一种新风负荷预测方法、控制装置和系统与流程

1.本发明涉及公共建筑技术领域，具体而言，涉及一种新风负荷预测方法、一种新风负荷预测控制装置和一种新风负荷预测控制系统。


背景技术：

2.目前市场上大部分空调都具有新风功能，大型公共建筑中常见的计算新风负荷的方式有两种，一种是对建筑物最大瞬时值进行计算，另一种是分析建筑能耗情况，进而估计全年的负荷进行计算；
3.但上述新风负荷计算方法，比较粗略，新风负荷调节也不具备实时性，人体舒适度不高的同时也造成大量能耗的浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种新风负荷预测方法、控制装置和系统，具备精确计算建筑内新风负荷，并可以实时预测及调控新风负荷；在提供较为舒适的空间环境的同时，达到节约能耗的目的。
5.为实现上述目的本发明所采取的技术方案为：一种新风负荷预测方法，包括：检测获取影响新风负荷的影响因素，并计算所述影响因素的权重；根据所述影响因素和所述权重的大小，实时调节新风负荷。
6.与现有技术相比，本发明实施例具备的有益效果为：通过检测获取定新风负荷的影响因素，并计算影响因素的权重大小，实现对新风负荷的实时预测，预测精确度高，以便精确调控新风负荷，提供舒适的空间环境，同时，又能实现节约能耗的目的。
7.在可选的实施方式中，所述根据所述影响因素和所述权重的大小，实时调节新风负荷，包括：获取前n个权重最大的所述影响因素；根据前n个所述影响因素，计算新风控制负荷f(t)；根据所述新风控制负荷f(t)，实时调节新风负荷；其中，1≤n≤3。
8.可以理解的，通过获取前n个权重最大的影响因素，来计算新风控制负荷f(t)，根据新风控制负荷f(t)来调控新风负荷，调控更加精准，提高空间舒适度的同时，还减少了能耗。
9.在可选的实施方式中，所述根据前n个所述影响因素，计算新风控制负荷f(t)；包括：根据前n个所述影响因素，计算l(t)；根据所述l(t)，计算得到所述新风控制负荷f(t)＝a*l(t)*v；其中，其中，a为与时间相关的因子；v为室内房间体积负荷指标，单位为m3；l(t)为n个所述影响因素乘积对时间求导数得到的值。
10.可以理解的，通过计算前n个影响因素乘积对时间求导数得到的l(t)，并根据l(t)来计算得到空间内的实时新风控制负荷f(t)，减少了误差，大大提高了新风预测的精准度，以便实现对新风负荷的精确调控，提高空间内的舒适度。
11.在可选的实施方式中，所述根据前n个所述影响因素，计算l(t)；包括：每间隔预设时间获取所述前n个所述影响因素的数据，形成n个数据集；根据n个所述数据集，进行逐一
的归一化计算；根据归一化后的每一个所述数据集，计算每一个所述数据集的均值；保留每个所述数据集中与对应的所述均值相差最小的值；根据每一个所述数据集中与对应的所述均值相差最小的值，计算得到l(t)。
12.可以理解的，通过每间隔预设时间获取所述前n个所述影响因素的数据，形成n个数据集，并分别对每个数据集进行归一化处理，减少了各数据之间的误差，使通过与数据集中的均值相差最小的值，计算得到l(t)数值偏差更小、更精确，新风预测更精准。
13.在可选的实施方式中，所述根据n个所述数据集，进行逐一的归一化计算；包括：其中，min(xi)为数据集中的最小值，max(xi)为数据集中的最大值，xi为归一化之前的值，z为归一化之后的值。
14.在可选的实施方式中，所述根据所述新风控制负荷f(t)，实时调节新风负荷；包括：当0＜f(t)＜1时，控制风机转动；或者，当f(t)＝1时，控制风机停止转动。
15.可以理解的，通过根据新风控制负荷f(t)范围，控制控制风机的启停，以便对空间环境内的新风负荷进行精确调控，提高空间环境的舒适度。
16.在可选的实施方式中，所述当0＜f(t)＜1时，控制风机转动；包括：
17.当b1＜f(t)≤b2时，控制风机以f1档运行转动；或者，
18.当b2＜f(t)≤b3时，控制风机以f2档运行转动；或者，
19.当b3＜f(t)≤b4时，控制风机以f3档运行转动；或者，
20.当b4＜f(t)≤b5时，控制风机以f4档运行转动；或者，
21.当b5＜f(t)＜b6时，控制风机以f5档运行转动；
22.其中，0＜b1＜b2＜b3＜b4＜b5＜b6＜1；所述风机档位f5＜f4＜f3＜f2＜f1。
23.可以理解的，根据f(t)的不同范围，控制风机以相应档位运行，以便更加精确地调节建筑空间内的新风负荷，使其满足人体舒适度要求。
24.在可选的实施方式中，所述检测获取影响新风负荷的影响因素，并计算所述影响因素的权重；包括：将所述影响因素分层，并构建矩阵；判断所述矩阵是否具有一致性；若是，则应用算数平均法计算所述影响因素的权重；若否，则重新分布每层优先级，并重新判断矩阵是否具有一致性。
25.可以理解的，通过将影响因素分层并构建矩阵，对矩阵进行一致性试验，来判断每层影响因素的优先级分布是否合理，从而使应用算数平均法计算影响因素得到的权重更加具有代表性，根据影响因素权重分析预测的新风负荷精确度更高，更加可靠。
26.在可选的实施方式中，判断所述矩阵是否具有一致性；包括：若cr＜a，则所述矩阵具有一致性；若a≤cr，则所述矩阵不具有一致性；其中，所述cr为随机一致性比例；所述a为随机一致性预设值。
27.可以理解的，通过比较cr范围，确定矩阵是否具备一致性，从而判断每层影响因素的优先级分布是否合理，以便做出相应的调整，避免影响因素计算得到的权重产生严重偏差，以便更加精准的预测并调节新风负荷。
28.在可选的实施方式中，若是，则应用算数平均法计算所述影响因素的权重；包括：将所述矩阵按照列进行归一化；将归一化的列按行求和；将相加后得到的向量中的每个元
素除以n，即可得到权重向量：其中，n为矩阵维数。
29.可以理解的，通过进行归一化计算，避免各个数据之间相差很大，使得计算所得的权重更加精准合理，继而通过新风负荷更加精准地来调节新风量。
30.本发明还提供一种新风负荷预测控制装置，包括：获取计算模块，用于检测获取影响新风负荷的影响因素，并计算所述影响因素的权重；控制模块，用于根据所述影响因素和所述权重的大小，实时调节新风负荷。
31.本发明还提供一种新风负荷预测控制系统，包括存储有计算机程序的可读存储介质和电连接所述可读存储介质的封装ic，所述计算机程序被所述封装ic读取并运行时，所述新风负荷预测控制系统实现上述任一实施方式所述的新风负荷预测方法。
32.本发明具有以下有益效果：
33.1)通过确定新风负荷的影响因素，并计算影响因素的权重大小，实现对新风负荷的实时预测，预测精确度高，以便精确调控新风负荷，提供舒适的空间环境，同时，又能实现节约能耗的目的；
34.2)通过获取前n个权重最大的影响因素，来计算新风控制负荷f(t)，根据新风控制负荷f(t)来调控新风负荷，调控更加精准，提高空间舒适度的同时，还减少了能耗；
35.3)通过每间隔预设时间获取该前n个所述影响因素的数据，形成n个数据集，并分别对每个数据集进行归一化处理，减少了各数据之间的误差，使通过与数据集中的均值相差最小的值，计算得到l(t)数值偏差更小、更精确，新风预测更精准。
36.4)通过计算前n个影响因素乘积对时间求导数得到的l(t)，并根据l(t)来计算得到空间内的实时新风控制负荷f(t)，减少了误差，大大提高了新风预测的精准度，以便实现对新风负荷的精确调控，提高空间内的舒适度；
37.5)根据f(t)的不同范围，控制风机以相应档位运行，以便更加精确地调节建筑空间内的新风负荷，使其满足人体舒适度要求。
附图说明
38.图1为本发明第一实施例所述的新风负荷预测方法的流程图；
39.图2为本发明第一实施例所述的新风负荷预测方法的详细流程图；
40.图3为本发明第一实施例所述的新风负荷影响因素的分层示意图；
41.图4为本发明第一实施例所述空调主控端与温度采集模块、湿度采集模块、计算机视觉模块的连接示意图；
42.图5为本发明第二实施例所述的新风负荷预测控制装置的结构示意框图；
43.图6为本发明第三实施例所述的新风负荷预测控制系统的模块示意图；
44.图7为本发明第四实施例所述存储介质的结构示意框图。
具体实施方式
45.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
46.【第一实施例】
47.参见图1，其为本发明第一实施例提供的一种新风负荷预测方法的流程示意图。包括：
48.s110、检测获取影响新风负荷的影响因素，并计算所述影响因素的权重。
49.需要说明的是：上述影响因素为通过定性与定量相结合的方法，计算分析确定影响新风负荷的主要因素。
50.s120、根据所述影响因素和所述权重的大小，实时调节新风负荷。
51.其中，通过检测获取新风负荷的影响因素，并计算影响因素的权重大小，实现对新风负荷的实时预测，预测精确度高，以便精确调控新风负荷，使本发明实施例既能提供舒适的空间环境又能实现节约能耗的目的。
52.结合下面提供的使用场景，对上述新风负荷预测方法进行清楚、详细的示例性说明。
53.某大型商场每天营业时间为每天营业时间为10点至21点，当天为周一，房间面积256m3。
54.参见图2，第一，按照影响新风负荷因素之间的关联性，及从属关系，将影响因素按不同层级进行分层，如图3所示，共分三层，分别为目标层、准侧层、方案层；其中，
55.目标层对应：新风负荷影响因素o；
56.准侧层对应：机组型号s1、滤网使用寿命s2、风机功率s3、建筑物高度s4、风管气密性s5、管道破损s6、人员数量s7、房间体积s8、室外温度s9、室外湿度s10；
57.方案层对应：机组自身r1、安装r2、外部环境r3。
58.同时，机组自身r1对应：机组型号s1、滤网使用寿命s2、风机功率s3；
59.安装r2对应：建筑物高度s4、风管气密性s5、管道破损s6；
60.外部环境r3：人员数量s7、房间体积s8、室外温度s9、室外湿度s10。
61.第二，人为定义优先级，对同一层次中各元素相对于上一层中某个元素的重要性进行两两比较，并利用“1-9标度法”为指标重要程度赋值，构造矩阵；例如表1为计算方案层关于准则层s1的构造判断矩阵，其余以此类推：
62.表1：
63.s1r1r2r3r111/21/3r2211/2r3321
64.三、计算矩阵，通过归一化求得该矩阵的特征向量w＝(0.163，0.298，0.536)，最大特征值λ
max
＝3.005；从而通过得到ci＝0.0025；其中，n为矩阵维数。
65.四、通过矩阵维数n查找对应的ri，具体对应值可参见表2：
66.表2：
67.[0068][0069]
通过查找表2可知，此时ri＝0.58；
[0070]
五、通过计算可知，cr＝0.00431034＜0.1，此时判断矩阵具有一致性；
[0071]
需要说明的是，0.1为随机一致性预设值a的具体值；如果计算得到的cr≥0.1，说明矩阵不具有一致性，则需要重新分布每层优先级，判断比较影响因素重要等级，并利用“1-9标度法”为指标重要程度赋值，重新构造矩阵，直至cr＜0.1。
[0072]
六、应用算数平均法求每个影响因素的权重，具体步骤如下：
[0073]
1)将矩阵按照列进行归一化，即每个元素除以所在列的和；
[0074]
2)将归一化的列按行求和；
[0075]
3)将相加后得到的向量中每个元素除以n，即可得到权重向量：得到如下权重表3：
[0076]
表3：
[0077][0078][0079]
4)取前n个权重最大的，1≤n≤3；如取表3中前三个权重最大的影响因素，分别为：室外温度、室外湿度、人员数量；
[0080]
七、参见图2和4，每间隔预设时间如间隔30min，通过温度采集模块320、湿度采集模块310、和计算机视觉模块330，对应采集一次室外温度、室外湿度、人员数量，并发送至空调主控端300，形成三个数据集；分别对室外温度、室外湿度、人员数量数据集进行归一化计
算：
[0081]
其中，min(xi)为数据集中的最小值，max(xi)为数据集中的最大值，xi为归一化之前的值，z为归一化之后的值；
[0082]
得到(0.255，0.832，0.785)，(0.256，0.875，0.987)，(0.218，0.587，0.897)；
[0083]
通过计算每一个数据集的均值，每一个数据集保留与对应均值相差最小的值，其他值自动舍弃；得到室外温度、室外湿度、人员数量三个影响因素对应的0.785、0.875和0.587三个数值；根据这三个数值计算得到l(t)＝0.559；l(t)为室外温度、室外湿度、人员数量三个影响因素乘积对时间求导数得到的值。
[0084]
八、通过计算新风控制负荷f(t)＝a*l(t)*v＝0.4*256*0.559＝0.0572可知，0＜f(t)＜1，此时控制风机转动；反之，若f(t)＝1时，则控制风机停止转动，其中，上述a为与时间相关的因子，工作日a＝0.4，周末a＝0.7，节假日a＝0.8；v为室内房间体积负荷指标，单位为m3。
[0085]
需要说明是，f(t)始终满足：0＜f(t)≤1；若f(t)＜1时，控制风机转动，则具体为：
[0086]
当0＜f(t)≤0.2时，控制风机以f1档运行转动；或者，
[0087]
当0.2＜f(t)≤0.4时，控制风机以f2档运行转动；或者，
[0088]
当0.4＜f(t)≤0.6时，控制风机以f3档运行转动；或者，
[0089]
当0.6＜f(t)≤0.8时，控制风机以f4档运行转动；或者，
[0090]
当0.8＜f(t)＜1时，控制风机以f5档运行转动；
[0091]
其中，所述风机档位f5＜f4＜f3＜f2＜f1；因此，此时控制风机以f1档运行转动。
[0092]
可以理解的，根据f(t)的不同范围，控制风机以相应档位运行，以便更加精确地调节建筑空间内的新风负荷，使其满足人体舒适度要求。
[0093]
【第二实施例】
[0094]
参见图5，本发明还提供一种新风负荷预测控制装置200，包括：
[0095]
获取计算模块210，用于检测获取影响新风负荷的影响因素，并计算所述影响因素的权重；
[0096]
控制模块220，用于根据所述影响因素和所述权重的大小，实时调节新风负荷。
[0097]
在一个具体实施例中，该新风负荷预测控制装置200的分析计算模块210、控制模块220配合实现上述第一实施例所述的新风负荷预测方法，此处不再赘述。
[0098]
【第三实施例】
[0099]
参见图6，本发明还提供一种新风负荷预测控制系统，包括存储有计算机程序的存储器410和电连接所述存储器的封装ic420，所述计算机程序411被所述封装ic420读取并运行时，所述新风负荷预测控制系统400实现上述第一实施例所述的新风负荷预测控制方法。在一个具体实施例中，封装ic420例如是处理器芯片，该处理器芯片电连接存储器410，以读取并执行所述计算机程序。封装ic420还可以是封装电路板，所述电路板封装有可以读取并执行计算机程序411的处理器芯片；当然，所述电路板还可以封装存储器410。
[0100]
另一方面，所述处理器芯片还可以设有如新风负荷预测控制装置200，所述处理器芯片可以通过新风负荷预测控制装置200实现上述第一实施例所述的新风负荷预测控制方法，此处不再赘述。
[0101]
【第四实施例】
[0102]
参见图7，本发明实施例还提供一种存储介质600，所述存储介质600存储有计算机可执行指令610，所述计算机可执行指令610被处理器读取并运行时，控制所述存储介质600所在的控制器实现如实施例一所述的新风负荷预测控制方法。
[0103]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0104]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0105]
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。