机电设备能耗控制方法及系统与流程

本发明涉及一般的控制或调节系统(g05b)，具体涉及机电设备能耗控制方法及系统。

背景技术：

1、能耗指标是各种反映能源消耗量的数据指标，用来描述能源消耗量的大小和种类，今天人们使用的大部分能源是通过矿物燃料(石油，天然气，煤)燃烧得到的，乙醇、木材和植物材料也可以燃烧；能耗的一种衡量单位叫做夸德(quad)，1夸德＝1015英热单位(btu)，一个英热单位代表的数量相当于在1个大气压下将1磅水加热到1华氏度所需的热量(1btu＝1055j)。

2、对于机电设备来说，在待机状态下的能耗远低于工作状态下等能耗，而机电设备通常不会一直处于工作状态，但将机电设备从待机状态提升至工作状态时，不同的功率曲线具有不同的能源利用效率，一般来说，提升速度越快，机电设备的能源利用率越低，会造成更多的能源浪费，通常人们会将机电设备设置在低功率运行状态，以使其能够快速响应和避免急速，因此，如何通过有效的功率曲线优化，来降低机电设备的能源浪费，是亟待解决的技术难题。

3、现有技术中公开了相关技术：

4、公开号为cn115175489a的中国专利公开了一种能耗与机电设备综合管控设备；具体公开了：明公开了一种能耗与机电设备综合管控设备，涉及机电管控技术领域，包括防护移动箱，所述防护移动箱的内部转动连接有限位杆，所述防护移动箱的内部且位于限位杆的上方固定连接有支撑板，本发明的有益效果是：设置有移动缓冲组件，对压块滑动时进行限位滑动，避免长期使用下来出现设备磨损、偏移情况，设置有安装组件，实现了户外自给供电，节省了成本，通过机电管控终端进行机电能耗整体管控处理，通过散热风扇进行散热，设置有机电设备控制单元、预警单元和可视化单元，形成完整且简单操作的流程，缩短了整体的管控流程，提高了整体机电设备、能耗信息的采集全面性，更有利于进行正常管控，集成化程度高，方便统一管理。

5、公开号为cn106936363a的中国专利公开了一种能效控制装置和能效控制方法；具体公开了：包括控制器、电力系统、第一接触器、第二接触器和变频器；所述控制器与所述电力系统连接，所述电力系统通过第一接触器与所述变频器连接，所述电力系统通过第二接触器与所述机电设备连接，所述变频器还与所述机电设备连接，所述变频器改变所述电力系统输出的交流电的频率并输出至所述机电设备。本发明的优点和有益效果在于：确保了机电设备运行在正常负载区间内，进而保证了机电设备的运行安全，同时又提高了机电设备的能效利用率，节省了机电设备的运行成本。

6、公开号为cn109062120a中国专利公开了一种机电设备的远程控制系统；具体公开了：包括：arduino控制模块、继电器模块、通信模块、客户端和信息采集模块，其中所述arduino控制模块分别与信息采集模块、继电器模块和通信模块相连，所述继电器模块与机电设备相连，所述信息采集模块与机电设备相连，所述通信模块与客户端相连，实现机电设备自动停机，解决不同机电设备难以远程控制的技术问题。本发明基于arduino控制器进行设计，相较于单片机的设计方式，开发过程较为简单，且系统简单，可以根据需要接入其他控制系统中，大大降低了成本；通过arduino控制器以及通信模块实现远程控制，利用继电器模块实现机电设备断电，降低能耗，并通过电磁铁实现插头与插座的分离，杜绝安全隐患。

7、然而：上述现有技术仍然存在以下问题：

8、1、现有技术是基于功率需求的实时值来调整机电设备的输出功率的，具有延时性，无法预测功率的变化趋势，造成响应不及时。

9、2、现有技术基于功率需求来调节功率输出，会由于短时间增加功率输出而造成能源浪费，波动的功率曲线相对于平滑的功率曲线，即，如果机电设备在短时间内大曲率地拉高功率曲线，会造成能源利用率降低，相比于小曲率地调整能源曲线，甚至一直保持高功率地能源曲线，会造成更大的能源浪费。

10、3、现有的功率曲线预测调整方案，都是基于连续功率曲线的时间均值，或者曲线积分的时间平均数进行的，统计到最高的能耗值后，会以最高的能耗值作为某时刻的输出值，这样可以保证能耗输出时刻满足需求，但能耗长时间保持在高位，存在较大的浪费。

技术实现思路

1、为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

2、机电设备能耗控制方法，包括以下步骤：

3、s1：建立时间功率曲线；获取机电设备的时钟器时刻和输出功率，建立以时刻t为横坐标，输出功率p(t)为纵坐标，时间周期为t0的时间功率曲线ci(t-p)，得到时间功率曲线集合{ci(t-p)}|i∈i，其中，i为时间功率曲线的序号下标，ci(t-p)表示共i个时间周期中的第i个时间周期内的时间功率曲线；

4、s2：功率曲线离散化；以预设的时间间隔δt为步长时间，将时间功率曲线划分为n段离散的曲线段区间；

5、s3：建立区间功率均值点阵；将任意步长时间[nδt,(n+1)δt]|n,n+1∈n内的离散曲线进行积分并除以步长时间，得到区间均值功率pin，满足：

6、

7、s4：计算区间功率等效点将任一区间内的所有区间均值功率pin构建为区间均值功率集合{pin}，计算所有区间均值功率pin的均值作为区间功率等效点满足：

8、

9、s5：计算区间修正功率点对任意区间的区间功率等效点进行修正，得到区间修正功率点使任意相邻两个区间修正功率点和的斜率不大于第一斜率阈值l0；所述第一斜率阈值l0为许用功率增幅斜率；

10、s6：构建修正功率曲线；连接所有区间修正功率点，得到修正功率曲线；

11、s7：机电设备能耗控制；根据修正功率曲线调整所述机电设备的输出功率。

12、进一步的，所述s5具体包括：

13、s51：设定修正系数kn∈[k1,k2]，其中，[k1,k2]为修正系数区间，满足边界条件：k1>1且k2>k1且其中，max{pin}表示区间均值功率集合{pin}中的最大值；

14、s52：确定待修正点；对于任一区间功率等效点，按照如下修正触发条件的任一项，确定待修正点和非修正点：

15、factor1：对于任一区间功率等效点若其在后区间的功率等效点更大，即满足则该区间功率等效点为该修正点；

16、factor2：对于任一区间功率等效点若其在后区间的功率等效点相等或更小，即满足则该区间功率等效点为该修正点；

17、s53：倒序修正：对于所有区间内的共n个区间功率等效点按照n值由大至小的顺序进行修正，修正规则满足：

18、q1：对于区间功率等效点若在前区间功率等效点为非修正点，则取该点的修正系数kn＝k1；

19、q2：对于区间功率等效点若在前区间功率等效点为修正点，即满足修正触发条件factor1时，计算功率上升斜率ln，满足：

20、

21、若功率上升斜率ln不大于第一斜率阈值l0，则取该点的修正系数kn＝k1；

22、若功率上升斜率ln大于第一斜率阈值l0，则取该点的修正系数

23、s54：得到区间修正功率点满足：

24、进一步的，所述s6中，采用直线连接所有的修正功率点，得到修正功率曲线。

25、进一步的，所述s6中，采用平滑曲线连接所有的修正功率点，得到修正功率曲线。

26、进一步的，所述平滑曲线为b样条曲线。

27、进一步的，所述b样条曲线为非均匀有理b样条曲线。

28、本发明还提供了：

29、一种机电设备能耗控制方系统，用于执行所述的机电设备能耗控制方法，其特征在于：包括：机电设备主体、中心控制器、功率采集器、功率控制器、时钟器和存储器；所述中心控制器接收所述功率采集器和所述时钟器的实时输出功率信号和时刻信号，基于所述实时输出功率信号和时刻信号，以时刻t为横坐标，输出功率p(t)为纵坐标，时间周期为t0的时间功率曲线ci(t-p)，得到时间功率曲线集合{ci(t-p)}|i∈i，存入所述存储器；

30、当所述存储器内的时间功率曲线集合{ci(t-p)}|i∈i达到预定的曲线数量时，所述中心控制器对所述时间功率曲线ci(t-p)进行离散化处理，将每一条时间功率曲线ci(t-p)划分为为n段离散的曲线段区间，并用积分均值法计算每个区间内的区间功率等效点并基于预设的规则，确定修正系数kn；将区间功率等效点乘以修正系数kn，计算得到区间修正功率点

31、连接所有区间修正功率点，得到修正功率曲线；中心控制器将所述修正功率曲线发送至所述功率控制器，由所述功率控制器控制所述机电设备主体按照所述修正功率曲线进行功率输出。

32、进一步的，所述区间功率等效点满足：

33、

34、其中，pin为区间均值功率，满足：

35、

36、进一步的，修正系数kn∈[k1,k2]，其中，[k1,k2]为修正系数区间，满足边界条件：k1>1且k2>k1且其中，max{pin}表示区间均值功率集合{pin}中的最大值。

37、进一步的，所述预设的规则包括修正触发规则和修正规则；

38、所述修正触发规则包括：

39、factor1：对于任一区间功率等效点若其在后区间的功率等效点更大，即满足则该区间功率等效点为该修正点；

40、factor2：对于任一区间功率等效点若其在后区间的功率等效点相等或更小，即满足则该区间功率等效点为该修正点；

41、所述修正规则包括：

42、q1：对于区间功率等效点若在前区间功率等效点为非修正点，则取该点的修正系数kn＝k1；

43、q2：对于区间功率等效点若在前区间功率等效点为修正点，即满足修正触发条件factor1时，计算功率上升斜率ln，满足：

44、

45、若功率上升斜率ln不大于第一斜率阈值l0，则取该点的修正系数kn＝k1；

46、若功率上升斜率ln大于第一斜率阈值l0，则取该点的修正系数

47、本发明的有益效果为：

48、1、相比于现有技术，本发明对功率曲线的斜率进行了控制，对于后续能耐需要提高能耗的时间点，适当的提高其待机能耗，以避免后续急速提高功率。

49、2、相比于现有技术，本发明采用倒序修正法，以在后的时间节点为基准，对在前的时间节点的功率进行修正，降低了出现功率急速提升的场景的可能性，避免了急速提升功率时由于能源效率降低造成的能源浪费；具体来说，本发明适当预测了后续可能出现高功率的时间点，提高了在前时间点的待机功率，虽然在前时间点会浪费部分能源，但浪费量极小，远远少于急速提升功率所浪费的量，因此，整体降低了能耗，且提高了机电设备的响应速率。