專利名稱：區(qū)域建筑能耗控制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑物能耗綜合控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種區(qū)域建筑能耗控制系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
目前，建筑物的能源消耗量超過了其他任何行業(yè)，全世界建筑物能源消耗占全社會(huì)能源消耗總量的40%，是工業(yè)能耗的1. 5倍，降低建筑物的能源浪費(fèi)成為提高能源效率的重要環(huán)節(jié)。中國專利CN200710035773. 3，提出一種計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的建筑節(jié)能控制方法以及系統(tǒng)，其能夠統(tǒng)一采集建筑能耗設(shè)備的能源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并與能耗標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對，如超標(biāo)則報(bào)警并進(jìn)行控制，使得能耗設(shè)備運(yùn)行或停機(jī)。但是，這種方法由于考慮的能耗因素過于簡單， 而且沒有考慮到人的舒適度等因素，因而缺少合理性和人性化，節(jié)約的能源和減少的碳排放量也十分有限。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種區(qū)域建筑能耗控制系統(tǒng)及其方法，其能夠得到人的舒適度與能耗的最佳平衡點(diǎn)，在保證人的舒適度的同時(shí)，有效降低了區(qū)域建筑物能耗與碳排放量，因而更加合理、更具人性化。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種區(qū)域建筑能耗控制系統(tǒng)，包括分布式視頻傳感器單元，包括多個(gè)分布于單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的視頻傳感器， 用于獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的人員信息；機(jī)器視覺識(shí)別單元，與所述分布式視頻傳感器單元連接，用于獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的人員與環(huán)境的變化信息；分布式舒適度傳感器單元，包括多個(gè)分布于單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的舒適度傳感器，用于測量單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的熱舒適度信息；子區(qū)域信息融合單元，用于將所述人員與環(huán)境的變化信息與所述熱舒適度信息進(jìn)行信息融合，生成單棟建筑內(nèi)各子區(qū)域的分布控制需求；單棟建筑控制單元，用于對多個(gè)所述子區(qū)域的控制需求進(jìn)行數(shù)據(jù)融合生成單棟建筑的控制需求，并在區(qū)域控制中心單元控制下，生成子區(qū)域控制指令，進(jìn)行建筑平衡優(yōu)化、 單棟建筑冷熱源和末端平衡優(yōu)化；區(qū)域控制中心單元，用于對多個(gè)單棟建筑的控制需求進(jìn)行信息融合，得到區(qū)域控制需求信息，并根據(jù)所得區(qū)域控制需求信息進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化生成控制信息，發(fā)送給所述單棟建筑控制單元。優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括人機(jī)界面，設(shè)于單棟建筑的各子區(qū)域內(nèi)，用于顯示測量信息和控制信號，以及使用戶控制子區(qū)域內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀況。一種利用前述系統(tǒng)對區(qū)域建筑進(jìn)行能耗控制的方法，包括以下步驟A 分布式視頻傳感器單元獲取的人員信息，經(jīng)機(jī)器視覺識(shí)別單元識(shí)別得到單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的人員與環(huán)境的變化信息，分布式舒適度傳感器單元獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的熱舒適度信息；B:子區(qū)域信息融合單元將所獲取的所述人員與環(huán)境的變化信息與所述熱舒適度信息進(jìn)行信息融合，生成單棟建筑內(nèi)各子區(qū)域的控制需求并發(fā)送給單棟建筑控制單元；C 單棟建筑控制單元對多個(gè)所述子區(qū)域的控制需求進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，生成單棟建筑的控制需求并發(fā)送給區(qū)域控制中心單元；D 所述區(qū)域控制中心單元對多個(gè)單棟建筑的控制需求進(jìn)行信息融合，得到區(qū)域控制需求信息；E 所述區(qū)域控制中心單元根據(jù)所得區(qū)域控制需求信息進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化，生成控制信息并發(fā)送給單棟建筑控制單元；F 單棟建筑控制單元根據(jù)所述控制信息生成子區(qū)域控制指令，并進(jìn)行建筑平衡優(yōu)化、單棟建筑冷熱源和末端平衡優(yōu)化。優(yōu)選地，所述人員信息包括人員分布、人員密度及人員活動(dòng)情況信息。優(yōu)選地，所述步驟C中，對多個(gè)所述子區(qū)域的控制需求進(jìn)行數(shù)據(jù)融合包括根據(jù)子區(qū)域重要性、子區(qū)域面積指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)，并結(jié)合末端能耗信息、冷熱源能耗信息、室外氣候信息以及電價(jià)波動(dòng)、區(qū)域供冷供熱能力信息進(jìn)行信息加權(quán)融合。所述的信息加權(quán)融合即將上述指標(biāo)及信息描述為0 1之間的一個(gè)數(shù)值，并按照重要程度賦予權(quán)重，進(jìn)行加權(quán)求和平均。優(yōu)選地，所述步驟E中，進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化包括根據(jù)區(qū)域能源安全、區(qū)域二氧化碳和能源效率要求進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化。區(qū)域能耗平衡優(yōu)化是指按照各個(gè)區(qū)域的大小、使用情況和重要程度，將各個(gè)區(qū)域賦予不同權(quán)重，并根據(jù)權(quán)重來分配不同冷熱源提供的供冷供熱量。優(yōu)選地，所述步驟A中，通過分布式舒適度傳感器單元獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的熱舒適度信息包括子區(qū)域內(nèi)的舒適度測量傳感器根據(jù)PMV-PDD指標(biāo)體系測量室內(nèi)的舒適度指標(biāo)分布，并根據(jù)所述人員信息獲取主觀舒適度信息。(三)有益效果本發(fā)明基于對建筑群中分布式視頻信息和分布式室內(nèi)舒適度測量信息的分析，通過進(jìn)行區(qū)域能耗的平衡與優(yōu)化、建筑物能耗的平衡與優(yōu)化、冷熱源與末端平衡優(yōu)化，能夠得到舒適度與能耗的最佳平衡點(diǎn)，在保證人的舒適度的同時(shí)，有效降低了區(qū)域建筑物能耗與碳排放量，因而更加合理、更具人性化。


圖1為本發(fā)明所述區(qū)域建筑能耗控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明所述對區(qū)域建筑進(jìn)行能耗控制的方法的流程圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施方式中所述表征人體熱反應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明所述區(qū)域建筑能耗控制系統(tǒng)，包括分布式視頻傳感器單元，包括多個(gè)分布于單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的視頻傳感器， 用于獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的人員信息；機(jī)器視覺識(shí)別單元，與所述分布式視頻傳感器單元連接，用于獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的人員與環(huán)境的變化信息；分布式舒適度傳感器單元，包括多個(gè)分布于單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的舒適度傳感器，用于測量單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的熱舒適度信息；子區(qū)域信息融合單元，用于將所述人員與環(huán)境的變化信息與所述熱舒適度信息進(jìn)行信息融合，生成單棟建筑內(nèi)各子區(qū)域的分布控制需求；單棟建筑控制單元，用于對多個(gè)所述子區(qū)域的控制需求進(jìn)行數(shù)據(jù)融合生成單棟建筑的控制需求，并在區(qū)域控制中心單元控制下，生成子區(qū)域控制指令，進(jìn)行建筑平衡優(yōu)化、 單棟建筑冷熱源和末端平衡優(yōu)化；區(qū)域控制中心單元，用于對多個(gè)單棟建筑的控制需求進(jìn)行信息融合，得到區(qū)域控制需求信息，并根據(jù)所得區(qū)域控制需求信息進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化生成控制信息，發(fā)送給所述單棟建筑控制單元。還包括人機(jī)界面(圖中未示出)，設(shè)于單棟建筑的各子區(qū)域內(nèi)，用于顯示測量信息和控制信號，以及使用戶控制子區(qū)域內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀況。其中，m、η為自然數(shù)。如圖2所示，本發(fā)明所述利用前述系統(tǒng)對區(qū)域建筑進(jìn)行能耗控制的方法，包括以下步驟A 分布式視頻傳感器單元獲取的人員信息，經(jīng)機(jī)器視覺識(shí)別單元識(shí)別得到單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的人員與環(huán)境的變化信息，分布式舒適度傳感器單元獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的熱舒適度信息；本步驟中，所述人員信息包括人員分布、人員密度及人員活動(dòng)情況信息。通過分布式舒適度傳感器單元獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的熱舒適度信息包括 子區(qū)域內(nèi)的舒適度測量傳感器根據(jù)PMV-PDD指標(biāo)體系測量室內(nèi)的舒適度分布指標(biāo)，并根據(jù)所述人員信息獲取主觀舒適度信息。本系統(tǒng)采用PMV-PDD指標(biāo)體系生成室內(nèi)舒適度分布指標(biāo)。PMV英文全稱為Predicted Mean Vote，即預(yù)測平均投票數(shù)。PMV值是丹麥的范格爾(P. 0. Fanger)教授提出的表征人體熱反應(yīng)(冷熱感)的評價(jià)指標(biāo)(參見圖3)，代表了同一環(huán)境中大多數(shù)人的冷熱感覺的平均。PMV-PDD熱舒適模型是人體體溫調(diào)節(jié)最早的數(shù)學(xué)模型，該模型提出的指標(biāo)表示大多數(shù)人對熱環(huán)境的平均投票值，其有七級感覺，即冷(_3)、涼 (-2)、稍涼(-1)、中性(0)、稍暖(1)、暖(2)、熱(3)。PMV = 0時(shí)意味著室內(nèi)熱環(huán)境為最佳熱舒適狀態(tài)。IS07730對PMV的推薦值為PMV 值在=-ο. 5 +0. 5之間。PMV指數(shù)可通過估算人體活動(dòng)的代謝率及服裝的隔熱值獲得，同時(shí)還需有以下的環(huán)境參數(shù)空氣溫度、平均輻射溫度、相對空氣流速及空氣濕度。PMV指數(shù)是根據(jù)人體熱平衡計(jì)算的。當(dāng)人體內(nèi)部產(chǎn)生的熱等于在環(huán)境中散失的熱量時(shí)，人處于熱平衡狀態(tài)。PMV指標(biāo)代表了同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的熱感覺，但人與人之間存在生理差別， PMV指標(biāo)并不一定能夠代表所有人的感覺。因此Fanger又提出了預(yù)測不滿意百分比PPD指標(biāo)來表示人群對熱環(huán)境不滿意的百分?jǐn)?shù)，并用概率分析方法，給出了 PMV與PPD之間的定量關(guān)系。Fanger教授根據(jù)pmv指標(biāo)統(tǒng)計(jì)了大量的數(shù)據(jù)并制成了表格，由這些數(shù)據(jù)推演出PDD 指標(biāo)，兩者合稱PMV-PDD評價(jià)指標(biāo)。PDD英文全稱為(Predicted Percentage of Dissatisfied)即為預(yù)測不滿意百分?jǐn)?shù)。其公式為PDD = 10() — 95<fmmiPMV^2mPMv' ιB:子區(qū)域信息融合單元將所獲取的所述人員與環(huán)境的變化信息與所述熱舒適度信息進(jìn)行信息融合，生成單棟建筑內(nèi)各子區(qū)域的控制需求并發(fā)送給單棟建筑控制單元；本步驟中，所述的進(jìn)行信息融合，即是將所述人員與環(huán)境的變化信息與所述熱舒適度信息描述為0 1之間的一個(gè)數(shù)值，并按照重要程度賦予權(quán)重，進(jìn)行加權(quán)求和平均。C 單棟建筑控制單元對多個(gè)所述子區(qū)域的控制需求進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，生成單棟建筑的控制需求并發(fā)送給區(qū)域控制中心單元；本步驟中，對多個(gè)所述子區(qū)域的控制需求進(jìn)行數(shù)據(jù)融合包括根據(jù)子區(qū)域重要性、 子區(qū)域面積指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)，并結(jié)合末端能耗信息、冷熱源能耗信息、室外氣候信息以及電價(jià)波動(dòng)、區(qū)域供冷供熱能力信息進(jìn)行信息加權(quán)融合。所述的信息加權(quán)融合即將上述指標(biāo)及信息描述為0 1之間的一個(gè)數(shù)值，并按照重要程度賦予權(quán)重，進(jìn)行加權(quán)求和平均。D 所述區(qū)域控制中心單元對多個(gè)單棟建筑的控制需求進(jìn)行信息融合，得到區(qū)域控制需求信息；本步驟中，所述的進(jìn)行信息融合，即是將多個(gè)單棟建筑的控制需求描述為0 1 之間的一個(gè)數(shù)值，并按照重要程度賦予權(quán)重，進(jìn)行加權(quán)求和平均。E 所述區(qū)域控制中心單元根據(jù)所得區(qū)域控制需求信息進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化，生成控制信息并發(fā)送給單棟建筑控制單元；本步驟中，進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化包括根據(jù)區(qū)域能源安全、區(qū)域二氧化碳和能源效率要求進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化。區(qū)域能耗平衡優(yōu)化是指按照各個(gè)區(qū)域的大小、使用情況和重要程度，將各個(gè)區(qū)域賦予不同權(quán)重，并根據(jù)權(quán)重來分配不同冷熱源提供的供冷供熱量。F 單棟建筑控制單元根據(jù)所述控制信息生成子區(qū)域控制指令，并進(jìn)行建筑平衡優(yōu)化、單棟建筑冷熱源和末端平衡優(yōu)化。

以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種區(qū)域建筑能耗控制系統(tǒng)，其特征在于，包括分布式視頻傳感器單元，包括多個(gè)分布于單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的視頻傳感器，用于獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的人員信息；機(jī)器視覺識(shí)別單元，與所述分布式視頻傳感器單元連接，用于獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的人員與環(huán)境的變化信息；分布式舒適度傳感器單元，包括多個(gè)分布于單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的舒適度傳感器， 用于測量單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的熱舒適度信息；子區(qū)域信息融合單元，用于將所述人員與環(huán)境的變化信息與所述熱舒適度信息進(jìn)行信息融合，生成單棟建筑內(nèi)各子區(qū)域的分布控制需求；單棟建筑控制單元，用于對多個(gè)所述子區(qū)域的控制需求進(jìn)行數(shù)據(jù)融合生成單棟建筑的控制需求，并在區(qū)域控制中心單元控制下，生成子區(qū)域控制指令，進(jìn)行建筑平衡優(yōu)化、單棟建筑冷熱源和末端平衡優(yōu)化；區(qū)域控制中心單元，用于對多個(gè)單棟建筑的控制需求進(jìn)行信息融合，得到區(qū)域控制需求信息，并根據(jù)所得區(qū)域控制需求信息進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化生成控制信息，發(fā)送給所述單棟建筑控制單元。
2.如權(quán)利要求1所述的區(qū)域建筑能耗控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括人機(jī)界面，設(shè)于單棟建筑的各子區(qū)域內(nèi)，用于顯示測量信息和控制信號，以及使用戶控制子區(qū)域內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀況。
3.一種利用權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述系統(tǒng)對區(qū)域建筑進(jìn)行能耗控制的方法，其特征在于，包括以下步驟A 分布式視頻傳感器單元獲取的人員信息，經(jīng)機(jī)器視覺識(shí)別單元識(shí)別得到單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的人員與環(huán)境的變化信息，分布式舒適度傳感器單元獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的熱舒適度信息；B:子區(qū)域信息融合單元將所獲取的所述人員與環(huán)境的變化信息與所述熱舒適度信息進(jìn)行信息融合，生成單棟建筑內(nèi)各子區(qū)域的控制需求并發(fā)送給單棟建筑控制單元；C 單棟建筑控制單元對多個(gè)所述子區(qū)域的控制需求進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，生成單棟建筑的控制需求并發(fā)送給區(qū)域控制中心單元；D 所述區(qū)域控制中心單元對多個(gè)單棟建筑的控制需求進(jìn)行信息融合，得到區(qū)域控制需求信息；E 所述區(qū)域控制中心單元根據(jù)所得區(qū)域控制需求信息進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化，生成控制信息并發(fā)送給單棟建筑控制單元；F 單棟建筑控制單元根據(jù)所述控制信息生成子區(qū)域控制指令，并進(jìn)行建筑平衡優(yōu)化、 單棟建筑冷熱源和末端平衡優(yōu)化。
4.如權(quán)利要求3所述的對區(qū)域建筑進(jìn)行能耗控制的方法，其特征在于，所述人員信息包括人員分布、人員密度及人員活動(dòng)情況信息。
5.如權(quán)利要求3所述的對區(qū)域建筑進(jìn)行能耗控制的方法，其特征在于，所述步驟C中， 對多個(gè)所述子區(qū)域的控制需求進(jìn)行數(shù)據(jù)融合包括根據(jù)子區(qū)域重要性、子區(qū)域面積指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)，并結(jié)合末端能耗信息、冷熱源能耗信息、室外氣候信息以及電價(jià)波動(dòng)、區(qū)域供冷供熱能力信息進(jìn)行信息加權(quán)融合。
6.如權(quán)利要求3所述的對區(qū)域建筑進(jìn)行能耗控制的方法，其特征在于，所述步驟E中， 進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化包括根據(jù)區(qū)域能源安全、區(qū)域二氧化碳和能源效率要求進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化。
7.如權(quán)利要求3所述的對區(qū)域建筑進(jìn)行能耗控制的方法，其特征在于，所述步驟A中， 通過分布式舒適度傳感器單元獲取單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的熱舒適度信息包括子區(qū)域內(nèi)的舒適度測量傳感器根據(jù)PMV-PDD指標(biāo)體系測量室內(nèi)的舒適度指標(biāo)分布，并根據(jù)所述人員信息獲取主觀舒適度信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種區(qū)域建筑能耗控制系統(tǒng)及其方法，涉及建筑物能耗綜合控制技術(shù)領(lǐng)域，所述系統(tǒng)包括分布式視頻傳感器單元，包括多個(gè)分布于單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的視頻傳感器；機(jī)器視覺識(shí)別單元，與所述分布式視頻傳感器單元連接；分布式舒適度傳感器單元，包括多個(gè)分布于單棟建筑內(nèi)不同子區(qū)域的舒適度傳感器；子區(qū)域信息融合單元，用于生成單棟建筑內(nèi)各子區(qū)域的分布控制需求；單棟建筑控制單元，用于生成單棟建筑的控制需求；區(qū)域控制中心單元，用于進(jìn)行區(qū)域能耗平衡優(yōu)化生成控制信息。本發(fā)明能夠進(jìn)行區(qū)域能耗的平衡與優(yōu)化、建筑物能耗的平衡與優(yōu)化、冷熱源與末端平衡優(yōu)化，最終得到舒適度與能耗的最佳平衡點(diǎn)，降低區(qū)域建筑物能耗與碳排放。
文檔編號G05B19/02GK102346445SQ201110235539
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者楊瑞 申請人:北京四季微熵科技有限公司