CN104969133A

CN104969133A - 云使能建筑物自动化系统

Info

Publication number: CN104969133A
Application number: CN201480008292.1A
Authority: CN
Inventors: D.魏; F.达里; K.季; Z.宋
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-02-11
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: CN104969133B; BR112015018526B1; BR112015018526A2; MX2015010299A; EP2954377B1; CA2900767A1; CA2900767C; WO2014124353A1; MX343533B; EP2954377A1

Abstract

一种控制建筑物中的能量消耗的方法。该方法包括接收包括多个请求的占用者请求数据，其中，所述多个请求中的每一个对应于建筑物中的多个区中的一个区，其中，经由云计算资源来接收所述占用者请求数据。该方法还包括接收包括当前天气测量数据和天气预测数据中的至少一个的天气数据，其中，经由云计算资源来接收天气数据。另外，经由云计算资源来接收设施管理规则。此外，该方法包括经由云计算资源来生成多个输出控制信号，其中，所述多个输出控制信号中的每一个是基于多个请求和预测占用者调度表、能量价格数据和设施管理规则中的一个。通过使用基于模拟的模型预测控制方法来基于优化能量使用或优化能量成本确定一组优化控制信号来生成控制信号。该优化控制信号被传输到控制器。

Description

云使能建筑物自动化系统

相关申请的交叉引用

本申请是题为SYSTEM AND METHOD OF ENERGY MANAGEMENT CONTROL的2013年2月11日提交的美国申请号13/763,870的部分继续申请，该申请根据美国法典第35条第119（e）款要求在2012年3月5日提交的美国临时申请号61/606,630的权益，其中，两个申请都因此被整体地通过引用并入。

技术领域

本发明涉及能量管理控制，并且更特别地涉及云使能能量管理控制框架以针对能量高效的建筑物提供优化的控制和操作。

背景技术

许多当前的建筑物自动化系统使用反应性控制策略来监视和控制建筑物中的各种系统。例如，该策略可包括遵循由设施管理员创建的调度表和设定。参考图1，示出了用于反应性建筑物自动化系统的架构10。该建筑物包括设施管理员工作站28，其包括人机接口（HMI）32、数据记录器34并提供对制造执行系统（MES）36的访问。另外，该建筑物包括工程师工作站30，其提供对工程系统（ES）38的访问。建筑物自动化系统包括控制器12，其与用于水加热器/冷却器、热/冷水泵、温度计16、水和/或空气供应阀、流量计18、通风风扇、加湿器、热质量计、流量计20、灯、断路器、电量计24和通风机、二氧化碳（CO₂）计、亮度计26及其它设备和/或传感器的致动器14和传感器22相关联。控制器12提供诸如温度、湿度、空气质量以及其他的环境条件的闭环和开环控制。每个控制器12连同设定调度表一起接收温度、湿度、亮度及其它设定，其由设施管理员经由HMI 32输入到MES 36。诸如温度、湿度以及亮度的实时数据被控制器12收集并发送到HMI 32和数据记录器34。设施管理员还监视建筑物的实时状态并从数据记录器34读取历史数据。此外，ES 38被工程师用来对建筑物自动化系统10、控制器12、HMI 32以及数据记录器34进行编程、监视、调试和试运行。

然而，此类策略并不考虑在不同的时间且不同的天气条件发生的能量价格的变化，诸如电价。因此，此类系统并不是成本有效或能量高效的。另一缺点是建筑物中的占用者可能不能控制其自己的环境设定。例如，某些占用者在夏季更喜欢72 F°，而其他人更喜欢75 F°。

发明内容

公开了一种控制建筑物中的能量消耗的方法。该方法包括接收包括多个请求的占用者请求数据，其中，所述多个请求中的每一个对应于建筑物中的多个区中的一个区，其中，经由云计算资源来接收占用者请求数据。该方法还包括接收包括当前天气测量数据和天气预测数据中的至少一个的天气数据，其中，经由云计算资源来接收天气数据。另外，经由云计算资源来接收由设施管理员创建并管理的设施管理规则。此外，该方法包括经由云计算资源来生成多个输出控制信号，其中，所述多个输出控制信号中的每一个是基于设施管理规则和能量价格数据、预测占用者调度表和多个请求中的一个。模拟控制信号以基于优化的能量使用或优化的成本来确定优化的控制信号。

附图说明

图1描绘了常规反应性建筑物自动化系统的架构。

图2示出了根据本公开的示例性实施例的能量管理控制（EMC）系统。

图3示出了根据本公开的示例性实施例的图1的能量管理控制器。

图4示出了根据本公开的示例性实施例的图3的EMC运行时间模块。

图5是示出了根据本公开的示例性实施例的控制建筑物中的能量消耗的方法的流程图。

图6是示出了根据本公开的示例性实施例的控制建筑物中的能量消耗的方法的流程图。

图7示出了根据本发明的示例性实施例的用于实现EMC系统的示例性计算机系统。

图8描绘了结合建筑物自动化系统使用的EMC系统的架构。

图9是根据本发明的当使用在云使能建筑物自动化系统中时的EMC系统的替换架构。

具体实施方式

在详细地解释本发明的任何实施例之前，应理解的是，本发明在其应用方面不限于在以下描述中阐述或在以下附图中图示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够有其它实施例并以各种方式实施或执行。并且，应理解的是，本文所使用的措辞和术语是出于描述的目的且不应视为是限制性的。“包括”、“包含”或“具有”及其变体在本文中的使用意图涵盖其后列出的项目及其等价物以及附加项目。除非另外指定或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”以及“耦合”及其变体被宽泛地使用并涵盖直接和间接安装、连接、支撑以及耦合。此外，“连接”和“耦合”并不局限于物理或机械连接或耦合。在以下描述中，使用相同的附图标记和标签来描述图1—9的若干视图中的相同、类似或相应部分。

根据本公开的示例性实施例，利用能量管理控制（EMC）系统来允许建筑物自动化系统（BAS）利用不同的外部可用信息来主动地控制并优化能量管理。BAS是被建筑物的控制系统用来监视和控制建筑物中的各种系统的系统。例如，BAS与建筑物中的建筑物控制设备通信以管理建筑物中的能量消耗。EMC系统所利用的信息类型包括例如天气信息、占用信息以及能量市场价格信息。通过综合此可用的有用信息，可以减少能量消耗，并且可以在建筑物中增加占用者舒适度。

图2示出了根据本公开的示例性实施例的能量管理控制（EMC）系统100。在图2中，能量管理控制器101接收数据，包括例如天气数据102、占用数据103以及能量价格数据104。天气数据可包括当前天气测量数据（例如，当前温度）和天气预测数据（例如，在未来时间段内的温度预测）。占用数据可包括占用者请求数据和占用者调度表数据。占用者请求数据是由占用者输入的数据，并且对应于由占用者进行的当前请求。例如，占用者可请求将建筑物中的区中的温度设定成特定温度值。占用者调度表数据是反映用于建筑物的预测的占用者调度表的数据。例如，建筑物可包括不同区，并且每个区可具有相应的占用者调度表数据。占用者调度表数据可基于在某些时间在建筑物的某些区中将存在的占用者的数目的预测以及计划将在某些时间在建筑物的某些区中执行的某些任务，所述任务要求某些水平的能量消耗。能量价格数据可包括由一个能量公用事业公司或多个能量公用事业公司提供的当前能量价格数据（例如，实时能量价格）和/或针对未来时间段的预测的能量价格数据。建筑物中的一个区可对应于建筑物中的单个房间或者对应于包括若干房间的建筑物中的一个区域。

可经由多种手段将数据输入到能量管理控制器101，并且该数据被EMC系统100用于BAS的最佳规划和操作。例如，在示例性实施例中，EMC系统100可包括输入装置，诸如例如触摸屏、键盘、鼠标等，并且用户可以手动地输入不同类型的数据。在示例性实施例中，EMC系统100可从一个数据库或多个数据库检索数据。（一个或多个）数据库可与EMC系统100分开设置，并且EMC系统100可经由网络连接（例如，有线连接或无线连接）与（一个或多个）数据库通信。数据可自动地或手动地被用户接收。例如，用户可设定关于检索数据的频率的调度表。另外，EMC系统100可在方框105处接收占用者请求并在方框106处从设施管理员接收规则。基于接收的数据以及从占用者和/或设施管理员处接收到的输入，EMC系统100输出控制信号。输出控制信号可包括例如区温度、湿度以及亮度的设定点以及建筑物控制设备的调度表，所述建筑物控制设备诸如例如恒温器、HVAC（供热、通风和空调）、窗户以及灯。

在操作期间，EMC系统100可实现双环路结构。例如，EMC系统100可利用内环路和外环路。内环路在图2的方框107处示出，并使得能够实现微分区，并在建筑物内执行建筑物控制设备（方框108）（例如，HVAC、照明、窗户等）的局部优化，其被用来遵守由EMC系统100输出的设定点要求。也就是说，内环路使得能够实现建筑物中的单独区（方框109）中的低级建筑物控制设备（方框108）的独立控制。建筑物中的一个区可对应于建筑物中的单个房间或者对应于包括若干房间的建筑物中的一个区域。微分区指的是单独地管理建筑物的不同区中的不同建筑物控制设备以优化建筑物中的能量消耗。可从内环路向能量管理控制器101传输能量消耗简档，其允许能量管理控制器101对传输到内环路的输出控制信号进行调整。输出控制信号可包括例如设定点、模式以及调度表。外环路充当用于EMC系统100的主框架的控制环路，充当高级策略规划者，使得BAS能够执行多种功能。例如，外环路可使得BAS能够利用包括例如天气数据102、占用数据103以及能量价格数据104的数据来配置能量节约策略并实时地实现策略。外环路可进一步使得BAS能够利用建筑物的储热容量以进行负荷修整（load shaping），协调占用者针对微分区的实时请求，规划自然通风和冷却，并针对自动需求响应预测10每日能量需求简档。外环路经由接口模块205与内环路通信，如参考图3所述。

图3示出了根据本公开的示例性实施例的图1的能量管理控制器101。如图3中所示，能量管理控制器101可包括许多部件。利用人机接口（HMI）201来与占用者和设施管理员通信以接收请求（例如，来自占用者）和规则（例如，来自设施管理员）。HMI 201可将请求和规则聚合以促进BAS的最佳规划和操作。可以多种方式来实现HMI 201。例如，HMI 201可以是专用的基于网络的HMI，为占用者提供方便且容易访问的接口以控制建筑物中的某些区和房间。可经由任何网络连接设备来访问基于网络的HMI，所述网络连接设备包括例如计算机、平板计算机、智能电话等。HMI 201可包括存储与任务相关联的任务调度表和偏好的能力。设施管理员可利用HMI 201来接收关于占用者的偏好、任务调度表以及需求响应请求（例如，在高需求时段期间来自公用事业公司的用以减少能量消耗的请求）的信息，允许设施管理员在需求响应时段期间实现操作和判定的规则（例如，减少能量消耗）。

请求仲裁器202接收由占用者输入的请求和由设施管理员输入的规则，并基于该规则来实现该请求。可由EMC系统100实现遵守所述规则的请求。例如，如果用户输入将建筑物的一个区中的温度设定成75度的请求，并且由设施管理员输入的规则指定温度保持在76度和78度的范围内，则请求仲裁器202将不实现用户的请求，因为其并不符合规则。也就是说，在示例性实施例中，如果进行并不合规则的请求，则该请求不被实现。替换地，如果请求不符合规则，则请求仲裁器202可基于不15合规请求来实现替换改变。例如，如果用户输入将建筑物的一个区中的温度设定成75度的请求，并且由设施管理员输入的规则指定温度保持在76度和78度的范围内，则请求仲裁器202可将温度设定成最接近于用户的不合规请求的合规值（例如，在本示例中，请求仲裁器202可将温度设定成76度）。在这种情况下，请求仲裁器202可生成将呈现给用户的通知，告知用户他或她的初始请求是不合规的，并且告知用户已基于最接近于用户的不合规请求的合规值进行了调整。

图4示出了根据本公开的示例性实施例的图3的EMC运行时间模块203。EMC运行时间模块203基于由EMC系统100接收到的输入来生成EMC策略。如上所述，输入可包括例如天气数据102、占用数据103以及能量价格数据104。在示例性实施例中，EMC运行时间模块203包括默认调度表生成器301、实时设定点生成器302以及优化工具/库模块303。

默认调度表生成器301生成默认调度表，其包括用于针对建筑物中的每个区的预定间隔的设定点。默认调度表对应于由默认调度表生成器301确定的最佳调度表。可将默认调度表10生成器301配置成生成用于任何时间间隔的新调度表。例如，可将默认调度表生成器301配置成每24小时生成新的调度表，然而时间间隔不限于此。此外，可对用于针对建筑物中的每个区的设定点的预定间隔进行自定义。例如，可将用于每个区的设定点设定成每小时更新，然而间隔不限于此。另外，可将用于不同区和用于不同建筑物控制设备的15设定点设定成以不同的间隔更新。例如，可将第一和第二区中的温度设定成每1小时更新，可将第三区中的温度设定成每3小时更新，可将第一区中的照明系统设定成每8小时更新，并且可将第二和第三区中的照明系统设定成每12小时更新。

由默认调度表生成器301生成的默认调度表是基于某天气数据102和某占用数据103。例如，天气数据102可包括天气预测数据304和当前（例如，实时）天气测量数据305二者，并且占用数据103可包括占用者调度表数据306（例如，预测或优选的占用者调度表和包括优选办公时间和会议室的任务）和占用者请求数据307（例如，由（一个或多个）占用者实时地进行的当前请求）两者。默认调度表生成器301可利用天气预测数据304和占用者调度表数据306来生成默认调度表。默认调度表生成器301从HMI 201接收占用者调度表数据306。此调度表可被BAS用作默认调度表。例如，当并未由实时设定点生成器302提供新的实时设定点时，可将由默认调度表生成器301生成的默认调度表应用于BAS。

实时设定点生成器302基于实时占用者请求数据307和实时天气测量数据305来生成设定点。例如，随着实时设定点生成器302从占用者处接收到请求并接收到实时天气测量数据，实时设定点生成器302生成设定点，该设定点覆盖由默认调度表生成器301生成的默认调度表。EMC运行时间模块203可在将默认调度表应用于BAS（当并未由实时设定点生成器302生成设定点时）与对默认调度表进行15调整（当接收到占用者请求和/或实时天气测量数据时）之间无缝地过渡。

默认调度表生成器301和实时设定点生成器302两者都可利用优化工具/库模块303和能量管理控制器101的能量模拟器204来执行优化相关的模拟以确定最佳20调度表和设定点。例如，可利用优化工具/库模块303来执行不同类型的优化，包括例如基于试探搜索的优化，并且可利用能量模拟器204来实现优化过程。

参考图3，能量模拟器204模拟不同的EMC策略并确定哪个策略是最能量高效的。能量模拟器204可利用诸如例如EnergyPlus之类的现有能量模拟软件。能量模拟器204可与EMC运行时间模块203的优化工具/库模块303通信以确定优化策略。能量模拟器204可利用可由用户（例如，设施管理员）输入的建筑物的特性来模拟不同的EMC策略。建筑物特性可包括例如建筑物的物理构成（包括特定房间和区的物理构成），建筑物中的建筑物控制设备的不同类型和位置的描述等。

接口模块205是允许外环路与内环路通信的通道。一旦在外环路中由EMC系统100确定并选择了EMC策略，则此策略被传送至内环路，并且内环路经由建筑物内的建筑物控制设备的局部优化来应用该策略。

如上所述，EMC系统100允许确定、模拟以及应用不同的EMC策略，其中的每一个可导致不同的能量/成本节约。图5是示出了根据本公开的示例性实施例的控制建筑物中的能量消耗的方法的流程图。在方框401处，由EMC系统100接收占用数据。该占用数据可包括占用者请求数据和/或占用者调度表数据。如上所述，占用者请求数据可包括由占用者进行的当前请求，并且占用者调度表数据可包括基于建筑物中的占用者和要在建筑物中完成的任务的预测占用者调度表。在方框402处，由EMC系统100接收天气数据。如上所述，天气数据可包括当前（例如，实时）天气测量数据和天气预测数据。在方框403处，EMC系统100生成输出控制信号。该输出控制信号是基于接收到的占用数据和天气数据，并被配置成调整建筑物中的区中的建筑物控制设备。在方框404处，将输出控制信号传输到BAS。

图6是示出了根据本公开的示例性实施例的控制建筑物中的能量消耗的方法的流程图。在方框501处，由EMC系统100接收占用者请求数据。占用者15请求数据可包括多个请求，其中的每一个对应于建筑物中的多个区中的一个。在方框502处，EMC系统100接收占用者调度表数据。占用者调度表数据可包括多个预测占用者调度表，其中的每一个对应于建筑物中的所述多个区中的一个。在方框503处，由EMC系统100接收天气数据。该天气数据可包括当前天气测量数据和/或天气预测数据。在方框504处，由EMC系统100生成多个输出控制信号。所述多个输出控制信号中的每一个是基于所述多个请求中的一个请求和所述多个预测占用者调度表中的一个预测占用者调度表，并且所述输出控制信号中的每一个被配置成调整建筑物中的所述多个区中的建筑物控制设备。在方框505处，将输出控制信号传输到BAS。结果，可执行微分区。

根据示例性实施例，可由EMC系统100实现基于占用的控制策略。该基于占用的控制策略是基于占用数据103，并且基于占用数据103而利用不同的设定点。例如，占用数据103可指示占用调度表以及占用请求/偏好。占用调度表包括指示建筑物中的不同的区通常在哪些时间被占用和未占用的信息，并且还可指示在某些时间在不同区中执行的不同任务。区可对应于建筑物中的单个房间或者对应于建筑物的某个区域中的多个房间。除占用调度表之外，在占用数据103中可包括占用请求/偏好。占用请求/偏好包括由（一个或多个）用户输入到EMC系统100的请求。例如，用户可请求在一天中的某些时间期间或者在不同的日子增加某个区的温度。如果此请求遵守由设施管理员设定的规则，如上所述，则可由EMC系统100实现附加设定点。例如，使用基于占用的控制策略，可最初基于占用调度表来实现基本设定点。然后可基于占用者偏好和请求来实现附加设定点。

根据示例性实施例，可由EMC系统100来实现基于知识的控制策略（例如，基于占用任务的控制策略）。基于占用的控制策略是基于从（一个或多个）用户接收到的占用数据103。例如，占用数据103可指示占用调度表以及占用任务信息。占用调度表包括指示建筑物通常在哪些时间被占用和未占用的信息。此外，占用调度表可包括指示建筑物中的某些区通常在哪些时间被占用和未占用的信息。区可对应于建筑物中的单个房间或者对应于建筑物的某个区域中的多个房间。除占用调度表之外，在占用数据103中可包括占用任务信息。占用任务信息指示在建筑物的特定区中执行的特定任务5。例如，任务可指示计算机使用、实验室使用、繁重的阅读等。基于此信息，可实现设定点以基于在那些区中正执行的任务来调整建筑物的特定区中的照明。

根据示例性实施例，可由EMC系统100实现基于天气的控制策略。该基于天气的控制策略是可以补充根据本公开的示例性实施例的任何控制策略的补充控制策略。例如，可连同日间时控制策略、基于占用的控制20策略以及基于知识的控制策略中的任何一个一起来实现基于天气的控制策略。当利用基于天气的控制策略时，EMC系统100接收天气数据102作为附加输入，并且使用此附加数据来实现设定点。结果，可以利用当前天气来增加能量消耗节约，如上所述。

根据示例性实施例，可由EMC系统100实现负荷转移控制策略。所述负荷转移控制策略限制峰值负荷时间期间的能量消耗。负荷转移控制策略的利用可导致能量成本的节约。也就是说，负荷转移控制策略可通过将负荷转移至具有较廉价能量价格的时间段来降低总能量成本。例如，负荷10转移控制策略包括峰值负荷时间之前的建筑物的预冷却或预加热区。可实现基于试探搜索的优化过程以确定预冷却或预加热的最佳开始时间和持续时间。可将能量成本函数定义为需求成本和能量消耗成本的和。基于试探搜索的优化过程可利用例如粒子群优化（PSO）或遗传算法（GA）。

应理解的是，可用各种形式的硬件、软件、固件、专用处理器或其组合来实现本公开的示例性实施例。在一个实施例中，可用软件将用于能量管理控制的方法实现为在计算机可读存储介质或计算机程序产品上有形地体现的应用程序。同样地，在非临时有形介质上体现应用程序。可将该应用程序上传到包括任何适当架构的处理器并由该处理器执行。

还应理解的是，本文所述的任何方法可以包括提供一种包括在计算机可读存储介质上体现的不同软件模块的系统的附加步骤。然后可以使用在一个或多个硬件处理器上执行的如上所述的系统的不同软件模块和/或子模块来执行该方法步骤。此外，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其具有适合于实现成执行本文所述的一个或多个方法步骤的代码，包括为系统提供不同的软件模块。

参考图7，根据本公开的示例性实施例，用于能量管理控制的计算机系统1001特别地可以包括中央处理单元（CPU）1002、存储器1003和输入/输出（I/O）接口1004。计算机系统1001一般地通过I/O接口1004耦合到显示器1005和各种输入设备1006，诸如鼠标和键盘。支持电路可以包括诸如高速缓存器、电源、时钟电路以及通信总线之类的电路。存储器1003可以包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、磁盘驱动器、磁带驱动器等或其组合。可以将本发明实现为存储在存储器1003中并由CPU 1002执行以处理来自信号源1008的信号的例程1007。同样地，计算机系统1001是通用计算机系统，其在执行本发明的例程1007时变成专用计算机系统。计算机系统1001可以经由网络适配器与一个或多个网络通信，所述一个或多个网络诸如局域网（LAN）、一般广域网（WAN）和/或公共网络（例如，因特网）。另外，可使用计算机系统1001作为服务器，作为其中由通过通信网络链接的远程处理设备来执行任务的云计算系统的一部分。在分布式云计算环境中，程序模块可位于包括存储器储存设备的本地和远程计算机系统存储介质两者中。

计算机平台1001还包括操作系统和微指令代码。本文所述的各种过程和功能可以是经由操作系统执行的微指令代码的一部分或应用程序的一部分（或其组合）。另外，可将各种其它外围设备连接到计算机平台，诸如附加数据储存设备和打印设备。可适合于供计算机系统1001使用的众所周知的计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机系统、服务器计算机系统、薄客户端、厚客户端、手持式或膝上型设备、微处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子装置、网络PC、微型计算机系统、大型计算机系统以及包括上述系统或设备中的任何一个的分布式云计算环境等。

参考图8，示出了用于与BAS相结合地使用的EMC系统100的架构110。架构110包括具有HMI 201的占用者工作站112、网络服务器114以及工程师工作站30和设施管理员工作站28。占用者工作站112、工程师工作站30、设施管理员工作站28、第一网络服务器114和控制器12通过网络116连接。在使用中，设施管理员经由HMI 201来创建设施管理员数据106，其包括例如用于温度、湿度、亮度及其它设定的规则。占用者创建占用数据103，诸如用于温度、湿度、亮度及其它设定的调度表（例如，当占用者将在办公室中和从办公室中出来时）和偏好。然后将调度表和偏好保存到第一网络服务器114。根据示例性实施例，可由EMC系统100来实现日间时控制策略。日间时控制策略是基于营业时间表，其中在营业时间期间利用固定设定点。例如，如果将用于建筑物的典型营业时间定义为9:00am至5:00pm，则可在营业日开始时（例如，9:00am）实现增加能量使用的固定设定点，并且可在营业日结束时（例如，5:00pm）实现减少能量使用的固定设定点。日间时控制策略不限于营业时间。例如，可在家庭设定中利用该日间时策略，该家庭设定使用在不同时间（例如，对应于使用者在家的典型时间的时间）期间利用的不同的固定设定点。

EMC系统100从第一网络服务器114接收占用数据103、设施管理员数据106和能量价格数据104以及关联历史数据和关联建筑物的物理构成或模型。举例来说，能量价格数据104可包括电价和电价的历史数据。EMC系统100还从因特网120接收天气数据102，其包括天气预测数据304和当前（例如，实时）天气测量数据305。EMC系统100然后生成多个调度表以用于优化。然后由能量模拟器204使用诸如EnergyPlus和TRNSYS之类的能量模拟软件或者经由MATLAB开发的能量模拟软件来计算用于每个生成的调度表的能量消耗和成本。EMC系统100然后将优化能量消耗和成本方面的最适当调度表发送到控制器12。因此，EMC系统100提供前瞻性且预测性的控制策略。

EMC系统100采用给定的天气数据102、设施管理员数据106、占用者数据103、能量价格数据104和建筑物建模数据来每日执行一次优化计算。EMC系统100可能通过使用不同的能量模拟软件工具计算用于多个调度表（例如10个调度表）的能量消耗和成本，其粒度可以是小时、30分钟以及甚至15分钟。EMC系统100提供前瞻性控制策略，其中生成优化调度表，所述优化调度表是基于建筑物物理模型、天气预测信息、占用者调度表数据以及设定的多个调度表的先验知识。

在实施例中，将本发明配置成在云计算环境中运作。云计算提供对驻留在因特网120上的计算资源的访问，所述计算资源诸如网络、网络带宽、服务器、处理、存储器、储存器、应用程序、虚拟机、服务、软件以及其他。参考图9，示出了根据本发明的、当使用在云使能建筑物自动化系统中时的用于EMC系统100的替换架构130。架构130包括数据服务器132，其存储历史数据、建筑物建模数据、位置信息、由设施管理员设定的规则、能量价格计划、占用者偏好和调度表、默认调度表和设定。另外，数据服务器132存储由也形成内环路的一部分的控制器12收集的传感器和致动器数据。举例来说，传感器数据可包括诸如温度读数之类的信息，并且致动器数据可包括关于风扇的激活或风扇的速度的信息。另外，架构130包括云使能代理服务器134，其在云计算资源不可用的情况下运行默认调度表和设定。此外，架构130包括基于云的建筑物自动化服务（CBAS）136，其通过作为云计算环境的一部分的因特网120可用。使用云计算资源（例如计算机系统/服务器）来运行CBAS 136。CBAS 136与云使能网关服务器138通信，所述云使能网关服务器138收集所有本地数据，诸如来自数据服务器132的数据，并且与CBAS 136协商且从CBAS 136接收优化调度表和设定。网关服务器138的另一功能是将建筑物控制系统、控制器12和数据服务器132从连接云服务、占用者、服务提供商的应用程序等的因特网120分离。

占用者可以经由由CBAS 136提供的网络服务器140来创建并修改其调度表和偏好。另外，设施管理员可以监视仪表，建筑物的传感器22和致动器14经由由CBAS 136提供的另一网络服务器142来创建并修改调度表和规则。此外，工程师可以经由由CBAS 136提供的工程系统（ES）服务器144对自动化系统进行编程、调试和试运行。请注意，服务器140、142和144在逻辑上是独立服务器。服务器140、142和144可以在物理上在一个计算机上运行，或者在由云服务提供商提供的不同虚拟机上运行。用于监视建筑物的ES服务146、用于提供对诸如EnergyPlus和TRNSYS之类的能量模拟软件或经由MATLAB开发的能量模拟软件的访问以计算能量消耗的模拟服务148以及其它服务150（诸如用于优化用于现有建筑物的能量使用的连续试运行服务和用于响应于供应条件而管理能量使用的需求响应服务）中的每个都可由网络主机提供。替换地，可经由对每次使用收取费用的基于因特网的订阅服务来提供ES服务146、模拟服务148及其它服务150。类似地，CBAS 136可提供对基于因特网的天气服务152的访问。CBAS 136基于占用者数据、设施管理员设定的规则、建筑物建模数据、能量价格和天气预测数据来生成能量使用和成本方面的优化调度表和设定。

CBAS 136提供供占用者创建其自己的偏好和调度表的接口。另外，CBAS 136提供供设施管理员监视诸如温度和湿度之类的建筑物信息并创建规则和调度表及设定且获得历史数据的接口。此外，CBAS 136提供供工程师访问ES服务146以对控制器12进行编程、监视、调试和试运行的接口。可由工程师、设施管理员或占用者分别地经由工程师30、设施管理员28和占用者112工作站经由网络浏览器通过因特网120来访问CBAS 136，其中，所述工作站可以是台式计算机或大型计算设备、诸如膝上型计算机或手持式计算机之类的移动计算设备及其组合。CBAS 136提供前瞻性控制以改善能量效率并降低能量成本。

根据本发明，不要求ES服务和模拟软件的所有权。替代地，每次使用对用户收费，因此降低成本。此外，云资源的使用提供促进能量使用模拟的附加计算能力。另外，架构130提供附加的可缩放性，因为可使用诸如EnergyPlus、TRNSYS和MATLAB之类的附加模拟工具。此外，附加可缩放性使得能够生成和比较附加调度表和设定。另外，可以将ES服务146和经由模拟服务148提供的模拟工具用于多个建筑物，因此增加此类服务和工具的利用率。

还应理解的是，由于可用软件来实现在附图中描绘的某些组成系统部件和方法步骤，所以系统部件（或过程步骤）之间的实际连接可根据用来对本公开进行编程的方式而不同。给定在本文中提供的本公开的教导，本领域的技术人员将能够设想本发明的这些及类似的实施方式或配置。

在本文中已描述了示例，应注意的是，根据上述教导可以由本领域的技术人员进行修改和变更。因此应理解的是，可在本公开的示例性实施例中进行改变，该改变在由所附权利要求定义的本发明的范围和精神内。因此已经用专利法要求的细节和特殊性描述了本公开，在所附权利要求中阐述了要求保护且期望受到专利证书保护的事项。

Claims

1.一种控制建筑物中的能量消耗的方法，包括：

接收包括多个请求的占用者请求数据，其中，所述多个请求中的每一个对应于建筑物中的多个区中的一个区，其中，经由云计算资源来接收所述占用者请求数据；

接收包括多个预测占用者调度表的占用者调度表数据，其中，所述多个预测占用者调度表中的每一个对应于建筑物中的所述多个区中的一个区，其中，经由云计算资源来接收所述占用者请求数据；

接收包括当前天气测量数据和天气预测数据中的至少一个的天气数据，其中，经由云计算资源来接收所述天气数据；

经由云计算资源接收能量价格数据，其包括当前能量价格数据和预测的能量价格数据中的至少一个；

接收传感器和致动器数据，其包括由位于建筑物中的控制器收集到的数据，其中，经由云计算资源来接收所述传感器和致动器数据；

经由云计算资源来接收设施管理规则；

生成多个输出控制信号（诸如温度、湿度、阀的打开/闭合的设定点），其中，所述多个输出控制信号中的每一个是基于所述多个请求之一、所述多个预测占用者调度表之一、所述能量价格数据和所述设施管理规则，并且所述多个输出控制信号中的每一个被配置成调整建筑物中的所述多个区中的建筑物控制设备，其中，经由云计算资源来生成所述输出控制信号；

经由云计算资源来模拟所述控制信号中的每一个以基于优化能量使用或优化成本来确定优化控制信号；以及

将所述优化输出控制信号传输到建筑物的建筑物自动化系统（BAS）。

2.权利要求1的方法，还包括：

基于所述能量价格数据来确定峰值能量负荷时间，其中，所述输出控制信号进一步被配置成在不对应于峰值能量负荷时间的时间期间对建筑物进行预冷却或预加热。

3.权利要求1的方法，还包括：

在确定当前请求不遵守所述设施管理规则时生成指示当前请求不遵守设施管理规则的通知；以及

在确定当前请求遵守所述设施管理规则时将输出控制信号传输到BAS，其中，所述输出控制信号反映当前请求。

4.权利要求3的方法，还包括：

在确定当前请求不遵守所述设施管理规则时将输出控制信号传输到BAS，其中，该输出控制信号反映遵守设施管理规则的关于当前请求的最接近值。

5.权利要求1的方法，其中，所述占用者请求数据包括优选温度。

6.权利要求1的方法，其中，所述占用者调度表数据包括优选办公时间、会议室和调度表。

7.权利要求1的方法，其中，所述输出控制信号包括对应于目标温度的设定点，并且所述建筑物控制设备是恒温器。

8.权利要求1的方法，其中，所述输出控制信号包括对应于目标亮度值的设定点，并且所述建筑物控制设备是照明系统。

9.权利要求1的方法，还包括：

设定用于接收占用数据、天气数据以及能量价格数据中的至少一个的调度表。

10.权利要求1的方法，其中，从远程数据库接收占用数据、天气数据以及能量价格数据中的至少一个。

11.一种控制建筑物中的能量消耗的方法，包括：

提供被配置成接收包括预测占用者调度表的占用者调度表数据以及包括当前天气测量数据和天气预测数据中的至少一个的天气数据的运行时间模块，其中，所述占用者调度表数据和天气预测数据由云计算资源提供；

提供被配置成接收包括当前请求的占用者请求数据的人机接口（HMI）；

经由云计算资源来模拟每个控制信号以基于优化能量使用或优化成本来确定模拟的信号；以及

提供接口模块，其被配置成从运行时间模块接收输出控制信号并将该输出控制信号传输到建筑物的建筑物自动化系统（BAS），其中，所述输出控制信号是基于占用者调度表数据、天气数据、占用者请求数据以及模拟的信号，并且所述输出控制信号被配置成调整建筑物中的区中的建筑物控制设备。

12.权利要求11的方法，还包括：

接收包括当前能量价格数据和预测能量价格数据中的至少一个的能量价格数据，其中，所述输出控制信号进一步基于所述能量价格数据。

13.权利要求12的方法，还包括：

14.权利要求11的方法，还包括：

接收设施管理规则，其中，所述输出控制信号进一步基于所述设施管理规则。

15.权利要求14的方法，还包括：

16.权利要求11的方法，其中，所述输出控制信号包括对应于目标温度的设定点，并且所述建筑物控制设备是恒温器。

17.一种能量管理控制器，包括：

运行时间模块，其被配置成接收包括预测占用者调度表的占用者调度表数据以及包括当前天气测量数据和天气预测数据中的至少一个的天气数据，其中，经由云计算资源来接收所述占用者调度表数据和天气预测数据；

人机接口（HMI），其被配置成接收包括当前请求的占用者请求数据；以及

接口模块，其被配置成从运行时间模块接收输出控制信号并将该输出控制信号传输到建筑物的建筑物自动化系统（BAS），其中，所述输出控制信号是基于占用者调度表数据、天气数据以及占用者请求数据，并且所述输出控制信号被配置成调整建筑物中的区中的建筑物控制设备。

18.权利要求17的能量管理控制器，其中，所述运行时间模块还被配置成接收包括当前能量价格数据和预测能量价格数据中的至少一个的能量价格数据，并且所述输出控制信号进一步基于所述能量价格数据。

19.权利要求18的能量管理控制器，其中，所述运行时间模块还被配置成基于能量价格数据来确定峰值能量负荷时间，并且所述输出控制信号还被配置成在不对应于峰值能量负荷时间的时间期间对建筑物中的区进行预冷却或预加热。

20.权利要求17的能量管理控制器，其中，所述HMI还被配置成接收设施管理规则，并且所述输出控制信号进一步基于所述设施管理规则。