行业碳减排工作。城乡公交网络是交通运输网络的重要部分，服务对象广，与百姓日常出行密切相关，能源消耗大，统筹好城乡公交网络中车辆能耗、交通枢纽能耗和光伏发电之间关系，系统推进零碳城乡公交网络建设，对交通运输行业碳达峰、碳中和具有极其重大的意义。
[0003]在申请号为：202211263788.6的专利文件中，公开了一种有序充电系统及有序充电方法，并具体公开了通过对充电系统进行完善，保证有序充电，实现车辆与电网之间的互动，能够实现有序充电应用模式下的场景分析、符合预测、数据采集等方面的控制分析。但是上述文件并没有关联交通枢纽、光伏发电以及对车辆进行充电等的预测和分析，不能够有效的提高交通枢纽光伏发电的电利用率。
[0004]目前在城乡公交网络和交通枢纽设计和运营过程中，充电桩、光伏等低碳环保的建筑材料应用较为普遍，但是在设计过程中缺乏对城乡公交网络中车辆能耗和交通枢纽能耗的预测，尚没有从城乡公交网络整体层面将能耗与光伏发电进行有效匹配和动态平衡，在运营过程中，缺乏对城乡公交网络中的交通枢纽和光伏发电进行在线动态监测，动态精准调配光伏发电、车辆充电、交通枢纽建筑能耗之间的关系，造成城乡公交网络存在交通枢纽光伏发电利用率低、运行能耗高等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了基于物联网的零碳城乡公交网络设计与管理方法。
[0006]本专利技术所解决的技术问题为：解决目前城乡公交网络在设计过程中缺乏对城乡公交车辆能耗、交通枢纽建筑能耗、光伏发电之间的预测和动态平衡，在运营过程中缺少对交通枢纽能耗、光伏发电的实时监测、动态调节和精准匹配，同时解决城乡公交网络中交通枢纽光伏发电利用率低、运行能耗高等问题。
[0007]本专利技术可以通过以下技术方案实现：基于物联网的零碳城乡公交网络设计与管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0008]步骤一：控制终端调取地理信息系统，在地理信息系统上标记城乡公交线路L1、L2、
……
Ln，交通枢纽P1、P2、
……
Pn，输入城乡公交线路配车数量B1、B2、
……
Bn，n取大于0的正整数；
[0009]步骤二：根据地理信息系统上的公交线路L、配车数B、智能调度系统运营排班数据，计算得到城乡公交车辆总能耗EC和城乡公交网络车辆能耗分布热力图；
[0010]步骤三：根据城乡公交网络车辆能耗分布热力图和交通枢纽布局，采用贪心算法将城乡公交车辆总能耗EC分配至各交通枢纽，得到各交通枢纽城乡公交车辆能耗ECP，通过建筑能耗预测模型预测得到各交通枢纽建筑能耗EAP，综合两者得到交通枢纽综合能耗EP。将EP输入光伏发电量预测模型,计算交通枢纽光伏电板规模；
[0011]步骤四：对城乡公交车辆车辆充电时间、充电需求位置进行预测，采用聚类算法将不同时段的车辆充电需求位置和交通枢纽位置进行匹配，确定各交通枢纽最优充电桩设置数量；
[0012]步骤五：通过对接公交车辆电池管理模块和安装基于物联网的交通枢纽建筑能耗采集器，采集城乡公交车辆实时电量数据EB、交通枢纽建筑能耗数据EAP，光伏实时发电量数据PV；
[0013]步骤六：建立城乡公交网络智慧能源管理系统，结合ECP、EAP、EB、PV数据，基于全天城乡公交网络零碳目标，进行城乡公交车辆充电时段和充电位置动态分配。根据交通枢纽能耗预测模型对交通枢纽能耗进行动态调节。
[0014]优选的，城乡公交车辆总能耗EC计算方法包括：通过采集城乡公交智能调度系统中车辆运营排班数据和城乡公交线网数据，得到每辆车每天运营里程LENn,得到城乡公交车辆总能耗为QZ＝∑QD*LENn，QD为公交车辆单位里程耗电量。
[0015]优选的，城乡公交网络车辆能耗分布热力图绘制步骤包括：通过城乡公交智能调度系统，获取城乡公交线路走向信息，将城乡公交线路在地理信息系统上进行标记，并将城乡公交车辆运营排班信息与城乡公交线路进行关联，得到每条公交线路所有城乡公交车辆运营总里程BML1、BML2
……
BMLn,计算得到每条公交线路公交车辆能耗QZL＝∑QD*BMLn,将每条城乡公交线路公交车辆能耗分配到公交线路上，将所有城乡公交线路公交车辆能耗进行叠加，绘制城乡公交网络能耗分布热力图。
[0016]优选的，通过光伏发电预测模型和各交通枢纽综合能耗，确定光伏板数量，所述光伏板数量的确定过程包括：
[0017]基于光伏发电公开数据，将光伏发电数据分为训练集和测试集，将训练集的数据根据全年气候和日照数据进行匹配，得到发电数据和全年气候和日照数据之间的对应关系，构建关于发电量和全年气候和日照数据的光伏发电预测模型；
[0018]将测试集数据输入到光伏发电预测模型内，对光伏发电预测模型进行测试，将城乡公交网络总能耗和各交通枢纽综合能耗作为约束条件，直到光伏总发电量和各交通枢纽光伏发电量同时满足相关约束条件。根据此测试集的数据，得到各交通枢纽光伏板数量。
[0019]优选的，交通枢纽充电桩最优数量确定步骤包括：将智能公交调度系统中城乡公交车辆运营排班信息、城乡公交车辆实时电量数据EB，预测城乡公交车辆充电时间和充电需求位置，采用聚类算法将不同时段的车辆充电需求位置和交通枢纽位置进行匹配，得到各交通枢纽充电车辆数量需求，确定各交通枢纽最优充电桩设置数量。
[0020]优选的，通过构建的城乡公交网络智慧能源管理系统对城乡公交车辆充电时间和充电位置进行动态分配，动态分配过程包括：获取城乡公交车实时电量数据EB、各交通枢纽光伏实时发电数据PV和交通枢纽综合能耗数据EP、车辆位置、车辆到达交通枢纽时间、交通枢纽空闲充电桩数量等数据，以城乡公交网络能耗平衡和充电成本最小构建双目标函数，采用粒子群算法进行优化求解，得到城乡公交车辆最优充电时间和充电位置。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0022]1、首先本申请通过将城乡公交线网、城乡公交配车数和城乡公交运营排班计划输入地理信息系统，对城乡公交网络车辆能源消耗与城乡公交线路进行关联，绘制城乡公交网络车辆能耗分布热力图，并将城乡公交网络车辆能耗分配至各交通枢纽，结合交通枢纽建筑能耗最终确定各交通枢纽综合能耗，并依此计算各交通枢纽光伏板数量和充电桩数量，保证光伏板和充电桩设计数量和设计位置最优解。在运营过程中，通过智慧能源管理系统，根据光伏发电数据、车辆充电数据和建筑能耗数据，动态优化车辆充电时间和充电位置，动态调节交通枢纽建筑能耗，支撑城乡公交网络电力产出和消耗整体平衡，推进交通运输行业碳达峰和碳中和进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于物联网的零碳城乡公交网络设计与管理方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：控制终端调取地理信息系统，在地理信息系统上标记城乡公交线路L1、L2、
……
Ln，交通枢纽P1、P2、
……
Pn，输入城乡公交线路配车数量B1、B2、
……
Bn，n取大于0的正整数；步骤二：根据地理信息系统上的公交线路L、配车数B、智能调度系统运营排班数据，计算得到城乡公交车辆总能耗EC和城乡公交网络车辆能耗分布热力图；步骤三：根据城乡公交网络车辆能耗分布热力图和交通枢纽布局，采用贪心算法将城乡公交车辆总能耗EC分配至各交通枢纽，得到各交通枢纽城乡公交车辆能耗ECP，通过建筑能耗预测模型预测得到各交通枢纽建筑能耗EAP，综合两者得到交通枢纽综合能耗EP；将EP输入光伏发电量预测模型，计算交通枢纽光伏电板规模；步骤四：对城乡公交车辆车辆充电时间、充电需求位置进行预测，采用聚类算法将不同时段的车辆充电需求位置和交通枢纽位置进行匹配，确定各交通枢纽最优充电桩设置数量；步骤五：通过对接公交车辆电池管理模块和安装基于物联网的交通枢纽建筑能耗采集器，采集城乡公交车辆实时电量数据EB、交通枢纽建筑能耗数据EAP，光伏实时发电量数据PV；步骤六：建立城乡公交网络智慧能源管理系统，结合ECP、EAP、EB、PV数据，基于全天城乡公交网络零碳目标，进行城乡公交车辆充电时段和充电位置动态分配；根据交通枢纽能耗预测模型对交通枢纽能耗进行动态调节。2.根据权利要求1所述的基于物联网的零碳城乡公交网络设计与管理方法，其特征在于：城乡公交车辆总能耗EC计算方法：通过采集城乡公交智能调度系统中车辆运营排班数据和城乡公交线网数据，得到每辆车每天运营里程LENn,得到城乡公交车辆总能耗为QZ＝∑QD*LENn，QD为公交车辆单位里程耗电量。3.根据权利要求1所述的基于物联...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪春，张卫华，张彤阳，丁俊美，孟磊，朱文佳，梁子君，
申请(专利权)人：合肥工业大学设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：