[發(fā)明專利]一種建筑實(shí)時(shí)能耗異常診斷系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110261285.4
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN112836396B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余旭蕓;朱晗;李崢嶸;李翠;李璨君;張信民;何斌
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/13;G06Q10/00;G06Q10/06;G06F119/08
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發(fā)明提供了一種用于對建筑能耗中的暖通系統(tǒng)能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)能耗異常診斷，其特征在于，包括：正常置信區(qū)間存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)有暖通系統(tǒng)能耗對應(yīng)的正常置信區(qū)間；暖通能耗實(shí)測值獲取部，從物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)時(shí)獲取暖通系統(tǒng)能耗對應(yīng)的實(shí)測值，作為暖通能耗實(shí)測值；暖通能耗模擬值獲取部，從預(yù)定的建筑模擬軟件中根據(jù)建筑相關(guān)信息實(shí)時(shí)模擬，得到暖通系統(tǒng)能耗對應(yīng)的模擬值，作為暖通能耗模擬值；異常判斷部，判斷暖通能耗實(shí)測值與暖通能耗模擬值的差值是否處于正常置信區(qū)間內(nèi)；以及異常結(jié)論輸出部，在異常判斷部判斷為否時(shí)，輸出暖通能耗異常從而提醒建筑管理人員根據(jù)該暖通能耗異常采取措施，節(jié)省建筑能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種建筑實(shí)時(shí)能耗異常診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

建筑能耗是常見能耗類型之一，在我國，其占社會(huì)總能耗的比重已超過20％^[1]。因此，建筑能耗擁有巨大的節(jié)能潛力，如果能對建筑能耗異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別，則可為建筑節(jié)能打好基礎(chǔ)。

近年來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等高新技術(shù)的崛起，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行各業(yè)得以廣泛應(yīng)用。全球各個(gè)國家都把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)視為一次新的信息技術(shù)變革，想要抓住這次機(jī)會(huì)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展壯大自己的國家^[2]。我國也緊隨潮流，從我國的國情出發(fā)，制定以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，在各行各業(yè)實(shí)施并制定相應(yīng)的政策扶持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展^[3]。目前，國內(nèi)已有眾多建筑接入了建筑物聯(lián)網(wǎng)，提高了建筑管理效率，結(jié)合簡易的控制邏輯，得到初步節(jié)能效果。

建筑模擬軟件是預(yù)測建筑能耗的重要工具^[4]，通過建筑模擬軟件可以得到建筑具有設(shè)計(jì)意圖的預(yù)測能耗值，這對于建筑運(yùn)行是十分重要的數(shù)據(jù)。該預(yù)測能耗值可以為建筑實(shí)際運(yùn)行情況提供一定的運(yùn)行基準(zhǔn)，并且此類軟件中的建筑運(yùn)行方案可對建筑運(yùn)行策略提供一定的參考。

眾所周知，大多數(shù)建筑物在投入使用及重新使用后的幾年內(nèi)，都會(huì)造成部分預(yù)期及設(shè)計(jì)的能源效率損失^[5-7]，這將造成建筑能耗的浪費(fèi)。實(shí)際使用中，由于建筑管理人員的疏忽及監(jiān)控不及時(shí)等原因，容易造成設(shè)備故障不及時(shí)發(fā)現(xiàn)、建筑運(yùn)行不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致的室內(nèi)舒適不滿足要求以及建筑能耗異常的情況。有研究表明，通過實(shí)施非常低成本的建筑管理策略^[8]，HVAC系統(tǒng)的能源效率可以提高5％以上；通過密切監(jiān)測建筑狀態(tài)和改進(jìn)控制策略^[9]，可將能源效率提高40％以上。

因此，如果能實(shí)時(shí)識(shí)別建筑的用能情況，則可以及時(shí)識(shí)別因建筑設(shè)備故障或人員運(yùn)行不當(dāng)?shù)仍黾拥慕ㄖ芎模蔀橛行?shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要基石。

基于項(xiàng)目的實(shí)際可行情況，建筑能耗異常診斷方法主要分為黑箱及灰箱兩種方法。黑箱方法是一種基于大數(shù)據(jù)，通過各類算法進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)得到建筑用能模式，對建筑進(jìn)行能耗異常識(shí)別并進(jìn)行診斷的方法；灰箱是黑箱方法與白箱方法的結(jié)合，而白箱方法是一種基于物理模型的方法，灰箱方法將二者進(jìn)行結(jié)合，在現(xiàn)實(shí)中也得到了較好的應(yīng)用。具體地：

黑箱法是指一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不清楚或根本無法弄清楚時(shí)，從外部輸入控制信息，使系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)后輸出信息，再根據(jù)其輸出信息來研究其功能和特性的一種方法。比如，Daniel B.Araya等人^[10]提出了一種新的基于模式的建筑能耗異常分類器——基于滑動(dòng)窗口的集體上下文異常檢測(CCAD-SW)框架，及提高其檢測能力的集成異常檢測(EAD)框架；其采用人工生成的異常數(shù)據(jù)集，使用的訓(xùn)練方法是Bootstrap Aggregating或bagging，使用模型測試器組件的測試結(jié)果來評(píng)估一個(gè)異常閾值θ，通過以上來同時(shí)進(jìn)行建筑能耗的識(shí)別及診斷。H.Burak Gunay^[11]等人提出了一種用于異常檢測的聚類分析方法，該方法將樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合成少量不同的操作模式。江航等人^[12]針對高校建筑的特征提出了一種改進(jìn)的高校建筑能耗異常檢測方法，其采用SA-DBSCAN算法識(shí)別建筑能耗模式，利用C4.5算法得到實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)的相應(yīng)類別后使用LOF算法進(jìn)行離群分析檢測異常。