应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统的制作方法

本发明涉及能源管理与大数据分析，具体为应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统。

背景技术：

1、在现有的能效监测与预测系统中，通常需要同时接入基于网络通信的现场设备以及基于总线通信的仪表，系统通过服务器或网关对各类设备进行数据采集后，再将采集结果用于看板展示和负荷预测；由于不同设备的通信方式、采样周期以及响应速度存在差异，现有系统往往采用统一时刻对齐或固定顺序轮询的方式进行处理；

2、但是，统一对齐的采集方式容易忽略设备之间真实存在的传递时延和响应偏差，导致上游状态与下游状态在时间上无法准确对应；而固定轮询顺序又容易使重要节点采集不充分，或者使通信耗时超过第一预设阈值的节点占用超出预设比例的采样资源，从而影响整体采集效率；与此同时，不同类型设备的数据量纲和变化规律并不一致，直接进行融合或预测时，容易造成特征失真，降低预测结果的准确性和看板显示的参考意义；

3、此外，现有系统在经历一段时间运行后，通常缺乏根据历史预测误差反向修正轮询顺序、时延参数以及融合权重的机制，导致采集策略难以随现场运行状态变化而动态调整，从而进一步加剧采样偏差、时序偏差和预测偏差的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，解决以下技术问题：现有能效监测与预测系统在面对不同设备通信差异时的时序对应以及基于历史误差的采集策略优化方面存在局限性，亟待提出一种能够准确处理设备间传递时延与数据融合、动态优化轮询策略的预测系统。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

2、本发明提供应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，包括拓扑建模、数据采集、轮询调度、数据处理、预测分析以及显示输出等环节；其中，通过建立商业综合体能源拓扑图并生成节点集合与边集合，对能源设备、计量仪表和环境传感器进行统一表征，并将节点划分为重点节点和补时节点；

3、再依据节点重要度、历史采集成功率以及轮询通信时长生成轮询顺序，并结合相邻重点节点之间的能量传递时延或信号传播时延插入补时节点轮询，以提高采集的连续性与时序一致性；

4、记录节点采集值的原始时间戳、轮询偏移量和节点标识，根据能量传递方向确定上游节点和下游节点，将二者组合为包含相对时间偏移信息的数据对，生成组合数据；最终基于所述组合数据和能源拓扑图输出未来连续若干个时段的能耗预测值、负荷预测值和单位能效指标中的至少一种，并更新能效看板中的负荷趋势、能耗指标和告警信息中的至少一种。

5、作为优选，所述数据采集过程支持基于网络通信的设备与基于总线通信的仪表异步采集，采集时刻不强制对齐，并同步保留原始时间戳与轮询偏移量；数据对构建过程依据拓扑连接关系和能量传递方向将上游节点数据与下游节点数据进行配对，保留原始采集时刻，并以相对时间偏移表征节点间时序关系，从而形成用于后续分析的数据对。

6、作为优选，所述预测分析过程根据组合数据中的采集时刻差确定时间差权值，并依据能源拓扑图中存在直接连接边来识别相邻节点，对节点自身数据与相邻节点数据进行加权融合，再基于加权融合结果生成未来预设数量的连续时段预测结果，其中连续时段的时段长度为预设基准采样周期的整数倍。

7、作为优选，系统还包括参数更新过程，用于根据既往预测偏差数据调整节点轮询次序参数、时延修正参数和时间差权值参数，并从预设的多个候选阈值中确定目标阈值，以据此更新重点节点与补时节点的划分结果，从而实现轮询策略与预测结果的自适应优化。

8、作为优选，所述数据处理过程将各节点采样值序列、相对时间偏移序列和拓扑关系数据序列组合为所述组合数据，其中拓扑关系数据序列用于表征节点的上下游关系、设备类型及直接连接标识，所述设备类型包括冷热源设备、末端设备、计量仪表和环境传感器中的任一种。

9、作为优选，轮询调度过程可对冷热源设备、末端空调箱、电表及环境传感器按设备类别或预设优先级交错轮询，并通过负荷预测结果驱动能效看板更新，以提升看板展示的实时性与可用性。

10、作为优选，所述数据处理过程还可构建组合数据并输出后续时段的总负荷和单位能效指标，所述显示输出过程基于所述总负荷和单位能效指标触发能效看板更新，同时由数据采集过程获取后续时段的采集记录，以支撑持续预测与迭代修正。

11、作为优选，节点划分过程可依据节点重要度指标与历史采集失败率参数的加权结果与目标阈值进行比较，将满足条件的节点划分为重点节点，否则划分为补时节点；其中补时节点用于在相邻重点节点的采集之间填充轮询时长，以使累计轮询时长满足期望对齐时长；并在相邻节点之间的目标时延与补时轮询累计时长的偏差满足预设偏差条件时保留对应采集记录，否则剔除对应采集记录。

12、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

13、1.本系统通过依据节点重要度和历史采集成功率生成轮询顺序，并在重点节点间按传播时延插入补时节点，避免了统一对齐导致的时序偏差；结合相对时间偏移构建数据对并进行加权融合，准确还原了设备间真实的物理传递延时，解决了上下游状态不匹配问题，提升了能耗预测的准确性；

14、2.本系统可根据既往预测偏差数据，动态调整节点轮询次序、时延修正及时间差权值参数，并利用目标阈值更新重点与补时节点的划分；此机制克服了固定轮询策略缺乏反向修正的缺陷，使采集调度能随现场工况自适应调整，避免了重要节点采集不足，有效降低了整体的预测偏差。

1.应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，其特征在于，所述数据采集模块包括异步采集单元，所述数据处理模块包括数据对构建单元；所述异步采集单元用于支持ip网络通信设备与rs485总线通信仪表的异步采集，并分别独立记录所述节点采集值对应的原始时间戳与轮询偏移量；所述数据对构建单元用于依据所述边集合对应的连接关系和能量传递方向将上下游节点数据组成数据对，并以相对时间偏移表征节点间时序关系，保留原始采样值和原始采集时刻构建数据对。

3.根据权利要求1所述的应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，其特征在于，所述预测分析模块包括节点数据汇集单元和输出单元；所述节点数据汇集单元用于根据所述组合数据中的采集时刻差确定时间差权值，并依据所述能源拓扑图中由所述边集合确定的直接连接关系来确定相邻节点，对节点自身数据与相邻节点数据进行加权融合；所述输出单元用于基于加权融合结果生成未来预设数量的连续时段的能耗预测值、负荷预测值和单位能效指标中的至少一种，其中所述连续时段的时段长度为预设基准采样周期的整数倍。

4.根据权利要求3所述的应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，其特征在于，所述系统还包括参数更新模块，所述参数更新模块用于获取既往预测偏差数据，并根据所述既往预测偏差数据调整节点轮询次序参数、所述时间差权值，以及用于修正对应能量传递或信号传播时延的时延修正参数，并从预设的多个候选阈值中确定目标阈值，根据所述目标阈值更新重点节点与补时节点的划分结果。

5.根据权利要求1所述的应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，其特征在于，所述数据处理模块用于将各节点采样值序列、相对时间偏移序列和拓扑关系数据序列组合为所述组合数据，其中所述拓扑关系数据序列用于表征节点的上下游关系、设备类型及直接连接标识，所述设备类型为冷热源设备、末端设备、计量仪表和环境传感器中的任一种。

6.根据权利要求1所述的应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，其特征在于，所述轮询调度模块用于对所述节点与边集合中所述能源设备、计量仪表和环境传感器按设备类型或预设优先级交错轮询；所述预测分析模块用于通过数据对输出负荷预测值；所述显示输出模块用于基于所述负荷预测值触发能效看板更新。

7.根据权利要求1所述的应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，其特征在于，所述数据处理模块用于构建组合数据；所述预测分析模块用于通过所述组合数据输出未来连续若干时段的总负荷和单位能效指标；所述显示输出模块用于基于所述总负荷和单位能效指标触发能效看板更新；所述数据采集模块用于获取后续时段的采集记录。

8.根据权利要求4所述的应用大数据采集与预处理的能效看板用能预测系统，其特征在于，所述轮询调度模块用于将所述节点与边集合中的节点划分为重点节点和补时节点；当节点重要度指标与基于所述历史采集成功率参数转换得到的历史采集失败率参数的加权结果大于所述目标阈值时，将该节点划分为重点节点，否则划分为补时节点；所述补时节点用于在相邻重点节点的采集之间填充轮询时长；且当相邻节点之间的由所述边集合确定的能量传递或信号传播时延与补时轮询累计时长的偏差满足预设偏差条件时，保留该补时轮询对应的采集记录，否则剔除该补时轮询对应的采集记录。