一种基于仿真平台的能源数据管理系统及方法与流程

本发明涉及能源管理，具体是一种基于仿真平台的能源数据管理系统及方法。

背景技术：

1、能源是指自然界中存在的、可以进行转化并用于生产、运输、照明、供热、驱动机械等各种活动的物质或能量形式，能源是支撑人类社会发展和生存的重要物质基础，它以各种形式存在，包括但不限于化石能源、核能、水能、风能、太阳能、生物能等；在人类社会发展过程中，能源被广泛用于生产和生活的各个领域，例如工业生产、交通运输、家庭供暖、电力生产等；能源的利用直接影响到社会经济的发展和环境的可持续性；因此，能源的高效利用和可再生能源的开发利用成为当今社会和环境保护的重要议题之一。

2、传统的制冷机房建设的全生命周期环节中，制冷设备的运行参数调整通常依赖于人工干预或固定的时间间隔，缺乏实时性和个性化，从而无法对能耗进行精准预测和调整，存在能源浪费的问题。

3、因此，当前能源数据管理需要更先进、集成的系统来解决这些问题，而本发明一种基于仿真平台的能源数据管理系统及方法旨在提供全新的、更高效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种基于仿真平台的能源数据管理系统及方法方案，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于仿真平台的能源数据管理系统，包括数据采集模块、能源分析优化模块、仿真预测模块、自动化控制模块和数据可视化模块；

3、所述数据采集模块负责从制冷机房中采集不同设备的运行数据和环境数据，并将采集到的数据传输到能源分析优化模块和仿真预测模块；所述能源分析优化模块负责对采集到的能源数据进行分析，根据分析结果输出调整设备运行参数的指令，并将指令信息传输到自动化控制模块；所述仿真预测模块负责基于采集到的能源数据建立能源系统的仿真模型，以预测能源消耗情况，并将预测到的能源消耗情况传输到数据可视化模块；所述自动化控制模块负责通过控制设备的运行状态和参数，进行制冷机房设备的优化和调控；所述数据可视化模块负责将采集到的能源数据及其分析结果进行可视化展示，同时提供给用户交互式的图形界面。

4、所述数据采集模块包括设备数据采集单元和环境数据采集单元；

5、所述设备数据采集单元用于采集不同设备的输出功率、工作效率和运行时间；所述环境数据采集单元负责采集制冷机房内的温度数据和冷冻水的需求温度数据。

6、设备数据采集单元通过连接到各种制冷设备，实时采集输出功率、工作效率和运行时间等关键参数。这些数据对于了解设备的性能和运行状况至关重要。通过监测和分析设备数据，系统可以及时发现设备故障、优化设备运行参数以提高效率，并且可以制定更有效的维护计划，延长设备寿命。环境数据采集单元负责采集制冷机房的环境数据，包括温度数据和冷冻水的需求温度数据。这些数据对于制冷机房的能源消耗和效率至关重要；通过实时监测和分析环境数据，系统可以根据实际需求调整制冷设备的运行参数，以保持制冷机房内的温度稳定，并确保冷冻水的需求温度得到满足。此外，环境数据还可以用于预测未来的能源消耗，帮助制定更有效的能源管理策略。

7、所述能源分析优化模块包括数据清洗与处理单元、能源数据分析单元和运行参数调整单元；

8、所述数据清洗与处理单元用于对采集到制冷机房内的温度数据进行清洗与处理；所述能源数据分析单元用于对采集到的能源数据进行分析，并基于时间序列预测算法识别能源消耗的模式和趋势；所述运行参数调整单元用于根据能源数据分析的结果，实时调整制冷机房设备的运行参数。

9、所述仿真预测模块包括能源仿真建模单元和能耗预测单元；

10、所述能源仿真建模单元用于基于采集到的能源数据，建立能源系统的仿真模型，包括设备和系统拓扑结构；所述能耗预测单元用于利用建立的仿真模型，并预测能源消耗情况。

11、能源仿真建模单元是基于采集到的实时能源数据，利用先进的建模技术，构建能源系统的仿真模型。这些模型涵盖了各种能源设备和系统的拓扑结构、运行参数以及相互之间的关联关系。通过模拟仿真，用户可以全面地了解能源系统的运行特性，包括设备之间的互动、能量传输过程以及系统的稳定性等，从而为后续的能源优化和决策提供重要参考。能耗预测单元则利用建立的仿真模型，结合历史能源数据和未来预测信息，对未来一段时间内的能源消耗情况进行预测。通过对能源系统的仿真模拟，预测单元可以模拟不同场景下的能源消耗情况，并根据系统状态、外部环境因素和用户需求等因素，预测未来能源需求的变化趋势和能源消耗的量级，帮助用户做出相应的能源管理决策，包括资源配置、调度安排以及节能优化策略等。

12、所述自动化控制模块包括设备运行控制单元和自动化决策单元；

13、所述设备运行控制单元用于通过控制设备的运行状态和参数，对能源消耗进行优化和调控；所述自动化决策单元用于实时获取能耗预测结果，若能耗预测结果大于预设的标准能耗，自动结束制冷机房设备的工作。

14、所述数据可视化模块包括数据展示单元和用户交互界面单元；

15、所述数据展示单元用于将采集到的能源数据、分析结果和预测信息进行展示；所述用户交互界面单元用于进行人机交互，使用户对能源数据进行查询、分析和操作。

16、数据展示单元是将从数据采集模块获取的能源数据、分析结果以及预测信息以图形、图表等可视化形式呈现给用户的重要组成部分。通过各种可视化方式，如折线图、柱状图、饼图等，用户可以直观地了解能源使用情况、趋势变化和关键指标的表现，从而更好地理解能源消耗的情况和优化的潜力。用户交互界面单元是用户与系统进行交互的窗口，通过界面上的各种操作和指令，用户可以查询、分析和操作能源数据，实现个性化的能源管理和优化。该界面通常具有友好的图形化界面和直观的操作方式，使用户能够轻松地浏览数据、调整参数、生成报告等，从而更好地参与到能源管理过程中来。

17、一种基于仿真平台的能源数据管理方法，所述能源数据管理方法包括以下步骤：

18、s1、采集制冷机房内的设备数据和环境数据，并对采集到的环境数据进行数据清洗与处理；

19、s2、基于环境数据计算调整参数，并基于调整参数和设备数据自动化调整设备的输出功率参数；

20、s3、在仿真平台中，根据调整后的输出功率参数预测制冷机房未来的能耗情况；

21、s4、将采集到的能源数据及其分析结果进行可视化展示。

22、在步骤s1中，所述采集制冷机房中的设备数据和环境数据采用以下方式：

23、首先，确定制冷机房待采集设备的启动时间，并基于待采集设备的启动时间对设备数据进行实时采集，对于设备数据从监测设备实时获取，对于环境数据从本地数据存储设备实时获取；

24、所述对采集到的环境数据进行数据清洗与处理包括对制冷机房内的温度数据进行数据清洗与处理，数据清洗过程采用以下动态区间插值法：

25、设采集到制冷机房内的温度数据集合为{x1,x2,…,xn}，其中，x1代表制冷机房内的温度数据集合中第一个温度数据，xn代表制冷机房内的温度数据集合中第n个温度数据，对于第i个数据缺失值xi，i＝1,2,…,n，首先定义一个动态区间[l,r]，其中l表示向左搜索的步数，r表示向右搜索的步数，在区间[l,r]内搜索最近的两个非数据缺失值xj和xu，其中j＜i＜u，根据非数据缺失值xj和xu计算缺失值xi的计算公式如下所示：

26、

27、最后，对缺失值进行数据填补得到清洗后制冷机房内的温度数据集合。

28、在步骤s2中，所述基于温度数据计算调整参数采用以下计算方式：

29、首先，获取当前制冷设备的输出功率为pcu，制冷机房中实际需求的冷冻水温度为tin，制冷机房温度为tout，调整参数k的计算公式如下：

30、

31、其中，调整参数k为对能源供应设备的输出功率进行调整的参数，e为自然常数，α为控制参数，用于调节温度差异变化对调整参数k的影响程度，且α∈[0,1]；

32、所述基于调整参数和设备数据自动化控制设备的输出功率参数pout采用以下公式计算：

33、pout＝pcu×(1+k)。

34、在步骤s4中，所述在仿真平台中，根据调整后的输出功率数据预测能耗情况采用以下公式计算：

35、

36、其中e为制冷机房设备消耗的总能耗，b为制冷机房中设备的数量，na为第a台设备的工作效率，pout_a为第a台设备调整后的输出功率数据，δta为第a台设备的运行时间，ηa为第a台设备在单位输出功率下的能耗系数；

37、在步骤s5中，所述将采集到的能源数据和分析结果进行可视化展示，包括展示制冷过程中的环境数据和能源预测情况，且环境数据以曲线图形式表示，能源预测情况以统计图表形式表示。

38、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

39、1、该系统根据分析结果调整设备运行参数，实现对能源消耗的智能化优化。相比传统的静态能源管理方法，该系统能够根据实时数据和分析结果动态调整设备运行参数，提高了能源利用效率；

40、2、仿真预测模块能够基于采集到的能源数据建立能源系统的仿真模型，并预测未来一段时间内的能源消耗情况。这使得能源管理者能够提前做出调整和优化，避免能源供应和需求不匹配的情况；

41、3、自动化控制模块能够通过控制设备的运行状态和参数实现能源消耗的优化和调控。相比传统的手动控制方法，该系统能够实现更精准和及时的能源控制，提高了能源管理的效率和准确性；

42、4、数据可视化模块能够将采集到的数据和分析结果进行可视化展示，提供用户友好的界面实现人机交互。这使得能源管理者能够更直观地了解能源使用情况和分析结果，从而更好地制定能源管理策略和决策。