CN116664087B - 一种能源综合管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能源综合管理系统，尤其涉及能源管理技术领域，包括：能源获取模块，用以获取农业用电区域内农业能源设备提供的电能，存储分析模块，用以分析电能转化装置提供的电能的存储方式；控制模块，用以控制热能装置和机械能装置的能量转化，还用以分析每日动物排泄物量；能源转化模块，用以统计沼气池的动物排泄物总量，计算沼气产量，对电能转化装置的工作状态进行控制；调整模块，用以对电能存储装置的电能存储阈值进行优化，还用以对沼气产量的计算过程进行调整，还用以对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整。本发明实现了对农业用电区域内的能源的综合管理，提高了对能源管理方式的准确度，提高了能源管理效率。

Description

一种能源综合管理系统
技术领域
本发明涉及能源管理技术领域，尤其涉及一种能源综合管理系统。
背景技术
随着时代的发展，空气污染日益严重，这使得人们要需要增加对清洁能源的使用，沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体，沼气属于清洁能源，农业中人们可以把动物的排泄物、秸秆等生产废弃物经过微生物发酵产生沼气，使得人们需要一种能够对沼气和其他清洁能源的管理系统。
中国专利公开号：CN108388226A公开了一种农业监控及管理系统，包括控制器、大棚养殖单元、雨水净化器，所述控制器与大棚养殖单元和控制面板之间通过双向电性连接，且控制器的输入端与蓄电池组的输出端电性连接，所述控制器的输出端与雨水净化器的输入端电性连接，大棚养殖单元将家禽的排泄物作为原料提供给沼气池，沼气池将产出的沼液作为营养物回馈给大棚养殖单元，从而形成一套小型生态循环。该发明仅解决了对排泄物处理和对沼气的电能转化的问题，存在对能源的管理方式不准确、能源管理效率低的问题。
发明内容
为此，本发明提供一种能源综合管理系统，用以克服现有技术中对能源的管理方式不准确、能源管理效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种能源综合管理系统，包括：
能源获取模块，用以获取农业用电区域内电能转化装置提供的电能；
存储分析模块，用以根据电能转化装置提供的电能、电能存储参数和电能存储阈值分析电能转化装置提供的电能的存储方式；
控制模块，用以根据植物大棚的环境参数和动物养殖场的环境参数控制热能装置和机械能装置的能量转化，所述控制模块还用以对每日动物饲料量进行分析，以分析出每日动物排泄物量；
能源转化模块，用以根据每日动物排泄物量统计沼气池的动物排泄物总量，并计算沼气产量，所述能源转化模块还用以根据沼气用电能转化装置提供的电能的存储方式对沼气用电能转化装置的工作状态进行控制；
调整模块，用以根据沼气产量和沼气用电能转化装置的电能转化率对电能存储装置的电能存储阈值进行优化，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式，所述调整模块还用以根据沼气池的环境温度对沼气产量的计算过程进行调整，以调整沼气产量，所述调整模块还用以根据沼气池的环境参数对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式。
进一步地，所述存储分析模块将各电能转化装置提供的电能已存储量与各电能转化装置的电能提供量求和，并将其与电能存储阈值进行比对，并根据比对结果对电能转化装置提供的电能的存储方式进行分析，其中：
当ei+Ei≤Ei＇时，所述存储分析模块判定对该电能转化装置提供的电能进行存储，反之，所述存储分析模块判定不存储该电能转化装置提供的电能；
当e3+E3≤E3＇时，所述存储分析模块判定对沼气用电能转化装置提供的电能进行存储；
当e3+E3＞E3＇且E3≤E＇时，所述存储分析模块判定对沼气用电能转化装置提供的电能进行存储；
当e3+E3＞E3＇且E3＞E＇时，所述存储分析模块判定不存储各电能转化装置提供的电能；
其中，ei表示各电能转化装置提供的电能已存储量，i={1,2}，e1表示太阳能用电能转化装置提供的电能已存储量，e2表示风能用电能转化装置提供的电能已存储量，Ei表示各电能转化装置提供的电能提供量，E1表示太阳能用电能转化装置提供的电能提供量，E2表示风能用电能转化装置提供的电能提供量，Ei＇表示各电能转化装置提供的电能存储阈值，E1＇表示太阳能用电能转化装置提供的电能存储阈值，E2＇表示风能用电能转化装置提供的电能存储阈值，e3表示沼气用电能转化装置提供的电能已存储量，E3表示沼气用电能转化装置提供的电能提供量，E3＇表示沼气用电能转化装置提供的电能存储阈值，E＇表示电能存储装置的剩余存储量。
进一步地，所述控制模块设有第一控制单元，其用以将植物大棚的环境温度与植物大棚的预设温度进行比对，并根据比对结果对植物大棚内的热能装置的能量转化进行控制，其中：
当T1≠T1＇时，所述第一控制单元控制植物大棚内的热能装置进行热能转化；
当T1=T1＇时，所述第一控制单元不控制植物大棚内的热能装置；
所述第一控制单元在控制植物大棚内的热能装置进行热能转化时，设有热能转化公式如下：
Qj=Cj×Mj×(Tj-Tj＇)
Mj=ρj×Vj
当Qj大于0时，E1j=Q/(P冷/ωj)
当Qj小于0时，E2j=Q/(P热/ωj)
其中，j表示植物大棚和动物养殖场的编号，j={1,2}，Q1表示使植物大棚的环境温度与预设温度相等需要的热量，C1表示植物大棚内空气的比热容，M1表示植物大棚内空气的质量，T1表示植物大棚的环境温度，T1＇表示植物大棚的预设温度，12≤T1＇≤34，ρ1表示植物大棚内的空气密度，V1表示植物大棚的体积，E11表示控制植物大棚内的热能装置进行热能转化降低植物大棚内的温度消耗的电能，E21表示控制植物大棚内的热能装置进行热能转化提高植物大棚内的温度消耗的电能，P冷表示植物大棚内热能装置的制冷功率,P热表示植物大棚内热能装置的加热功率,ω1表示植物大棚内热能装置的能效比，2.6≤ω1≤3.6。
进一步地，所述第一控制单元还用以将植物大棚的环境湿度与植物大棚的预设湿度进行比对，并根据比对结果对植物大棚内的机械能装置的能量转化进行控制，其中：
当H1≠H1＇时，所述第一控制单元控制植物大棚内的机械能装置将电能转化为输送水分的机械能；
当H1=H1＇时，所述第一控制单元不控制植物大棚内的机械能装置；
所述第一控制单元在控制植物大棚内的机械能装置将电能转化为输送水分的机械能时，设有机械能转化公式如下：
V=(H＇-H)×(Ws-Wd)+Wd
E3=V/η水×P水
其中，V表示植物大棚的环境湿度满足预设条件需消耗的水量，H1＇表示植物大棚的预设湿度，0.5≤H1＇≤0.9，H1表示植物大棚的环境湿度，Ws表示土壤水饱和的重量，Wd表示土壤干重，E3表示使植物大棚内的机械能装置进行机械能转化需消耗的电能，η水表示植物大棚内的机械能装置的输水效率，P水表示植物大棚内的机械能装置的功率。
进一步地，所述控制模块设有第二控制单元，其用以将动物养殖场的环境湿度于动物养殖场的预设湿度进行比对，并根据比对结果对动物养殖场内的机械能装置的能量转化进行控制，其中：
当H2≠H2＇时，所述第二控制单元控制动物养殖场内的机械能装置将电能转化为雾化水分的机械能；
当H2=H2＇时，所述第二控制单元不控制动物养殖场内的机械能装置；
所述第二控制单元在计算动物养殖场内的机械能装置将电能转化为雾化水分的机械能时，设有机械能转化公式如下：
H绝=(H2＇-H2)×Hmax
E4=H绝×V动/η水＇×P水＇
其中，H绝表示动物养殖场需提升的绝对湿度，H2＇表示动物养殖场的湿度阈值，0.5≤H2＇≤0.8，H2表示动物养殖场的环境湿度，E4表示使动物养殖场内的机械能装置进行机械能转化需消耗的电能，V动表示动物养殖场的体积，η水＇表示物养殖场内的机械能装置的输水效率，P水＇表示物养殖场内的机械能装置的功率。
进一步地，所述能源转化模块设有统计单元，其用以对每日动物排泄物量进行统计，以计算沼气池的动物排泄物总量，所述统计单元设有统计公式如下：
其中，Z表示沼气池的动物排泄物总量，Zn表示最后一天的每日动物排泄物量，Z1表示第一天的每日动物排泄物量，Z2表示第二天的每日动物排泄物量，Zb表示转化为沼气的残渣量，α沼表示沼气的产生率。
进一步地，所述能源转化模块设有沼气计算单元，其用以根据沼气池的动物排泄物总量计算沼气产量，所述沼气计算单元设有沼气产量计算公式如下：
R=Z×α沼
其中，R表示沼气产量。
进一步地，所述调整模块设有存储优化单元，其用以根据沼气产量和沼气用电能转化装置的电能转化率对电能存储阈值进行优化，所述存储优化单元设有优化公式如下：
D3＇=E3＇-e3+R×α电
D2＇=E2＇-（D3＇-E3＇）/2
D1＇=E1＇-（D3＇-E3＇）/2
其中，D3＇表示优化后的沼气用电能转化装置提供的电能的存储阈值，D2＇表示优化后的风能用电能转化装置提供的电能的存储阈值，D1＇表示优化后的太阳能用电能转化装置提供的电能的存储阈值，α电表示沼气用电能转化装置的电能转化率。
进一步地，所述调整模块设有沼气调整单元，其用以根据沼气池的环境温度对沼气产量的计算过程进行调整，所述沼气调整单元设有沼气调整公式如下：
α沼＇=α沼×T3/T3＇
其中，α沼＇表示调整后的沼气的产生率，T3表示沼气池的环境温度，T3＇表示沼气池的温度阈值，20≤T3＇≤65。
进一步地，所述调整模块设有转化率调整单元，其用以根据沼气池的环境温度对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整，所述转化调整单元设有转化率调整公式如下：
α电＇=α机-C甲烷×M甲烷×(T3＇-T3)×η沼/(V甲烷×P沼)
V甲烷=V3×β
M甲烷=ρ甲烷×V甲烷
其中，α电＇表示调整后的沼气用电能转化装置的电能转化率，α机表示沼气用电能转化装置的总转化率，0.6≤α机≤0.9，C甲烷表示甲烷的比热容，M甲烷表示沼气池内甲烷的重量，η沼表示沼气用电能转化装置的机械效率，V甲烷表示沼气池内甲烷的体积，P沼表示沼气用电能转化装置的功率，V3表示沼气池的体积，β表示沼气池内的沼气浓度，ρ甲烷表示甲烷的密度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于通过所述能源获取模块对电能的获取，以实现了获取农业用电区域内农业能源设备提供的电能，从而提高了系统对电能管理的分析效率，通过所述能源获取模块对各电能转化装置提供的电能的获取，以实现对太阳能、风能等多种能源转化的电能的获取，从而提高了系统管理的能源的多样性，通过所述存储分析模块对电能的存储方式的分析，以提高电能存储装置对电能存储的准确性，从而提高系统对电能管理的准确度，通过所述控制模块对植物大棚和动物养殖场的环境的分析，以控制植物大棚和动物养殖场内的能量转化，保证植物大棚和动物养殖场的环境满足要求，从而提高了系统对能源的管理效率，保证了能源管理方式的准确性，通过能源转化模块对沼气池的环境参数的获取，以计算沼气池的沼气产量，从而提高系统对能源的分析效率，通过所述调整模块对电能存储装置的电能存储阈值的优化，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式，从而提高系统对能源的管理方式的准确度，通过所述调整模块对沼气产量的计算过程的调整，以调整沼气产量，从而提高系统对沼气管理的分析效率，提高了系统对能源管理方式的准确度，通过所述调整模块对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式，从而提高了系统对能源管理方式的准确度，提高了系统对能源的管理效率。
附图说明
图1为本实施例综合能源管理系统的结构框图；
图2为本实施例控制模块的结构框图；
图3为本实施例能源转化模块的结构框图；
图4为本实施例调整模块的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本实施例综合能源管理系统，包括：
能源获取模块，用以获取农业用电区域内农业能源设备提供的电能，所述农业用电区域包括植物大棚、动物养殖场和沼气池，农业能源设备包括电能转化装置、电能存储装置、热能装置和机械能装置，所述电能转化装置包括利用太阳能板将太阳能转化为电能的装置、利用风力发电机将风能转化为电能的装置和利用沼气发电机将沼气转化为电能的装置；电能存储装置包括蓄电池、超级电容器和锂离子电池等，热能装置包括空调、电热器和排风扇等，机械能装置包括水泵、加湿器和喷灌装置等；本实施例中不对农业能源设备的设置数量作具体限定，本领域技术人员可自由设置，值得注意的是，植物大棚中的电能转化装置、热能装置和机械能装置都应设置至少一个，动物养殖场中的电能转化装置、热能装置和机械能装置都应设置至少一个，沼气池中的电能转化装置应设置至少一个，以满足使用需求；
存储分析模块，用以根据电能存储参数及电能存储阈值分析电能转化装置提供的电能的存储方式，存储模块与所述能源获取模块连接，所述电能存储参数包括电能转化装置提供的电能在农业能源设备中的已存储量、农业能源设备的电能总存储量和农业能源设备的电能剩余存储量；
控制模块，用以根据植物大棚的环境参数和动物养殖场的环境参数控制热能装置和机械能装置的能量转化，所述控制模块还用以对每日动物饲料量进行分析，以分析出每日动物排泄物量，控制模块与所述存储分析模块连接，植物大棚的环境参数包括包括植物大棚的环境温度、植物大棚的环境湿度和植物大棚的体积，动物养殖场的环境参数包括动物养殖场的环境温度、动物养殖场的环境湿度和动物养殖场的体积，所述植物大棚的环境温度通过安装于植物大棚内的温度传感器获取，所述植物大棚内的温度传感器安装位置可以是植物大棚顶内中心位置、植物大棚内各角落位置等，所述植物大棚的环境湿度为土壤湿度，通过安装于植物大棚内的湿度传感器获取，所述植物大棚内的湿度传感器安装位置应满足每十平方的土壤至少安装一个湿度传感器，所述动物养殖场的环境温度通过安装于动物养殖场内的温度传感器获取，所述动物养殖场内温度传感器安装位置可以是动物养殖场顶内中心位置、动物养殖场内各角落位置等，所述动物养殖场的环境湿度通过安装于动物养殖场内的湿度传感器获取，所述动物养殖场内湿度传感器安装位置可以是动物养殖场顶内中心位置、动物养殖场内各角落位置等，植物大棚的体积和动物养殖场的体积的获取方式为用户交互输入，所述动物养殖场的养殖参数的获取方式为用户交互输入，所述植物大棚的环境温度、动物养殖场的的环境温度、植物大棚的环境湿度和动物养殖场的的环境湿度为各传感器获取的数值的平均值，所述电能的转化方式包括热能转化和机械能转化，所述热能转化通过热能装置实现，所述机械能转化通过机械能装置实现；
能源转化模块，用以根据每日动物排泄物量统计沼气池的动物排泄物总量，并计算沼气产量，所述能源转化模块还用以根据沼气用电能转化装置提供的电能的存储方式对沼气用电能转化装置的工作状态进行控制，能源转化模块与所述控制模块连接，沼气池的环境参数包括沼气池的环境温度、沼气池的沼气浓度和沼气池的体积，所述沼气池的环境温度通过安装于沼气池内的温度传感器获取，所述沼气池的沼气浓度通过安装于沼气池内的气体传感器获取，所述气体传感器用于探测沼气池内甲烷的浓度；
调整模块，用以根据沼气产量对电能存储装置的电能存储阈值进行优化，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式，所述调整模块还用以根据沼气池的环境温度对沼气产量的计算过程进行调整，以调整沼气产量，所述调整模块还用以根据沼气池的环境参数对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式，调整模块与所述能源转化模块连接。
请参阅图2所示，所述控制模块包括：
第一获取单元，用以获取植物大棚的环境参数；
第一控制单元，用以根据植物大棚的环境参数控制植物大棚内的热能装置和机械能装置的能量转化，以控制植物大棚的环境温度和环境湿度满足预设条件，第一控制单元与所述第一获取单元连接；
第二获取单元，用以获取动物养殖场的环境参数和养殖参数，第二获取单元与所述第一获取单元连接，动物养殖场的养殖参数包括动物种类和动物预设饲料量；
第二控制单元，用以根据动物养殖场的环境参数控制动物养殖场内的热能装置和机械能装置的能量转化，以控制动物养殖场的环境温度和环境湿度满足预设条件，第二控制单元与所述第而获取单元连接；
分析单元，用以根据植物大棚内的环境温度和环境湿度计算植物存活率，以计算每日动物饲料量，分析单元还用以根据动物养殖场的养殖参数和每日动物饲料量分析每日动物排泄物量，分析单元与所述第二获取单元连接，所述动物种类包括鸡、鸭和猪等；
请参阅图3所示，所述能源转化模块包括：
统计单元，用以根据每日动物排泄物量统计沼气池的动物排泄物总量，统计单元与所述第三获取单元连接；
第三控制单元，用以根据沼气用电能转化装置提供的电能的存储方式控制沼气用电能转化装置的工作状态；
第三获取单元，用以在沼气用电能转化装置为启动状态时，获取沼气池的环境参数，第三获取单元与所述第三控制单元连接；
沼气计算单元，用以根据沼气池的动物排泄物总量计算沼气产量，沼气计算单元与所述统计单元连接。
请参阅图4所示，所述调整模块包括：
存储优化单元，用以根据沼气产量和沼气用电能转化装置的电能转化率对电能存储阈值进行优化，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式；
沼气调整单元，用以根据沼气池的环境温度对沼气产量的计算过程进行调整，以调整沼气产量，沼气调整单元与所述存储优化单元连接;
转化率调整单元，用以根据沼气池的环境参数对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整，转化率调整单元与所述沼气调整单元连接。
具体而言，本实施例通过所述能源获取模块对电能的获取，以实现了获取农业用电区域内农业能源设备提供的电能，从而提高了系统对电能管理的分析效率，通过所述能源获取模块对各电能转化装置提供的电能的获取，以实现对太阳能、风能等多种能源转化的电能的获取，从而提高了系统管理的能源的多样性，通过所述存储分析模块对电能的存储方式的分析，以提高电能存储装置对电能存储的准确性，从而提高系统对电能管理的准确度，通过所述控制模块对植物大棚和动物养殖场的环境的分析，以控制植物大棚和动物养殖场内的能量转化，保证植物大棚和动物养殖场的环境满足要求，从而提高了系统对能源的管理效率，保证了能源管理方式的准确性，通过能源转化模块对沼气池的环境参数的获取，以计算沼气池的沼气产量，从而提高系统对能源的分析效率，通过所述调整模块对电能存储装置的电能存储阈值的优化，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式，从而提高系统对能源的管理方式的准确度，通过所述调整模块对沼气产量的计算过程的调整，以调整沼气产量，从而提高系统对沼气管理的分析效率，提高了系统对能源管理方式的准确度，通过所述调整模块对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式，从而提高了系统对能源管理方式的准确度，提高了系统对能源的管理效率。
具体而言，本实施例中所述存储分析模块将各电能转化装置提供的电能已存储量与各电能转化装置的电能提供量求和，并将其与电能存储阈值进行比对，并根据比对结果对电能转化装置提供的电能的存储方式进行分析，其中：
当ei+Ei≤Ei＇时，所述存储分析模块判定对该电能转化装置提供的电能进行存储，反之，所述存储分析模块判定不存储该电能转化装置提供的电能；
当e3+E3≤E3＇时，所述存储分析模块判定对沼气用电能转化装置提供的电能进行存储；
当e3+E3＞E3＇且E3≤E＇时，所述存储分析模块判定对沼气用电能转化装置提供的电能进行存储；
当e3+E3＞E3＇且E3＞E＇时，所述存储分析模块判定不存储各电能转化装置提供的电能；
其中，ei表示各电能转化装置提供的电能已存储量，i的取值为：i={1,2}，e1表示太阳能用电能转化装置提供的电能已存储量，e2表示风能用电能转化装置提供的电能已存储量，Ei表示各电能转化装置提供的电能提供量，i的取值为：i={1,2}，E1表示太阳能用电能转化装置提供的电能提供量，E2表示风能用电能转化装置提供的电能提供量，Ei＇表示各电能转化装置提供的电能存储阈值，i的取值为：i={1,2}，E1＇表示太阳能用电能转化装置提供的电能存储阈值，E2＇表示风能用电能转化装置提供的电能存储阈值，e3表示沼气用电能转化装置提供的电能已存储量，E3表示沼气用电能转化装置提供的电能提供量，E3＇表示沼气用电能转化装置提供的电能存储阈值，E＇表示电能存储装置的剩余存储量。
具体而言，本实施例中所述第一控制单元将植物大棚的环境温度与植物大棚的预设温度进行比对，并根据比对结果对植物大棚内的热能装置的能量转化进行控制，其中：
当T1≠T1＇时，所述第一控制单元控制植物大棚内的热能装置进行热能转化；
当T1=T1＇时，所述第一控制单元不控制植物大棚内的热能装置；
所述第一控制单元在控制植物大棚内的热能装置进行热能转化时，设有热能转化公式如下：
Qj=Cj×Mj×(Tj-Tj＇)
Mj=ρj×Vj
当Qj大于0时，E1j=Q/(P冷/ωj)
当Qj小于0时，E2j=Q/(P热/ωj)
其中，j表示植物大棚和动物养殖场的编号，j={1,2}，当j=1时表示植物大棚，当j=2时表示动物养殖场，Q1表示使植物大棚的环境温度与预设温度相等需要的热量，C1表示植物大棚内空气的比热容，M1表示植物大棚内空气的质量，T1表示植物大棚的环境温度，T1＇表示植物大棚的预设温度，植物大棚的预设温度的取值范围为：12≤T1＇≤34，ρ1表示植物大棚内的空气密度，V1表示植物大棚的体积，E11表示控制植物大棚内的热能装置进行热能转化降低植物大棚内的温度消耗的电能，E21表示控制植物大棚内的热能装置进行热能转化提高植物大棚内的温度消耗的电能，P冷表示植物大棚内热能装置的制冷功率,P热表示植物大棚内热能装置的加热功率,ω1表示植物大棚内热能装置的能效比，ω1的取值范围为2.6≤ω1≤3.6；可以理解的是，本实施例中不对计算热能转化需要的电能方式和植物大棚的预设温度作具体限定，本领域技术人员可自由设置，如还可设置为E=Q/P，只需满足计算植物大棚内的热能装置进行热能转化消耗的电能即可，植物大棚预设温度的最佳取值为：T1＇=32℃。
具体而言，本实施例中所述第一控制单元将植物大棚的环境湿度与植物大棚的预设湿度进行比对，并根据比对结果对植物大棚内的机械能装置的能量转化进行控制，其中：
当H1≠H1＇时，所述第一控制单元控制植物大棚内的机械能装置将电能转化为输送水分的机械能；
当H1=H1＇时，所述第一控制单元不控制植物大棚内的机械能装置；
所述第一控制单元在控制植物大棚内的机械能装置将电能转化为输送水分的机械能时，设有机械能转化公式如下：
V=(H＇-H)×(Ws-Wd)+Wd
E3=V/η水×P水
其中，V表示植物大棚的环境湿度满足预设条件需消耗的水量，H1＇表示植物大棚的预设湿度，植物大棚的预设湿度的取值范围为：0.5≤H1＇≤0.9，H1表示植物大棚的环境湿度，Ws表示土壤水饱和的重量，Wd表示土壤干重，E3表示使植物大棚内的机械能装置进行机械能转化需消耗的电能，η水表示植物大棚内的机械能装置的输水效率，P水表示植物大棚内的机械能装置的功率；可以理解的是本实施例不对计算使植物大棚的环境湿度与预设湿度相等需要的电能的计算方式和植物大棚的湿度阈值作具体限定，本领域技术人员可自由设置，如还可设置为E3=(H＇-H)/P输×P水，只需满足计算植物大棚内的机械能装置进行机械能转化消耗的电能即可，植物大棚的预设湿度最佳取值为：H1＇=0.75。
具体而言，本实施例通过所述第一控制单元对植物大棚的环境参数的分析，以控制植物大棚内的热能装置和机械能装置的能量转化，从而控制植物大棚的环境温度和环境湿度满足预设条件，进而提高了系统对能源的管理方式的准确度，提高了能源管理效率。
具体而言，本实施例中所述第二控制单元将动物养殖场的环境温度于动物养殖场的预设温度进行比对，并根据比对结果对动物养殖场内的热能装置的能量转化进行控制，其中：
当T2≠T2＇时，所述第二控制单元控制动物养殖场内的热能装置进行热能转化；
当T2=T2＇时，所述第二控制单元不控制动物养殖场内的热能装置；
所述第二控制单元使用第一控制单元设有热能转化公式计算使动物养殖场环境温度满足预设条件下，动物养殖场内的热能装置进行热能转化消耗的电能，T2表示动物养殖场的环境温度，T2＇表示动物养殖场的预设温度，动物养殖场的预设温度的取值范围为：18≤T2＇≤40，ρ2表示动物养殖场内的空气密度，V2表示动物养殖场的体积，ω2表示动物养殖场内热能装置的能效比，ω2的取值范围为2.6≤ω2≤3.6。可以理解的是，本实施例对动物养殖场的预设温度作具体限定，本领域技术人员可自由设置，只需满足计算动物养殖场内的热能装置进行热能转化消耗的电能即可，动物养殖场的预设温度的最佳取值为：T2＇=28℃。
具体而言，本实施例中所述第二控制单元将动物养殖场的环境湿度于动物养殖场的预设湿度进行比对，并根据比对结果对动物养殖场内的机械能装置的能量转化进行控制，其中：
当H2≠H2＇时，所述第二控制单元控制动物养殖场内的机械能装置将电能转化为雾化水分的机械能；
当H2=H2＇时，所述第二控制单元不控制动物养殖场内的机械能装置；
所述第二控制单元在计算动物养殖场内的机械能装置将电能转化为雾化水分的机械能时，设有机械能转化公式如下：
H绝=(H2＇-H2)×Hmax
E4=H绝×V动/η水＇×P水＇
其中，H绝表示动物养殖场需提升的绝对湿度，H2＇表示动物养殖场的湿度阈值，动物养殖场的湿度阈值的取值范围为：0.5≤H2＇≤0.8，H2表示动物养殖场的环境湿度，E4表示使动物养殖场内的机械能装置进行机械能转化需消耗的电能，V动表示动物养殖场的体积，η水＇表示物养殖场内的机械能装置的输水效率，P水＇表示物养殖场内的机械能装置的功率；可以理解的是，本实施例不对使动物养殖场的环境温度和环境湿度与预设温度和预设湿度相等需要的电能的计算方式和动物养殖场的湿度阈值作具体限定，本领域技术人员可自由设置，如还可设置为E=H绝/Pv×P水，只需满足计算动物养殖场内机械能装置进行机械能转化消耗的电能即可，动物养殖场的湿度阈值的最佳取值为：H2＇=0.6。
具体而言，本实施例通过所述第二控制单元对动物养殖场的环境参数的分析，以控制动物养殖场内的热能装置和机械能装置的能量转化，从而控制动物养殖场的环境温度和环境湿度满足预设条件，进而提高了系统对能源的管理方式的准确度，提高了能源管理效率。
具体而言，本实施例中所述分析单元根据植物大棚内的环境温度和植物大棚内环境湿度计算植物存活率，并根据植物存活率和动物预设饲料量计算每日动物饲料量，其中：
所述分析单元在计算植物存活率时，设有植物存活率计算公式如下：
L=1-(|T1-T1＇|)/T1×(H1＇-H1)/H1
其中，L表示植物存活率，可以理解的是，本实施例不对植物存活率的计算方法作具体限定，本领域技术人员可自由设置，如还可通过互联网查找各植物的存活率对照表分析得出，只需满足对植物大棚内的植物存活率的计算即可；
所述分析单元计算每日动物饲料量时，设有每日动物饲料量计算公式如下：
Sk=Sk＇×(1+L/kmax)
其中k表示动物种类编号，k∈N+，S1表示鸡的饲料量，S2表示鸭的饲料量，S3表示猪的饲料量，S1＇表示鸡的预设饲料量，S2＇表示鸭的预设饲料量，S3＇表示猪的预设饲料量，kmax表示动物种类数量的最大值；本实施例中不对每日动物饲料量的计算方式和动物种类作具体限定，本领域技术人员可自由设置，需满足每日动物饲料量和植物存活率正相关，如还可设置为Sk=Sk＇×L/L0，L0表示预设存活率，只需满足对每日动物饲料量的计算即可。
具体而言，本实施例中所述分析单元根据动物养殖场的养殖参数和每日动物饲料量对每日动物排泄物量进行分析，以计算得到每日动物排泄物量，所述分析单元设有分析函数如下：
f(k,γk)=Sk×γk
Zn=f(1,γ1)+f(2,γ2)+f(3,γ3)+...+f(k,γk)
其中，f(k,γk)表示动物养殖场养殖的每种动物的日排泄物量，γk表示动物养殖场养殖的每种动物的排泄物转化率，f(1,γ1)表示动物养殖场内鸡的日排泄物量，f(2,γ2)表示动物养殖场内鸭的日排泄物量，f(3,γ3)表示动物养殖场内猪的日排泄物量，n表示动物养殖场的养殖动物的天数，Zn表示动物养殖场第n天的每日动物排泄物量；可以理解的是，本实施例不对每日动物排泄物量的分析过程作具体限定，本领域技术人员可自由设置，只需满足对养殖场每日动物排泄物量的分析即可，鸡的排泄物转化率最佳取值为：γ1=0.4，鸭的排泄物转化率最佳取值为：γ2=0.5，猪的排泄物转化率最佳取值为：γ3=0.5。
具体而言，本实施例通过所述分析单元对植物存活率的计算，以分析出各种动物的每日饲料量，从而计算出动物养殖场的动物排泄物量，进而提高了系统对能源的分析效率，提高了系统对能源分析的准确度。
具体而言，本实施例中所述统计单元对每日动物排泄物量进行统计，以计算沼气池的动物排泄物总量，所述统计单元设有统计公式如下：
其中，Z表示沼气池的动物排泄物总量，Zn表示最后一天的每日动物排泄物量，Z1表示第一天的每日动物排泄物量，Z2表示第二天的每日动物排泄物量，Zb表示转化为沼气的残渣量，α沼表示沼气的产生率。
具体而言，本实施例通过所述统计单元对每日动物排泄物量的统计，以统计出沼气池的动物排泄物总量，从而提高了系统对能源分析的准确度。
具体而言，本实施例中所述第三控制单元根据沼气用电能转化装置提供的电能的存储方式对沼气用电能转化装置的工作状态进行控制，其中：
当电能存储装置对沼气用电能转化装置提供的电能进行存储时，所述第三控制单元控制沼气用电能转化装置维持运行状态；
当电能存储装置不对沼气用电能转化装置提供的电能进行存储时，所述第三控制单元控制沼气用电能转化装置停止运行。
具体而言，本实施例通过所述第三控制单元对对沼气用电能转化装置的工作状态的控制，以保证系统在能源过量的情况下对能源的存储，从而提高了系统对能源的管理方式的准确度，提高了能源管理效率。
具体而言，本实施例中所述沼气计算单元根据沼气池的动物排泄物总量计算沼气产量，所述沼气计算单元设有沼气产量计算公式如下：
R=Z×α沼
其中，R表示沼气产量。
具体而言，本实施例通过沼气计算单元对沼气池的环境参数和沼气池的动物排泄物总量的分析，以计算沼气池的沼气产量，从而提高系统对能源的分析效率，进而提高了系统对能源的管理方式的准确度，提高了能源管理效率。
具体而言，本实施例中所述存储优化单元根据沼气产量和沼气用电能转化装置的电能转化率对电能存储阈值进行优化，所述存储优化单元设有优化公式如下：
D3＇=E3＇-e3+R×α电
D2＇=E2＇-（D3＇-E3＇）/2
D1＇=E1＇-（D3＇-E3＇）/2
其中，D3＇表示优化后的沼气用电能转化装置提供的电能的存储阈值，D2＇表示优化后的风能用电能转化装置提供的电能的存储阈值，D1＇表示优化后的太阳能用电能转化装置提供的电能的存储阈值，α电表示沼气用电能转化装置的电能转化率。
具体而言，本实施例中所述存储优化单元通过对沼气产量和沼气用电能转化装置的电能转化率的分析，以对电能转化装置提供的电能存储阈值进行优化，从而优化电能转化装置提供的电能的存储方式，进而确保系统对能源管理的准确度，提高系统对能源的管理效率。
具体而言，本实施例中所述沼气调整单元根据沼气池的环境温度对沼气产量的计算过程进行调整，所述沼气调整单元设有沼气调整公式如下：
α沼＇=α沼×T3/T3＇
其中，α沼＇表示调整后的沼气的产生率，T3表示沼气池的环境温度，T3＇表示沼气池的温度阈值，沼气池的温度阈值的取值范围为：20≤T3＇≤65。
具体而言，本实施例中所述沼气调整单元通过对沼气池的环境温度的分析，以调整沼气产量的计算过程，从而调整了沼气产量，进而优化了沼气用电能转化装置的电能转化率对电能存储阈值，进而确保系统对能源管理的准确度，提高系统对能源的管理效率。
具体而言，本实施例中所述转化率调整单元根据沼气池的环境温度对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整，所述转化调整单元设有转化率调整公式如下：
α电＇=α机-C甲烷×M甲烷×(T3＇-T3)×η沼/(V甲烷×P沼)
V甲烷=V3×β
M甲烷=ρ甲烷×V甲烷
其中，α电＇表示调整后的沼气用电能转化装置的电能转化率，α机表示沼气用电能转化装置的总转化率，沼气用电能转化装置的总转化率的取值范围为：0.6≤α机≤0.9，C甲烷表示甲烷的比热容，M甲烷表示沼气池内甲烷的重量，η沼表示沼气用电能转化装置的机械效率，V甲烷表示沼气池内甲烷的体积，P沼表示沼气用电能转化装置的功率，V3表示沼气池的体积，β表示沼气池内的沼气浓度，ρ甲烷表示甲烷的密度。
具体而言，本实施例中所述转化率调整单元通过对沼气池的环境温度的分析，以调整沼气用电能转化装置的电能转化率，从而提高沼气池的环境温度，对沼气池的沼气产生率进行调整，进而优化了沼气用电能转化装置的电能转化率对电能存储阈值，进而确保系统对能源管理的准确度，提高系统对能源的管理效率。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种能源综合管理系统，其特征在于，包括：
能源获取模块，用以获取农业用电区域内电能转化装置提供的电能；
存储分析模块，用以根据电能转化装置提供的电能、电能存储参数和电能存储阈值分析电能转化装置提供的电能的存储方式；
控制模块，用以根据植物大棚的环境参数和动物养殖场的环境参数控制热能装置和机械能装置的能量转化，所述控制模块还用以对每日动物饲料量进行分析，以分析出每日动物排泄物量；
能源转化模块，用以根据每日动物排泄物量统计沼气池的动物排泄物总量，并计算沼气产量，所述能源转化模块还用以根据沼气用电能转化装置提供的电能的存储方式对沼气用电能转化装置的工作状态进行控制；
调整模块，用以根据沼气产量和沼气用电能转化装置的电能转化率对电能存储装置的电能存储阈值进行优化，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式，所述调整模块还用以根据沼气池的环境温度对沼气产量的计算过程进行调整，以调整沼气产量，所述调整模块还用以根据沼气池的环境参数对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整，以优化电能转化装置提供的电能的存储方式；
所述存储分析模块将各电能转化装置提供的电能已存储量与各电能转化装置的电能提供量求和，并将其与电能存储阈值进行比对，并根据比对结果对电能转化装置提供的电能的存储方式进行分析，其中：
当ei+Ei≤Ei＇时，所述存储分析模块判定对该电能转化装置提供的电能进行存储，反之，所述存储分析模块判定不存储该电能转化装置提供的电能；
当e3+E3≤E3＇时，所述存储分析模块判定对沼气用电能转化装置提供的电能进行存储；
当e3+E3＞E3＇且E3≤E＇时，所述存储分析模块判定对沼气用电能转化装置提供的电能进行存储；
当e3+E3＞E3＇且E3＞E＇时，所述存储分析模块判定不存储各电能转化装置提供的电能；
其中，ei表示各电能转化装置提供的电能已存储量，i={1,2}，e1表示太阳能用电能转化装置提供的电能已存储量，e2表示风能用电能转化装置提供的电能已存储量，Ei表示各电能转化装置提供的电能提供量，E1表示太阳能用电能转化装置提供的电能提供量，E2表示风能用电能转化装置提供的电能提供量，Ei＇表示各电能转化装置提供的电能存储阈值，E1＇表示太阳能用电能转化装置提供的电能存储阈值，E2＇表示风能用电能转化装置提供的电能存储阈值，e3表示沼气用电能转化装置提供的电能已存储量，E3表示沼气用电能转化装置提供的电能提供量，E3＇表示沼气用电能转化装置提供的电能存储阈值，E＇表示电能存储装置的剩余存储量；
所述能源转化模块设有统计单元，其用以对每日动物排泄物量进行统计，以计算沼气池的动物排泄物总量，所述统计单元设有统计公式如下：
，
其中，Z表示沼气池的动物排泄物总量，Zn表示最后一天的每日动物排泄物量，Z1表示第一天的每日动物排泄物量，Z2表示第二天的每日动物排泄物量，Zb表示转化为沼气的残渣量，α沼表示沼气的产生率；
所述能源转化模块设有沼气计算单元，其用以根据沼气池的动物排泄物总量计算沼气产量，所述沼气计算单元设有沼气产量计算公式如下：
R=Z×α沼
其中，R表示沼气产量；
所述调整模块设有存储优化单元，其用以根据沼气产量和沼气用电能转化装置的电能转化率对电能存储阈值进行优化，所述存储优化单元设有优化公式如下：
D3＇=E3＇-e3+R×α电
D2＇=E2＇-（D3＇-E3＇）/2
D1＇=E1＇-（D3＇-E3＇）/2
其中，D3＇表示优化后的沼气用电能转化装置提供的电能的存储阈值，D2＇表示优化后的风能用电能转化装置提供的电能的存储阈值，D1＇表示优化后的太阳能用电能转化装置提供的电能的存储阈值，α电表示沼气用电能转化装置的电能转化率；
所述调整模块设有转化率调整单元，其用以根据沼气池的环境温度对沼气用电能转化装置的电能转化率进行调整，所述转化调整单元设有转化率调整公式如下：
α电＇=α机-C甲烷×M甲烷×(T3＇-T3)×η沼/(V甲烷×P沼)
V甲烷=V3×β
M甲烷=ρ甲烷×V甲烷
其中，α电＇表示调整后的沼气用电能转化装置的电能转化率，α机表示沼气用电能转化装置的总转化率，0.6≤α机≤0.9，C甲烷表示甲烷的比热容，M甲烷表示沼气池内甲烷的重量，η沼表示沼气用电能转化装置的机械效率，V甲烷表示沼气池内甲烷的体积，P沼表示沼气用电能转化装置的功率，V3表示沼气池的体积，β表示沼气池内的沼气浓度，ρ甲烷表示甲烷的密度。
2.根据权利要求1所述的能源综合管理系统，其特征在于，所述控制模块设有第一控制单元，其用以将植物大棚的环境温度与植物大棚的预设温度进行比对，并根据比对结果对植物大棚内的热能装置的能量转化进行控制，其中：
当T1≠T1＇时，所述第一控制单元控制植物大棚内的热能装置进行热能转化；
当T1=T1＇时，所述第一控制单元不控制植物大棚内的热能装置；
所述第一控制单元在控制植物大棚内的热能装置进行热能转化时，设有热能转化公式如下：
Qj=Cj×Mj×(Tj-Tj＇)
Mj=ρj×Vj
当Qj大于0时，E1j=Q/(P冷/ωj)
当Qj小于0时，E2j=Q/(P热/ωj)
其中，j表示植物大棚和动物养殖场的编号，j={1,2}，Q1表示使植物大棚的环境温度与预设温度相等需要的热量，C1表示植物大棚内空气的比热容，M1表示植物大棚内空气的质量，T1表示植物大棚的环境温度，T1＇表示植物大棚的预设温度，12≤T1＇≤34，ρ1表示植物大棚内的空气密度，V1表示植物大棚的体积，E11表示控制植物大棚内的热能装置进行热能转化降低植物大棚内的温度消耗的电能，E21表示控制植物大棚内的热能装置进行热能转化提高植物大棚内的温度消耗的电能，P冷表示植物大棚内热能装置的制冷功率,P热表示植物大棚内热能装置的加热功率,ω1表示植物大棚内热能装置的能效比，2.6≤ω1≤3.6。
3.根据权利要求2所述的能源综合管理系统，其特征在于，所述第一控制单元还用以将植物大棚的环境湿度与植物大棚的预设湿度进行比对，并根据比对结果对植物大棚内的机械能装置的能量转化进行控制，其中：
当H1≠H1＇时，所述第一控制单元控制植物大棚内的机械能装置将电能转化为输送水分的机械能；
当H1=H1＇时，所述第一控制单元不控制植物大棚内的机械能装置；
所述第一控制单元在控制植物大棚内的机械能装置将电能转化为输送水分的机械能时，设有机械能转化公式如下：
V=(H＇-H)×(Ws-Wd)+Wd
E3=V/η水×P水
其中，V表示植物大棚的环境湿度满足预设条件需消耗的水量，H1＇表示植物大棚的预设湿度，0.5≤H1＇≤0.9，H1表示植物大棚的环境湿度，Ws表示土壤水饱和的重量，Wd表示土壤干重，E3表示使植物大棚内的机械能装置进行机械能转化需消耗的电能，η水表示植物大棚内的机械能装置的输水效率，P水表示植物大棚内的机械能装置的功率。
4.根据权利要求1所述的能源综合管理系统，其特征在于，所述控制模块设有第二控制单元，其用以将动物养殖场的环境湿度于动物养殖场的预设湿度进行比对，并根据比对结果对动物养殖场内的机械能装置的能量转化进行控制，其中：
当H2≠H2＇时，所述第二控制单元控制动物养殖场内的机械能装置将电能转化为雾化水分的机械能；
当H2=H2＇时，所述第二控制单元不控制动物养殖场内的机械能装置；
所述第二控制单元在计算动物养殖场内的机械能装置将电能转化为雾化水分的机械能时，设有机械能转化公式如下：
H绝=(H2＇-H2)×Hmax
E4=H绝×V动/η水＇×P水＇
其中，H绝表示动物养殖场需提升的绝对湿度，H2＇表示动物养殖场的湿度阈值，0.5≤H2＇≤0.8，H2表示动物养殖场的环境湿度，E4表示使动物养殖场内的机械能装置进行机械能转化需消耗的电能，V动表示动物养殖场的体积，η水＇表示物养殖场内的机械能装置的输水效率，P水＇表示物养殖场内的机械能装置的功率。
5.根据权利要求1所述的能源综合管理系统，其特征在于，所述调整模块设有沼气调整单元，其用以根据沼气池的环境温度对沼气产量的计算过程进行调整，所述沼气调整单元设有沼气调整公式如下：
α沼＇=α沼×T3/T3＇
其中，α沼＇表示调整后的沼气的产生率，T3表示沼气池的环境温度，T3＇表示沼气池的温度阈值，20≤T3＇≤65。
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