一种智能建筑节能控制系统的制作方法

本发明涉及智能建筑节能控制，特别是一种智能建筑节能控制系统。

背景技术：

1、随着信息技术的快速发展，工业厂房的建筑智能已成为现代城市的重要组成部分，工业厂房的建筑智能不仅能够提高工作的舒适度，还能显著降低能耗，促进可持续发展，近年来，物联网（iot）、人工智能（ai）和大数据分析等技术的应用，极大提升了工业厂房建筑智能的自动化水平和能源管理效率，在环境监测方面，通过集成传感器网络和先进的图像处理技术，可以实现对建筑内部环境的全面感知，然而，在这一领域，仍然存在一些技术挑战和改进空间。

2、尽管工业厂房的建筑智能领域已经取得了一定进展，但仍有一些问题亟待解决，首先，现有的环境监测系统往往依赖单一类型的传感器，难以全面准确地反映真实环境变化，其次，在用户感知方面，传统方法仅依靠简单的传感器触发，无法准确判断用户的真实需求和行为模式，导致资源浪费，此外，目前大多数智能设备的控制策略较为简单，缺乏智能化的能耗管理和设备轮换机制，容易造成设备过载或资源分配不均等问题，最后，现有的工业厂房建筑智能管理系统缺乏有效的能耗异常检测和管理手段，无法及时识别和纠正能耗异常情况，进而影响整体能效。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种智能建筑节能控制系统解决现有技术中环境监测不全面、用户感知不准、设备控制策略简单以及能耗异常管理不足的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种智能建筑节能控制系统，其包括，环境监测模块：实时监测并收集智能建筑对应的目标区域的环境数据；用户感知模块：基于环境监测模块提供的数据，判断目标区域中是否存在用户；设备控制模块：基于用户的存在状态，控制智能建筑中的智能设备的工作状态和休眠状态；智能设备管理模块：检索并记录与智能建筑关联的所有智能设备信息；能耗统计模块：基于智能设备信息构建能耗预测模型，根据能耗数据，判断能耗范围并识别能耗异常的智能设备；能耗异常管理模块：根据能耗异常的智能设备，调整能耗超出范围的智能设备的状态；均衡轮换模块：基于智能设备的状态制定轮换规则，智能设备按照预设的轮换规则进行工作。

5、作为本发明所述智能建筑节能控制系统的一种优选方案，其中：所述实时监测并收集智能建筑对应的目标区域的环境数据，具体步骤如下：

6、通过摄像头捕获实时视频流；

7、使用背景减除算法从连续的视频帧中，移除画面背景，将画面聚焦于潜在的动态元素；

8、使用边缘检测识别图像中的人物体态和面部特征；

9、通过麦克风阵列捕捉环境声音，用来降低背景噪声；

10、使用快速傅里叶变换分析声音频率成分，识别人物的说话声、脚步声和开关门声；

11、通过红外热成像相机将红外信号转换为可视化的热图，获取温度分布；

12、分析热图的变化，识别温度峰值和移动模式，判断是否有活动存在。

13、将采集到的数据通过通信网络传输至中央处理器。

14、作为本发明所述智能建筑节能控制系统的一种优选方案，其中：所述基于环境监测模块提供的数据，判断目标区域中是否存在用户，具体步骤如下：

15、使用卷积神经网络从环境数据中，提取包括温度数据t、光照强度数据l、音频数据a、红外成像数据i和视频帧数据v的特征；

16、采用深度学习模型并引入注意力机制，根据每个环境特征向量的重要性进行加权融合，将不同的环境特征向量融合成综合特征向量，表达式为：

17、；

18、其中，ft（t）表示温度数据t的特征提取，fl（l）表示光照强度l的特征提取，al是一个多重注意力机制，fa（a）表示音频信号a的特征提取，fi（i）表示红外热像图i的特征提取，fv（v）表示视频帧v的特征提取；

19、基于综合特征向量f，判断目标区域内是否存在用户，表达式如下：

20、；

21、其中，p表示目标区域中存在用户的概率，是激活函数，wf是决策层的权重矩阵，bf是决策层的偏置向量，f表示融合后的特征向量。

22、作为本发明所述智能建筑节能控制系统的一种优选方案，其中：所述基于用户的存在状态，控制智能建筑中的智能设备的工作状态和休眠状态，具体步骤如下：

23、基于目标场景和需求，定义一个用户存在状态阈值pth，中央控制器依据pth决定智能建筑内智能设备的工作状态；

24、当p＞pth时，认为用户在目标区域内，智能设备应进入工作状态；

25、当p小于pth时，认为用户不在目标区域内，智能设备应进入休眠状态；

26、基于目标场景和需求，定义一个用户存在状态阈值pth，中央控制器通过比较pth和p的大小，决定智能建筑内智能设备的工作状态；

27、控制信号通过智能建筑的通信网络传输目标区域内的智能设备

28、智能设备上的控制模块解析接收到的控制信号，提取出具体的控制指令，根据信号中的指令，智能设备执行相应的动作。

29、作为本发明所述智能建筑节能控制系统的一种优选方案，其中：所述检索并记录与智能建筑关联的所有智能设备信息，具体步骤如下：

30、通过事件驱动设计一个周期性更新机制，定期检查智能设备的状态变化；

31、创建一个设备信息数据库，将智能建筑中所有智能设备的基本信息和运行状态存入其中；

32、利用数据库中的信息生成定期报告，分析智能设备的健康状况、能耗情况、故障率。

33、作为本发明所述智能建筑节能控制系统的一种优选方案，其中：所述基于智能设备信息构建能耗预测模型，具体步骤如下：

34、在智能设备的最新状态下，通过智能设备内置的电能计量模块，持续采集电能和电流消耗数据，并通过通信网络将电能和电流消耗数据发送至中央处理器；

35、基于综合特征向量f，构建能耗模型，表达式为：

36、；

37、其中，ml表示残差多层感知器，w是权重矩阵，b是偏置向量，e智能设备的能耗。

38、作为本发明所述智能建筑节能控制系统的一种优选方案，其中：所述根据能耗数据，判断能耗范围并识别能耗异常的智能设备，具体步骤如下：

39、将正常智能设备在正常工作状态下的能耗范围，定义为第一能耗范围，将智能设备在休眠状态下的能耗范围，定义为第二能耗范围；

40、中央处理器通过能耗模型的结果e，分析能耗数据，判断电能消耗值和电流消耗值是否在预设的第一能耗范围和第二能耗范围内；

41、如果智能设备的能耗值落在第一消耗范围内，系统将标记智能设备为正常工作状态；

42、如果能耗值超出了第一消耗范围和第二消耗范围中的一个，表示智能设备故障、过载，系统将标记为异常状态；

43、如果智能设备的能耗值落在第二消耗范围内，系统将标记为休眠状态。

44、作为本发明所述智能建筑节能控制系统的一种优选方案，其中：所述根据能耗异常智能设备，调整能耗超出范围的智能设备的状态，具体步骤如下：

45、对于标记为异常的智能设备，系统进一步分析能耗异常的原因，区分是由智能设备故障、过载使用还是配置不当造成的；

46、根据异常原因，中央处理器制定针对异常智能设备的调整策略：

47、若异常原因是过载使用导致，则限制智能设备的输出功率；

48、若异常原因是配置不当导致的，则对智能设备的运行参数进行优化；

49、中央处理器中的控制单元根据调整策略，生成具体的控制信号，通过智能建筑的通信网络将控制信号发送给能耗异常的智能设备；

50、耗能异常智能设备上的控制模块接收并解析中央处理器发送的控制信号，根据信号中的指令执行相应的调整操作。

51、作为本发明所述智能建筑节能控制系统的一种优选方案，其中：所述基于智能设备的状态制定轮换规则，具体步骤如下：

52、根据智能设备的使用频率、工作负荷、维护周期，制定一套能够使每台智能设备都有机会在相同条件下工作，且能避免部分设备过度使用而其他设备长期闲置的轮换规则。

53、作为本发明所述智能建筑节能控制系统的一种优选方案，其中：所述基于智能设备的状态制定轮换规则，智能设备按照轮换规则进行工作，具体步骤如下：

54、基于系统标记的处于休眠状态的智能设备，建立休眠设备列表；

55、当系统检测到需要增加设备的工作状态来应对增加的负载时，中央处理器通过生成控制信号，中央处理器根据轮换规则从休眠设备列表中选择智能设备，通过智能建筑的通信网络进行唤醒，将选定的智能设备从休眠状态转换成工作状态；

56、一旦智能设备被唤醒并投入工作，系统将持续监控其运行状态和性能指标，如果智能设备不再满足当前需求，包括出现故障和过载，系统将再次调整设备状态，包括将不满足需求的智能设备置于休眠状态和采取维护措施。

57、本发明有益效果为：本发明通过集成环境监测、用户感知、智能设备控制与管理、能耗预测及异常管理等关键技术，实现了对建筑环境的全面感知和智能管理。该系统能够精准地监测环境变化、判断用户存在状态，并据此智能控制设备的工作状态，有效降低能耗；同时，通过对设备状态的智能管理，实现了设备的均衡使用和能耗异常的及时管理，显著提升了能源利用效率，改善了用户体验，并有效降低了运营成本，为节能减排提供了强有力的技术支持。