基于数据分析的采暖壁挂热水炉智能控制方法及系统与流程

本发明涉及壁挂式燃气采暖热水炉，具体涉及基于数据分析的采暖壁挂热水炉智能控制方法及系统。

背景技术：

1、壁挂式燃气采暖热水炉是一种集供暖和供应生活热水于一体的家用电器。传统的壁挂式燃气采暖热水炉根据人为设定的预设温度实现对室内温度的控制，具体为：使用温度传感器监测散热片中循环水的温度，当散热片中循环水的温度达到预设温度时，停止采暖壁挂热水炉的加热；当散热片中循环水的温度低于与预设温度相关的一个温度值时，重新启动加热，使用对热水炉循环水温度的控制实现对壁挂式燃气采暖热水炉的控制。

2、在对壁挂式燃气采暖热水炉进行控制的过程中，仅关注到热水炉循环水温度的变化范围，忽略了室内温度本身的变化，当壁挂式燃气采暖热水炉的循环水对室温的加热出现问题时，例如，热水炉循环水温度不断上升的过程中，室内温度保持不变，现有的壁挂式燃气采暖热水炉控制方法并不能及时发现问题并停止壁挂式燃气采暖热水炉的工作，容易导致安全隐患。

技术实现思路

1、本发明提供基于数据分析的采暖壁挂热水炉智能控制方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明一个实施例提供了基于数据分析的采暖壁挂热水炉智能控制方法，该方法包括以下步骤：

3、在热水炉运行过程中，采集热水炉不同种类的温度数据并进行预处理，获取室外温度序列、室内温度序列和热水炉循环水温度序列；

4、在热水炉运行过程中，对采集的温度数据进行分析，构建热水炉循环水温异常置信度，具体步骤包括：

5、将室内温度序列划分为室内温度子序列并计算每个室内温度子序列的离散程度，根据室内温度子序列的长度之间的差异和聚类簇内包含的离散程度，确定聚类簇的上升序列置信度，根据上升序列置信度的取值确定控温状态子序列和升温状态子序列；

6、获取升温状态子序列对应的热水炉循环水温度子序列和室外温度子序列，根据室外温度子序列内包含的室外温度的取值获取外温一致聚类簇，根据室外温度子序列的长度的差异和热水炉循环水温度子序列内包含的热水炉循环水温度的差异，获取外温一致聚类簇的升温波动，根据升温状态子序列与对应的热水炉循环水温度子序列对应温度数据的差异，以及升温状态子序列包含的室内温度差异，获取外温一致聚类簇的室温水温偏离度，根据升温波动和室温水温偏离度，确定热水炉循环水温异常置信度；

7、根据热水炉循环水温异常置信度实现对采暖壁挂热水炉运行的管理。

8、进一步，所述将室内温度序列划分为室内温度子序列并计算每个室内温度子序列的离散程度，包括的具体方法为：

9、对室内温度序列进行突变点检测，获取突变点，根据突变点将室内温度序列划分为室内温度子序列；

10、将室内温度子序列内包含的室内温度的标准差作为室内温度子序列的离散程度。

11、进一步，所述根据室内温度子序列的长度之间的差异和聚类簇内包含的离散程度，确定聚类簇的上升序列置信度，根据上升序列置信度的取值确定控温状态子序列和升温状态子序列，包括的具体方法为：

12、将聚类簇内包含的离散程度对应的室内温度子序列的长度的标准差作为分母，将聚类簇内包含的离散程度的均值作为分子，将分子与分母组成的分式记为聚类簇的上升序列置信度；

13、将上升序列置信度最小的聚类簇包含的离散程度对应的室内温度子序列，记为控温状态子序列；将上升序列置信度最大的聚类簇包含的离散程度对应的室内温度子序列，记为升温状态子序列。

14、进一步，所述获取升温状态子序列对应的热水炉循环水温度子序列和室外温度子序列，根据室外温度子序列内包含的室外温度的取值获取外温一致聚类簇，包括的具体方法为：

15、将与升温状态子序列内包含的室内温度的采集时间相同的热水炉循环水温度和室外温度分别依次排列，获取升温状态子序列对应的热水炉循环水温度子序列和室外温度子序列；

16、将室外温度子序列内包含的所有室外温度的均值记为平均外温；

17、基于平均外温，对室外温度子序列进行聚类，获取外温一致聚类簇。

18、进一步，所述根据室外温度子序列的长度的差异和热水炉循环水温度子序列内包含的热水炉循环水温度的差异，获取外温一致聚类簇的升温波动，包括的具体方法为：

19、根据室外温度子序列的长度的差异，获取外温一致聚类簇的第一异常度；

20、根据热水炉循环水温度子序列内包含的热水炉循环水温度的差异，确定外温一致聚类簇的第二异常度；

21、将外温一致聚类簇的第一异常度和第二异常度的乘积记为外温一致聚类簇的升温波动。

22、进一步，所述第一异常度和所述第二异常度，获取的具体方法为：

23、将同一外温一致聚类簇内包含的所有平均外温对应的室外温度子序列的长度的离散程度记为外温一致聚类簇的第一异常度；

24、对于热水炉循环水温度子序列内包含的每个热水炉循环水温度，将热水炉循环水温度与前一个热水炉循环水温度的差值的绝对值记为热水炉循环水温度的循环温差，将同一热水炉循环水温度子序列内包含的所有热水炉循环水温度的循环温差的均值记为热水炉循环水温度子序列的温度上升率；将同一外温一致聚类簇内包含的所有平均外温对应的热水炉循环水温度子序列的温度上升率的离散程度记为外温一致聚类簇的第二异常度。

25、进一步，所述根据升温状态子序列与对应的热水炉循环水温度子序列对应温度数据的差异，以及升温状态子序列包含的室内温度差异，获取外温一致聚类簇的室温水温偏离度，获取的具体方法为：

26、根据升温状态子序列与对应的热水炉循环水温度子序列对应温度数据的差异，获取外温一致聚类簇的第三异常度；

27、根据升温状态子序列包含的室内温度差异，确定外温一致聚类簇的第四异常度；

28、将外温一致聚类簇的第三异常度和第四异常度的乘积，记为外温一致聚类簇的室温水温偏离度。

29、进一步，所述第三异常度和所述第四异常度，获取的具体方法为：

30、将升温状态子序列与对应的热水炉循环水温度子序列中采集时刻相同的温度数据的差值的绝对值记为采集时刻的内外温差，将所有采集时刻的内外温差的均值记为热水炉循环水温度子序列的温差上升率；将同一外温一致聚类簇内包含的所有平均外温对应的热水炉循环水温度子序列的温差上升率的离散程度记为外温一致聚类簇的第三异常度；

31、从升温状态子序列包含的第一个室内温度开始，比较每个室内温度与相邻的后一个室内温度的数值，直至比较的两个室内温度不相等，将出现不相等的两个室内温度中的后一个室内温度的数据采集时刻记为室温上升时刻；将同一外温一致聚类簇内包含的所有平均外温对应的升温状态子序列的室温上升时刻的离散程度记为外温一致聚类簇的第四异常度。

32、进一步，所述根据升温波动和室温水温偏离度，确定热水炉循环水温异常置信度；根据热水炉循环水温异常置信度实现对采暖壁挂热水炉运行的管理，包括的具体方法为：

33、将升温波动与室温水温偏离度的和值的归一化值的四舍五入值记为热水炉循环水温异常置信度；

34、当热水炉循环水温异常置信度取0时，保持热水炉的运转；当热水炉循环水温异常置信度取1时，停止热水炉的运转并进行警报。

35、第二方面，本发明实施例还提供了基于数据分析的采暖壁挂热水炉智能控制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

36、本发明的有益效果是：

37、本发明采集与热水炉工作过程相关的室内温度、室外温度、热水炉循环水温度三个因素的数据，并根据这三个因素进行分析，首先，根据热水炉工作会让室内温度上升或者将室内温度保持在预设温度附近这两个工作状态，对室内温度对应的序列进行划分，并将划分获取的子序列与两个工作状态进行匹配，确定控温状态子序列和升温状态子序列，控温状态子序列对应处于温度稳定状态的室内温度子序列，升温状态子序列对应处于持续升温状态的室内温度子序列；然后，考虑到热水炉循环水温度变化异常和散热片散热功能异常容易导致壁挂式燃气采暖热水炉运转异常的特征，判断热水炉循环水温度变化和散热片散热功能异常的时刻，并在异常时刻及时停止壁挂式燃气采暖热水炉的运转，具体的，根据室外温度和热水炉循环水温度之间的关联对循环水和散热功能是否正常进行评价，获取升温波动，根据热水炉循环水温度与室内温度之间的关联对热水炉循环水温度变化是否正常进行评价，获取室温水温偏离度，进而根据升温波动和室温水温偏离度确定热水炉循环水温异常置信度，根据热水炉循环水温异常置信度的取值实现对采暖壁挂热水炉运行的管理，解决采暖壁挂热水炉仅根据热水炉循环水温度实现控制，忽略室内温度本身变化，容易导致安全隐患的问题。