[發(fā)明專(zhuān)利]一種提高樓宇設(shè)備運(yùn)行效率的非合作分布式優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510036226.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104539495B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊捷;張國(guó)月;齊冬蓮;張建良;丁攀;潘巍巍;郁元朗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué);寧波成筑智能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/28
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/28;H04L12/24
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 林超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種用于樓宇設(shè)備的分布式優(yōu)化方法，尤其是涉及了一種提高樓宇設(shè)備運(yùn)行效率的非合作分布式優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，我國(guó)的建筑能耗逐年大幅度上升，已達(dá)全社會(huì)能源消耗量的32％，加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13％，建筑總能耗已達(dá)全國(guó)能源總消耗量的45％。我國(guó)現(xiàn)有建筑面積為400多億㎡，絕大部分為高能耗建筑，且每年新建建筑近20億㎡，其中95％以上仍是高能耗建筑。如果繼續(xù)執(zhí)行節(jié)能水平較低的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將留下很重的能耗負(fù)擔(dān)和治理困難。龐大的建筑能耗，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大負(fù)擔(dān)。因此建筑行業(yè)全面節(jié)能勢(shì)在必行。

建筑樓宇集成系統(tǒng)中的建筑自動(dòng)化智能系統(tǒng)就是通過(guò)合理配備建筑現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，對(duì)建筑物(或建筑群)內(nèi)樓宇設(shè)備(空調(diào)、電梯、給排水、照明等設(shè)備)諸多子系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，通過(guò)優(yōu)化控制系統(tǒng)，達(dá)到在確保建筑內(nèi)環(huán)境舒適、充分考慮能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的條件下，使設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)和最佳利用率，提高管理水平，降低運(yùn)營(yíng)成本，提供安全舒適、高效便利的工作環(huán)境。

樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)中的控制方法作為控制系統(tǒng)的核心，對(duì)于保證樓宇內(nèi)部多種設(shè)備的高效、節(jié)能運(yùn)行具有重要作用。

為便于工程應(yīng)用，現(xiàn)有的控制系統(tǒng)以微機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，基于高速DDC和相應(yīng)操作軟件，具有現(xiàn)場(chǎng)采集、控制、通訊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、故障上傳、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等功能，系統(tǒng)包括上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)主控模塊、數(shù)字量和模擬量輸入/輸出模塊，可接插多類(lèi)網(wǎng)絡(luò)板卡，支持多點(diǎn)物理點(diǎn)和虛擬點(diǎn)。但是現(xiàn)有技術(shù)只針對(duì)硬件系統(tǒng)的改進(jìn)，缺少對(duì)于控制系統(tǒng)中控制方法的研發(fā)，致使樓宇設(shè)備難以發(fā)揮智能化控制作用，節(jié)能效果有限。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種提高樓宇設(shè)備運(yùn)行效率的非合作分布式優(yōu)化方法，通過(guò)優(yōu)化樓宇設(shè)備控制方法，以達(dá)到提高運(yùn)行效率、節(jié)約能源、提高樓宇舒適度的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案采用如下步驟：

1)針對(duì)樓宇設(shè)備建立通信矩陣S(t)及其最小通信要求，以實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式優(yōu)化問(wèn)題的有效求解，樓宇設(shè)備包括中央空調(diào)、智能照明、電梯智能監(jiān)控設(shè)備和給排水系統(tǒng)；

2)通信矩陣下，在局部信息條件下將各個(gè)樓宇設(shè)備的分布式優(yōu)化問(wèn)題映射建模為基于狀態(tài)量序數(shù)的分布式優(yōu)化模型，分布式優(yōu)化模型包括狀態(tài)空間函數(shù)、行為函數(shù)、狀態(tài)更新函數(shù)、收益函數(shù)和勢(shì)函數(shù)；

3)針對(duì)分布式優(yōu)化模型，采用基于收益函數(shù)的基準(zhǔn)學(xué)習(xí)方法，對(duì)各個(gè)時(shí)刻的分布式優(yōu)化模型進(jìn)行迭代計(jì)算，實(shí)現(xiàn)樓宇設(shè)備行為的分布式優(yōu)化。

所述的步驟1)中通信矩陣S(t)采用以下公式1：

其中，s_ij(t)為通信矩陣中的元素，表示設(shè)備i和設(shè)備j之間的通信關(guān)系，i和j代表四類(lèi)樓宇設(shè)備中的任一一種設(shè)備，i和j均取1,2,3或者4，i＝1,2,3,4，j＝1,2,3,4，1,2,3,4分別代表中央空調(diào)、智能照明系統(tǒng)、電梯智能監(jiān)控設(shè)備和給排水系統(tǒng)，t代表時(shí)刻；當(dāng)設(shè)備i和設(shè)備j之間不存在通信時(shí)，S_ij(t)＝0；當(dāng)設(shè)備i和設(shè)備j之間存在通信時(shí)，S_ij(t)＝1。

所述的步驟1)中通信矩陣S(t)的最小通信要求具體為：

將各時(shí)刻的通信矩陣組成以下公式2的序列S_∧(η)，并利用序列完備條件進(jìn)行判斷：

S_∧(η)＝S(t_η)∧S(t_η-1)∧S(t_η-2)∧…∧S(t₀)(2)

其中，η代表時(shí)刻的序數(shù)，η取正整數(shù)，η＝1,2……；如果序列S_∧(η)是下三角完備的，那么該序列S_∧(η)對(duì)應(yīng)的通信矩陣S(t)滿足最小通信要求。

本發(fā)明基于狀態(tài)量序數(shù)的分布式優(yōu)化模型包括狀態(tài)空間、行為、狀態(tài)更新規(guī)則、收益函數(shù)以及勢(shì)函數(shù)。

由于表征樓宇設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的狀態(tài)變量在博弈演進(jìn)過(guò)程中的重要影響，需要對(duì)模型中的狀態(tài)空間進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目坍?huà)，以此反映交互信息對(duì)分布式優(yōu)化過(guò)程的作用。因此所述的步驟2)中的狀態(tài)空間函數(shù)為：

其中，x為狀態(tài)空間中的狀態(tài)變量，代表在當(dāng)前博弈計(jì)算階段中，所有樓宇設(shè)備對(duì)當(dāng)前交互網(wǎng)絡(luò)的信息和拓?fù)涞拿枋觯籿_i表示當(dāng)前設(shè)備i的真實(shí)值，分別表示當(dāng)前設(shè)備i對(duì)中央空調(diào)、智能照明系統(tǒng)、電梯智能監(jiān)控設(shè)備和給排水系統(tǒng)的真實(shí)值的狀態(tài)空間估計(jì)值，表示包括的向量。