DE102017206299A1 - Method for controlling an operating device of a building and building automation system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (14) zum Steuern (S7) mindestens einer Betriebseinrichtung (7) eines Gebäudes (1) sowie ein entsprechendes Gebäudeautomationssystem (2). Bei dem Verfahren (14) wird eine optimale Lösung eines mindestens einen Betriebsprozess der Betriebseinrichtung (7) beschreibenden Modell prädiktiven Regelungsproblems in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern mittels einer Recheneinrichtung (5) berechnet (S2). Wenigstens ein Teil der vorgegebenen Parameter und von die optimale Lösung beschreibenden Lösungsdaten werden von der Recheneinrichtung (5) zu einer lokalen Steuereinheit (13) des Gebäudes übertragen (S3). Weiterhin wird wenigstens ein aktueller Messwert wenigstens eines der Parameter erfasst (S4), dessen beim Berechnen (S2) der optimalen Lösung verwendeter Wert von dem aktuellen Messwert abweicht. Anschließend wird eine approximative Lösung des modellprädiktiven Regelungsproblems mittels der Steuereinheit (13) anhand der übertragenen Lösungsdaten und des aktuellen Messwertes berechnet (S6). Schließlich wird die Betriebseinrichtung (7) gemäß der approximativen Lösung gesteuert (S7).The invention relates to a method (14) for controlling (S7) at least one operating device (7) of a building (1) and to a corresponding building automation system (2). In the method (14), an optimal solution of a model of a predictive control problem describing at least one operating process of the operating device (7) is calculated by means of a computing device (5) as a function of predetermined parameters (S2). At least a portion of the predetermined parameters and solution data describing the optimal solution are transmitted from the computing device (5) to a local control unit (13) of the building (S3). Furthermore, at least one current measured value of at least one of the parameters is detected (S4) whose value used in calculating (S2) of the optimal solution deviates from the current measured value. Subsequently, an approximate solution of the model-predictive control problem is calculated by means of the control unit (13) on the basis of the transmitted solution data and the current measured value (S6). Finally, the operating device (7) is controlled according to the approximate solution (S7).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern mindestens einer Betriebseinrichtung eines Gebäudes sowie ein Gebäudeautomationssystem.The invention relates to a method for controlling at least one operating device of a building and a building automation system.
Gebäude, insbesondere kommerzielle Großgebäude, verfügen heutzutage oftmals über ein Gebäudemanagement- oder ein Gebäudeautomationssystem. Ein derartiges System kann etwa eine einem Betrieb des Gebäudes zu Grunde liegende Infrastruktur umfassen, beispielsweise zur Verwaltung, Verteilung und Steuerung von Energie. Ein Aufbau oder eine Funktionsweise eines Gebäudeautomationssystems kann durch mehrere hierarchische Ebenen beschrieben werden. So können beispielsweise in einer Managementebene übergeordnete Funktionen, wie etwa eine Visualisierung der Gebäudeinfrastruktur, zusammengefasst und wahrgenommen werden. In einer hierarchisch darunter angeordneten Automationsebene können einzelne Feldgeräte, welche beispielsweise verteilt in dem Gebäude angeordnete Elemente der Infrastruktur sein können, zusammengeführt und beispielsweise nach ihrer Funktion und/oder ihrer Position gruppiert sein. Auch können in oder auf der Automationsebene derartige Gerätegruppen angesteuert werden. Hierarchisch darunter kann eine Feldebene vorgesehen sein, auf der die einzelnen Komponenten oder Elemente der Gebäudeinfrastruktur mit dem Gebäudeautomationssystem verbunden sind.Buildings, especially large commercial buildings, today often have a building management or building automation system. Such a system may include, for example, an infrastructure underlying an operation of the building, for example for the management, distribution and control of energy. A structure or operation of a building automation system can be described by multiple hierarchical levels. For example, higher-level functions, such as a visualization of the building infrastructure, can be summarized and perceived at a management level. In an automation level arranged hierarchically thereunder, individual field devices, which can be elements of the infrastructure arranged, for example, distributed in the building, can be brought together and, for example, grouped according to their function and / or their position. Also, such device groups can be controlled in or on the automation level. Below this hierarchically, a field level can be provided, on which the individual components or elements of the building infrastructure are connected to the building automation system.
Ein Teilsystem eines derartigen Gebäudeautomationssystems kann ein Energie-Management-System (BEMS, englisch „Building Energy Management System“) sein. Zu den Kernfunktionen des Energie-Management-Systems kann beispielsweise eine energieeffiziente Steuerung der angeschlossenen Infrastrukturkomponenten, ein Schutz der Infrastruktur vor Überlastung und eine Bereitstellung von Komfort oder Komfortfunktionen, wie beispielsweise einer bestimmten Innentemperatur in einzelnen Bereichen des Gebäudes, gehören.A subsystem of such a building automation system may be a Building Energy Management System (BEMS). The core functions of the energy management system may include, for example, energy efficient control of the connected infrastructure components, protection of the infrastructure from congestion, and provision of comfort or convenience features, such as a particular indoor temperature in individual areas of the building.
Insbesondere vor dem Hintergrund von Nachhaltigkeitszertifizierungen und einer angestrebten Reduktion von Emissionen soll das Energie-Management-System zukünftig auch eine Koordination von Energieverbrauch des Gebäudes beziehungsweise der Gebäudeinfrastruktur und gebäudeeigener Energieerzeugung übernehmen. Dies kann beispielsweise ein Management von erneuerbaren Energiequellen, wie zum Beispiel Photovoltaikanlagen, von elektrischen Speichern und von steuerbaren Lasten, wie etwa Ladestationen für Elektroautos, umfassen. Dazu kann es vorgesehen sein, dass das Energie-Management-System auch elektrische Messungen, eine Überwachung der Infrastruktur, eine Datenanalyse sowie eine Erstellung von Prognosen durchführt.In particular against the background of sustainability certifications and a targeted reduction of emissions, the energy management system should in future also be responsible for coordinating the energy consumption of the building or the building infrastructure and the building's own energy generation. This may include, for example, management of renewable energy sources, such as photovoltaic systems, electrical storage, and controllable loads, such as electric vehicle charging stations. For this purpose, it may be provided that the energy management system also performs electrical measurements, infrastructure monitoring, data analysis and forecasting.
In einem derartigen, sich gegebenenfalls zukünftig ergebenden Umfeld können die Aufgabenstellungen oder Anforderungen für Energie-Management-Systeme wie folgt neu oder ergänzend formuliert werden. Erstens: Vorhersage der maximal möglichen Eigenenergieerzeugung des Gebäudes sowie des Eigenverbrauchs nicht steuerbarer Lasten (Grundlast). Zweitens: optimierter Energieeinkauf durch kostenoptimale Planung eines Betriebs von steuerbaren Lasten, von, insbesondere elektrischen und thermischen, Speichern, der Energieerzeugung und eines Energiebezugs aus einem Versorgungsnetz. Drittens: online-Energie-Management zur Einhaltung eines nominalen Lastgangs, insbesondere trotz Störungen oder unvorhergesehener Ereignisse. Viertens: automatisierte Teilnahme an einem Energiemarkt durch Vermarktung verfügbarer Flexibilität im Energiebezug beziehungsweise in der Energieerzeugung. Fünftens: Optimierung eines Einkaufs unterschiedlicher Energieformen, wie beispielsweise Elektrizität, Gas, Fernwärme, Fernkälte und dergleichen mehr.In such an environment that may arise in the future, the tasks or requirements for energy management systems can be formulated as new or supplementary as follows. First: Prediction of the maximum possible self-generated energy of the building and self-consumption of non-controllable loads (base load). Second: Optimized energy purchasing through cost-optimal planning of an operation of controllable loads, in particular electrical and thermal, storage, energy production and energy supply from a supply network. Third, online energy management to maintain a nominal load profile, especially despite disruptions or unforeseen events. Fourth: Automated participation in an energy market by marketing available flexibility in energy procurement or in energy production. Fifth: Optimization of purchasing different forms of energy, such as electricity, gas, district heating, district cooling and the like.
Um diese Aufgaben oder Funktionalitäten erfüllen zu können, benötigt das Energie-Management-System umfangreiche Daten, beispielsweise technische Spezifikationen der einzelnen Infrastrukturelemente und Wettervorhersagen, sowie eine leistungsfähige Berechnungshardware, da dabei zu lösende Modellierungs- und Optimierungsrechnungen sehr aufwendig sind.In order to be able to fulfill these tasks or functionalities, the energy management system requires extensive data, for example technical specifications of the individual infrastructure elements and weather forecasts, as well as powerful calculation hardware, since modeling and optimization calculations to be solved are very expensive.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine robuste Steuerung einer Gebäudeinfrastruktur mit reduziertem Hardwareaufwand zu ermöglichen.The object of the present invention is to enable a robust control of a building infrastructure with reduced hardware complexity.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegeben.This object is achieved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims as well as in the description and in the drawings.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern mindestens einer Betriebseinrichtung eines Gebäudes beziehungsweise eines Bauwerks wird mittels einer Recheneinrichtung eine optimale Lösung eines mindestens einen Betriebsprozess der Betriebseinrichtung beschreibenden modellprädiktiven Regelungsproblems beziehungsweise Optimierungsproblems in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern berechnet (MPC, englisch „Modell Predictive Control“). Wenigstens ein Teil der vorgegebenen Parameter und wenigstens ein Teil von die optimale Lösung beschreibenden Lösungsdaten wird von der Recheneinrichtung zu einer lokalen Steuereinheit des Gebäudes, beispielsweise einem lokalen Controller der Betriebseinrichtung, übertragen. Diese lokale Steuereinheit kann dabei insbesondere - beispielsweise aufgrund ihrer Auslegung und/oder Rechenleistung - ungeeignet sein zum Berechnen der optimalen Lösung. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn es sich bei der lokalen Steuereinheit um einen einfachen Controller handelt, welcher beispielsweise einen vorgegebenen, beispielsweise zur Steuerung der Betriebseinrichtung spezialisierten, Funktionsumfang aufweist. Auf dem Controller beziehungsweise der Steuereinheit können daher zum Berechnen der optimalen Lösung verwendete Softwareprogramme nicht ausführbar sein. Ein weiterer Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im Erfassen wenigstens eines aktuellen Messwertes wenigstens eines der Parameter, dessen beim Berechnen der optimalen Lösung verwendeter Wert von dem aktuellen Messwert abweicht. Eine solche Abweichung kann sich beispielsweise ergeben, wenn jeweilige tatsächliche Wetterverhältnisse von einer angenommenen Wettervorhersage abweichen und somit beispielsweise eine als die Betriebseinrichtung dienende Photovoltaikanlage mehr oder weniger elektrische Energie bereitstellt als prognostiziert. Anhand der übertragenen Lösungsdaten und des aktuellen Messwertes wird dann mittels der lokalen Steuereinheit eine approximative Lösung des modellprädiktiven Regelungsproblems berechnet. Die mindestens eine Betriebseinrichtung wird dann gemäß der approximativen Lösung gesteuert. Hierzu können beispielsweise von der Steuereinheit entsprechende Steuersignale oder Steuerbefehle erzeugt und an die Betriebseinrichtung übermittelt werden.In the method according to the invention for controlling at least one operating device of a building or a construction, an optimal solution of a model-predictive control problem or optimization problem describing at least one operating process of the operating device is calculated by means of a computing device (MPC, English: "Model Predictive Control"). At least a portion of the predetermined parameters and at least a portion of solution data describing the optimal solution is transmitted by the computing device to a local control unit of the building, such as a local controller of the facility. This local control unit can in particular - for example, due to their design and / or Computing power - unsuitable for calculating the optimal solution. This can be the case, for example, if the local control unit is a simple controller which, for example, has a predetermined range of functions, which is specialized, for example, for controlling the operating device. Therefore, software programs used to calculate the optimal solution can not be executed on the controller or the control unit. A further method step of the method according to the invention consists in detecting at least one current measured value of at least one of the parameters whose value used in calculating the optimum solution deviates from the current measured value. Such a deviation may arise, for example, if respective actual weather conditions deviate from an assumed weather forecast and thus, for example, provides a photovoltaic system serving as the operating device more or less electrical energy than predicted. On the basis of the transmitted solution data and the current measured value, an approximate solution of the model-predictive control problem is then calculated by means of the local control unit. The at least one operating device is then controlled according to the approximate solution. For this purpose, for example by the control unit corresponding control signals or commands can be generated and transmitted to the operating device.
Bei der Betriebseinrichtung kann es sich um ein, insbesondere steuerbares, Element oder Bauteil einer Infrastruktur, insbesondere einer Energieinfrastruktur, des Gebäudes handeln. So kann die Betriebseinrichtung beispielsweise eine energetische Last, ein Energieerzeuger, ein Energiespeicher oder ein Schaltelement oder dergleichen sein. Konkret kann es sich bei der Betriebseinrichtung also beispielsweise um eine klimatechnische Einrichtung oder Anlage, um eine Photovoltaik- oder Windkraftanlage, ein Blockheizkraftwerk des Gebäudes, eine Batterie beziehungsweise einen Akkumulator, einen thermischen Speicher oder dergleichen handeln. Es können mehrere beziehungsweise eine Vielzahl von Betriebseinrichtungen in oder an dem Gebäude, also als Teil der Gebäudeinfrastruktur, vorgesehen sein, welche direkt oder indirekt miteinander verbunden sein können. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dann zum Steuern auch mehrerer oder aller der Betriebseinrichtungen vorgesehen sein beziehungsweise verwendet werden. Dabei können die mehreren Betriebseinrichtungen mittels einer einzigen oder mehreren Steuereinheiten gesteuert werden. Sind mehrere Steuereinheiten vorgesehen, so können diese beispielsweise jeweils einer Betriebseinrichtung oder einer Gruppe oder Art von Betriebseinrichtungen zu deren Steuerung zugeordnet sein. Die Steuereinheit beziehungsweise die Steuereinheiten sind dabei wie die Betriebseinrichtungen ebenfalls Teil der Gebäudeinfrastruktur und können somit direkt oder indirekt miteinander verbunden beziehungsweise miteinander vernetzt sein. Teil dieser Infrastruktur beziehungsweise dieses Verbundes oder Netzwerks kann auch zumindest eine, bevorzugt eine Vielzahl, von Messeinrichtungen zum Erfassen des wenigstens einen aktuellen Messwertes sein. Diese Messeinrichtungen können beispielsweise entsprechende Sensoren oder Sensoriken sein oder umfassen, welche sich je nach zu bestimmendem Messwert oder Parameter in ihrer Art oder Auslegung unterscheiden können.The operating device may be a, in particular controllable, element or component of an infrastructure, in particular an energy infrastructure, of the building. For example, the operating device may be an energetic load, a power generator, an energy store or a switching element or the like. In concrete terms, the operating device can therefore be, for example, an air-conditioning device or installation, a photovoltaic or wind power plant, a cogeneration plant of the building, a battery or a rechargeable battery, a thermal storage or the like. Several or a plurality of operating devices may be provided in or on the building, ie as part of the building infrastructure, which may be directly or indirectly connected to one another. The method according to the invention can then be provided or used for controlling also several or all of the operating devices. In this case, the plurality of operating devices can be controlled by means of a single or multiple control units. If a plurality of control units are provided, they may be assigned to an operating device or a group or type of operating devices for their control, for example. The control unit or the control units are like the operating facilities also part of the building infrastructure and can thus be directly or indirectly connected or networked with each other. Part of this infrastructure or this network or network can also be at least one, preferably a plurality, of measuring devices for detecting the at least one current measured value. By way of example, these measuring devices may be or include corresponding sensors or sensor systems, which may differ in their type or design depending on the measured value or parameters to be determined.
Die Recheneinrichtung zum Berechnen der optimalen Lösung kann prinzipiell ebenfalls Teil des Gebäudes oder Teil der Infrastruktur sein. Bevorzugt kann es sich bei der Recheneinrichtung jedoch um eine entfernte, also von dem Gebäude separate, Recheneinrichtung, beispielsweise ein externes Rechenzentrum oder einen Cloud-Server, handeln. In diesem Fall kann die Recheneinrichtung über eine Datenverbindung mit der Gebäudeinfrastruktur, insbesondere mit der Steuereinheit zumindest zeitweise verbunden sein, um das Übertragen von Daten zu ermöglichen. Durch die Verwendung einer derartigen entfernten Recheneinrichtung kann in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft ein jeweiliger Hardware-, Betriebs- und Kostenaufwand für einen Betrieb des einzelnen Gebäudes minimiert werden. Vorteilhaft kann die Recheneinrichtung beispielsweise durch die Berechnung der optimalen Lösung nur zeitweise beansprucht oder ausgelastet sein, sodass sie auch für andere Aufgaben oder Einsatzzwecke verfügbar ist, beispielsweise also jeweilige individuelle optimale Lösungen für eine Vielzahl von verschiedenen Gebäuden berechnen kann. Hierdurch kann vorteilhaft eine unnötige Redundanz verringert und eine verbesserte Effizienz erreicht werden.The computing device for calculating the optimal solution can in principle also be part of the building or part of the infrastructure. Preferably, however, the computing device may be a remote, that is to say separate from the building, computing device, for example an external data center or a cloud server. In this case, the computing device can be connected via a data connection with the building infrastructure, in particular with the control unit at least temporarily, in order to enable the transmission of data. By using such a remote computing device can be minimized in conjunction with the inventive method advantageously a respective hardware, operating and cost of operation of the individual building. Advantageously, the computing device, for example, by the calculation of the optimal solution only temporarily claimed or busy so that it is also available for other tasks or purposes, so for example, each individual optimal solutions for a variety of different buildings can calculate. This advantageously reduces unnecessary redundancy and improves efficiency.
Die optimale Lösung verwendet als Input, das heißt als Eingangsgrößen oder als Eingangsdaten, sämtliche notwendigen und verfügbaren Informationen, beispielsweise zu den technischen Eigenschaften der Infrastruktur beziehungsweise der Betriebseinrichtungen, zu einem Lastprofil beziehungsweise zu Vorhersagen über einen Lastgang des Gebäudes, zu Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise die gebäudeeigene Energieerzeugung beeinflussenden Wetterbedingungen, und einem umfassenderen System oder Netz, in welches das Gebäude eingebunden sein kann, zu durch die entsprechende Steuerung der Infrastruktur beziehungsweise der Betriebseinrichtungen zu erreichenden oder zu realisierenden Zielsetzungen und dergleichen mehr. Mögliche Zielsetzungen können dabei beispielsweise eine Minimierung von zum Betrieb des Gebäudes erzeugten Emissionen, eine bestimmte Be- oder Auslastung der Infrastruktur oder einzelner Betriebseinrichtungen, eine Minimierung eines Kostenaufwandes zum Betrieb des Gebäudes und/oder dergleichen mehr umfassen. Gerade bei komplexen Gebäuden beziehungsweise Gebäudeinfrastrukturen, insbesondere mit mehreren Steuereinheiten, ist es vorteilhaft, wenn diese umfangreichen und komplexen für die Berechnung der optimalen Lösung zu verwendenden Daten nur gebündelt der Recheneinrichtung, insbesondere also beispielsweise nicht jeder individuellen Steuereinheit, bereitgestellt beziehungsweise auf unterschiedliche Steuereinheiten aufgeteilt werden müssen.The optimal solution uses as input, that is, as input variables or as input data, all necessary and available information, for example, the technical characteristics of the infrastructure or the operating equipment, a load profile or forecasts of a load profile of the building, to environmental conditions, such as building-specific power generation influencing weather conditions, and a more comprehensive system or network in which the building can be integrated into, by the appropriate control of infrastructure or facilities to be reached or realized objectives and the like. Possible objectives may be, for example, a minimization of emissions generated for the operation of the building, a certain occupancy or utilization of the infrastructure or individual operating facilities, a minimization of a cost to operate the building and / or the like more. Especially in the case of complex buildings or building infrastructures, in particular with multiple control units, it is advantageous if these extensive and complex data to be used for the calculation of the optimal solution are bundled only to the computing device, in particular thus not for each individual control unit, or distributed to different control units have to.
Da für die optimale Lösung also diese umfangreichen Daten und mit der Recheneirichtung eine ausreichend leistungsfähige Hardware verwendet werden, kann durch sie eine bestmögliche Steuerstrategie für die Betriebseinrichtung beziehungsweise die Betriebseinrichtungen unter den angenommenen Bedingungen angegeben werden. Insbesondere da die verwendeten Vorhersagen mit einer Unsicherheit behaftet sind und sich nach Abschluss dem Berechnen der optimalen Lösung, was eine signifikante Zeit in Anspruch nehmen kann, veränderte und insbesondere von der entsprechenden Vorhersage abweichende Bedingungen einstellen können, wäre für eine optimale Steuerung eine Neuberechnung oder Aktualisierung der optimalen Lösung notwendig. Ein zeitlicher Verzug ist aufgrund der Berechnungsdauer der optimalen Lösung dabei allerdings unvermeidbar. Zusätzlich kann oftmals die Problematik bestehen, dass die Recheneinrichtung beziehungsweise die Verbindung zu der Recheneinrichtung nicht dauerhaft und/oder nicht stabil verfügbar ist. Beispielsweise kann eine Verfügbarkeit nur einmal am Tag für einen begrenzten Zeitraum und/oder unregelmäßig gegeben sein. Eine bisher oftmals verwendete individuelle, einfache Regelung für jede Betriebseinrichtung kann weder die eingangs skizzierten Aufgaben oder Anforderungen des Energie-Managementsystems erfüllen noch eine - auch nur näherungsweise - optimale Realisierung der vorgegebenen Zielsetzung sicherstellen. Beispielsweise kann bei einer auftretenden Störung, das heißt einer Abweichung zwischen einem aktuellen Messwert - beispielsweise einer Energieerzeugung durch die Photovoltaikanlage - von der entsprechenden Prognose eine einfache Regelung diese Störung oder Abweichung vollständig über ein öffentliches Energieversorgungsnetz, an welches das Gebäude angeschlossen ist, oder alternativ vollständig über eine Batterie, also einen Energiespeicher, des Gebäudes abfangen oder ausgleichen, solange entsprechende Kapazität oder Flexibilität verfügbar ist. Dies ist jedoch im Sinne der angestrebten Funktionalität des Energie-Management-Systems nicht zielführend, da in der Regel eine Kombination mehrerer Ausgleichsmechanismen eine verbesserte Erfüllung der Zielsetzung ermöglicht.Since for the optimal solution, therefore, this extensive data and with the Recheneirichtung a sufficiently powerful hardware are used, it can be specified by them a best possible control strategy for the operating equipment or the operating equipment under the assumed conditions. In particular, since the predictions used are subject to uncertainty and may change after completion of calculating the optimal solution, which may take a significant amount of time, and in particular deviate from the corresponding prediction, a recalculation or update would be for optimal control the optimal solution necessary. However, a time delay is unavoidable due to the calculation time of the optimal solution. In addition, there can often be the problem that the computing device or the connection to the computing device is not permanently and / or not stably available. For example, availability may be given only once a day for a limited period of time and / or infrequently. A hitherto often used individual, simple control for each operating device can fulfill neither the initially outlined tasks or requirements of the energy management system nor one - even only approximately - ensure optimal realization of the specified objective. For example, in the case of an occurring disturbance, that is to say a deviation between a current measured value-for example a power generation by the photovoltaic system-from the corresponding prognosis, a simple control can completely or completely eliminate this disturbance or deviation via a public power supply network to which the building is connected via a battery, so an energy storage, intercept or compensate the building, as long as appropriate capacity or flexibility is available. However, this is not expedient in terms of the desired functionality of the energy management system, since usually a combination of several compensation mechanisms allows an improved fulfillment of the objective.
Durch die Berechnung der approximativen Lösung auf Basis der optimalen Lösung kann gegenüber der einfachen Regelung immer eine hinsichtlich der Zielsetzung zumindest gleichwertige, im Durchschnitt jedoch signifikant bessere, das heißt näher an der optimalen Lösung liegende, Steuerung der Betriebseinrichtung beziehungsweise der Gebäudeinfrastruktur erreicht werden. Da für die Berechnung der approximativen Lösung die bereits vorab berechneten Lösungsdaten der optimalen Lösung verwendet werden, ist vorteilhaft eine vollständige Neuberechnung oder Lösung des modellprädiktiven Regelungsproblems zum Berechnen der approximativen Lösung nicht notwendig. Dadurch wird es vorteilhaft ermöglicht, durch relativ zu der Berechnung der optimalen Lösung sehr viel einfachere und weniger umfangreiche Berechnungen eine gegenüber herkömmlichen Methoden verbesserte, beispielsweise effizientere, emissionsärmere und/oder kostengünstigere, Steuerungen der Betriebseinrichtung beziehungsweise der Gebäudeinfrastruktur zu realisieren. Insbesondere können diese einfachen Berechnungen mittels der mit geringem Kosten- und Betriebsaufwand betreibbaren Steuereinheit durchgeführt werden, da hierfür beispielsweise lediglich grundlegende Standardoperationen wie etwa einfache Additionen und Modifikationen oder höchstens Matrix-Vektor-Modifikationen erforderlich sein können und keine komplexe Modellierungs- oder Optimierungssoftware ausgeführt werden muss.By calculating the approximate solution on the basis of the optimal solution can be compared to the simple control always at least equivalent in terms of the objective, but on average significantly better, that is closer to the optimal solution, control of the facility or the building infrastructure. Since the solution data already calculated in advance of the optimal solution are used for the calculation of the approximate solution, advantageously a complete recalculation or solution of the model-predictive control problem for calculating the approximate solution is not necessary. As a result, it is advantageously possible to realize much simpler and less extensive calculations relative to the calculation of the optimal solution, compared to conventional methods, for example more efficient, emission-poorer and / or more cost-effective, control of the operating device or of the building infrastructure. In particular, these simple calculations can be carried out by means of the control unit which can be operated at low cost and operating costs since, for example, only basic standard operations such as simple additions and modifications or at most matrix-vector modifications may be required and no complex modeling or optimization software needs to be executed ,
Sowohl die optimale als auch die approximative Lösung können als Output, also als Ausgabedaten oder Ergebnis, insbesondere einen oder mehrere Sollwerte oder zu erreichende beziehungsweise einzustellende Zustände der Betriebseinrichtungen liefern. Die Lösungsdaten der optimalen Lösung, welche zum Berechnen der approximativen Lösung verwendet werden, können beispielsweise eine Funktion oder Matrix umfassen, welche einen jeweiligen Input in diesen Output überführt. Die Komplexität und der damit einhergehende notwendige Berechnungsaufwand der optimalen Lösung beziehungsweise des modellprädiktiven Regelungsproblems lässt sich daran erkennen, dass für ein kommerzielles Großgebäude beispielsweise zwischen 10000 und 20000 Sollwerte und/oder Zustände berechnet werden müssen, wobei die jeweiligen Betriebseinrichtungen beziehungsweise deren Betriebsprozesse sich untereinander beeinflussen beziehungsweise voneinander abhängig sein können.Both the optimal and the approximate solution can deliver as output, ie as output data or result, in particular one or more setpoint values or states of the operating devices to be reached or set. The optimal solution solution data used to calculate the approximate solution may include, for example, a function or matrix that translates a respective input into that output. The complexity and the associated necessary calculation effort of the optimal solution or the model-predictive control problem can be recognized from the fact that, for example, between 10,000 and 20,000 setpoints and / or states must be calculated for a large commercial building, with the respective operating facilities or their operating processes influencing each other or can be dependent on each other.
Eine Differenz zwischen der approximativen Lösung und der optimalen Lösung kann von einem betrachteten Zeithorizont abhängen. Beispielsweise kann jedoch bei einer Verfügbarkeit der Recheneinrichtung und einer Berechnung einer neuen beziehungsweise aktualisierten optimalen Lösung einmal am Tag eine Steuerung der Betriebseinrichtungen gemäß der approximativen Lösung näher an der optimalen Lösung liegen als eine herkömmliche einfache Regelung, sodass sich insgesamt - trotz der Einschränkungen der Steuereinheit bezüglich der verfügbaren Daten, der verfügbaren Rechenkapazität beziehungsweise Rechenleistung und des verfügbaren Funktionsumfangs - durch das erfindungsgemäße Verfahren eine signifikante Verbesserung bei der Steuerung der Betriebseinrichtung beziehungsweise mehrerer Betriebseinrichtungen des Gebäudes erreicht werden kann.A difference between the approximate solution and the optimal solution may depend on a considered time horizon. However, for example, with availability of the computing device and calculation of a new or updated optimal solution once a day, control of the operating devices according to the approximate solution may be closer to the optimal solution than a conventional simple control, so that overall Limitations of the control unit with respect to the available data, the available computing capacity or computing power and the available range of functions - can be achieved by the inventive method, a significant improvement in the control of the operating device or more operating equipment of the building.
In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfassen die vorgegebenen Parameter einen Zustand der Betriebseinrichtung, ein durch die optimale Lösung zu realisierendes Ziel sowie eine Prognose für ein Lastprofil und/oder eine Energieerzeugung des Gebäudes. Der Zustand kann beispielsweise ein Ladezustand (SOC, englisch „State of Charge“) oder ein durch einen entsprechenden Messwert angegebener tatsächlicher Energieverbrauch oder Energieausstoß der Betriebseinrichtung sein. Anhand dieser Parameter kann bereits eine gegenüber herkömmlichen einfachen Regelungen signifikant verbesserte optimale Lösung berechnet werden. Die Optimalität der Lösung kann dabei bezogen sein auf die Genauigkeit, Aktualität, Verfügbarkeit und/oder den Umfang der als Input verwendeten Daten und/oder Vorgaben, beispielsweise bezüglich des Ziels, und/oder weiterer Einschränkungen oder Randbedingungen, beispielsweise durch technische Gegebenheiten und Möglichkeiten. So kann beispielsweise eine Belastbarkeit der Betriebseinrichtung oder der Gebäudeinfrastruktur, eine Schalt- und/oder Einstellgeschwindigkeit eines Zustands oder der gleichen beschränkt oder in vorgegebener Weise begrenzt sein, sodass hierdurch auch mögliche Steuerprozesse und somit ein Wertebereich der optimalen Lösung limitiert sein kann.In an advantageous embodiment of the present invention, the predetermined parameters include a state of the operating device, a goal to be realized by the optimal solution and a prognosis for a load profile and / or an energy generation of the building. The state may be, for example, a state of charge (SOC) or an actual energy consumption or energy output of the operating device indicated by a corresponding measured value. These parameters can already be used to calculate a significantly improved optimal solution compared to conventional simple rules. The optimality of the solution can be based on the accuracy, timeliness, availability and / or the extent of the data and / or specifications used as input, for example with respect to the target, and / or further restrictions or boundary conditions, for example due to technical circumstances and possibilities. For example, a load capacity of the operating device or the building infrastructure, a switching and / or setting speed of a state or the same may be limited or limited in a predetermined manner, so that thereby possible control processes and thus a range of values of the optimal solution may be limited.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden von der Recheneinrichtung zu der Steuereinheit wenigstens ein beim Berechnen der optimalen Lösung verwendeter Zustand der Betriebseinrichtung und wenigstens ein dazu korrespondierender, beim Berechnen der optimalen Lösung ermittelter Sollwert übertragen. Dies ermöglicht es vorteilhaft, die Abweichung, das heißt also eine Störung gegenüber der für die optimale Lösung verwendeten Daten beziehungsweise Vorhersagen, beispielsweise durch einen einfachen Vergleich des übertragenen Zustandes mit dem aktuellen Messwert zu ermitteln. Ebenso kann es beispielsweise vorteilhaft sein, einen beim Berechnen der approximativen Lösung ermittelten Sollwert mit dem Sollwert der optimalen Lösung zu vergleichen, da hierdurch beispielsweise auf einfache Art und Weise eine Bewertung der approximativen Lösung ermöglicht werden kann.In a further preferred refinement of the present invention, at least one desired value of the operating device used in calculating the optimal solution and at least one nominal value determined during calculation of the optimal solution are transmitted by the computing device to the control unit. This advantageously makes it possible to determine the deviation, that is to say an interference with the data or predictions used for the optimal solution, for example by a simple comparison of the transmitted state with the current measured value. Likewise, it may be advantageous, for example, to compare a desired value determined during the calculation of the approximate solution with the desired value of the optimal solution, since this allows, for example, a simple evaluation of the approximate solution.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die optimale Lösung darstellbar ist beziehungsweise dargestellt wird als
Sowohl die Einträge der Vektoren
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass von der Recheneinrichtung zu der Steuereinheit als Lösungsdaten die inverse Basismatrix
Besonders vorteilhaft kann durch diese Vorgehensweise zudem die approximative Lösung besonders schnell, insbesondere schneller als eine aktualisierte optimale Lösung, berechnet werden, sodass auf die anhand des aktuellen Messwertes ermittelte Abweichung besonders schnell durch entsprechende Steuerungsmaßnahmen reagiert werden kann. Dies ist vorteilhaft insbesondere unabhängig von der Verbindung zu der Recheneinrichtung beziehungsweise deren Verfügbarkeit jederzeit möglich. Während also die Basislösung
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden von der Recheneinrichtung zu der Steuereinheit als Lösungsdaten nur zu dem durch den aktuellen Messwert beschriebenen Parameter korrespondierende Spalten der inversen Basismatrix
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden von der Recheneinrichtung zu der Steuereinheit als Lösungsdaten nur solche Einträge der inversen Basismatrix
Durch diese Vorgehensweise können vorteilhaft die von der Recheneinrichtung zu der Steuereinheit zu übertragende Datenmenge und gegebenenfalls ein Berechnungsaufwand zum Berechnen der approximativen Lösung reduziert werden. Vorteilhaft werden so also lediglich diejenigen Einträge übertragen und diejenigen einzelnen Berechnungen durchgeführt, welche bei der Berechnung des Produkts
Mit anderen Worten ist es also beispielsweise nicht notwendig, die gesamte inverse Basismatrix
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zunächst mittels der Recheneinrichtung eine jeweilige optimale Lösung für mehrere Szenarien mit jeweils unterschiedlichen Prognosen, beispielsweise für eine Umgebung, oder Wetterbedingungen, für ein Lastprofil und/oder für eine Energieerzeugung der Betriebseinrichtung und/oder des Gebäudes, berechnet. Mit anderen Worten werden also mehrere optimale Lösungen berechnet, welche optimal sind für unterschiedliche mögliche Bedingungen oder Situationen beziehungsweise Entwicklungen. Dies trägt der unvermeidlichen Unsicherheit von Prognosen Rechnung. Von der Recheneinrichtung zu der Steuereinheit werden dann zu mehreren der Szenarien korrespondierende Parameter und Lösungsdaten übertragen. Anhand dieser übertragenen Daten wird durch die Steuereinheit dann durch einen Vergleich mit dem aktuellen Messwert das diesem nächstliegende Szenario ermittelt. Die approximative Lösung wird dann auf Basis dieses ermittelten nächstliegenden Szenarios berechnet. Das nächstliegende Szenario kann dabei dasjenige der mehreren berechneten Szenarien sein, bei dem ein für den durch den aktuellen Messwert beschriebenen Parameter verwendeter Wert die geringste Differenz zu dem aktuellen Messwert aufweist. Liegen mehrere verschiedene aktuelle Messwerte, beispielsweise unterschiedlicher Parameter, vor, so kann beispielsweise das Szenario ausgewählt werden, welches über alle diese mehreren Messwerte beziehungsweise Parameter die insgesamt geringste Gesamtabweichung oder die geringste durchschnittliche Abweichung aufweist. Dabei können zusätzliche Bedingungen, wie etwa eine maximale Abweichung ausgewertet beziehungsweise bei der Ermittlung des nächstliegenden Szenarios berücksichtigt werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, a respective optimal solution for several scenarios, each with different forecasts, for example, for an environment, or weather conditions, for a load profile and / or for an energy production of the operating device and / or the building, first calculated by the computing device , In other words, several optimal solutions are calculated, which are optimal for different possible conditions or situations or developments. This takes into account the inevitable uncertainty of forecasts. From the computing device to the control unit, corresponding parameters and solution data are then transmitted to a plurality of the scenarios. Based on this transmitted data is then determined by the control unit by comparing it with the current measured value of this closest scenario. The approximate solution is then calculated on the basis of this determined closest scenario. In this case, the closest scenario may be that of the several calculated scenarios in which a value used for the parameter described by the current measured value has the smallest difference to the current measured value. If there are several different current measured values, for example different parameters, then, for example, the scenario can be selected which has the overall lowest total deviation or the lowest average deviation over all of these several measured values or parameters. In this case, additional conditions, such as a maximum deviation can be evaluated or taken into account when determining the closest scenario.
Der zum Ermitteln des nächstliegenden Szenarios notwendige Berechnungsaufwand ist vernachlässigbar und beispielsweise durch standardmäßig heutzutage verfügbare Controller, welche als Steuereinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung dienen können, bewältigbar, da hierzu beispielsweise lediglich Vergleichsoperationen notwendig sein können. Durch die mehreren berechneten Szenarien können mehrere unterschiedliche Entwicklungen beschrieben oder modelliert werden, sodass sich durch die Ermittlung oder Auswahl eine Differenz zwischen der approximativen Lösung und der optimalen Lösung minimieren lässt. Hierdurch kann also, insbesondere ohne zusätzlichen Hardwareaufwand in der Steuereinheit, das vorgegebene durch das Steuern der Betriebseinrichtung beziehungsweise der Gebäudeinfrastruktur zu erreichende Ziel besser, also mit geringerer Differenz zu dem jeweiligen Optimum, realisiert werden. Je nach vorgegebenem Ziel kann somit beispielsweise eine höhere Energieeffizienz, eine geringere Kostenbelastung, eine verbesserte Umweltbilanz oder dergleichen erzielt werden. Konkret werden bei diesem Vorgehen also für jedes der durch die Recheneinrichtung berechneten Szenarien beispielsweise die entsprechenden Basismatrizen
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden in einem zeitlichen Abstand zueinander wenigstens zwei jeweils aktuelle Messwerte, insbesondere desselben Parameters, erfasst, welche jeweils unterschiedlichen Szenarien am nächsten liegen. Diese unterschiedlichen Szenarien werden durch die Steuereinheit dann zu einem kombinierten Szenario kombiniert und die approximative Lösung wird durch die Steuereinheit anhand des kombinierten Szenarios berechnet. Das Kombinieren der Szenarien kann hier beispielsweise bedeuten, dass die Störung und die zugehörigen Zustände, angenommenen Werte oder Prognosen der Szenarien miteinander in Einklang gebracht werden. Beispielsweise durch eine Mittelung oder eine stetige Fortsetzung.In a further advantageous embodiment of the present invention, at least two respectively current measured values, in particular of the same parameter, are detected at a time interval from one another, which respectively lie closest to different scenarios. These different scenarios are then combined by the control unit into a combined scenario and the approximate solution is calculated by the control unit based on the combined scenario. Combining the scenarios here can mean, for example, that the disruption and the associated states, assumed values or forecasts of the scenarios are reconciled with one another. For example, by an averaging or a steady continuation.
Beispielsweise können mittels der Recheneinrichtung zwei verschiedene optimale Lösungen berechnet werden, wobei für die eine optimale Lösung eine Energieerzeugung der Photovoltaikanlage des Gebäudes auf Basis eines während des gesamten Tages wolkenfreien Himmels und für die zweite optimale Lösung eine davon abweichende Energieerzeugung der Photovoltaikanlage auf Basis eines den gesamten Tag über bewölkten Himmels verwendet wird. Von beiden Szenarien abweichend kann in der Realität der Himmel beispielsweise am Vormittag des entsprechenden Tages wolkenfrei und am Nachmittag des entsprechenden Tages bewölkt sein. Ein während des Vormittags erfasster aktueller Messwert würde also dazu führen, dass das auf dem wolkenlosen Himmel basierende Szenario als nächstliegendes Szenario ermittelt wird. In entsprechender Weise würde ein am Nachmittag erfasster zweiter aktueller Messwert zur Ermittlung des zweiten Szenarios als nächstliegend führen. Über den gesamten Tag betrachtet ist also keines der beiden berechneten Szenarien optimal zur Abbildung der Realität geeignet. Mit der Erfassung des zweiten Messwertes würde es also zu einem Szenarienwechsel kommen. Da das zweite Szenario jedoch nicht die während des Vormittags erhöhte Energieerzeugung der Photovoltaikanlage aufgrund des abweichend von der Annahme des zweiten Szenarios wolkenfreien Himmels berücksichtigt, ergibt sich dann bei der Steuerung eine Abweichung von einer auf der tatsächlichen Realität basierenden, jedoch nicht zuvor berechneten optimalen Lösung. Um auch in solchen Fällen eine verbesserte approximative Lösung zu erhalten, können die beiden beziehungsweise mehreren unterschiedlichen, zu unterschiedlichen Zeitpunkten als nächstliegend ermittelten Szenarien miteinander in Einklang gebracht werden. Dazu kann das jeweils nächstliegende Szenario bestimmt werden, beispielsweise indem die Störung und die zugehörigen Zustände, beispielsweise ein zugehöriger Ladezustand eines Energiespeichers der Gebäudeinfrastruktur, verglichen und mithilfe der inversen Basismatrizen der Szenarien durch die Steuereinheit miteinander in Einklang gebracht beziehungsweise aneinander angeglichen werden. Hierfür können vorteilhaft bereits einfache mathematische Operationen ausreichen, welche in ihrer Komplexität oder ihrem Anspruch nicht über Matrix-Vektor-Multiplikationen hinausgehen und dementsprechend durch die Steuereinheit ausführbar sind. Mit anderen Worten kann also der zuvor im Zusammenhang mit anderen Ausgestaltungen der Erfindung beschriebene Mechanismus nicht nur auf die Sollwerte, sondern auch auf die Zustände beziehungsweise den Input angewendet werden. So kann vorteilhaft trotz der Verwendung einer approximativen Lösung in mehr unterschiedlichen Situationen das jeweils vorgegebene Ziel verbessert, das heißt mit geringerer Abweichung, realisiert oder erreicht werden.For example, by means of the computing device, two different optimal solutions can be calculated, for the optimal solution, an energy production of the photovoltaic system of the building based on a cloud-free sky throughout the day and for the second optimal solution deviating energy production of the photovoltaic system based on the entire Day is used over cloudy sky. Deviating from both scenarios, in reality, for example, the sky may be cloudless in the morning of the corresponding day and cloudy in the afternoon of the corresponding day. A current measured value recorded during the morning would therefore lead to the scenario based on the cloudless sky being determined as the closest scenario. Similarly, a second current reading taken in the afternoon would result in determining the second scenario as closest. Thus, over the entire day, neither of the two calculated scenarios is optimally suited for mapping reality. With the acquisition of the second measured value, it would therefore come to a scenario change. However, since the second scenario does not take into account the increased power generation of the photovoltaic system during the morning due to the sky devoid of the assumption of the second scenario, the control will deviate from an optimal solution based on the actual reality but not previously calculated. In order to obtain an improved approximate solution even in such cases, the two or more different scenarios, which are determined as being closest at different points in time, can be reconciled with one another. For this purpose, the respectively closest scenario can be determined, for example by comparing the disturbance and the associated states, for example an associated state of charge of an energy store of the building infrastructure, and by means of the inverse base matrix of the scenarios being reconciled by the control unit or aligned with one another. For this purpose, already simple mathematical operations can advantageously be sufficient, which in their complexity or their claim do not go beyond matrix-vector multiplications and are accordingly executable by the control unit. In other words, the mechanism described above in connection with other embodiments of the invention can be applied not only to the set values, but also to the states or the input. Thus, in spite of the use of an approximate solution in more different situations, the respectively predetermined target can advantageously be improved, that is to say with less deviation, realized or achieved.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Gebäudeautomationssystem. Das erfindungsgemäße Gebäudeautomationssystem umfasst dabei jeweils mindestens eine steuerbare Betriebseinrichtung, eine lokale Steuereinheit und eine Messeinrichtung. Die Steuereinheit ist dabei dazu eingerichtet, eine approximative Lösung eines wenigstens einen Betriebsprozess der Betriebseinrichtung beschreibenden modellprädiktiven Regelungsproblems zu berechnen. Diese approximative Lösung wird dabei berechnet in Abhängigkeit von bereitgestellten, eine optimale Lösung des modellprädiktiven Regelungsproblems beschreibenden Lösungsdaten, in Abhängigkeit von bereitgestellten, für die optimale Lösung verwendeten Parametern und in Abhängigkeit von einem mittels der Messeinrichtung erfassten aktuellen Messwert zumindest eines dieser Parameter, dessen für die optimale Lösung verwendeter Wert von dem aktuellen Messwert abweicht. Die Steuereinheit ist zudem dazu eingerichtet, die mindestens eine Betriebseinrichtung gemäß der derart berechneten approximativen Lösung zu steuern. Die Lösungsdaten und gegebenenfalls die verwendeten Parameter können insbesondere von einer Recheneinrichtung bereitgestellt werden, welche Teil des Gebäudeautomationssystem oder von diesem separat sein kann. Ebenso kann die Steuereinheit alternativ oder zusätzlich zum Steuern einer anderen Betriebseinrichtung des Gebäudeautomationssystems beziehungsweise des Gebäudes eingerichtet sein.In addition to the method according to the invention, another aspect of the present invention relates to a building automation system. In each case, the building automation system according to the invention comprises at least one controllable operating device, a local control unit and a measuring device. In this case, the control unit is set up to calculate an approximate solution of a model-predictive control problem describing at least one operating process of the operating device. This approximate solution is calculated as a function of provided solution data describing an optimal solution of the model predictive control problem Depending on provided parameters used for the optimal solution and depending on a detected by the measuring device current measurement at least one of these parameters, the value used for the optimal solution deviates from the current measurement. The control unit is additionally configured to control the at least one operating device in accordance with the approximate solution calculated in this way. The solution data and optionally the parameters used can be provided, in particular, by a computing device which may be part of or separate from the building automation system. Likewise, the control unit may alternatively or additionally be arranged for controlling another operating device of the building automation system or of the building.
Die bisher und im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen und die jeweiligen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Gebäudeautomationssystems sind jeweils wechselseitig sinngemäß zwischen dem Verfahren und dem Gebäudeautomationssystem übertragbar beziehungsweise austauschbar. Dies gilt insbesondere auch für zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete oder verwendbare Bauteile und Einrichtungen. Zu der Erfindung gehören also auch Weiterbildungen aller Aspekte der Erfindung, die Merkmale und Vorteile aufweisen, wie sie im Zusammenhang mit nur einem oder einigen der Aspekte beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind nicht alle entsprechenden Weiterbildungen aller Aspekte der vorliegenden Erfindung in allen Kombinationen explizit beschrieben.The embodiments described above and below and the respective advantages of the method according to the invention and of the building automation system according to the invention are each mutually mutually transferable or exchangeable between the method and the building automation system. This applies in particular also to components or devices used or to be used for carrying out the method according to the invention. Thus, the invention also includes developments of all aspects of the invention having features and advantages as described in connection with only one or some of the aspects. For this reason, not all corresponding developments of all aspects of the present invention are explicitly described in all combinations.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den FIG alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention and from the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Gebäudes mit einem Gebäudeautomationssystem sowie einer separaten Recheneinrichtung; und -
2 einen schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zum Steuern mindestens einer Betriebseinrichtung eines Gebäudes.
-
1 a schematic representation of a building with a building automation system and a separate computing device; and -
2 a schematic flowchart of a method for controlling at least one operating device of a building.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention, which are to be considered independently of one another, which each further develop the invention independently of one another and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.
Das Gebäudeautomationssystem
Die Ladestation
Vorliegend weist jede der Betriebseinrichtungen
Das Gebäudeautomationssystem
Im Folgenden werden
In einem Verfahrensschritt
Um einen derartigen optimierten beziehungsweise optimalen Betrieb zu ermöglichen, ist also ein komplexes Optimierungsproblem, insbesondere ein modellprädiktives Regelungsproblem (MPC-Problem), zu lösen. Da die Berechnung einer optimalen Lösung dieses MPC-Problems rechenaufwendig ist, wird die optimale Lösung in einem Verfahrensschritts
Als Ergebnis der Berechnung der optimalen Lösung des MPC-Problems ergeben sich Sollwerte für die einzelnen Betriebseinrichtungen
Ebenso können mittels des Cloud-Servers
Problematisch ist, dass für die optimale Lösung Zukunftsprognosen verwendet werden, welche stets mit einer Unsicherheit behaftet sind. Ein weiteres Problem kann sein, dass der Cloud-Server
Um dennoch einen relativ nahe an dem durch die optimale Lösung beschriebenen Optimum liegenden Betrieb des Gebäudeautomationssystems
Dazu ist es vorgesehen, dass in einem Verfahrensschritts
In einem Verfahrensschritt
Im einfachsten Fall könnten die Steuereinheiten
In einem Verfahrensschritt
In einem Verfahrensschritt
In einem Verfahrensschritt
Bei einer herkömmlichen einfachen Regelung werden beispielsweise keine wechselseitigen Abhängigkeiten oder Beeinflussungen zwischen den einzelnen Betriebseinrichtungen
Zumindest einige der beschriebenen Verfahrensschritte können in einer Schleife beziehungsweise kontinuierlich oder regelmäßig wiederholt durchlaufen werden, was hier durch einen Verfahrensschritt
Durch das beschriebene Verfahren kann, insbesondere nachdem zumindest einmalig die Übertragung von dem Cloud-Server
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DE102017206299.1A DE102017206299A1 (en) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | Method for controlling an operating device of a building and building automation system |
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Representative=s name: MAIER, DANIEL OLIVER, DIPL.-ING. UNIV., DE |
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