专利名称：区域建筑能耗控制系统及其方法
技术领域：
本发明涉及建筑物能耗综合控制技术领域，尤其涉及一种区域建筑能耗控制系统及其方法。
背景技术：
目前，建筑物的能源消耗量超过了其他任何行业，全世界建筑物能源消耗占全社会能源消耗总量的40%，是工业能耗的1. 5倍，降低建筑物的能源浪费成为提高能源效率的重要环节。中国专利CN200710035773. 3，提出一种计算机联网的建筑节能控制方法以及系统，其能够统一采集建筑能耗设备的能源实时数据，并与能耗标准值进行比对，如超标则报警并进行控制，使得能耗设备运行或停机。但是，这种方法由于考虑的能耗因素过于简单， 而且没有考虑到人的舒适度等因素，因而缺少合理性和人性化，节约的能源和减少的碳排放量也十分有限。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种区域建筑能耗控制系统及其方法，其能够得到人的舒适度与能耗的最佳平衡点，在保证人的舒适度的同时，有效降低了区域建筑物能耗与碳排放量，因而更加合理、更具人性化。( 二 )技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种区域建筑能耗控制系统，包括分布式视频传感器单元，包括多个分布于单栋建筑内不同子区域的视频传感器， 用于获取单栋建筑内不同子区域的人员信息；机器视觉识别单元，与所述分布式视频传感器单元连接，用于获取单栋建筑内不同子区域的人员与环境的变化信息；分布式舒适度传感器单元，包括多个分布于单栋建筑内不同子区域的舒适度传感器，用于测量单栋建筑内不同子区域的热舒适度信息；子区域信息融合单元，用于将所述人员与环境的变化信息与所述热舒适度信息进行信息融合，生成单栋建筑内各子区域的分布控制需求；单栋建筑控制单元，用于对多个所述子区域的控制需求进行数据融合生成单栋建筑的控制需求，并在区域控制中心单元控制下，生成子区域控制指令，进行建筑平衡优化、 单栋建筑冷热源和末端平衡优化；区域控制中心单元，用于对多个单栋建筑的控制需求进行信息融合，得到区域控制需求信息，并根据所得区域控制需求信息进行区域能耗平衡优化生成控制信息，发送给所述单栋建筑控制单元。优选地，系统还包括人机界面，设于单栋建筑的各子区域内，用于显示测量信息和控制信号，以及使用户控制子区域内的设备运行状况。一种利用前述系统对区域建筑进行能耗控制的方法，包括以下步骤A 分布式视频传感器单元获取的人员信息，经机器视觉识别单元识别得到单栋建筑内不同子区域的人员与环境的变化信息，分布式舒适度传感器单元获取单栋建筑内不同子区域的热舒适度信息；B:子区域信息融合单元将所获取的所述人员与环境的变化信息与所述热舒适度信息进行信息融合，生成单栋建筑内各子区域的控制需求并发送给单栋建筑控制单元；C 单栋建筑控制单元对多个所述子区域的控制需求进行数据融合，生成单栋建筑的控制需求并发送给区域控制中心单元；D 所述区域控制中心单元对多个单栋建筑的控制需求进行信息融合，得到区域控制需求信息；E 所述区域控制中心单元根据所得区域控制需求信息进行区域能耗平衡优化，生成控制信息并发送给单栋建筑控制单元；F 单栋建筑控制单元根据所述控制信息生成子区域控制指令，并进行建筑平衡优化、单栋建筑冷热源和末端平衡优化。优选地，所述人员信息包括人员分布、人员密度及人员活动情况信息。优选地，所述步骤C中，对多个所述子区域的控制需求进行数据融合包括根据子区域重要性、子区域面积指标进行加权，并结合末端能耗信息、冷热源能耗信息、室外气候信息以及电价波动、区域供冷供热能力信息进行信息加权融合。所述的信息加权融合即将上述指标及信息描述为0 1之间的一个数值，并按照重要程度赋予权重，进行加权求和平均。优选地，所述步骤E中，进行区域能耗平衡优化包括根据区域能源安全、区域二氧化碳和能源效率要求进行区域能耗平衡优化。区域能耗平衡优化是指按照各个区域的大小、使用情况和重要程度，将各个区域赋予不同权重，并根据权重来分配不同冷热源提供的供冷供热量。优选地，所述步骤A中，通过分布式舒适度传感器单元获取单栋建筑内不同子区域的热舒适度信息包括子区域内的舒适度测量传感器根据PMV-PDD指标体系测量室内的舒适度指标分布，并根据所述人员信息获取主观舒适度信息。(三)有益效果本发明基于对建筑群中分布式视频信息和分布式室内舒适度测量信息的分析，通过进行区域能耗的平衡与优化、建筑物能耗的平衡与优化、冷热源与末端平衡优化，能够得到舒适度与能耗的最佳平衡点，在保证人的舒适度的同时，有效降低了区域建筑物能耗与碳排放量，因而更加合理、更具人性化。
图1为本发明所述区域建筑能耗控制系统的结构图；图2为本发明所述对区域建筑进行能耗控制的方法的流程图； 图3为本发明实施方式中所述表征人体热反应的评价指标。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图1所示，本发明所述区域建筑能耗控制系统，包括分布式视频传感器单元，包括多个分布于单栋建筑内不同子区域的视频传感器， 用于获取单栋建筑内不同子区域的人员信息；机器视觉识别单元，与所述分布式视频传感器单元连接，用于获取单栋建筑内不同子区域的人员与环境的变化信息；分布式舒适度传感器单元，包括多个分布于单栋建筑内不同子区域的舒适度传感器，用于测量单栋建筑内不同子区域的热舒适度信息；子区域信息融合单元，用于将所述人员与环境的变化信息与所述热舒适度信息进行信息融合，生成单栋建筑内各子区域的分布控制需求；单栋建筑控制单元，用于对多个所述子区域的控制需求进行数据融合生成单栋建筑的控制需求，并在区域控制中心单元控制下，生成子区域控制指令，进行建筑平衡优化、 单栋建筑冷热源和末端平衡优化；区域控制中心单元，用于对多个单栋建筑的控制需求进行信息融合，得到区域控制需求信息，并根据所得区域控制需求信息进行区域能耗平衡优化生成控制信息，发送给所述单栋建筑控制单元。还包括人机界面(图中未示出)，设于单栋建筑的各子区域内，用于显示测量信息和控制信号，以及使用户控制子区域内的设备运行状况。其中，m、η为自然数。如图2所示，本发明所述利用前述系统对区域建筑进行能耗控制的方法，包括以下步骤A 分布式视频传感器单元获取的人员信息，经机器视觉识别单元识别得到单栋建筑内不同子区域的人员与环境的变化信息，分布式舒适度传感器单元获取单栋建筑内不同子区域的热舒适度信息；本步骤中，所述人员信息包括人员分布、人员密度及人员活动情况信息。通过分布式舒适度传感器单元获取单栋建筑内不同子区域的热舒适度信息包括 子区域内的舒适度测量传感器根据PMV-PDD指标体系测量室内的舒适度分布指标，并根据所述人员信息获取主观舒适度信息。本系统采用PMV-PDD指标体系生成室内舒适度分布指标。PMV英文全称为Predicted Mean Vote，即预测平均投票数。PMV值是丹麦的范格尔(P. 0. Fanger)教授提出的表征人体热反应(冷热感)的评价指标(参见图3)，代表了同一环境中大多数人的冷热感觉的平均。PMV-PDD热舒适模型是人体体温调节最早的数学模型，该模型提出的指标表示大多数人对热环境的平均投票值，其有七级感觉，即冷(_3)、凉 (-2)、稍凉(-1)、中性(0)、稍暖(1)、暖(2)、热(3)。PMV = 0时意味着室内热环境为最佳热舒适状态。IS07730对PMV的推荐值为PMV 值在=-ο. 5 +0. 5之间。PMV指数可通过估算人体活动的代谢率及服装的隔热值获得，同时还需有以下的环境参数空气温度、平均辐射温度、相对空气流速及空气湿度。PMV指数是根据人体热平衡计算的。当人体内部产生的热等于在环境中散失的热量时，人处于热平衡状态。PMV指标代表了同一环境下绝大多数人的热感觉，但人与人之间存在生理差别， PMV指标并不一定能够代表所有人的感觉。因此Fanger又提出了预测不满意百分比PPD指标来表示人群对热环境不满意的百分数，并用概率分析方法，给出了 PMV与PPD之间的定量关系。Fanger教授根据pmv指标统计了大量的数据并制成了表格，由这些数据推演出PDD 指标，两者合称PMV-PDD评价指标。PDD英文全称为(Predicted Percentage of Dissatisfied)即为预测不满意百分数。其公式为PDD = 10() — 95<fmmiPMV^2mPMv' ιB:子区域信息融合单元将所获取的所述人员与环境的变化信息与所述热舒适度信息进行信息融合，生成单栋建筑内各子区域的控制需求并发送给单栋建筑控制单元；本步骤中，所述的进行信息融合，即是将所述人员与环境的变化信息与所述热舒适度信息描述为0 1之间的一个数值，并按照重要程度赋予权重，进行加权求和平均。C 单栋建筑控制单元对多个所述子区域的控制需求进行数据融合，生成单栋建筑的控制需求并发送给区域控制中心单元；本步骤中，对多个所述子区域的控制需求进行数据融合包括根据子区域重要性、 子区域面积指标进行加权，并结合末端能耗信息、冷热源能耗信息、室外气候信息以及电价波动、区域供冷供热能力信息进行信息加权融合。所述的信息加权融合即将上述指标及信息描述为0 1之间的一个数值，并按照重要程度赋予权重，进行加权求和平均。D 所述区域控制中心单元对多个单栋建筑的控制需求进行信息融合，得到区域控制需求信息；本步骤中，所述的进行信息融合，即是将多个单栋建筑的控制需求描述为0 1 之间的一个数值，并按照重要程度赋予权重，进行加权求和平均。E 所述区域控制中心单元根据所得区域控制需求信息进行区域能耗平衡优化，生成控制信息并发送给单栋建筑控制单元；本步骤中，进行区域能耗平衡优化包括根据区域能源安全、区域二氧化碳和能源效率要求进行区域能耗平衡优化。区域能耗平衡优化是指按照各个区域的大小、使用情况和重要程度，将各个区域赋予不同权重，并根据权重来分配不同冷热源提供的供冷供热量。F 单栋建筑控制单元根据所述控制信息生成子区域控制指令，并进行建筑平衡优化、单栋建筑冷热源和末端平衡优化。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种区域建筑能耗控制系统，其特征在于，包括分布式视频传感器单元，包括多个分布于单栋建筑内不同子区域的视频传感器，用于获取单栋建筑内不同子区域的人员信息；机器视觉识别单元，与所述分布式视频传感器单元连接，用于获取单栋建筑内不同子区域的人员与环境的变化信息；分布式舒适度传感器单元，包括多个分布于单栋建筑内不同子区域的舒适度传感器， 用于测量单栋建筑内不同子区域的热舒适度信息；子区域信息融合单元，用于将所述人员与环境的变化信息与所述热舒适度信息进行信息融合，生成单栋建筑内各子区域的分布控制需求；单栋建筑控制单元，用于对多个所述子区域的控制需求进行数据融合生成单栋建筑的控制需求，并在区域控制中心单元控制下，生成子区域控制指令，进行建筑平衡优化、单栋建筑冷热源和末端平衡优化；区域控制中心单元，用于对多个单栋建筑的控制需求进行信息融合，得到区域控制需求信息，并根据所得区域控制需求信息进行区域能耗平衡优化生成控制信息，发送给所述单栋建筑控制单元。
2.如权利要求1所述的区域建筑能耗控制系统，其特征在于，还包括人机界面，设于单栋建筑的各子区域内，用于显示测量信息和控制信号，以及使用户控制子区域内的设备运行状况。
3.一种利用权利要求1-2中任一项所述系统对区域建筑进行能耗控制的方法，其特征在于，包括以下步骤A 分布式视频传感器单元获取的人员信息，经机器视觉识别单元识别得到单栋建筑内不同子区域的人员与环境的变化信息，分布式舒适度传感器单元获取单栋建筑内不同子区域的热舒适度信息；B:子区域信息融合单元将所获取的所述人员与环境的变化信息与所述热舒适度信息进行信息融合，生成单栋建筑内各子区域的控制需求并发送给单栋建筑控制单元；C 单栋建筑控制单元对多个所述子区域的控制需求进行数据融合，生成单栋建筑的控制需求并发送给区域控制中心单元；D 所述区域控制中心单元对多个单栋建筑的控制需求进行信息融合，得到区域控制需求信息；E 所述区域控制中心单元根据所得区域控制需求信息进行区域能耗平衡优化，生成控制信息并发送给单栋建筑控制单元；F 单栋建筑控制单元根据所述控制信息生成子区域控制指令，并进行建筑平衡优化、 单栋建筑冷热源和末端平衡优化。
4.如权利要求3所述的对区域建筑进行能耗控制的方法，其特征在于，所述人员信息包括人员分布、人员密度及人员活动情况信息。
5.如权利要求3所述的对区域建筑进行能耗控制的方法，其特征在于，所述步骤C中， 对多个所述子区域的控制需求进行数据融合包括根据子区域重要性、子区域面积指标进行加权，并结合末端能耗信息、冷热源能耗信息、室外气候信息以及电价波动、区域供冷供热能力信息进行信息加权融合。
6.如权利要求3所述的对区域建筑进行能耗控制的方法，其特征在于，所述步骤E中， 进行区域能耗平衡优化包括根据区域能源安全、区域二氧化碳和能源效率要求进行区域能耗平衡优化。
7.如权利要求3所述的对区域建筑进行能耗控制的方法，其特征在于，所述步骤A中， 通过分布式舒适度传感器单元获取单栋建筑内不同子区域的热舒适度信息包括子区域内的舒适度测量传感器根据PMV-PDD指标体系测量室内的舒适度指标分布，并根据所述人员信息获取主观舒适度信息。
全文摘要
本发明公开了一种区域建筑能耗控制系统及其方法，涉及建筑物能耗综合控制技术领域，所述系统包括分布式视频传感器单元，包括多个分布于单栋建筑内不同子区域的视频传感器；机器视觉识别单元，与所述分布式视频传感器单元连接；分布式舒适度传感器单元，包括多个分布于单栋建筑内不同子区域的舒适度传感器；子区域信息融合单元，用于生成单栋建筑内各子区域的分布控制需求；单栋建筑控制单元，用于生成单栋建筑的控制需求；区域控制中心单元，用于进行区域能耗平衡优化生成控制信息。本发明能够进行区域能耗的平衡与优化、建筑物能耗的平衡与优化、冷热源与末端平衡优化，最终得到舒适度与能耗的最佳平衡点，降低区域建筑物能耗与碳排放。
文档编号G05B19/02GK102346445SQ201110235539
公开日2012年2月8日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者杨瑞 申请人:北京四季微熵科技有限公司