CN111365764A - 智能供热系统温度参数设定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能控制技术领域，具体涉及一种智能供热系统温度参数设定方法及系统，其中智能供热系统温度参数设定方法包括：采集数据；根据采集的数据构建相应向量；根据相应向量构建温度参数设定模型；以及根据温度参数设定模型获取温度参数，实现了按温度参数对每个用户家庭进行按需供暖，有效降低能耗和减少环境污染。

Description

智能供热系统温度参数设定方法及系统

技术领域

本发明属于智能控制技术领域，具体涉及一种智能供热系统温度参数设定方法及系统。

背景技术

目前北方冬季仍然是以供暖为主，传统的分布式供暖存在很多严重性问题：能耗大、污染严重、可靠性以及安全性差等问题。供暖监控供热系统发展缓慢，无法实时跟进供暖的规模，导致集供热系统自动化程度差，供热系统无法实时准确掌握一线换热站的运作情况，具有严重的滞后性。由于每个供暖用户的需求与偏好不同，且并没有安装分户热量控制器，因此取暖用户舒适度不高，存在严重的热量浪费、不必要的资源消耗以及过多的环境污染等，无法实现按需供暖。

因此，基于上述技术问题，需要设计一种新的智能供热系统温度参数设定方法及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能供热系统温度参数设定方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能供热系统温度参数设定方法，包括：

采集数据；

根据采集的数据构建相应向量；

根据相应向量构建温度参数设定模型；以及

根据温度参数设定模型获取温度参数。

进一步，所述数据包括：用户家庭的平均年龄、当日外部平均温度、当地纬度和当前设定供暖温度。

进一步，所述根据采集的数据构建相应向量的方法包括：

构建供暖参数向量和系数向量；

所述供暖参数向量包为：x＝(x⁽¹⁾,x⁽²⁾,x⁽³⁾,x⁽⁴))；

其中，x⁽¹⁾为用户家庭的平均年龄；x⁽²⁾为当日外部平均温度；x⁽³⁾为当地纬度；x⁽⁴⁾为当前设定供暖温度；

所述系数向量为：

其中，

为用户家庭的平均年龄系数；

为当日外部平均温度系数；

为当地纬度系数；

为当前设定供暖温度系数；j＝1,2,3，当j＝1时，表示温度偏高对应的类别，当j＝2时表示温度偏低对应的类别，当j＝3表示温度正常对应的类别。

进一步，所述根据相应向量构建温度参数设定模型的方法包括：

所述温度参数设定模型包括：

损失函数J(w)：

其中，1(y⁽ⁱ⁾＝j)为若y⁽ⁱ⁾属于j的类别，该式为1，否则为0；T为转置；x⁽ⁱ⁾为第i个样本的供暖参数向量；

为损失函数中的中间量；m为样本数；

根据梯度下降法最小化损失函数，以获取

其中，α表示步长；

为梯度最小时所获得的w_j。

进一步，所述根据温度参数设定模型获取温度参数的方法包括：

步骤S1，设置K和当前温度t_c；

步骤S2，令

则，

其中，η_j为中间量；

为系数向量为

时用户家庭的平均年龄系数；

为系数向量为

时当日外部平均温度系数；

为系数向量为

时当地纬度系数；

为系数向量为

时当前设定供暖温度系数；P_j(t_c)为t_c温度下，属于各个j类别的概率；

步骤S3，令，

当c＝2时，t_c＝>T_K，K+1＝>K；T_K为对应于温度正常的温度值；

步骤S4，设置当前温度t_c增加1度后重复步骤S1至步骤S3，当前温度t_c直至达到25摄氏度；

步骤S5，当有N个T_K时，最终用户供暖温度对应的温度参数为：

其中，T_L为温度参数。

另一方面，本发明还提供一种智能供热系统温度参数设定系统，包括：

服务器和若干用户节点；

所述服务器适于生成各用户节点的温度参数，并发送至相应用户节点；

所述用户节点适于根据温度参数调节室内温度。

进一步，所述服务器适于采用上述的智能供热系统温度参数设定方法获取各用户节点的温度参数。

进一步，所述用户节点包括：处理器模块，以及与该处理器模块连接的温度传感器模块、阀门、散热器和通信模块；

所述处理器模块适于通过所述通信模块接收所述服务器发送的温度参数；

所述温度传感器适于检测室内温度；

所述处理器模块适于根据室内温度和温度参数控制阀门的开度调节供热媒介的流量，同时控制所述散热器的散热量，以调节室内温度至温度参数对应的温度。

进一步，所述智能供热系统温度参数设定系统还包括：网关；

所述网关适于接收所述服务器发送的各用户节点的温度参数，并将温度参数转发至相应的用户节点。

本发明的有益效果是，本发明通过采集数据；根据采集的数据构建相应向量；根据相应向量构建温度参数设定模型；以及根据温度参数设定模型获取温度参数，实现了按温度参数对每个用户家庭进行按需供暖，有效降低能耗和减少环境污染。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所涉及的智能供热系统温度参数设定方法的流程图；

图2是本发明所涉及的智能供热系统温度参数设定系统的原理框图；

图3是本发明所涉及的服务器的原理框图；

图4是本发明所涉及的用户节点的原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1是本发明所涉及的智能供热系统温度参数设定方法的流程图。

如图1所示，本实施例1提供了一种智能供热系统温度参数设定方法，包括：采集数据；根据采集的数据构建相应向量；根据相应向量构建温度参数设定模型；以及根据温度参数设定模型获取温度参数，实现了按温度参数对每个用户家庭进行按需供暖，有效降低能耗和减少环境污染。

在本实施例中，所述数据包括：用户家庭的平均年龄、当日外部平均温度、当地纬度和当前设定供暖温度；将供暖按传统方式进行，即对每个用户家庭设定的供暖温度相同，同时进行问卷调查；根据问卷调查得到的用户数据，结合供暖公司掌握的数据，可以得到以下数据作为训练数据：用户家庭的平均年龄、当日外部平均温度、当地纬度、当前设定供暖温度；目标变量为用户对当前设定供暖温度的态度(分为温度偏高、温度偏低、温度正常)。

在本实施例中，所述根据采集的数据构建相应向量的方法包括：构建供暖参数向量和系数向量；

所述供暖参数向量包为：x＝(x⁽¹⁾,x⁽²⁾,x⁽³⁾,x⁽⁴))；

其中，x⁽¹⁾为用户家庭的平均年龄；x⁽²⁾为当日外部平均温度；x⁽³⁾为当地纬度；x⁽⁴⁾为当前设定供暖温度；

所述系数向量为：

其中，

为用户家庭的平均年龄系数；

为当日外部平均温度系数；

为当地纬度系数；

为当前设定供暖温度系数；j＝1,2,3，当j＝1时，表示温度偏高对应的类别，当j＝2时表示温度偏低对应的类别，当j＝3表示温度正常对应的类别。

在本实施例中，所述根据相应向量构建温度参数设定模型的方法包括：所述温度参数设定模型包括：

根据softmax回归，损失函数J(w)为：

其中，1(y⁽ⁱ⁾＝j)为若y⁽ⁱ⁾属于j的类别，该式为1，否则为0；T为转置；x⁽ⁱ⁾为第i个样本的供暖参数向量；

为损失函数中的中间量；m为样本数；

根据梯度下降法最小化损失函数，以获取

其中，α表示步长，并且α＝0.015；重复迭代计算次数R＝850；

为梯度最小时所获得的w_j。

在本实施例中，所述根据温度参数设定模型获取温度参数的方法包括：

步骤S1，设置K(K的初始值可以为0)和当前温度t_c(当前温度可以从15摄氏度开始，每次增加1摄氏度)；

步骤S2，令

则，

其中，η_j为中间量；

为系数向量为

时用户家庭的平均年龄系数；

为系数向量为

时当日外部平均温度系数；

为系数向量为

时当地纬度系数；

为系数向量为

时当前设定供暖温度系数；P_j(t_c)为t_c温度下，属于各个j类别的概率；

步骤S3，比较P_j(t_c)，令，

当c＝2时，t_c＝>T_K，K+1＝>K；T_K为对应于温度正常的温度值；

步骤S4，设置当前温度t_c增加1度后重复步骤S1至步骤S3，当前温度t_c直至达到25摄氏度；

步骤S5，当有N个T_K时，最终用户供暖温度对应的温度参数为：

其中，T_L为温度参数；根据上述方法可以更好地去除在用户问卷调查过程中，因用户给出不准确的结果而造成的温度极端值的影响；根据得到的温度参数最终设定用户供暖温度对每个用户家庭进行按需供暖，有效降低能耗和减少环境污染，用户舒适性得到提升，提高用户生活水平的质量。

实施例2

图2是本发明所涉及的智能供热系统温度参数设定系统的原理框图。

如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种智能供热系统温度参数设定系统，包括：服务器和若干用户节点；所述用户节点设置在用户的房间内，以便于检测用户房间的室内温度；所述服务器适于生成各用户节点的温度参数，并发送至相应用户节点；所述用户节点适于根据温度参数调节室内温度，以将室内温度维持在温度参数所对应的最终用户供暖温度，有效降低能耗和减少环境污染，提升舒适性，提高用户生活水平的质量。

图3是本发明所涉及的服务器的原理框图。

如图3所示，在本实施例中，所述服务器包括存储器、处理器及服务器通信模块。所述存储器、处理器以及服务器通信模块各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。

其中，存储器用于存储程序或者数据。所述存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)等。

处理器用于读/写存储器中存储的数据或程序，并执行相应地功能。

服务器通信模块用于通过所述网络建立所述服务器与其它通信终端(例如网关、用户节点)之间的通信连接，并用于通过所述网络收发数据。

应当理解的是，图3所示的结构仅为服务器的结构示意图，所述服务器还可包括比图3中所示更多或者更少的组件，或者具有与图3所示不同的配置。图3中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

在本实施例中，所述服务器适于采用实施例1所涉及的智能供热系统温度参数设定方法获取各用户节点的温度参数。

图4是本发明所涉及的用户节点的原理框图。

如图4所示，在本实施例中，所述用户节点包括：处理器模块，以及与该处理器模块连接的温度传感器模块、阀门、散热器和通信模块；所述处理器模块可以但不限于采用cc2530；所述通信模块可以但不限于采用ZigBee通信模块；所述处理器模块适于通过所述通信模块接收所述服务器发送的温度参数；所述温度传感器适于检测室内温度(用户房间的室内温度)；所述处理器模块适于根据室内温度和温度参数控制阀门的开度调节供热媒介的流量，同时控制所述散热器的散热量，以调节室内温度至温度参数对应的温度；当温度参数对应的最终用户供暖温度高于室内温度时，处理器模块控制阀门开度增加，增加供热媒介的流量，同时控制散热器降低散热量，以使室内温度上升至温度参数对应的最终用户供暖温度；当温度参数对应的最终用户供暖温度低于室内温度时，处理器模块控制阀门开度减小，减小供热媒介的流量，同时控制散热器增加散热量，以使室内温度下降至温度参数对应的最终用户供暖温度。

在本实施例中，所述智能供热系统温度参数设定系统还包括：网关；所述网关适于接收所述服务器发送的各用户节点的温度参数，并将温度参数转发至相应的用户节点；当用户节点采用ZigBee通信模块时，网关可以采用ZigBee网关。

综上所述，通过采集数据；根据采集的数据构建相应向量；根据相应向量构建温度参数设定模型；以及根据温度参数设定模型获取温度参数，实现了按温度参数对每个用户家庭进行按需供暖，有效降低能耗和减少环境污染。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，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。

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。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种智能供热系统温度参数设定方法，其特征在于，包括：

采集数据；

根据采集的数据构建相应向量；

根据相应向量构建温度参数设定模型；以及

根据温度参数设定模型获取温度参数。

2.如权利要求1所述的智能供热系统温度参数设定方法，其特征在于，

所述数据包括：用户家庭的平均年龄、当日外部平均温度、当地纬度和当前设定供暖温度。

3.如权利要求2所述的智能供热系统温度参数设定方法，其特征在于，

所述根据采集的数据构建相应向量的方法包括：

构建供暖参数向量和系数向量；

所述供暖参数向量包为：x＝(x⁽¹⁾,x⁽²⁾,x⁽³⁾,x⁽⁴⁾)；

其中，x⁽¹⁾为用户家庭的平均年龄；x⁽²⁾为当日外部平均温度；x⁽³⁾为当地纬度；x⁽⁴⁾为当前设定供暖温度；

所述系数向量为：

其中，

为用户家庭的平均年龄系数；

为当日外部平均温度系数；

为当地纬度系数；

为当前设定供暖温度系数；j＝1,2,3，当j＝1时，表示温度偏高对应的类别，当j＝2时表示温度偏低对应的类别，当j＝3表示温度正常对应的类别。

4.如权利要求3所述的智能供热系统温度参数设定方法，其特征在于，

所述根据相应向量构建温度参数设定模型的方法包括：

所述温度参数设定模型包括：

损失函数J(w)：

其中，1(y⁽ⁱ⁾＝j)为若y⁽ⁱ⁾属于j的类别，该式为1，否则为0；T为转置；x⁽ⁱ⁾为第i个样本的供暖参数向量；

为损失函数中的中间量；m为样本数；

根据梯度下降法最小化损失函数，以获取

其中，α表示步长；

为梯度最小时所获得的w_j。

5.如权利要求4所述的智能供热系统温度参数设定方法，其特征在于，

所述根据温度参数设定模型获取温度参数的方法包括：

步骤S1，设置K和当前温度t_c；

步骤S2，令

则，

其中，η_j为中间量；

为系数向量为

时用户家庭的平均年龄系数；

为系数向量为

时当日外部平均温度系数；

为系数向量为

时当地纬度系数；

为系数向量为

时当前设定供暖温度系数；P_j(t_c)为t_c温度下，属于各个j类别的概率；

步骤S3，令，

当c＝3时，t_c＝>T_K，K+1＝>K；T_K为对应于温度正常的温度值；

步骤S4，设置当前温度t_c增加1度后重复步骤S1至步骤S3，当前温度t_c直至达到25摄氏度；

步骤S5，当有N个T_K时，最终用户供暖温度对应的温度参数为：

其中，T_L为温度参数。

6.一种智能供热系统温度参数设定系统，其特征在于，包括：

服务器和若干用户节点；

所述服务器适于生成各用户节点的温度参数，并发送至相应用户节点；

所述用户节点适于根据温度参数调节室内温度。

7.如权利要求6所述的智能供热系统温度参数设定系统，其特征在于，

所述服务器适于采用如权利要求1-5任一项所述的智能供热系统温度参数设定方法获取各用户节点的温度参数。

8.如权利要求6所述的智能供热系统温度参数设定系统，其特征在于，

所述用户节点包括：处理器模块，以及与该处理器模块连接的温度传感器模块、阀门、散热器和通信模块；

所述处理器模块适于通过所述通信模块接收所述服务器发送的温度参数；

所述温度传感器适于检测室内温度；

所述处理器模块适于根据室内温度和温度参数控制阀门的开度调节供热媒介的流量，同时控制所述散热器的散热量，以调节室内温度至温度参数对应的温度。

9.如权利要求6所述的智能供热系统温度参数设定系统，其特征在于，

所述智能供热系统温度参数设定系统还包括：网关；

所述网关适于接收所述服务器发送的各用户节点的温度参数，并将温度参数转发至相应的用户节点。

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