一种面向极寒区域的节能综合控制方法及装置

本发明涉及节能，具体地说，涉及一种面向极寒区域的节能综合控制方法及装置。

背景技术：

1、冷暖系统能耗作为极寒区域的主要耗能系统，约占极寒区域总能耗的三分之一左右，目前，对于极寒区域节能降耗的需求更加迫切，因此亟需开展极寒区域冷暖系统节能控制研究；

2、传统的冷暖系统控制策略简单粗放，如仅采用人为手动控制，或采用计划温度控制，或采用线性温度控制等方法，上述控制方法非智能化，需要人为手动控制，无法实现真正的实时动态调控，大大降低了空间舒适感，并且无法达到智能节能效果，导致室内温度难以达到人体舒适度且造成了大量的冷暖能耗浪费，目前，出现了部分针对冷暖节能运行的冷暖控制方法，但这些方法均是基于单一的节能目标进行优化控制，例如采用温度传感器感知环境温度，进行调控温度，但是温度传感器每个房间只有一个，如民宿面积较大，则无法同时兼顾各个位置的温度，导致温度温度不均衡，控制效果非常单一，难以综合兼顾极寒区域内的冷暖系统运行能耗、人体舒适度等多目标因素，且未能考虑到整体冷暖系统的控制能耗等问题，导致极寒区域的冷暖系统节能控制效率较低、控制效果不佳，鉴于此，我们提出一种面向极寒区域的节能综合控制方法及装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供面向极寒区域的节能综合控制方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供一种面向极寒区域的节能综合控制方法，包括如下步骤：

3、s1、在房间四周多节点部署传感器，采集多个传感器的数值均衡判断温度，输出环境温度监测参数；

4、s2、获取当前时刻的极寒区域计算参数，所述计算参数包括极寒区域的环境温度监测参数和冷暖系统控制参数；

5、s3、建立冷暖系统运行能耗计算模型，计算冷暖系统运行能耗；

6、s4、综合考虑冷暖系统运行能耗和室内舒适度，制定冷暖系统节能第一优化目标函数；

7、s5、对第一优化目标函数配置约束条件，并利用多目标群智能优化算法进行目标函数优化，得到最优解集合，实现不同的极寒区域冷暖系统的节能综合控制效果。

8、优选的，所述s1中输出环境温度监测参数包括以下步骤：

9、参考国人身高值的中位数值确定的传感器部署位置；

10、建立传感器网络，多个传感器数值通过无线通信技术将数值传输至中央控制系统。

11、优选的，所述s1中传感器部署还包括均匀网格算法，所述均匀网格算法用于将房间划分为多个均匀的网格，在每个网格的中心部署一个传感器，其中：

12、

13、优选的，所述s3中冷暖系统运行能耗包括空调系统能耗p1和电暖器系统能耗p2；

14、所述空调系统能耗计算表示为：

15、

16、所述电暖器系统能耗计算表示为：

17、

18、其中，p1为空调系统在时间段1到t的总能耗，p2为电暖器系统在时间段t+1到n的总能耗，t为极寒区域的环境温度监测参数，ci为第i时刻冷暖系统控制参数，a1为空调系统的能耗影响系统，a2为电暖器系统的能耗影响系数，a1和a2可通过系统试验测试获得。

19、优选的，所述s3中建立冷暖系统运行能耗计算模型可表示为：

20、poperating(t,y)＝p1+p2

21、其中，poperating(t,y)为冷暖系统运行能耗计算模型，极寒区域的环境温度监测参数t＝{t1,t2,t3,…}和冷暖系统控制参数c＝{c1,c2,c3,…}。

22、优选的，所述s4中第一优化目标函数为最小化综合目标函数，其表示为：

23、

24、其中，poperating为冷暖系统运行能耗，tcomfort为根据根据季节、地区、目标人群的年龄、性别、健康程度、室内空气质量因素综合考虑的室内舒适度，t1为时间区间的起始时间，t2为时间区间的结束时间，dt是对时间区间【t1，t2】进行细分，b1为目标函数中冷暖系统运行能耗、b2为目标函数中室内舒适度权重参数。

25、优选的，所述s5中多目标群智能优化算法包括以下算法步骤：

26、步骤一、生成初始种群x0；

27、步骤二、对于每个个体xi，变异和交叉操作生成试验向量ui；

28、步骤四、非支配排序划分个体层次；

29、步骤五、拥挤度计算维持解集多样性；

30、步骤六、选择操作结合非支配排序和拥挤度选择下一代种群xt+1；

31、步骤七、迭代至终止条件得到pareto最优解集c＝{c1，c2，c3...}，得到一组在多个目标上均表现优异的pareto最优解集。

32、本发明的目的之二在于，提供了面向极寒区域的节能综合控制装置，包括上述中任意一项所述的面向极寒区域的节能综合控制方法，包括温度监测模块、参数获取模块、运行能耗计算模块、目标函数优化模块和最优解模块；

33、所述温度监测模块用于在房间四周多节点部署传感器，采集多个传感器的数值均衡判断温度，输出环境温度监测参数；

34、所述参数获取模块用于获取当前时刻的极寒区域计算参数，所述计算参数包括从所述温度监测模块中获取的环境温度监测参数和冷暖系统控制参数；

35、所述运行能耗计算模块用于建立冷暖系统运行能耗计算模型，计算冷暖系统运行能耗；

36、所述目标函数优化模块用于综合考虑冷暖系统运行能耗和室内舒适度，制定冷暖系统节能第一优化目标函数；

37、所述最优解模块用于对第一优化目标函数配置约束条件，并利用多目标群智能优化算法进行目标函数优化，得到最优解集合。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果：

39、1、本发明通过多节点布置传感器进行数据采集，利用群智能算法优化传感布局，解决传统温控器的感知缺陷，利用本发明设计的极寒区域冷暖系统节能综合控制法进行控制，可极大提高室内人体感知舒适度。

40、2、本发明中冷暖系统控制能耗计算模型包含空调能耗与电暖气能耗两部分，对极寒区域室内舒适度、冷暖系统控制能耗计算模型的设计与构建，均充分考虑了模型中各变量对模型的影响程度，利用多目标群智能优化算法进行优化，以实现不同的极寒区域冷暖系统的节能综合控制效果，这样不仅降低了模型的复杂度，也使节能综合控制计算更加高效。

技术特征：

1.一种面向极寒区域的节能综合控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的面向极寒区域的节能综合控制方法，其特征在于：所述s1中输出环境温度监测参数包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的面向极寒区域的节能综合控制方法，其特征在于：所述s1中传感器部署还包括均匀网格算法，所述均匀网格算法用于将房间划分为多个均匀的网格，在每个网格的中心部署一个传感器，其中：

4.根据权利要求1所述的面向极寒区域的节能综合控制方法，其特征在于：所述s3中冷暖系统运行能耗包括空调系统能耗p1和电暖器系统能耗p2；

5.根据权利要求4所述的面向极寒区域的节能综合控制方法，其特征在于：所述s3中建立冷暖系统运行能耗计算模型可表示为：

6.根据权利要求1所述的面向极寒区域的节能综合控制方法，其特征在于：所述s4中第一优化目标函数为最小化综合目标函数，其表示为：

7.根据权利要求6所述的面向极寒区域的节能综合控制方法，其特征在于：所述s5中多目标群智能优化算法包括以下算法步骤：

8.用于实现面向极寒区域的节能综合控制装置，包括权利要求1-7中任意一项所述的面向极寒区域的节能综合控制方法，其特征在于：包括温度监测模块、参数获取模块、运行能耗计算模块、目标函数优化模块和最优解模块；

技术总结本发明涉及节能技术领域，具体地说，涉及一种面向极寒区域的节能综合控制方法及装置。包括温度监测模块、参数获取模块、运行能耗计算模块、目标函数优化模块和最优解模块。本发明通过多节点布置传感器进行数据采集，利用群智能算法优化传感布局，解决传统温控器的感知缺陷，利用本发明设计的极寒区域冷暖系统节能综合控制法进行控制，可极大提高室内人体感知舒适度，且利用多目标群智能优化算法进行优化，以实现不同的极寒区域冷暖系统的节能综合控制效果，这样不仅降低了模型的复杂度，也使节能综合控制计算更加高效。技术研发人员：李月洁,孙玉琴,马丽,刘建受保护的技术使用者：鄂尔多斯应用技术学院技术研发日：技术公布日：2024/8/5