一种基于室内空调效力模拟的仿真系统及方法与流程

本发明涉及空调模拟仿真，尤指一种能够精确模拟室内空调效力并应对复杂室内环境和多变干扰因素的仿真系统和方法。旨在实现提高仿真数据与真实环境的适配度，确保能在复杂室内构型下获取准确仿真结果。

背景技术：

1、随着科技的进步，空调系统的仿真模拟技术已成为研究空调性能、优化系统设计的重要手段。然而，现有的仿真系统仅采用单种数据采集方式、模拟场景不添加干扰因素，往往出现抗干扰能力弱、数据单调等问题，导致仿真结果与真实环境存在较大偏差，无法满足实际应用需求。因此，需要一种能够提升数据采集与真实环境适配度、增加模拟场景复杂度及优化仿真算法的系统及方法。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种基于室内空调效力模拟的仿真系统及方法，其能够实现在复杂的室内环境和多变干扰因素下，仿真数据与真实环境的高度适配，并为相关工作人员提供可交互的可视化界面。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，包括：数据检测模块、场景模拟模块、仿真模块以及可视化输出模块；其中，所述场景模拟模块分别与数据检测模块以及仿真模块连接，所述可视化模块分别与场景模拟模块以及仿真模块连接；

4、所述数据检测模块，用于实时采集室内环境参数，通过物联网技术和云端技术，对相关环境数据进行处理并上传；

5、所述场景模拟模块，用于模拟不同场景下空调运行状态，通过三维建模技术构建不同形状的房间和布局的模型，并在模型中引入干扰项；

6、所述仿真模块，用于通过集成优化后的制冷量运算式和遗传算法，实现对多干扰项下室内空调效力的仿真，并输出对应的仿真结果数据；

7、所述可视化输出模块，用于将场景模拟模块的模拟模型以及仿真模块的仿真结果可视化输出，并提供交互式界面，使得相关工作人员可以从不同角度、层面观察和分析仿真结果。

8、进一步的，所述数据检测模块，包括数据采集单元以及数据处理单元。

9、进一步的，所述数据采集单元，用于实时监控室内环境，通过部署无线传感器网络采集所在区域相关环境数据，所述无线传感器网络由大量传感器节点组成。

10、进一步的，所述传感器节点包括温度传感器、湿度计、热阻测试仪、热导率测试仪、风速仪、功率计以及太阳辐射测量仪；所述环境数据包括室内的温度、湿度、光照、压力以及所设置的各干扰项相关数据。

11、进一步的，所述数据处理单元，用于将采集到的环境数据传输至云端，云端服务器接收环境数据并对数据进行存储和处理，包括：数据清洗、滤波以及整合，将处理后的数据传输至场景模拟模块。

12、进一步的，所述场景模拟模块，用于根据采集到的环境数据和预设的室内构型，通过三维建模技术构建并模拟包含多种干扰项的室内环境场景，所述三维建模技术采用三维激光扫描建模技术。

13、进一步的，所述优化后的制冷量运算式，具体为：

14、

15、其中，q为制冷量；l为室内负荷，fjr为家具不规则热阻因子，ajr为不规则家具面积；fcq为不同材质墙面热导差异因子，acq为不同材质墙面面积；ctf为通风管道复杂系数，itf为通风管道影响量；fgr为多热源干扰因子，qr为热源总量；fgd为复杂隔断影响因子，agd为隔断面积；fyd为人员移动热扰因子；qyd为人员移动热量；fyg为阳光不规则照射热扰因子，qyg为阳光影响热量；fsd为湿度变化热扰因子，△h为湿度变化量；ffk为开口缝隙漏热因子，afk为开口缝隙面积，err为能效比，ic为干扰修正指数。

16、进一步的，所述遗传算法，具体流程包括：

17、初始化种群：随机生成一组初始解，每个解都表示为一个基因序列，以代表不同的室内空调配置或参数设置；

18、适应度评估：定义适应度函数，该函数根据室内环境的模拟结果来评估每个解的优劣；

19、选择操作：根据适应度函数的评估结果，选择一部分个体作为父代；

20、交叉操作：从选择的父代中随机选择两个个体进行基因交换以形成新的个体；

21、变异操作：对子代个体的基因进行随机变动，引入一定的随机性；

22、更新种群：将新生成的子代个体取代原种群中一部分个体已形成新种群。

23、所述可视化输出模块，根据从场景模拟模块获取模拟模型的三维数据以及实时的仿真结果数据，对数据进行格式转换和预处理，以将仿真结果结合三维模型可视化输出；接收仿真结果数据提供的最优解，并通过提供相关交互接口为相关人员的观察分析提供数据支持；

24、其中，所述三维数据包括顶点坐标、纹理贴图、光照材质、家具建模数据、墙面材质、通风管道属性、热源热功率以及隔断属性；

25、所述仿真结果数据包括温度分布数据、空气流动数据、湿度分布数据、能耗数据以及时间序列数据。

26、一种基于室内空调效力模拟的仿真方法，包括以下步骤：

27、通过物联网技术获取在相应位置安装的传感器传输的环境数据，数据处理单元对环境数据进行处理并上传；

28、将处理后的环境数据输入场景模拟模块，通过三维建模技术搭建相关室内环境，在模型中引入干扰项并输出生成的模拟模型；

29、接收环境数据，通过集成的优化后的制冷量运算式和遗传算法，实现对多干扰项下室内空调效力的仿真，并输出对应仿真结果；

30、将模拟模型结合仿真结果可视化展示，将复杂的仿真数据和三维模型直观的展现给相关工作人员，为后续的优化提供数据支持。

31、本发明的有益效果在于：通过部署无线传感器网络收集各传感器节点所在区域环境数据并将数据传输到云端，通过云端数据采集技术对数据进行处理，提高了采集效率并降低成本和维护难度。采用三维激光扫描建模技术构建并模拟包含多种干扰项的室内环境场景，结合接收的环境数据使得构建的室内环境场景更加准确真实。集成优化后的制冷量运算式和遗传算法使得仿真模拟可以克服各种干扰性并输出准确结果。将三维建模的模拟模型以及对应的仿真结果可视化的输出并提供相关的交互界面，方便相关工作人员进行参数的调整，并根据预设的舒适度指标输出相应的调整方案，有助于提高决策效率，帮助相关人员及时调整策略，优化决策结果。

技术特征：

1.一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，包括：数据检测模块、场景模拟模块、仿真模块以及可视化输出模块；其中，所述场景模拟模块分别与数据检测模块以及仿真模块连接，所述可视化模块分别与场景模拟模块以及仿真模块连接；

2.根据权利要求1所述的一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，所述数据检测模块，包括数据采集单元以及数据处理单元。

3.根据权利要求2所述的一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，所述数据采集单元，用于实时监控室内环境，通过部署无线传感器网络采集所在区域相关环境数据，所述无线传感器网络由大量传感器节点组成。

4.根据权利要求3所述的一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，所述传感器节点包括温度传感器、湿度计、热阻测试仪、热导率测试仪、风速仪、功率计以及太阳辐射测量仪；所述环境数据包括室内的温度、湿度、光照、压力以及所设置的各干扰项相关数据。

5.根据权利要求2所述的一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，所述数据处理单元，用于将采集到的环境数据传输至云端，云端服务器接收环境数据并对数据进行存储和处理，包括：数据清洗、滤波以及整合，将处理后的数据传输至场景模拟模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，所述场景模拟模块，用于根据采集到的环境数据和预设的室内构型，通过三维建模技术构建并模拟包含多种干扰项的室内环境场景，所述三维建模技术采用三维激光扫描建模技术。

7.根据权利要求1所述的一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，所述优化后的制冷量运算式，具体为：

8.根据权利要求1所述的一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，所述遗传算法，具体流程包括：

9.根据权利要求1所述的一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，所述可视化输出模块，根据从场景模拟模块获取模拟模型的三维数据以及实时的仿真结果数据，对数据进行格式转换和预处理，以将仿真结果结合三维模型可视化输出；接收仿真结果数据提供的最优解，并通过提供相关交互接口为相关人员的观察分析提供数据支持；

10.一种基于室内空调效力模拟的仿真方法，应用于权利要求1-9任一所述的一种基于室内空调效力模拟的仿真系统，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种基于室内空调效力的仿真系统及方法，通过在室内相关位置设置传感器实时获取室内相关的环境数据，通过物联网技术上传相关数据至模型模拟模块，通过三维建模技术搭建在多种干扰项影响下的不同形状的房间和布局的模型。集成优化的运算式以及仿真算法，提高仿真数据与真实环境的适配度，获取该复杂程度下室内空调效力的最优解。可视化输出模块接收建模数据以及仿真结果数据，向相关工作人员提供交互接口，为相关工作人员提供数据支持。本发明基于集成优化的运算式以及仿真算法，实现在复杂室内构型下输出准确可靠的仿真结果，为后续的设计、优化和评估提供有力支持。

技术研发人员：王勇锋,任德明,杨晶,张聪,王志全,陈智峰,邓伟,李丽,孙备
受保护的技术使用者：中国建筑第四工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18