[發明專利]一種基于App的智慧家庭能源管控系統及其最優控制方法

有效

• 申請號: 201910961037.3
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN111880417B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 魏一鳴;沈萌;余碧瑩;唐葆君;廖華;梁巧梅;安邦;田迪
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B15/02
• 分類號: G05B15/02;G05B19/418;H04L29/08
• 代理公司: 北京中普鴻儒知識產權代理有限公司 11822
• 代理人: 林桐苒

1.一種基于App的智慧家庭能源管控系統，其特征在于，以終端App為載體，包括家庭能源模型、基于家庭能源模型的用能分析模塊和用能管控模塊；

所述終端App用以實現系統所涉及的信息交換，包括通過不同的數據采集方式獲取系統所需的能源信息、占用信息和環境信息、以及系統與用戶之間的信息交換；

所述能源信息包括家庭設備的運行狀態、實時功率、當前和未來的實時電價；所述占用信息包括居民在家庭中某一空間中的占用狀態，包括是否處于該空間以及居民是否處于睡眠狀態；所述環境信息包括家庭中某一空間中的溫濕度、光照、空氣質量，以及室外當前和未來的溫濕度、光照和天氣狀況信息；

所述系統與用戶之間的信息交換是指，用戶通過終端App設定和修改能源需求、設定和修改設備信息、調整家庭能源模型、對系統提供的能源決策和報告做出反饋，智慧家庭能源管理系統向居民提供能源決策和日、月、年的能源報告，其中，

所述智慧家庭能源管控系統根據上述家庭能源模型對居民進行用能分析和用能管控，包括最優控制決策分析、自定義控制決策分析和用能特征分析，

所述最優控制決策分析過程包括約束條件、最優化目標函數和求解過程，

所述最優控制決策需要滿足居民基本的用能需求和對應的物理模型約束條件，所述最優控制決策分析過程所包括的最優化目標函數是使家庭用能的成本最低，根據家庭能源經濟模型建立：其中是總電價，是設備功耗，是房間數量，是房間中的設備數量，是實時電價；所述最優控制決策通過進化算法進行求解，獲取最優控制方案和對應的家庭能源模型；

所述自定義控制決策分析允許用戶通過終端App改變設備運行狀態、運行時間、設備功率的參數對現有模型進行調整，進而獲取自定義控制方案和對應的家庭能源模型；

將所述自定義控制方案的能源效率與最優自定義控制方案和家庭歷史能耗模型進行對比，包括預期的環境狀況、能耗和用能成本；所述家庭歷史能耗模型是根據歷史數據推斷的家庭能耗模型，其結果包括典型的設備運行時間、運行狀態和由此產生的預期的環境狀況、能耗和用能成本；所述用能特征分析是指對用戶居民的用能行為特征進行挖掘，幫助用戶識別低效或者無意義的用能行為，特征挖掘過程結合了基于規則的推理和基于案例的推理方法，所述用能特征分析首先建立若干個家庭生活典型場景，根據設備的運行狀態、時間信息、占用信息、環境信息提取規則，進而建立家庭生活典型情景的推理模型；

所述App對居民推送當日的用能報告，包括對某一時刻某一情景的推理、該情景中哪些用能行為是沒有必要、哪些用能行為是低效的、這些行為會導致能耗結果，居民可以通過App對結果進行反饋，修正錯誤的情景內容或者標注某些行為是有必要的，根據居民的反饋內容對推理模型進行更新；所述用能特征分析采用案例推理規則模型對沒有涵蓋的情景進行推理，根據某一時間段中的設備的運行狀態、時間信息、占用信息、環境信息建立情景案例庫，通過案例匹配的方法將相似度在閾值之上的案例分配給對應典型情景；

所述用能特征分析對無法匹配的情景案例根據其相似度進行聚類，暫時命名為未命名情景，并對居民進行反饋，包括以下內容：對某一時刻某一情景的描述、該情景中哪些用能行為是沒有必要、哪些用能行為是低效的、這些行為會導致能耗結果；居民通過App對場景進行命名，在命名之后更新案例庫和規則模型；

所述用能特征分析對用戶低效或者無意義的用能行為出現的頻率進行分析，挖掘用戶哪些低效或者無意義的行為是普遍情況，哪些低效或者無意義的行為是偶然情況，這些低效或者無意義的行為主要出現在哪些場景中，并在月度報告和年度報告中對用戶進行推送。