CN113820979A - 一种基于iot技术的用能系统节能策略云平台 - Google Patents

一种基于iot技术的用能系统节能策略云平台 Download PDF

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CN113820979A CN202111074925.7A CN202111074925A CN113820979A CN 113820979 A CN113820979 A CN 113820979A CN 202111074925 A CN202111074925 A CN 202111074925A CN 113820979 A CN113820979 A CN 113820979A
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孙志敏
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Abstract

本发明提供了一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台，包括控制指令获取模块、节能策略云存储模块、环境参数获取模块和节能策略运行模块；所述控制指令获取模块用于获取用户的控制指令，并将所述控制指令传输至所述节能策略获取模块；所述节能策略云存储模块用于对所述控制指令进行分析，匹配所述控制指令对应的节能策略；所述环境参数获取模块用于获取耗电设备运行环境的环境参数；所述节能策略运行模块用于基于所述环境参数和所述节能策略，对耗电设备进行控制。本发明利于根据不同区域的运行环境参数对该区域的用电设备的运行参数进行针对性的调节处理，能够避免统一对所有的耗电设备进行调节处理，有利于节约能源。

Description

一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台
技术领域
本发明涉及节能领域，尤其涉及一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台。
背景技术
现有的节能策略一般通过对多设备进行联动开启或关闭等实现，缺少对实际场景中的环境参数的获取和应用，节能效果不够好。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台，包括控制指令获取模块、节能策略云存储模块、环境参数获取模块和节能策略运行模块；
所述控制指令获取模块用于获取用户的控制指令，并将所述控制指令传输至所述节能策略获取模块；
所述节能策略云存储模块用于对所述控制指令进行分析，匹配所述控制指令对应的节能策略；
所述环境参数获取模块用于获取耗电设备运行环境的环境参数；
所述节能策略运行模块用于基于所述环境参数和所述节能策略，对耗电设备进行控制。
优选地，所述控制指令包括语音指令或文字指令；
所述语音指令通过麦克风获取；
所述文字指令通过文本框获取，所述文本框用于用户输入文字指令。
优选地，对所述控制指令进行分析，匹配所述控制指令对应的节能策略，包括：
若所述控制指令为语音指令，则对所述语音指令进行语音识别，将其转换为文本指令；
对于文本指令，对所述文本指令进行语义分析，从预设的控制指令库中获取与所述文本指令相似度最高的预设指令；
获取所述预设指令对应的节能策略。
优选地，所述环境参数获取模块包括数据获取单元和数据传输单元；
所述数据获取单元用于通过无线传感器节点获取耗电设备运行环境的环境参数；
所述数据传输单元用于将所述环境参数传输至所述节能策略运行模块。
优选地，所述节能策略包括耗电设备ID和耗电设备对应的运行参数；
所述环境参数包括温度、湿度和光照强度。
优选地，所述基于所述环境参数和所述节能策略，对耗电设备进行控制，包括：
判断所述环境参数是否处于预期的数值区间，若否，则对与所述环境参数相关的耗电设备的运行参数进行调节，并将调节后的运行参数发送至所述耗电设备；
若是，则不对运行参数进行调节。
本发明的节能策略能够根据用电设备的运行环境参数对用电设备的运行参数进行实时的调节处理，有利于根据不同区域的运行环境参数对该区域的用电设备的运行参数进行针对性的调节处理，能够避免统一对所有的耗电设备进行调节处理，有利于节约能源。同时本发明预先生成了各种类型的预设指令，当用户输入控制指令时，只需要通过相似度来进行匹配，获取相应的节能策越即可，用户并不需要知道具体怎么对耗电设备进行调节，只需要输入控制指令即能实现节能调控，有利于简化节能策略的制定过程，提升用户体验。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台的一种示例性实施例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示的一种实施例，本发明提供了一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台，包括拍
包括控制指令获取模块、节能策略云存储模块、环境参数获取模块和节能策略运行模块；
所述控制指令获取模块用于获取用户的控制指令，并将所述控制指令传输至所述节能策略获取模块；
所述节能策略云存储模块用于对所述控制指令进行分析，匹配所述控制指令对应的节能策略；
所述环境参数获取模块用于获取耗电设备运行环境的环境参数；
所述节能策略运行模块用于基于所述环境参数和所述节能策略，对耗电设备进行控制。
本发明的节能策略能够根据用电设备的运行环境参数对用电设备的运行参数进行实时的调节处理，有利于根据不同区域的运行环境参数对该区域的用电设备的运行参数进行针对性的调节处理，能够避免统一对所有的耗电设备进行调节处理，有利于节约能源。同时本发明预先生成了各种类型的预设指令，当用户输入控制指令时，只需要通过相似度来进行匹配，获取相应的节能策越即可，用户并不需要知道具体怎么对耗电设备进行调节，只需要输入控制指令即能实现节能调控，有利于简化节能策略的制定过程，提升用户体验。
现有的节能策略一般是以联动控制为主，以多设备同时进行开启或关闭等简单指令为主，节能策略在制定的过程中，往往需要用户输入控制表达式来进行实现，操作过程复杂、专业要求高，显然不利于用户实现对耗电设备的节能控制。而且用户一般也不知道需要对哪些设备进行控制。
优选地，所述控制指令包括语音指令或文字指令；
所述语音指令通过麦克风获取；
所述文字指令通过文本框获取，所述文本框用于用户输入文字指令。
语音指令或文字指令能够简化用户对节能策略的预期要求的输入过程，如果像传统的控制过程，用户需要输入相应的控制表达式来实现，专业要求过高。
优选地，对所述控制指令进行分析，匹配所述控制指令对应的节能策略，包括：
若所述控制指令为语音指令，则对所述语音指令进行语音识别，将其转换为文本指令；
对于文本指令，对所述文本指令进行语义分析，从预设的控制指令库中获取与所述文本指令相似度最高的预设指令；
获取所述预设指令对应的节能策略。
具体的，在本发明中，已经事先根据不同的预设指令生成了不同的节能策略，这些节能策略都是通过AI进行建模的。预设指令是有代表性的指令，例如空调开到27°，温度调到到27°，空调制冷27°，等类似的文本指令，他们之间的相似度也非常高，都可以用“空调，27°”这种预设指令代替，
然后，对于节能策略，主要是考虑文本指令涉及的耗电设备，例如，在温度的调节过程中，耗电设备包括冷冻泵、风机、散热水塔、冷却泵、冷凝器、蒸发器等耗电设备；这些设备在节能策略中都有相应的运行参数，例如运行功率等。
节能策略主要是在实现用户的控制指令的前提下，尽可能地使所有相关的耗电设备的总耗电量最小化。
例如，可以根据建筑的局部区域的人流量、温度、湿度、主机负载等对冷冻泵、风机、散热水塔、冷却泵、冷凝器、蒸发器等耗电设备的运行数量和运行功率进行控制，在人流量大、温度高、湿度高的区域，则耗电设备的运行数量比较多和运行功率也比较大，在人流量小、温度低、湿度低的区域，则耗电设备的运行数量比较少和运行功率也比较小。
优选地，所述对所述语音指令进行语音识别，将其转换为文本指令，包括：
对所述语音指令进行滤波处理，获得滤波后的语音指令；
将所述滤波后的语音指令输入到预设的语音识别神经网络模型中进行语音识别处理，将所述滤波后的语音指令转换为文本指令。
具体的，滤波处理有利于降低语音中的噪声含量，从而提高将语音输入到神经网络模型中进行识别的成功率，进而提高本发明对于节能策略匹配的成功率。
优选地，所述对所述语音指令进行滤波处理，获得滤波后的语音指令，包括：
对所述语音指令进行分帧处理，将所述语音指令划分为多个帧的语音信号；
对于每一帧的语音信号，采用滤波窗口对其进行滤波处理：
对于滤波窗口内的语音信号，对其进行小波变换处理，将其分成高频小波信号和低频小波信号；
对高频小波信号，采用如下方式进行处理：
Figure BDA0003261765570000041
其中，hfsg(d)和chfsg(d)分别表示处理前的第d个高频小波信号和处理后的第d个高频小波信号，ath和bth分别表示预设的第一判断参数和第二判断参数，hs(hfsg(d))表示取值函数，若|hfsg(d)|小于0，则hs(hfsg(d))为-1，若hfsg(d)|等于0，则hs(hfsg(d))为0，若|hfsg(d)大于0，则hs(hfsg(d))为1，sg表示预设的控制参数，sg∈(0.2,0.8)，sc表示预设的常数参数，jtval表示滤波窗口内的高频小波信号的最大值；sth表示控制阈值；
将低频小波信号和处理后的高频小波信号进行重构，获得滤波后的语音信号；
将所有帧的语音信号进行上述滤波处理后，拼接成滤波后的语音指令。
本发明上述实施方式，在对语音指令进行滤波处理时，通过将语音指令划分成多个帧的语音信号，然后分别对每个帧的语音信号进行滤波处理后获得滤波后的语音指令，有利益降低输入到语音识别模型中的语音指令中的噪声的含量。具体的，在语音信号进行处理时，先将其分成高频信号和低频信号，然后通过设置判断参数来为不同情况下的高频信号自适应的选取不同的处理函数进行滤波处理，有效地增强了处理函数的针对性，从而提升滤波结果的准确性。
优选地，所述控制阈值通过如下方式获取：
Figure BDA0003261765570000051
其中，sa和sb分别表示预设的两个处理系数，sa∈(0.51,0.61)，sb∈(0.41,0.51)，zd(hfsg(d))表示取{hfsg(d)}的最小值，ad{hfsg(d)}表示取{hfsg(d)}的中值，C表示常数参数，
Figure BDA0003261765570000052
在上述实施例中，控制阈值能够随着高频小波信号进行自适应变化，有利于获得准确的控制阈值，控制滤波的程度，避免滤波过度造成信号损失。
优选地，所述环境参数获取模块包括数据获取单元和数据传输单元；
所述数据获取单元用于通过无线传感器节点获取耗电设备运行环境的环境参数；
所述数据传输单元用于将所述环境参数传输至所述节能策略运行模块。
优选地，所述数据传输单元用于将所述环境参数传输至所述节能策略运行模块，包括：
判断所述环境参数是否为异常参数，若是，则将所述环境参数进行丢弃，若否，则将所述环境参数发送至所述所述节能策略运行模块；
通过如下方式判断环境参数是否为异常参数：
对于无线传感器节点A在Q时刻获取的环境参数D(A,Q)，计算其误差系数：
Figure BDA0003261765570000053
其中，kcidx(A,Q)表示无线传感器节点A在Q时刻获取的环境参数的误差系数，nbA表示处于以无线传感器节点A为中心的，半径为R的范围内的其它无线传感器节点的集合，locat(A,B)表示无线传感器节点A和B之间的通信延时，D(B,Q)表示无线传感器节点B在Q时刻获取的环境参数，WQ2表示nbA中的所有元素与无线传感器节点A之间的通信延时的方差，
Figure BDA0003261765570000061
numofnbA表示nbA中的所有元素的总数，
判断kcidx(A,Q)是否大于预设的误差阈值，若是，则表示D(A,Q)为异常参数，若否，则表示D(A,Q)不是异常参数。
本发明上述实施方式，在将环境参数传输至节能策略运行模块之前，先对环境参数是否为正常的参数进行了判断，在判断的过程中，本发明并不是简单地将环境参数与某个阈值进行比较，而是计算了环境参数的误差系数，然后将误差系数与误差阈值进行比较，从而判断环境参数是否为正常参数，这种设置方式，有利于避免由于传感器老化带来的判断错误的问题。申请人发现，对于某个区域内的环境参数，不同的无线传感器节点获得的结果虽然会有差异，但是由于位置比较接近，因此差异不会太大，因此，利用传感器节点之间的传输延时和采集的环境参数的差异，能够由周围的无线传感器节点生成一个虚拟的环境参数与无线传感器节点A获取的环境参数进行比较，获得误差系数。这种设置方式，是基于无线传感器节点之间的差异来进行综合判断，并不是基于单一的无线传感器节点获取的环境参数进行判断，有利于提升判断的准确性。
优选地，所述节能策略包括耗电设备ID和耗电设备对应的运行参数；
所述环境参数包括温度、湿度和光照强度。
优选地，所述基于所述环境参数和所述节能策略，对耗电设备进行控制，包括：
判断所述环境参数是否处于预期的数值区间，若否，则对与所述环境参数相关的耗电设备的运行参数进行调节，并将调节后的运行参数发送至所述耗电设备；
若是，则不对运行参数进行调节。
例如，当监测到某个区域的光照强度不足时，通过调节与该区域相关的灯光的功率来对该区域进行亮度调节，但是由于一个区域可能存在多种灯光，因此，需要计算使得耗电最小，但是又能满足光照强度要求的调节方式，根据耗电设备的ID生成调节后的运行参数，耗电设备接收到调节后的运行参数后，根据运行参数对自身的状态进行调节。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台，其特征在于，包括控制指令获取模块、节能策略云存储模块、环境参数获取模块和节能策略运行模块；
所述控制指令获取模块用于获取用户的控制指令，并将所述控制指令传输至所述节能策略获取模块；
所述节能策略云存储模块用于对所述控制指令进行分析，匹配所述控制指令对应的节能策略；
所述环境参数获取模块用于获取耗电设备运行环境的环境参数；
所述节能策略运行模块用于基于所述环境参数和所述节能策略，对耗电设备进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台，其特征在于，所述控制指令包括语音指令或文字指令；
所述语音指令通过麦克风获取；
所述文字指令通过文本框获取，所述文本框用于用户输入文字指令。
3.根据权利要求2所述的一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台，其特征在于，对所述控制指令进行分析，匹配所述控制指令对应的节能策略，包括：
若所述控制指令为语音指令，则对所述语音指令进行语音识别，将其转换为文本指令；
对于文本指令，对所述文本指令进行语义分析，从预设的控制指令库中获取与所述文本指令相似度最高的预设指令；
获取所述预设指令对应的节能策略。
4.根据权利要求1所述的一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台，其特征在于，所述环境参数获取模块包括数据获取单元和数据传输单元；
所述数据获取单元用于通过无线传感器节点获取耗电设备运行环境的环境参数；
所述数据传输单元用于将所述环境参数传输至所述节能策略运行模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台，其特征在于，所述节能策略包括耗电设备ID和耗电设备对应的运行参数；
所述环境参数包括温度、湿度和光照强度。
6.根据权利要求5所述的一种基于IOT技术的用能系统节能策略云平台，其特征在于，所述基于所述环境参数和所述节能策略，对耗电设备进行控制，包括：
判断所述环境参数是否处于预期的数值区间，若否，则对与所述环境参数相关的耗电设备的运行参数进行调节，并将调节后的运行参数发送至所述耗电设备；
若是，则不对运行参数进行调节。
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