基于物联网集控的建筑楼宇节能控制系统的制作方法

本发明涉及数据处理，特别是指基于物联网集控的建筑楼宇节能控制系统。

背景技术：

1、随着建筑楼宇规模的日益扩大以及智能化技术的发展，节能控制系统在建筑管理中得到了广泛应用。目前，基于物联网的节能控制系统通过传感器网络、通信模块和中央控制单元实现对建筑内设备，如照明、空调和电梯等的实时监测和控制。这些系统通常通过采集建筑内各区域的温湿度、光照强度及人员活动数据，并基于预设的节能策略进行设备的动态调节。例如，当传感器检测到某区域人员活动减少时，会自动降低该区域的空调功率或关闭照明，以达到节能目的。然而，在现有技术中，这种基于预设策略的控制方式缺乏动态适应性，无法根据实时外部环境和建筑物内部使用模式的变化及时调整控制策略。

2、以空调系统的节能控制为例，现有系统中，通常采用简单的时间计划或固定的环境参数阈值，如室温高于26℃时启动冷气。然而，这种控制方式在外部环境发生快速变化时可能出现问题，如天气骤变或建筑物局部高负载使用。具体来说，当建筑外部温度骤升或人员密集区域温度上升时，系统可能无法及时调整空调功率，导致局部区域温度过高，影响使用体验。这种缺乏自适应性的节能控制方式降低了系统的实用性和精确性，成为现有技术中的重要缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于物联网集控的建筑楼宇节能控制系统，旨在解决背景技术中所提到的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、基于物联网集控的建筑楼宇节能控制系统，所述系统包括：

4、数据采集模块，用于实时采集建筑内的人员活动数据、环境参数数据和设备状态数据；其中，所述环境参数数据包括温度、湿度和光照强度，所述设备状态数据包括照明设备运行状态、空调设备运行状态和电梯运行状态，生成分析数据集；

5、数据预处理模块，用于对分析数据集进行清洗、去噪和时间序列对齐处理，得到标准化数据集；

6、区域使用模式识别模块，用于根据标准化数据集和历史分析数据集，通过多层分类规则对建筑内不同区域的设备使用情况进行分析，生成每个区域的实时使用模式特征集，其中，每个实时使用模式特征集包括区域活动强度和人员密度；

7、节能控制策略生成模块，用于根据实时使用模式特征集和外部环境条件，对建筑内的设备进行分析，生成区域级节能控制指令集，所述外部环境条件包括实时气象数据和天气预测数据；

8、执行控制模块，用于根据区域级节能控制指令集，对建筑内的空调系统、照明系统和电梯系统分别进行实时控制，生成设备运行参数集合；

9、反馈调节模块，用于监测设备运行参数集合的实时反馈数据，结合环境参数数据变化，向节能控制策略生成模块反馈。

10、优选地，所述区域使用模式识别模块包括：

11、活动区域划分子模块，用于根据标准化数据集中的温度、湿度和光照强度数据，结合建筑内部的物理布局信息，对建筑区域进行动态划分，生成区域边界数据集；

12、活动强度提取子模块，用于根据区域边界数据集，对各区域内的人员活动数据进行聚类分析，生成每个区域的活动强度参数；

13、密度计算子模块，用于结合活动强度参数和历史分析数据集，计算各区域的人员密度分布，形成实时使用模式特征集，其中实时使用模式特征集包括活动强度和人员密度的时间序列特征。

14、优选地，所述节能控制策略生成模块包括：

15、设备状态分析子模块，用于根据实时使用模式特征集，对建筑内的空调电梯、照明电梯和电梯设备的运行状态进行分类标记，生成设备运行状态特征集合；

16、外部环境分析子模块，用于根据实时气象数据和天气预测数据，计算对建筑环境产生影响的环境适配因子，生成外部环境影响参数集合；

17、节能控制指令生成子模块，用于根据设备运行状态特征集合和外部环境影响参数集合，生成区域级节能控制指令集，所述区域级节能控制指令集包括空调控制指令、照明控制指令和电梯调度指令。

18、优选地，所述节能控制指令生成子模块包括：

19、空调控制指令生成单元，用于根据区域的温度需求、设备运行状态特征集合和外部环境影响参数集合，生成每个区域的空调控制指令；

20、照明控制指令生成单元，用于根据区域的光照需求、设备运行状态特征集合和外部环境影响参数集合，生成照明控制指令；

21、电梯控制指令生成单元，用于根据区域的电梯负载需求和设备运行状态特征集合，生成电梯调度指令。

22、优选地，所述根据区域的温度需求、设备运行状态特征集合和外部环境影响参数集合，生成每个区域的空调控制指令，所述空调控制指令包括空调设备的温度、风速和优先级，包括：

23、根据区域使用模式特征集和外部环境影响参数集合，预测各区域的温度变化趋势，生成区域预测温度数据；所述区域预测温度的计算公式为：

24、，其中，为区域的预测温度，为区域的当前温度，为区域的外部环境温度变化量，为区域的活动强度，为基础时间，为区域的人员密度，为区域的隔热阻值，为区域的通风换气热量密度，、和为调节系数；

25、根据区域预测温度数据和当前空调设备的运行参数，计算各区域空调设备的温度和风速调整需求，生成空调负载调整需求参数集合；所述空调负载调整需求值的计算公式为：

26、，其中，为区域的空调负载调整需求值，为区域的温度调整值，为区域的空调设备冷却能力，为区域的风速调整值，为区域空调风机的额定风量，为风速功耗转换系数；其中：

27、，其中，为区域的温度调整值，为区域的目标设定温度，为区域的空调设备冷却能力，为基础空调设备冷却能力，为区域的空调能效比，、和为调节系数；

28、，其中，为区域的风速调整值，为区域的空调设备基础风速，为区域的人员密度，为区域的房间体积，为第一单位转换因子，为区域空调风机的效率，和为调节系数；

29、根据空调调整参数集合，生成空调控制指令，所述空调控制指令包括温度调整值和风速调整值。

30、优选地，所述根据区域的光照需求、设备运行状态特征集合和外部环境影响参数集合，生成照明控制指令，照明控制指令包括照明设备的亮度和优先级，包括：

31、根据区域使用模式特征集和外部环境影响参数集合，计算各区域的光照需求参数；所述光照需求的计算公式为：

32、，其中，为区域的光照需求，为第二单位转换因子，为区域的调节系数，为区域的外部自然光强，为区域的窗户透光率，为区域的室内反射率，、和为调节系数；

33、根据光照需求参数和当前照明设备的亮度参数，计算各区域照明设备的亮度调整需求，生成亮度调整参数集合；

34、根据亮度调整参数集合，生成照明控制指令。

35、优选地，所述根据区域的电梯负载需求和设备运行状态特征集合，生成电梯调度指令，所述电梯调度指令包括电梯设备的运行路径和优先级，包括：

36、根据区域使用模式特征集和当前电梯的负载数据，生成电梯负载需求参数，所述电梯负载需求参数包括当前载重量占比、目标楼层人数需求以及实时运行方向状态；

37、根据电梯负载需求参数，对电梯的运行路径进行动态规划，生成路径优化参数；

38、根据路径优化参数，生成电梯控制指令。

39、优选地，所述根据电梯负载需求参数，对电梯的运行路径进行动态规划，生成路径优化参数，包括：

40、根据电梯负载需求参数，分析楼层需求，生成楼层优先级数据；

41、根据楼层优先级数据和电梯实时运行状态，动态调整电梯的运行路径，生成路径优化参数集合；

42、根据路径优化参数集合，生成电梯控制指令，电梯控制指令包括目标楼层序列、动态运行方向和停靠顺序。

43、优选地，所述执行控制模块包括：

44、空调负载调节子模块，用于根据区域级节能控制指令集，对各区域的空调设备进行调整，生成空调运行参数集合；

45、照明分区调节子模块，用于根据区域级节能控制指令集，对各区域的照明设备进行调整，生成照明运行参数集合；

46、电梯调度优化子模块，用于根据区域级节能控制指令集，对各区域的电梯进行调整，生成电梯运行参数集合；

47、运行参数输出子模块，用于根据空调运行参数集合、照明运行参数集合和电梯运行参数集合，生成设备运行参数集合。

48、优选地，所述反馈调节模块包括：

49、设备反馈分析子模块，用于根据设备运行参数集合，分析设备实际运行参数与区域级节能控制指令集中设备运行参数之间的偏差，生成设备运行反馈数据集合；

50、环境反馈分析子模块，用于实时监测环境参数数据的变化，分析环境参数数据与区域级节能控制指令集中环境参数之间的偏差，生成环境反馈数据集合；

51、优化指令生成子模块，用于根据设备运行反馈数据集合和环境反馈数据集合，向节能控制策略生成模块反馈，以达到对区域级节能控制指令集进行优化。

52、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

53、本发明克服了现有技术中缺乏动态适应性的问题，显著提升了节能控制的精确性和实用性。系统通过数据采集模块、数据预处理模块、区域使用模式识别模块、节能控制策略生成模块、执行控制模块和反馈调节模块的协同工作，实现了建筑楼宇内空调、照明和电梯等设备的智能化节能控制。

54、首先，与现有技术中依赖简单的时间计划或固定阈值不同，本系统的数据采集模块能够实时采集建筑内外的多维度数据，包括环境参数如温度、湿度、光照强度等、设备运行状态如空调、照明、电梯的当前状态，以及人员活动数据如区域内的人员密度和活动强度。通过动态采集和更新数据，系统为节能控制策略的制定提供了高质量的输入，确保了数据的实时性和全面性。

55、其次，数据预处理模块通过数据清洗、去噪和时间序列对齐处理，生成标准化数据集。这一步有效提升了数据质量，为后续分析和决策提供了准确、可靠的基础，避免了因数据异常或误差导致的节能控制失误。特别是在应对外部环境快速变化如天气骤变时，系统能够通过实时更新的数据预处理机制，确保决策的及时性和适应性。

56、再次，区域使用模式识别模块结合实时数据和历史使用模式，通过多层分类规则分析建筑内各区域的动态使用情况，生成实时使用模式特征集。该特征集包括区域活动强度和人员密度等数据，能够精准反映不同区域的使用需求。与现有技术中预设的固定策略不同，本发明通过实时分析区域内的活动特征，实现了更为灵活的分区控制。例如，当某区域内人员密集且活动频繁时，系统能够快速提高该区域的空调制冷功率和照明亮度，而对无人区域自动降低空调和照明设备的功率，从而在节能的同时确保用户的舒适性。

57、此外，节能控制策略生成模块结合实时使用模式特征集和外部环境条件，包括实时气象数据和天气预测数据，通过动态规则集为每个区域生成最优的节能控制指令集。这一模块的核心优势在于其自适应性和智能化，例如在外部温度骤升或区域负载剧增的情况下，系统能够实时调整空调设备的运行功率，避免局部区域过热的问题。同时，模块能够根据外部环境的变化优化控制指令，避免了现有技术中因依赖固定策略而导致的能源浪费或控制滞后。

58、执行控制模块通过接收节能控制指令，直接对空调、照明和电梯等设备进行运行参数调整，确保设备按最优策略高效运行。例如，当某一区域光照条件较好时，系统会直接降低照明设备的亮度或关闭部分灯组，而在检测到该区域活动强度增加时，系统又会及时恢复照明设备的运行功率，从而动态匹配区域需求。

59、最后，反馈调节模块通过实时监测设备运行参数与环境参数的变化，将监测结果反馈至节能控制策略生成模块，以调整规则集并生成新的控制指令，实现了控制策略的自适应优化。与现有技术中仅依赖静态策略不同，该模块能够有效应对复杂环境和动态需求的变化。例如，当外部环境温度突然变化或区域使用模式发生显著改变时，反馈调节模块能够快速捕捉这些变化，并通过动态规则更新机制及时调整控制策略，避免了因控制滞后导致的不舒适现象或能源浪费。

60、总体而言，本发明在节能控制的实时性、自适应性和精确性方面具有显著优势。通过动态分析和多模块协同工作，系统能够灵活应对外部环境和内部需求的变化，显著提高了节能控制系统的实际应用效果。在空调节能控制中，系统不仅能够根据区域使用需求动态调整运行参数，还能够通过反馈机制不断优化控制策略，从而在节能和舒适性之间达到了高效平衡，全面提升了建筑楼宇管理的智能化水平。