智能充电柜的能效优化与管理系统及方法与流程

本发明属于智能充电柜能效优化，具体的说是智能充电柜的能效优化与管理系统及方法。

背景技术：

1、随着信息化、自动化的不断发展，以及国家对煤矿行业提出的信息化管理要求，煤炭企业正在一步步向自动化推进，在整个推进的过程中，矿灯的充电柜智能化管理是必不可少的一个环节。

2、煤矿企业充灯房老式充电架需要矿灯管理人员，占用了企业一部分劳动力，其次工人在交灯过程中容易出现拥挤，也容易造成矿灯出现堆积磕碰情况，减短矿灯的使用寿命，整个充电架维护也相对复杂，对人员要求比较高，浪费劳动力和时间。

3、如授权公告号为cn111027786b的中国专利公开了一种微电网运行优化和能效管理系统，包括：预测算法，建立离线参数寻优与在线功率预测结合的分布式预测架构及算法，将复杂寻优过程与在线快速预测分解；优化建模，在预测算法的基础上，建立用户侧微电网优化运行模型，在常规模式下，最大化利用清洁能源，最小化日用电成本，在应急模式下，关键负荷的供电时长最大化；用户能效管理，根据用户舒适度设定，决策温控类可控负荷的工作状态，计算温控设备能耗进行优化运行建模和调度策略；调度策略，根据优化运行建模，针对上层能量管理，采用滚动时域的调度驱动机智，针对下层能量管理，采用事件触发的调度驱动机制。该发明实现能源最大化管理，降低运行成本。

4、如授权公告号为cn103400205b的中国专利公开了一种基于无功优化协调控制的配电网能效管理系统，包括数据采集层、区域数据集中层以及主站层，所述数据采集层由若干个一体化配电台区、补偿装置等终端设备组成，数据采集层对公用配电台区的综合电量数据及工作状态进行实时采集；所述区域数据集中层为以城市或者其它单位建立的若干个数据转发中心子站；所述主站层由若干个海量数据库服务器、磁盘阵列、若干应用服务器、web服务器、若干工作站及接口服务器组成。该发明从电网能力、技术、管理三个维度全方位实现配电网节能评估、能效监测、能效分析、能效调节、新能源接入贡献率评估、电动汽车充换电站效能贡献率评估，为国家、电网公司节能减排提供基础支撑平台。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了智能充电柜的能效优化与管理系统及方法，对充电柜的能源消耗进行详细分析，包括电力消耗方面，建立矿灯无线充电能量传输模型，对无线充电方式的充电站节点能量进行管理，选出矿灯传感器节点和充电站节点之间负载均衡的簇头，实时监测智能充电柜的能源消耗情况，对智能监测数据进行分析，结合影响矿灯电池充电的因素，建立矿灯电池充电能效优化模型，对矿灯的充电能效进行优化，加强员工的能源管理意识和培训，提高他们对能源消耗的认识，掌握改进设备能效的方法和优化技巧，通过与智能管理系统的监督和测评，持续改进能源管理效果，并对改进前后的能效进行评估，确保能源消耗的持续最小化，并建立监督机制。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、智能充电柜的能效优化与管理方法，包括以下具体步骤：

4、步骤s1：对充电柜的能源消耗进行详细分析，包括电力消耗方面；

5、步骤s2：建立矿灯无线充电能量传输模型，对无线充电方式的充电站节点能量进行管理，选出矿灯传感器节点和充电站节点之间负载均衡的簇头；

6、步骤s3：实时监测智能充电柜的能源消耗情况，对智能监测数据进行分析，结合影响矿灯电池充电的因素，建立矿灯电池充电能效优化模型，对矿灯的充电能效进行优化；

7、步骤s4：加强员工的能源管理意识和培训，提高他们对能源消耗的认识，掌握改进设备能效的方法和优化技巧；

8、步骤s5：通过与智能管理系统的监督和测评，持续改进能源管理效果，并对改进前后的能效进行评估，确保能源消耗的持续最小化，并建立监督机制。

9、具体的，所述步骤s2的具体方法为：

10、步骤s201：建立矿灯无线充电能量传输模型，模型公式为：

11、

12、其中，ek表示第k个矿灯电池在单位时间t内接收到的电能，η表示充电效率，pjs(d)表示矿灯传感器节点在距离d单位时间t内接收到的电能，t表示单位时间，d表示矿灯传感器节点与充电站节点之间的距离，dy表示矿灯传感器节点与充电站节点的距离阈值；

13、步骤s202：计算矿灯无线充电能量传输模型中，矿灯传感器节点与充电站节点之间距离为d时的能耗，计算公式为：

14、

15、其中，enh(a，d)表示矿灯传感器节点与充电站节点之间距离为d时的能耗，a表示矿灯传感器节点与充电站节点之间传输的数据大小，ehf表示发送、接收电路中单位数据耗费的电能，σsj表示矿灯无线充电能量传输模型的衰减系数，σfd表示矿灯无线充电能量传输模型的增益系数，d1表示矿灯传感器节点与充电站节点之间距离阈值系数，

16、步骤s203：调整矿灯传感器节点与充电站节点之间的距离，调整的计算公式为：dtz＝(1-qk)×d，其中，dtz表示矿灯传感器节点与充电站节点之间调整后的距离，qk表示智能充电柜中第k个矿灯传感器节点的节点密度。

17、具体的，所述步骤s3的具体步骤为：

18、步骤s301：建立矿灯电池充电能效优化模型，优化模型的具体公式为：

19、

20、其中，tcd表示矿灯的充电时间，t0表示矿灯的充电阶段数量，ti表示矿灯充电的第i阶段，ucd表示开路电压，表示积分函数，soc(t)表示t时刻的矿灯电池电量，ii(t)表示矿灯充电第i个阶段t时刻时的电流值，δ表示矿灯电池的库伦效率；

21、步骤s302：设定矿灯在智能充电柜中充电的评价指标为pj，评价指标pj的计算公式为：其中，cdc表示电池充电的惩罚系数，f表示电池充电惩罚函数；

22、步骤s303：根据矿灯充电阶段ti的电流值，输出最优的充电效能。

23、具体的，所述步骤s2中矿灯传感器节点为矿灯无线充电的传感器节点。

24、具体的，所述步骤s3中的影响矿灯电池充电的因素包括：矿灯电池初始电量值、库伦效率、电池容量、充电电流和充电时间。

25、具体的，所述步骤s3中的电池充电惩罚函数f的计算公式为：其中，txt表示以恒定电流ixt充电用的时间。

26、智能充电柜的能效优化与管理系统，包括：能耗分析模块、充电节点选择模块、充电能效优化模块、员工能源培训模块和实时监督与改进模块；

27、所述能耗分析模块，用于对充电柜的能源消耗进行详细分析，包括电力消耗方面；

28、所述充电节点选择模块，用于建立矿灯无线充电能量传输模型，对无线充电方式的充电站节点能量进行管理，选出矿灯传感器节点和充电站节点之间负载均衡的簇头；

29、所述充电能效优化模块，用于实时监测智能充电柜的能源消耗情况，对智能监测数据进行分析，结合影响矿灯电池充电的因素，建立矿灯电池充电能效优化模型，对矿灯的充电能效进行优化；

30、所述员工能源培训模块，用于加强员工的能源管理意识和培训，提高他们对能源消耗的认识，掌握改进设备能效的方法和优化技巧；

31、所述实时监督与改进模块，用于通过与智能管理系统的监督和测评，持续改进能源管理效果，并对改进前后的能效进行评估，确保能源消耗的持续最小化，并建立监督机制。

32、具体的，所述充电节点选择模块包括：能量传输模型建立单元和距离调整单元；

33、所述能量传输模型建立单元，用于建立矿灯无线充电能量传输模型；

34、所述距离调整单元，用于调整矿灯传感器节点与充电站节点之间的距离，选择最优距离。

35、具体的，还包括：智能充电柜，用于矿灯充电，和显示使用人的姓名、照片、矿灯状态、电压、电流和警示。

36、一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现智能充电柜的能效优化与管理方法的步骤。

37、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行智能充电柜的能效优化与管理方法的步骤。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、1.本发明提出智能充电柜的能效优化与管理系统，并进行了架构、运行步骤和流程上的优化改进，系统具备流程简单，投资运行费用低廉，生产工作成本低的优点。

40、2.本发明提出智能充电柜的能效优化与管理方法，提升了矿灯的工作使用寿命，解决矿灯无线充电能量受限的难题，从而提升充电网络的可靠性和稳定性。

41、3.本发明提出智能充电柜的能效优化与管理方法，分析了充电柜电流对矿灯电池充电能量效率的影响，通过对电池分阶段充电，有效地提高了电池的充电能量效率。