CN101930227A - 用电设备状态检测与节能控制系统及其控制方法 - Google Patents

用电设备状态检测与节能控制系统及其控制方法 Download PDF

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CN101930227A CN2010101522142A CN201010152214A CN101930227A CN 101930227 A CN101930227 A CN 101930227A CN 2010101522142 A CN2010101522142 A CN 2010101522142A CN 201010152214 A CN201010152214 A CN 201010152214A CN 101930227 A CN101930227 A CN 101930227A
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Abstract

本发明揭示了一种用电设备状态检测与节能控制系统及其控制方法，所述系统包括传感网络单元、总控平台、现场控制终端、执行单元；所述总控平台包括异常诊断系统、最佳功耗运行自寻优系统。最佳功耗运行自寻优系统基于历史模板库，通过对传感器参数集和设备工作状态参数集与设备功率因素的函数关系进行分析，并将多个设备的功率因素整体考虑，最终得到每一个设备的配置参数；而后，执行单元对设备调整，使得设备当前设置逼近这个最优的目标配置参数。本发明具有可扩展性高、鲁棒性强、施工简便等特性，适用于各类企事业单位、政府机关的各种类用电设备状态检测与节能控制管理。

Description

用电设备状态检测与节能控制系统及其控制方法
 
技术领域
本发明属于工业控制技术领域，涉及一种设备控制系统，尤其涉及一种用电设备状态检测与节能控制系统；此外，本发明还涉及上述用电设备状态检测与节能控制系统的控制方法。
 
背景技术
我国工业耗电约占耗电总量70%，其中电机耗电占工业耗电的60%-70%，其中电机系统效率比发达国家低约20%-30%，其节能空间巨大。常见的电机节能技术有采用高效节能电机、变频调速、无功补偿与相位控制技术等，其中变频调速节能效果最为优秀，变频器最初用途是速度控制，随着技术的发展和社会对能源运用效率要求的日益提高，逐渐被用于节能领域。无功补偿与相位控制主要是根据电机有效功率与电流电压相位有关的原理，动态地跟随负载量的变化而调节输入电机的功率，减少电机的无效功率，使其功率因素和运行效率得到提升。
目前我国工业厂区对照明的控制大多还停留在人工控制的程度，但因厂区电压偏高（厂区电压在235～240v之间，通常照明用电电器的电压要求在210～220v之间）、公共区域照明管理不善等因素，导致厂区灯具的使用时间超出实际需要时间，使用电压超出最佳电压，不但导致电力白白浪费，还会导致灯具使用寿命下降，从而导致更多损失。本发明智能节电原理是通过感知、分析厂区电路状况，对照明用电进行调整，对照明电器进行智能控制，如在深夜电压较高时将电压稳定在220v左右，并且当传感器未探测到有照明需求的时候自动关闭照明电器或减少区域照明亮度，进而达到节电的效果。
传感器网络是传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成的，具有获取多种信息信号的综合处理能力，配合近年来高速发展的嵌入式技术，传感网络的应用已经拓展到楼宇控制、工业控制及智能家居等各领域，并且还在不断有新的应用方式被挖掘出来。随着现场总线技术发展，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，进而形成了无线传感器网络，由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，因而可适用于各类复杂环境，如：工业生产现场；目前常见的无线传感技术有采用GPRS通讯、蓝牙通讯、高频无线通讯、超高频无线通讯以及微波通讯等不同传输方式，主要的现场总线协议有Lon、EIB/KNX、profibus、BACnet等，在工业、智能楼宇等领域均有应用，但目前传感网络在工业应用还主要集中在工控领域，而专门的节能相关应用尚在起步阶段，本发明系统即为传感网络在节能领域的一个创新应用。
 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用电设备状态检测与节能控制系统，具有可扩展性高、鲁棒性强、施工简便等特性,适用于各类企事业单位、政府机关的各种类用电设备状态检测与节能控制管理。
此外，本发明还涉及上述用电设备状态检测与节能控制系统的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种用电设备状态检测与节能控制系统，所述系统包括传感网络单元、总控平台、现场控制终端、执行单元；所述总控平台包括异常诊断系统、最佳功耗运行自寻优系统。所述传感网络单元包括若干传感器，用以获取设备的环境信息或/和运行状态数据；所述现场控制终端用以对传感网络单元获取的数据进行初步处理以及完成总控平台控制指令的传达；所述执行单元用以执行总控平台发出的控制指令，对设备运行状态进行调整；所述异常诊断系统通过被动接收传感器信息或主动问询传感器信息获取传感器及设备的运行信息，与系统内置的正常工作状态的传感参数集与设备工作状态参数集进行对比，查看传感器与设备是否出现异常；所述最佳功耗运行自寻优系统基于历史模板库，通过对传感器参数集和设备工作状态参数集与设备功率因素的函数关系进行分析，并将多个设备的功率因素整体考虑，最终得到每一个设备的配置参数；而后，执行单元对设备调整，使得设备当前设置逼近这个最优的目标配置参数。
系统通过环境传感器网络获取包括光照、温度、声音、人员来往等实时的环境信息与设备状态指示灯、设备运行噪音、震动、电机转速等设备信息，通过电路传感器获取电路的实时信息，并将获取的环境参数、设备信息和电路状况传送至现场控制终端，进行初步分形，并上报至总控平台。
本系统采用多种传感器进行组合以应用于不同的场景，如红外传感、微波感应器配合门磁感应器可以准备测定厂房、车间、办公室的人员进出情况；红外传感器、声音传感器配合光传感器可以得到公共区域的照明需求相关的数据，设备指示灯传感器结合电路传感器可以得到设备运转状态等信息，根据现场的环境和设备状况还有更多的传感器组合应用，不一枚举。
传感器获取的信号经过传感单元的MCU处理，通过串口通讯传输至总线设备，并最终到达现场控制终端，传感单元的关键技术在于对电路传感器的调理和对各类传感器组合应用场景的识别以及初步分析。
现场控制终端的MCU处理接收到由总线传输的传感信息后，能根据传感信息智能设置电路开关状态，并传送指令至执行单元达到控制用电的效果，现场控制终端可通过人机界面/遥控等方式允许现场管理员进行用电管理，同时还可通过智能节能总控平台远程控制。现场控制终端还负责将现场数据和执行单元的动作传送至总控平台。
执行单元从现场控制终端接收控制信号，并对其进行响应。执行单元可根据总控平台发出的操作指令通过改变电路电流、电压、变频调速、线路切换等方式对设备进行直接操控。除了可以实现整体能效最优的参数配置外，在部分应用场景中，执行单元可以自动关闭待机中的设备，可直接节省电力。
总控平台是系统的神经中枢，经过初步分析处理的传感器网络信息、设备信息在总控平台内首先通过异常诊断系统，以判断其运行是否正常，传感器及设备运行信息的获取可以通过被动接收传感器信息或主动问询传感器信息获取。
总控平台将获取的信息数据与系统内置的正常工作状态的传感参数集与设备工作状态参数集进行对比分析，可实现实时发现传感器与设备异常的功能，并且可获得异常发生的具体状况，为维修人员和现场操作人员提供参考。
设备整体能效运行自寻优系统基于历史模板库，通过对传感器参数集和设备工作状态参数集与设备功率因素的函数关系进行分析，并将多个设备的功率因素整体考虑，最终得到每一个设备的目标配置参数，通过执行单元对设备的调整使得设备当前设置无限逼近这个最优的目标配置参数，使得整体能效最高，实现节能的效果。
作为本发明的一种优选方案，所述异常诊断系统的实现过程为：
先对设备状态与传感器数据定义：
设备的设置参数为ei；
传感器获得的传感数据为sj； 
传感器ei与特定设备sj的影响因子为cij；
系统运行状态为S;
得到一个传感数据与设备设置参数相关表：
e1 e2 e3 e4 … ei
s1 c11 c21 c31 c41 … ci1
s2 c12 c22 c32 c42 … ci2
s3 c13 c23 c33 c43 … ci3
s4 c14 c24 c34 c44 … ci4
… … … … … … …
sj c1j c2j c3j c4j … cij
基于实例库的异常诊断方法包括如下步骤：
设S为实例库中i个实例中所包含的特征向量的集合, sx是当前实例的特征向量；设S与sx的并集一共包含j个特征项,则sx=[ cx1 cx2 …. Cxj],S表示为i×j维的实例指标集矩阵：
S = ；
最近相邻的函数用下列公式表示：
E(sx, si,W ) = Wk×sim(sx(k),si(k))/
Figure 2010101522142100002DEST_PATH_IMAGE006
Wk； 
其中: Wk是第k个指标的重要度; sim是相似函数；si为传感器获得的传感数据；
局部相似度可以表示为：
simk = 1-|[sx(k)-si(k)]/range(s(k))| ； 
其中: range(s(k)) 表示第k 个指标的取值范围; |[sx(k)-si(k)]/range(s(k))|表示当前目标实例与实例的第k个指标的不相似度；
通过分析当前目标实例与实例的不相似度，获取配置参数调整的数值，并发出操作指令，当设备接收新的配置参数后，传感网络单元获取的参数集将发生变化，得到的新的参数集合应与目标实例不相似度更小，如此往复使得系统最终配置参数与状态均吻合整体，以实现节能优化的目标。
 
作为本发明的一种优选方案，所述最佳功耗运行自寻优系统的实现过程为：
步骤A、初始化自寻优参数；寻优参量为多指标参量，包括电压、电流、转速、磁通，所述寻优方法所需主要参数有Δu、e和k；其中：Δu为寻优步长矩阵；e为寻优误差矩阵，当Δu<e时，寻优结束，此时的配置认为最优；k为扰动参数正负反馈的逻辑标志，初值为零；k=1时的当前扰动参数与上一扰动参数值相反；k=2时，说明正向和负向扰动都未搜索到有效点，需重置k为零，并缩小Δu；调节后的Δu记作Δu’，Δu’=φ×Δu+ζ，其中，Δu表示调节前的Δu；
步骤B、判断系统是否稳定，如果没有达到稳态，则退出；
步骤C、根据步长Δu和k计算新的最优配置，判断新的工作点是否会越过稳定界；若通过计算得到的工作点会超出稳定界，则说明扰动参数不合适，将逻辑标记k加1，变扰动为负值，再判断状态是否能稳定；如果不能，缩小Δu，若Δu<e，寻优结束，此时的配置认为最优；否则重置k为零，返回状态判定；
步骤D、若k=1则按原状态参数调整用电设备的状态，使其工况恢复原状；稳定后，施加与原扰动等量的负扰动信号，若仍未找到有效点或出现越界，则逻辑标志k值置为2；说明寻优步长不合适，缩小步长Δu，重置k为零，返回状态判定；
步骤E 重复上述过程，直至Δu<e，此时已经搜索到最优配置。
 
一种上述用电设备状态检测与节能控制系统的控制方法，所述方法包括如下步骤：
所述传感网络单元获取设备的环境信息或/和运行状态数据，并将数据传输至现场控制终端；
所述现场控制终端对传感网络单元获取的数据进行初步处理，而后把处理的数据发送至总控平台；
所述总控平台的异常诊断系统通过被动接收传感器信息或主动问询传感器信息获取传感器及设备的运行信息，与系统内置的正常工作状态的传感参数集与设备工作状态参数集进行对比，查看传感器与设备是否出现异常；
所述总控平台的所述最佳功耗运行自寻优系统基于历史模板库，通过对传感器参数集和设备工作状态参数集与设备功率因素的函数关系进行分析，并将多个设备的功率因素整体考虑，最终得到每一个设备的配置参数；
所述总控平台根据异常诊断系统、最佳功耗运行自寻优系统处理后的数据发送控制指令至现场控制终端；
所述现场控制终端接收总控平台的控制指令，并将其传输至执行单元；
所述执行单元用以执行总控平台发出的控制指令，对设备运行状态进行调整。
 
本发明的有益效果在于：本发明提出的用电设备状态检测与节能控制系统及其控制方法，具有可扩展性高、鲁棒性强、施工简便等特性,适用于各类企事业单位、政府机关的各种类用电设备状态检测与节能控制管理。本发明所描述的设备包括但不限于生产设备、照明设备、办公设备等，且本发明如应用于整条生产线则可以对生产线整体能效进行优化，同理经适当改造可在整个生产流程中应用并达到能效最优的效果。
 
附图说明
图1为本发明系统的组成示意图。
图2为本发明方法（传感器被动触发）的流程图。
图3为本发明方法（总控平台主动轮询触发）的流程图。
图4为最佳功耗运行自寻优系统实现过程的流程图。
 
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明揭示了一种用电设备状态检测与节能控制系统，所述系统包括传感网络单元、总控平台、现场控制终端、执行单元；所述总控平台包括异常诊断系统、最佳功耗运行自寻优系统。
【传感网络单元】
所述传感网络单元包括若干传感器，用以获取设备的环境信息或/和运行状态数据。
系统通过环境传感器网络获取包括光照、温度、声音、人员来往等实时环境信息与设备状态指示灯、设备运行噪音、震动、电机转速等设备信息，通过电路传感器获取电路的实时信息，并将获取的环境参数、设备信息和电路状况传送至现场控制终端，进行初步分形，并上报至总控平台。
本系统采用多种传感器进行组合以应用于不同的场景，如红外传感、微波感应器配合门磁感应器可以准备测定厂房、车间、办公室的人员进出情况；红外传感器、声音传感器配合光传感器可以得到公共区域的照明需求相关的数据，设备指示灯传感器结合电路传感器可以得到设备运转状态等信息，根据现场的环境和设备状况还有更多的传感器组合应用，不一枚举。
传感器获取的信号经过传感单元的MCU处理，通过串口通讯传输至总线设备，并最终到达现场控制终端，传感单元的关键技术在于对电路传感器的调理和对各类传感器组合应用场景的识别以及初步分析。
【现场控制终端】
所述现场控制终端用以对传感网络单元获取的数据进行初步处理以及完成总控平台控制指令的传达。
现场控制终端的MCU处理接收到由总线传输的传感信息后，能根据传感信息智能设置电路开关状态，并传送指令至执行单元达到控制用电的效果，现场控制终端可通过人机界面/遥控等方式允许现场管理员进行用电管理，同时还可通过智能节能总控平台远程控制。现场控制终端还负责将现场数据和执行单元的动作传送至总控平台。
【执行单元】
所述执行单元用以执行总控平台发出的控制指令，对设备运行状态进行调整。
执行单元从现场控制终端接收控制信号，并对其进行响应。执行单元可根据总控平台发出的操作指令通过改变电路电流、电压、变频调速、线路切换等方式对设备进行直接操控。除了可以实现整体能效最优的参数配置外，在部分应用场景中，执行单元可以自动关闭待机中的设备，可直接节省电力。
【异常诊断系统】
所述异常诊断系统通过被动接收传感器信息或主动问询传感器信息获取传感器及设备的运行信息，与系统内置的正常工作状态的传感参数集与设备工作状态参数集进行对比，查看传感器与设备是否出现异常。
总控平台是系统的神经中枢，经过初步分析处理的传感器网络信息、设备信息在总控平台内首先通过异常诊断系统，以判断其运行是否正常，传感器及设备运行信息的获取可以通过被动接收传感器信息或主动问询传感器信息获取。
总控平台将获取的信息数据与系统内置的正常工作状态的传感参数集与设备工作状态参数集进行对比分析，可实现实时发现传感器与设备异常的功能，并且可获得异常发生的具体状况，为维修人员和现场操作人员提供参考。
本实施例中，所述异常诊断系统的实现过程如下。
在此之前，先对设备状态与传感器数据定义：
设备的设置参数为ei；
传感器获得的传感数据为sj； 
传感器ei与特定设备sj的影响因子为cij；
系统运行状态为S;
可以得到一个传感数据与设备设置参数相关表：
e1 e2 e3 e4 … ei
s1 c11 c21 c31 c41 … ci1
s2 c12 c22 c32 c42 … ci2
s3 c13 c23 c33 c43 … ci3
s4 c14 c24 c34 c44 … ci4
… … … … … … …
sj c1j c2j c3j c4j … cij
表1
基于实例库的异常诊断算法包括如下步骤：
设S为实例库中i个实例中所包含的特征向量的集合, sx是当前实例的特征向量；设S与sx的并集一共包含j个特征项,则sx=[ cx1 cx2 …. Cxj],S表示为i×j维的实例指标集矩阵：
S =
Figure 890652DEST_PATH_IMAGE002
；
最近相邻的函数用下列公式表示：
E(sx, si,W ) = 
Figure 954292DEST_PATH_IMAGE004
Wk×sim(sx(k),si(k))/
Figure 901388DEST_PATH_IMAGE006
Wk； 
其中: Wk是第k个指标的重要度; sim是相似函数；si为传感器获得的传感数据；
经典的局部相似度表示为：
simk = 1-|[sx(k)-si(k)]/range(s(k))| ；根据相似度判断设备状态。
其中: range(s(k)) 表示第k 个指标的取值范围; |[sx(k)-si(k)]/range(s(k))|表示当前目标实例与实例的第k个指标的不相似度；
通过分析当前目标实例与实例的不相似度，获取配置参数调整的数值，并发出操作指令，当设备接收新的配置参数后，传感网络单元获取的参数集将发生变化，得到的新的参数集合应与目标实例不相似度更小，如此往复使得系统最终配置参数与状态均吻合整体节能优化的目标。
本发明可实现对用电设备状态的监测与控制；同时根据案例库进行推理与查询，采用自寻优算法，可寻找达到设备整体能耗最优的参数设置方案，进而通过执行单元调节设备运行状态，实现设备的整体节能优化。
【最佳功耗运行自寻优系统】
所述最佳功耗运行自寻优系统基于历史模板库，通过对传感器参数集和设备工作状态参数集与设备功率因素的函数关系进行分析，并将多个设备的功率因素整体考虑，最终得到每一个设备的配置参数。通过执行单元对设备的调整，使得设备当前设置无限逼近这个最优的目标配置参数，使得整体能效最高，实现节能的效果。
所述最佳功耗运行自寻优系统根据设置的目标工况调节设备的设置参数，如 电压、电流、转速、磁通量等等；当寻优步长矩阵<寻优误差矩阵e时，结束调节过程，此时的配置被认为最优；否则调节Δu’=φ×Δu+ζ；其中，Δu为调节前的寻优步长矩阵，Δu'为调节后的寻优步长矩阵，Δu、Δu’、e为由各参数组成的矩阵，调节参数φ与ζ由选定的最佳工况模型确定。
请参阅图4，本发明最佳功耗运行自寻优系统的寻优流程如下：
步骤A 初始化自寻优参数。寻优参量为多指标参量，包括电压、电流、转速、磁通量等，所述寻优方法所需主要参数有Δu、e和k；其中：Δu为寻优步长矩阵；e为寻优误差矩阵，当Δu<e时，寻优结束，此时的配置可认为最优；k为扰动参数正负反馈的逻辑标志，初值为零；k=1时的当前扰动参数与上一扰动参数值相反；k=2时，说明正向和负向扰动都未搜索到有效点，需重置k为零，并缩小Δu；调节后的Δu记作Δu’，Δu’=φ×Δu+ζ（本式中，Δu表示调节前的Δu）。
步骤B 判断系统是否稳定，如果没有达到稳态，则退出；
步骤C 根据步长Δu和k计算新的最优配置，判断新的工作点是否会越过稳定界。若通过计算得到的工作点会超出稳定界，则说明扰动参数不合适，将逻辑标记k加1，变扰动为负值，再判断状态是否能稳定；如果不能，缩小Δu，若Δu<e，寻优结束，此时的配置可认为最优；否则重置k为零，返回状态判定。
步骤D 若k=1则按原状态参数调整用电设备的状态，使其工况恢复原状。稳定后，施加与原扰动等量的负扰动信号，若仍未找到有效点或出现越界，则逻辑标志k值置为2。说明寻优步长不合适，本实施例中，用黄金分割法缩小步长Δu(Δu=0.618Δu或Δu=0.66Δu)，重置k为零，返回状态判定。
步骤E 重复上述过程，直至Δu<e，此时已经搜索到最优配置。
 
综上所述，本发明提出的用电设备状态检测与节能控制系统及其控制方法，具有可扩展性高、鲁棒性强、施工简便等特性,适用于各类企事业单位、政府机关的各种类用电设备状态检测与节能控制管理。本发明所描述的设备包括但不限于生产设备、照明设备、办公设备等，且本发明如应用于整条生产线则可以对生产线整体能效进行优化，同理经适当改造可在整个生产流程中应用并达到能效最优的效果。
 
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (8)

1.一种用电设备状态检测与节能控制系统，其特征在于：所述系统包括传感网络单元、总控平台、现场控制终端、执行单元；所述总控平台包括异常诊断系统、最佳功耗运行自寻优系统；
所述传感网络单元包括若干传感器，用以获取设备的环境信息或/和运行状态数据；
所述现场控制终端用以对传感网络单元获取的数据进行初步处理以及完成总控平台控制指令的传达；
所述执行单元用以执行现场管理人员、总控平台发出的控制指令，对设备运行状态进行调整；
所述异常诊断系统通过被动接收传感器信息或主动问询传感器信息获取传感器及设备的运行信息，与系统内置的正常工作状态的传感参数集与设备工作状态参数集进行对比，查看传感器与设备是否出现异常；
所述最佳功耗运行自寻优系统基于历史模板库，通过对传感器参数集和设备工作状态参数集与设备功率因素的函数关系进行分析，并将多个设备的功率因素整体考虑，最终得到每一个设备的配置参数；而后，执行单元对设备调整，使得设备当前设置逼近这个最优的目标配置参数。
2. 
根据权利要求1所述的用电设备状态检测与节能控制系统，其特征在于：
传感网络单元包括：
环境传感器网络，用以获取实时环境信息、设备信息；实时环境信息包括但不限于光照、温度、声音、人员来往等实时环境信息，设备信息包括但不限于设备状态指示灯、设备运行噪音、震动、电机转速、力矩等；
电路传感器，用以获取电路的实时信息，包括但不限于电流、电压、相位差、功率；
所述传感网络单元将获取的环境参数、设备信息和电路状况传送至现场控制终端，进行初步分形，并上报至总控平台。
3. 
根据权利要求1所述的用电设备状态检测与节能控制系统，其特征在于：
传感器获取的信号经过传感单元的MCU处理，通过串口通讯传输至总线设备，并最终到达现场控制终端；
现场控制终端的MCU处理接收到由总线传输的传感信息后，根据传感信息智能设置电路开关状态，并传送指令至执行单元达到控制用电的效果；现场控制终端允许现场管理员进行用电管理，同时还可通过智能节能总控平台远程控制；
现场控制终端传送的指令包括通过手持或/和固定式操作面板接受现场管理人员的指令，以及为现场管理人员提供状态显示与操作建议；
执行单元从现场控制终端接收控制信号，并对其进行响应；执行单元根据总控平台发出的操作指令通过改变电路电流、电压、变频调速、相位控制、无功补偿、切换线路方式对设备进行直接操控。
4. 
根据权利要求1所述的用电设备状态检测与节能控制系统，其特征在于：
所述异常诊断系统的实现过程为：
先对设备状态与传感器数据定义：
设备的设置参数为ei；
传感器获得的传感数据为sj； 
传感器ei与特定设备sj的影响因子为cij；
系统运行状态为S;
得到一个传感数据与设备设置参数相关表：
e1 e2 e3 e4 … ei s1 c11 c21 c31 c41 … ci1 s2 c12 c22 c32 c42 … ci2 s3 c13 c23 c33 c43 … ci3 s4 c14 c24 c34 c44 … ci4 … … … … … … … sj c1j c2j c3j c4j … cij
 
基于实例库的异常诊断方法包括如下步骤：
设S为实例库中i个实例中所包含的特征向量的集合, sx是当前实例的特征向量；设S与sx的并集一共包含j个特征项,则sx=[ cx1 cx2 …. Cxj],S表示为i×j维的实例指标集矩阵：
S =                                                
Figure 309561DEST_PATH_IMAGE001
；
最近相邻的函数用下列公式表示：
E(sx, si,W ) = 
Figure 244105DEST_PATH_IMAGE002
Wk×sim(sx(k),si(k))/
Figure 692273DEST_PATH_IMAGE003
Wk； 
其中: Wk是第k个指标的重要度; sim是相似函数；si为传感器获得的传感数据；
因此局部相似度可以表示为：
simk = 1-|[sx(k)-si(k)]/range(s(k))| ；
其中: range(s(k)) 表示第k 个指标的取值范围; |[sx(k)-si(k)]/range(s(k))|表示当前目标实例与实例的第k个指标的不相似度；
通过分析当前目标实例与实例的不相似度，获取配置参数调整的数值，并发出操作指令，当设备接收新的配置参数后，传感网络单元获取的参数集将发生变化，得到的新的参数集合应与目标实例不相似度更小，如此往复使得系统最终配置参数与状态均吻合整体，以实现节能优化的目标。
5. 
根据权利要求1所述的用电设备状态检测与节能控制系统，其特征在于：
所述最佳功耗运行自寻优系统的实现过程为：
步骤A、初始化自寻优参数；寻优参量为多指标参量，包括电压、电流、转速、磁通，所述寻优方法所需主要参数有Δu、e和k；其中：Δu为寻优步长矩阵；e为寻优误差矩阵，当Δu<e时，寻优结束，此时的配置认为最优；k为扰动参数正负反馈的逻辑标志，初值为零；k=1时的当前扰动参数与上一扰动参数值相反；k=2时，说明正向和负向扰动都未搜索到有效点，需重置k为零，并缩小Δu；调节后的Δu记作Δu’，Δu’=φ×Δu+ζ，其中，Δu表示调节前的Δu；
步骤B、判断系统是否稳定，如果没有达到稳态，则退出；
步骤C、根据步长Δu和k计算新的最优配置，判断新的工作点是否会越过稳定界；若通过计算得到的工作点会超出稳定界，则说明扰动参数不合适，将逻辑标记k加1，变扰动为负值，再判断状态是否能稳定；如果不能，缩小Δu，若Δu<e，寻优结束，此时的配置认为最优；否则重置k为零，返回状态判定；
步骤D、若k=1则按原状态参数调整用电设备的状态，使其工况恢复原状；稳定后，施加与原扰动等量的负扰动信号，若仍未找到有效点或出现越界，则逻辑标志k值置为2；说明寻优步长不合适，缩小步长Δu，重置k为零，返回状态判定；
步骤E 重复上述过程，直至Δu<e，此时已经搜索到最优配置。
6. 
一种权利要求1至5之一所述用电设备状态检测与节能控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
所述传感网络单元获取设备的环境信息或/和运行状态数据，并将数据传输至现场控制终端；
所述现场控制终端对传感网络单元获取的数据进行初步处理，而后把处理的数据发送至总控平台；
所述总控平台的异常诊断系统通过被动接收传感器信息或主动问询传感器信息获取传感器及设备的运行信息，与系统内置的正常工作状态的传感参数集与设备工作状态参数集进行对比，查看传感器与设备是否出现异常；
所述总控平台的所述最佳功耗运行自寻优系统基于历史模板库，通过对传感器参数集和设备工作状态参数集与设备功率因素的函数关系进行分析，并将多个设备的功率因素整体考虑，最终得到每一个设备的配置参数；
所述总控平台根据异常诊断系统、最佳功耗运行自寻优系统处理后的数据发送控制指令至现场控制终端；
所述现场控制终端接收总控平台的控制指令，并将其传输至执行单元；
所述执行单元用以执行总控平台发出的控制指令，对设备运行状态进行调整。
7. 
根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：
所述异常诊断系统的实现过程为：
先对设备状态与传感器数据定义：
设备的设置参数为ei；
传感器获得的传感数据为sj； 
传感器ei与特定设备sj的影响因子为cij；
系统运行状态为S;
得到一个传感数据与设备设置参数相关表：
e1 e2 e3 e4 … ei s1 c11 c21 c31 c41 … ci1 s2 c12 c22 c32 c42 … ci2 s3 c13 c23 c33 c43 … ci3 s4 c14 c24 c34 c44 … ci4 … … … … … … …
sj c1j c2j c3j c4j … cij
 
基于实例库的异常诊断方法包括如下步骤：
设S为实例库中i个实例中所包含的特征向量的集合, sx是当前实例的特征向量；设S与sx的并集一共包含j个特征项,则sx=[ cx1 cx2 …. Cxj],S表示为i×j维的实例指标集矩阵：
S =
Figure 672736DEST_PATH_IMAGE001
；
最近相邻的函数用下列公式表示：
E(sx, si,W ) = 
Figure 790733DEST_PATH_IMAGE002
Wk×sim(sx(k),si(k))/
Figure 200855DEST_PATH_IMAGE003
Wk； 
其中: Wk是第k个指标的重要度; sim是相似函数；si为传感器获得的传感数据；
局部相似度可以表示为：
simk = 1-|[sx(k)-si(k)]/range(s(k))| ； 
其中: range(s(k)) 表示第k 个指标的取值范围; |[sx(k)-si(k)]/range(s(k))|表示当前目标实例与实例的第k个指标的不相似度；
通过分析当前目标实例与实例的不相似度，获取配置参数调整的数值，并发出操作指令，当设备接收新的配置参数后，传感网络单元获取的参数集将发生变化，得到的新的参数集合应与目标实例不相似度更小，如此往复使得系统最终配置参数与状态均吻合整体，以实现节能优化的目标。
8. 
根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：
所述最佳功耗运行自寻优系统的实现过程为：
步骤A、初始化自寻优参数；寻优参量为多指标参量，包括电压、电流、转速、磁通，所述寻优方法所需主要参数有Δu、e和k；其中：Δu为寻优步长矩阵；e为寻优误差矩阵，当Δu<e时，寻优结束，此时的配置认为最优；k为扰动参数正负反馈的逻辑标志，初值为零；k=1时的当前扰动参数与上一扰动参数值相反；k=2时，说明正向和负向扰动都未搜索到有效点，需重置k为零，并缩小Δu；调节后的Δu记作Δu’，Δu’=φ×Δu+ζ，其中，Δu表示调节前的Δu；
步骤B、判断系统是否稳定，如果没有达到稳态，则退出；
步骤C、根据步长Δu和k计算新的最优配置，判断新的工作点是否会越过稳定界；若通过计算得到的工作点会超出稳定界，则说明扰动参数不合适，将逻辑标记k加1，变扰动为负值，再判断状态是否能稳定；如果不能，缩小Δu，若Δu<e，寻优结束，此时的配置认为最优；否则重置k为零，返回状态判定；
步骤D、若k=1则按原状态参数调整用电设备的状态，使其工况恢复原状；稳定后，施加与原扰动等量的负扰动信号，若仍未找到有效点或出现越界，则逻辑标志k值置为2；说明寻优步长不合适，缩小步长Δu，重置k为零，返回状态判定；
步骤E 重复上述过程，直至Δu<e，此时已经搜索到最优配置。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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