CN115983835B - 一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，涉及无线加热耗能分析领域；本发明是通过采集加热时段过程中设备耗能参数信息和设备环境参数信息，还将无线加热设备进行标记，通过标记的序号将采集的无线加热设备信息进行排序并生成设备标签坐标；通过先对设备耗能参数信息进行耗能分析并生成预警划分集合和警报划分集合，通过警报划分集合编辑对应的能耗警报文本，再通过耗能分析服务器将能耗警报文本发送给对应检修人员的手机终端上，实现不同无线终端耗能异常监管以及匹配对应的检修人员，实现精准化匹配对口的检修人员。

Description

一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统

技术领域

本发明涉及无线加热耗能分析领域，尤其涉及一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统。

背景技术

近年来，无线加热技术逐渐成熟，越来越多的进入商用、民用领域，无线加热技术源于无线电能传输技术，在现有的无线加热设备生产企业中，虽生产的无线加热设备多种多样，但其无法通过一种或一类维护人员对无线加热设备进行维护，同时由于无线加热设备的使用区域环境不同，易造成无线加热设备在加热受热体的过程中加热时间会变长或变短，能耗也会产生相应的波动，这样导致无线加热设备的加热时间精度会大大下降；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于：通过维修不同无线加热设备的维修人员注册，再采集加热时段过程中设备耗能参数信息和设备环境参数信息，还将无线加热设备进行标记，通过标记的序号将采集的无线加热设备信息进行排序并生成设备标签坐标；通过先对设备耗能参数信息进行耗能分析并生成预警划分集合和警报划分集合，通过警报划分集合编辑对应的能耗警报文本，再通过耗能分析服务器将能耗警报文本发送给对应检修人员的手机终端上，实现不同无线终端耗能异常监管以及匹配对应的检修人员，实现精准化匹配对口的检修人员，实现功耗异常时的精准定位和精准化维修的功能；

还通过分析解压打包预警划分集合的待分析检测包，再将其内数据结合设备环境差异值进行大数据量化，生成对应不同设备不同环境下的温度能耗补偿值，并对应的无线加热设备进行功耗补偿，保证无线加热设备加热过程中的使受热体在不同环境下还处恒定加热时间的状态，实现精准化可根据环境状态进行成长性供能。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，包括无线加热设备，无线加热设备基于物联网通信连接有耗能分析服务器，耗能分析服务器信号连接有设备采集单元；耗能分析服务器包括数据储存单元、耗能分析单元、反馈深化单元和执行控制单元；

设备采集单元采集加热时段过程中设备耗能参数信息和设备环境参数信息，还将无线加热设备进行标记，通过标记的序号将采集的无线加热设备信息进行排序并生成设备标签坐标；还将设备标签坐标发送给数据储存单元储存；

耗能分析单元获取预设时间段内的设备标签坐标，再提取预设时间段内所有设备耗能参数信息并对其进行耗能分析，生成预警划分集合和警报划分集合，且将预警划分集合发送给数据储存单元储存，还将警报划分集合内数据的均值及其内的无线加热设备的序号发送给执行控制单元；执行控制单元用于接收上述信息并编辑能耗警报文本，还将能耗警报文本通过耗能分析服务器分别对应发送到检修人员的手机终端；

反馈深化单元用于检测数据储存单元内储存的预警划分集合的储存量，当预警划分集合的储存量达到预设储存值时，则控制数据储存单元对其进行打包并获取生成待分析检测包，且将数据储存单元内的原始数据进行删除；同时通过数据储存单元提取与待分析检测包内数据对应的设备环境参数信息；再将设备环境参数信息进行归一化处理生成设备环境差异值，且将设备环境差异值与待分析检测包内数据进行整合化分析生成温度能耗补偿值；且将温度能耗补偿值发送给执行控制单元；执行控制单元用于接收温度能耗补偿值并控制无线加热设备进行温度补偿操作处理。

进一步的，设备耗能参数信息由设备的加热时段、设备的能源消耗和受热体的加热温度构成，设备环境参数信息为在此加热时段过程中设备的外部环境均温、设备的加热面板均温、设备的外部环境均湿和设备的内部环境均湿。

进一步的，耗能分析单元的耗能分析的具体过程如下：

获取数据储存单元预设时间段内的设备标签坐标，将设备耗能参数信息内的设备的加热时段、设备的能源消耗和受热体的加热温度经量化公式处理生成耗能均温；耗能均温表示每瞬时耗能与瞬时加热的比值；

还将耗能均温与预设区间进行比较：当耗能均温小于预设区间的最小值时，则不产生控制信号，当耗能均温大于预设区间时，则生成警报信号，反之，则生成预警信号；

且分别统计警报信号对应的耗能均温并构建警报划分集合；分别统计预警信号对应的耗能均温并构建预警划分集合。

进一步的，能耗警报文本的具体生成过程如下：

执行控制单元接收到警报划分集合后，当警报划分集合为空集时，则不编辑能耗警报文本；当警报划分集合不为空集时，则对警报划分集合内同设备的耗能均温再次平均并生成警报均值，且将警报均值进行从大到小排序，将重新排序的无线加热设备结合对应计算的最终均值编辑能耗警报文本；

其无线加热设备的序号越靠前，则说明其耗能异常越严重，优先级别越高。

进一步的，反馈深化单元的归一化处理的具体工作过程如下：

将设备环境参数信息内的设备的外部环境均温、设备的加热面板均温、设备的外部环境均湿和设备的内部环境均湿进行归一化公式处理计算得到环境差异值；归一化公式具体为A=e1*|D1-D2|+e2*|S1-S2|，其中设备的外部环境均温为D1、设备的加热面板均温为D2、设备的外部环境均湿为S1和设备的内部环境湿S2，且e1和e2均为权重值，权重值使模拟计算的结果更加的接近真实值，e1+e2=1；再获取同设备若干环境差异值的标准差值和均值，再将环境差异值的标准差值和均值进行比较平均得到设备环境差异值。

进一步的，反馈深化单元的整合化分析的具体工作过程如下：

将待分析检测包进行解压后将其内的耗能均温分别与预设区间的最小值进行相减后，提取同设备下相减差值并计算得到其标准差值和平均值，且将标准差值和平均值进行相比计算得到耗能基准值；再提取与耗能基准值匹配的设备环境差异值，将耗能基准值与设备环境差异值分别标记为P和Q，再实时通过设备采集单元提取实时的设备环境参数信息，且经公式B=e1*（D1-D2）+e2*（S1-S2），得到实时环境差异值B，且将实时环境差异值B与0进行比较，当B＞0时，则经公式C1=k1*P/（k2*Q），得到正转换值C1；当B≤0时，C2=k3*P/（k4*Q*|B|）得到负转换值C2；其中k1、k2、k3和k4均为转换因子，C1和C2的取值范围均在为小数。

进一步的，温度补偿操作处理具体为：接收正转换值C1或负转换值C2，获取实时能源消耗增加正转换值C1的倍数或者减少负转换值C2的倍数后，并生成正温度能耗补偿值或负温度能耗补偿值，通过生成的正温度能耗补偿值或负温度能耗补偿值调整加热受热体并使其加热时间恒定。

进一步的，耗能分析服务器还信号连接有登录注册单元，登录注册单元用于检修人员通过手机终端提交注册信息进行注册并将注册成功的注册信息发送至服务器内存储，将注册成功的检修人员标记为注册人员；同时将注册成功的时刻标记为注册人员的注册时间，其中，注册信息包括姓名、年龄、手机号码和维修设备。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明是通过维修不同无线加热设备的维修人员注册，再采集加热时段过程中设备耗能参数信息和设备环境参数信息，还将无线加热设备进行标记，通过标记的序号将采集的无线加热设备信息进行排序并生成设备标签坐标；通过先对设备耗能参数信息进行耗能分析并生成预警划分集合和警报划分集合，通过警报划分集合编辑对应的能耗警报文本，再通过耗能分析服务器将能耗警报文本发送给对应检修人员的手机终端上，实现不同无线终端耗能异常监管以及匹配对应的检修人员，实现精准化匹配对口的检修人员，实现功耗异常时的精准定位和精准化维修的功能，还通过分析解压打包预警划分集合的待分析检测包，再将其内数据结合设备环境差异值进行大数据量化，生成对应不同设备不同环境下的温度能耗补偿值，并对应的无线加热设备进行功耗补偿，保证无线加热设备加热过程中的使受热体在不同环境下还处恒定加热时间的状态，实现精准化可根据环境状态进行成长性供能。

附图说明

图1示出了本发明的流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围；

实施例1：

如图1所示，一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，包括无线加热设备，无线加热设备基于物联网通信连接有耗能分析服务器和登录注册单元，耗能分析服务器信号连接有设备采集单元；耗能分析服务器包括数据储存单元、耗能分析单元、反馈深化单元和执行控制单元；

本发明的工作过程及原理如下：

步骤一：登录注册单元用于检修人员通过手机终端提交注册信息进行注册并将注册成功的注册信息发送至服务器内存储，将注册成功的检修人员标记为注册人员；同时将注册成功的时刻标记为注册人员的注册时间，其中，注册信息包括姓名、年龄、手机号码和维修设备；

步骤二：设备采集单元采集加热时段过程中设备耗能参数信息和设备环境参数信息，还将无线加热设备标记为X，通过标记的序号将采集的无线加热设备信息进行排序并生成设备标签坐标（xi，yi）；还将设备标签坐标发送给数据储存单元储存；其中xi表示设备耗能参数信息，yi表示设备环境参数信息；i为1、2、3、……、n；n表示信息的数量；X则表示无线加热设备的序号，X、n均为正整数；

设备耗能参数信息由设备的加热时段、设备的能源消耗和受热体的加热温度构成，设备环境参数信息为在此加热时段过程中设备的外部环境均温、设备的加热面板均温、设备的外部环境均湿和设备的内部环境均湿；外部温度和湿度越高，则需要对受热体的加热温度的时间相对减少，这个减少是随受热体的加热体积、导热材料等变化，因此本发明中受热体的加热体积、导热材料等均为已知材料，当外部温度和湿度越低，则受热体的加热温度时间会延长；

步骤三：耗能分析单元获取预设时间段内的设备标签坐标，再提取预设时间段内所有设备耗能参数信息并获取数据储存单元预设时间段内的设备标签坐标，将设备耗能参数信息内的设备的加热时段、设备的能源消耗和受热体的加热温度经量化公式处理生成耗能均温；耗能均温表示每瞬时耗能与瞬时加热的比值；

其中设备的加热时段为Ti、设备的能源消耗为Yi和受热体的加热温度为Qi，xi表示为（Ti、Yi、Qi）；

量化公式具体为：

①均时耗能：W1=Yi/Ti；

②均时加热：W2=Qi/Ti；

③耗能均温：W3=W1/W2；

还将耗能均温与预设区间进行比较：当耗能均温小于预设区间的最小值时，则不产生控制信号，设备正常运行，无需对其进行进一步处理，当耗能均温大于预设区间时，则生成警报信号，反之，则生成预警信号；

分别统计警报信号对应的耗能均温并构建警报划分集合；分别统计预警信号对应的耗能均温并构建预警划分集合；同步地将预警划分集合发送给数据储存单元储存，还将警报划分集合内数据的均值及其内的无线加热设备的序号发送给执行控制单元；

步骤四：执行控制单元接收到警报划分集合后，当警报划分集合为空集时，则不编辑能耗警报文本；当警报划分集合不为空集时，则对警报划分集合内同设备的耗能均温再次平均并生成警报均值，且将警报均值进行从大到小排序，再将重新排序无线加热设备结合对应计算的最终均值编辑能耗警报文本；

还将能耗警报文本通过耗能分析服务器分别发送给对应的检修人员的手机终端；当对应无线设备的检修人员看到能耗警报文本后，得到无线加热设备的序号及其对应警报均值，从最大警报均值开始对无线加热设备进行维护，通过预标记的序号定位无线加热设备的位置并匹配到对应维护人员实现精准维护；

步骤五：反馈深化单元用于检测数据储存单元内储存的预警划分集合的储存量，当预警划分集合的储存量达到预设储存值时，则控制数据储存单元对其进行打包并获取生成待分析检测包，且将数据储存单元内的原始数据进行删除；同时通过数据储存单元提取与待分析检测包内数据对应的设备环境参数信息；再将设备环境参数信息进行归一化处理生成设备环境差异值；

归一化处理的具体过程如下：

将设备环境参数信息内的设备的外部环境均温、设备的加热面板均温、设备的外部环境均湿和设备的内部环境均湿进行归一化公式处理计算得到环境差异值；归一化公式具体为A=e1*|D1-D2|+e2*|S1-S2|，其中设备的外部环境均温为D1、设备的加热面板均温为D2、设备的外部环境均湿为S1和设备的内部环境湿S2，且e1和e2均为权重值，权重值使模拟计算的结果更加的接近真实值，e1+e2=1；再获取同设备若干环境差异值的标准差值和均值，再将环境差异值的标准差值和均值进行比较平均得到设备环境差异值；

再将设备环境差异值与待分析检测包内数据进行整合化分析生成温度能耗补偿值；

整合化分析的具体过程如下：

将待分析检测包进行解压后将其内的耗能均温分别与预设区间的最小值进行相减后，提取同设备下相减差值并计算得到其标准差值和平均值，且将标准差值和平均值进行相比计算得到耗能基准值；再提取与耗能基准值匹配的设备环境差异值，将耗能基准值与设备环境差异值分别标记为P和Q，再实时通过设备采集单元提取实时的设备环境参数信息，且经公式B=e1*（D1-D2）+e2*（S1-S2），得到实时环境差异值B，且将实时环境差异值B与0进行比较，当B＞0时，则经公式C1=k1*P/（k2*Q），得到正转换值C1；当B≤0时，C2=k3*P/（k4*Q*|B|）得到负转换值C2，其中k1、k2、k3和k4均为转换因子，转换因子使计算模拟的结果更加的接近真实值；C1和C2的取值范围均在为小数，通过正转换值C1和负转换值C2生成对应的温度能耗补偿值；

且将温度能耗补偿值发送给执行控制单元；

步骤六：执行控制单元接收正转换值C1或负转换值C2后，通过设备采集单元获取实时能源消耗增加正转换值C1的倍数或者减少负转换值C2的倍数后，并生成正温度能耗补偿值或负温度能耗补偿值，通过生成的正温度能耗补偿值或负温度能耗补偿值调整加热受热体并使其加热时间恒定，实现加热时间的精准控制；上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置；且上述的相应采集权限均得到用户同意后才进行采集并处理监管；

综合上述技术方案，本发明是通过维修不同无线加热设备的维修人员注册，再采集加热时段过程中设备耗能参数信息和设备环境参数信息，还将无线加热设备进行标记，通过标记的序号将采集的无线加热设备信息进行排序并生成设备标签坐标；通过先对设备耗能参数信息进行耗能分析并生成预警划分集合和警报划分集合，通过警报划分集合编辑对应的能耗警报文本，再通过耗能分析服务器将能耗警报文本发送给对应检修人员的手机终端上，实现不同无线终端耗能异常监管以及匹配对应的检修人员，实现精准化匹配对口的检修人员，实现功耗异常时的精准定位和精准化维修的功能，还通过分析解压打包预警划分集合的待分析检测包，再将其内数据结合设备环境差异值进行大数据量化，生成对应不同设备不同环境下的温度能耗补偿值，并对应的无线加热设备进行功耗补偿，保证无线加热设备加热过程中的使受热体在不同环境下还处恒定加热时间的状态，实现精准化可根据环境状态进行成长性供能。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件，或者计算机软件和电子硬件的结合来实现；这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件；专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围；

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，其特征在于，包括无线加热设备，无线加热设备基于物联网通信连接有耗能分析服务器，耗能分析服务器信号连接有设备采集单元；耗能分析服务器包括数据储存单元、耗能分析单元、反馈深化单元和执行控制单元；

设备采集单元采集加热时段过程中设备耗能参数信息和设备环境参数信息，还将无线加热设备进行标记，通过标记的序号将采集的无线加热设备信息进行排序并生成设备标签坐标；还将设备标签坐标发送给数据储存单元储存；

耗能分析单元获取预设时间段内的设备标签坐标，再提取预设时间段内所有设备耗能参数信息并对其进行耗能分析，生成预警划分集合和警报划分集合，且将预警划分集合发送给数据储存单元储存，还将警报划分集合内数据的均值及其内的无线加热设备的序号发送给执行控制单元；执行控制单元用于接收上述信息并编辑能耗警报文本，还将能耗警报文本通过耗能分析服务器分别发送到对应的检修人员的手机终端；

反馈深化单元用于检测数据储存单元内储存的预警划分集合的储存量，当预警划分集合的储存量达到预设储存值时，则控制数据储存单元对其进行打包并获取生成待分析检测包，且将数据储存单元内的原始数据进行删除；同时通过数据储存单元提取与待分析检测包内数据对应的设备环境参数信息；再将设备环境参数信息进行归一化处理生成设备环境差异值，且将设备环境差异值与待分析检测包内数据进行整合化分析生成温度能耗补偿值；且将温度能耗补偿值发送给执行控制单元；执行控制单元用于接收温度能耗补偿值并控制无线加热设备进行温度补偿操作处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，其特征在于，设备耗能参数信息由设备的加热时段、设备的能源消耗和受热体的加热温度构成，设备环境参数信息为在此加热时段过程中设备的外部环境均温、设备的加热面板均温、设备的外部环境均湿和设备的内部环境均湿。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，其特征在于，耗能分析单元的耗能分析的具体过程如下：

获取数据储存单元预设时间段内的设备标签坐标，将设备耗能参数信息内的设备的加热时段、设备的能源消耗和受热体的加热温度经量化公式处理生成耗能均温；耗能均温表示每瞬时耗能与瞬时加热的比值；

还将耗能均温与预设区间进行比较：当耗能均温小于预设区间的最小值时，则不产生控制信号，当耗能均温大于预设区间时，则生成警报信号，反之，则生成预警信号；

且分别统计警报信号对应的耗能均温并构建警报划分集合；分别统计预警信号对应的耗能均温并构建预警划分集合。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，其特征在于，能耗警报文本的具体生成过程如下：

执行控制单元接收到警报划分集合后，当警报划分集合为空集时，则不编辑能耗警报文本；当警报划分集合不为空集时，则对警报划分集合内同设备的耗能均温再次平均并生成警报均值，且将警报均值进行从大到小排序，将重新排序的无线加热设备结合对应计算的最终均值编辑能耗警报文本；

其无线加热设备的序号越靠前，则说明其耗能异常越严重，优先级别越高。

5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，其特征在于，反馈深化单元的归一化处理的具体工作过程如下：

将设备环境参数信息内的设备的外部环境均温、设备的加热面板均温、设备的外部环境均湿和设备的内部环境均湿进行归一化公式处理计算得到环境差异值；归一化公式具体为A=e1*|D1-D2|+e2*|S1-S2|，其中设备的外部环境均温为D1、设备的加热面板均温为D2、设备的外部环境均湿为S1和设备的内部环境湿S2，且e1和e2均为权重值，权重值使模拟计算的结果更加的接近真实值，e1+e2=1；再获取同设备若干环境差异值的标准差值和均值，再将环境差异值的标准差值和均值进行比较平均得到设备环境差异值。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，其特征在于，反馈深化单元的整合化分析的具体工作过程如下：

将待分析检测包进行解压后将其内的耗能均温分别与预设区间的最小值进行相减后，提取同设备下相减差值并计算得到其标准差值和平均值，且将标准差值和平均值进行相比计算得到耗能基准值；再提取与耗能基准值匹配的设备环境差异值，将耗能基准值与设备环境差异值分别标记为P和Q，再实时通过设备采集单元提取实时的设备环境参数信息，且经公式B=e1*（D1-D2）+e2*（S1-S2），得到实时环境差异值B，且将实时环境差异值B与0进行比较，当B＞0时，则经公式C1=k1*P/（k2*Q），得到正转换值C1；当B≤0时，C2=k3*P/（k4*Q*|B|）得到负转换值C2；其中k1、k2、k3和k4均为转换因子，C1和C2的取值范围均为小数。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，其特征在于，温度补偿操作处理具体为：接收正转换值C1或负转换值C2，获取实时能源消耗增加正转换值C1的倍数或者减少负转换值C2的倍数后，并生成正温度能耗补偿值或负温度能耗补偿值，通过生成的正温度能耗补偿值或负温度能耗补偿值调整加热受热体并使其加热时间恒定。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的无线加热耗能分析监管系统，其特征在于，耗能分析服务器还信号连接有登录注册单元，登录注册单元用于检修人员通过手机终端提交注册信息进行注册并将注册成功的注册信息发送至服务器内存储，将注册成功的检修人员标记为注册人员；同时将注册成功的时刻标记为注册人员的注册时间，其中，注册信息包括姓名、年龄、手机号码和维修设备。