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专利号: 2022108285973
申请人: 唐山学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度学习的智慧供热节能调控方法,其特征在于,包括以下步骤:获取目标区域内热用户行为数据信息、历史供热数据信息及目标区域的气象数据信息;

基于深度学习构建热负荷预测模型,根据所述历史供热数据信息结合气象数据信息通过热负荷预测模型获取目标区域的热负荷;

根据目标区域内预设时间后的热负荷预测值通过模糊决策生成调控方案,对目标区域热网系统的二次网供热温度进行调节;

获取目标区域内的室温分布图及供热数据变化曲线,根据所述室温分布图及参数变化曲线进行故障诊断,判断当前供热设备的运行状态;

所述的基于深度学习构建热负荷预测模型,根据所述历史供热数据信息结合气象数据信息通过热负荷预测模型获取目标区域的热负荷,具体为:根据目标区域内各小区地域分布将目标区域划分为若干子区域,并获取各子区域内热用户的特征信息数据集及各子区域内建筑的热特性,根据所述热特性获取子区域内室温变化速率,生成各子区域的建筑热惰性特征;

基于LSTM模型建立热负荷预测模型,并将所述各子区域内热用户的特征信息数据集根据工作时段及休息时段划分为多时间尺度特征,根据所述多时间尺度特征结合建筑热惰性特征生成不同时间尺度的训练集;

通过所述不同时间尺度的训练集对所述热负荷预测模型进行迭代训练,并基于时间步长引入注意力机制对所述热负荷预测模型的结构进行优化;

对优化后的热负荷预测模型进行评价,当优化后热负荷预测模型评估得分达到预设评估得分阈值,则输出热负荷预测模型;

根据优化后热负荷预测模型对预设时间后的热负荷进行预测;

所述建筑热惰性特征由温度反应的公式为:

其中,表示建筑热惰性, 表示供热回水温度, 表示供热温度,表示室内温度,表示室外温度;

获取目标区域内的室温分布图及参数变化曲线,根据所述室温分布图及供热数据变化曲线进行故障诊断,判断当前供热设备的运行状态,具体为:获取目标区域内热用户的室温分布图及供热数据变化,与供热调节进行对应,通过对供热管网各时刻状态进行记录生成时序序列;

根据所述时序序列获取热用户的反馈信息,通过反馈信息对供热管网的运行状况进行分析生成运行报表;

当供热数据变化量存在异常时,根据所述运行报表确定故障信息,根据所述运行报表在数据库中构建检索任务,将所述运行报表和数据库内历史供热数据信息进行相似度对比,并预设相似度阈值;

当所述相似度大于等于所述相似度阈值时,将对应历史供热数据信息进行标注,将标注后的历史供热数据信息进行聚合生成相似历史供热数据信息集合,确定故障信息;

根据所述历史供热数据信息集合中的操作记录对故障信息进行分析,生成解决方案;

若数据库内历史供热数据信息与运行报表的相似度均小于相似度阈值,则向负责人员生成故障巡检信息,获取确定故障信息后根据所述确定故障信息对数据库内原始数据进行更新;

根据目标区域的气象数据信息将目标区域的供热周期划分为初寒期、高寒期、末寒期;

根据不同供热时期的热耗量与历史同期数据对比计算生成目标区域的节能率,同时预设不同供热时期的节能率阈值;

判断目标区域的节能率是否大于所述节能率阈值,若小于,则生成修正信息,根据所述修正信息对热负荷预测模型进行精度修正;

获取预设时间内的目标区域内实际耗热量,并根据不同供热时期热用户室内温度及室外温度对实际耗热量进行修正,通过修正后的耗热量计算节能率,其中修正耗热量的公式,具体为:其中, 表示修正后耗热量, 表示实际耗热量, 表示预设室外平均温度, 表示不同供热时期室内平均温度, 表示不同供热时期室外平均温度;

根据不同供热时期的热负荷对目标区域中各子区域的供热温度调控时间段进行规划,具体为:通过热负荷预测模型对目标区域内各子区域的不同供热时期热负荷进行预测生成不同供热时期的日热负荷变化曲线;

获取不同供热时期的日热负荷变化曲线的特征点,根据所述特征点将日热负荷变化曲线进行分段,根据分段后曲线的对应时长信息结合供热系统的温度响应滞后性、温度热惯性及热用户生活作息预设不同供热时期的供热温度调控时间段;

获取不同供热时期供热温度调控时间段内目标区域的实际平均室外温度数据,根据所述实际平均室外温度数据与历史同期平均室外温度数据进行差值计算,预设差值阈值;

若所述差值大于所述差值阈值,则生成调控时间段修正信息,通过热负荷预测模型的当前热负荷预测值进行供热温度调控时间段的修正;

同时,判断目标区域的历史气象数据获取与当前气象预测数据的相似度,提取相似度符合预设条件的历史气象数据对应的供热温度调控时间段作为当前供热时期的供热温度调控时间段。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的智慧供热节能调控方法,其特征在于,所述的获取目标区域内热用户行为数据信息、历史供热数据信息及目标区域的气象数据信息,具体为:通过调查问卷获取目标区域内热用户的供热末端形式及温度控制方式,根据所述供热末端形式及温度控制方式获取热用户行为数据信息;

获取目标区域内热源站的历史供热数据信息,将所述历史供热数据信息进行异常值剔除,并根据时间特征生成供热数据时序序列;

将所述供热数据时序序列与目标区域气象信息进行匹配存储至数据库中,获取目标区域气象数据信息变化导致供热数据的差异;

根据所述热用户行为数据信息结合气象数据信息变化导致供热数据的差异生成目标区域内热用户的特征信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的智慧供热节能调控方法,其特征在于,所述的根据目标区域内预设时间后的热负荷预测值通过模糊决策生成调控方案,对目标区域热网系统的二次网供热温度进行调节,具体为:获取目标区域预设时间后的热负荷预测值,根据所述热负荷预测值获取在热网系统中总流量及回水水温不变的情况下的二次网供热温度设定值;

将目标区域热网系统的二次网供热温度的设定值与实际值的差值及差值变化率作为模糊PID控制器输入信息,将输入信息进行模糊处理构建模糊子集,并与隶属度函数对应获取输入信息的模糊语言变量;

通过所述输入信息的模糊语言变量根据模糊规则获取输出模糊语言变量,通过粒子群算法对模糊PID控制器的量化因子及比例因子进行优化;

初始化粒子种群,随机赋予粒子速度和位置信息,采用积分性能指标作为优化目标函数;

根据粒子的位置计算积分性能指标获取各个粒子的适应度,根据适应度值判断粒子的优劣,若不满足约束,则将粒子排除,将排除的粒子进行迭代训练,直到满足约束;

进行若干次粒子速度及位置信息的更新后,获取每一个粒子搜寻的最优位置及全部粒子中的最优位置,输出最优量化因子及参数因子;

通过所述最优量化因子及参数因子对输出语言变量进行模糊推理,获得输出模糊语言变量的隶属度函数值,根据所述隶属度函数值根据清晰化接口获取PID调控参数,对目标区域热网系统的二次网供热温度进行调节。

4.一种基于深度学习的智慧供热节能调控系统,其特征在于,该系统包括:存储器、处理器,所述存储器中存储有一种基于深度学习的智慧供热节能调控方法程序,所述一种基于深度学习的智慧供热节能调控方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤:获取目标区域内热用户行为数据信息、历史供热数据信息及目标区域的气象数据信息;

基于深度学习构建热负荷预测模型,根据所述历史供热数据信息结合气象数据信息通过热负荷预测模型获取目标区域的热负荷;

根据目标区域内预设时间后的热负荷预测值通过模糊决策生成调控方案,对目标区域热网系统的二次网供热温度进行调节;

获取目标区域内的室温分布图及供热数据变化曲线,根据所述室温分布图及参数变化曲线进行故障诊断,判断当前供热设备的运行状态;

所述的基于深度学习构建热负荷预测模型,根据所述历史供热数据信息结合气象数据信息通过热负荷预测模型获取目标区域的热负荷,具体为:根据目标区域内各小区地域分布将目标区域划分为若干子区域,并获取各子区域内热用户的特征信息数据集及各子区域内建筑的热特性,根据所述热特性获取子区域内室温变化速率,生成各子区域的建筑热惰性特征;

基于LSTM模型建立热负荷预测模型,并将所述各子区域内热用户的特征信息数据集根据工作时段及休息时段划分为多时间尺度特征,根据所述多时间尺度特征结合建筑热惰性特征生成不同时间尺度的训练集;

通过所述不同时间尺度的训练集对所述热负荷预测模型进行迭代训练,并基于时间步长引入注意力机制对所述热负荷预测模型的结构进行优化;

对优化后的热负荷预测模型进行评价,当优化后热负荷预测模型评估得分达到预设评估得分阈值,则输出热负荷预测模型;

根据优化后热负荷预测模型对预设时间后的热负荷进行预测;

所述建筑热惰性特征由温度反应的公式为:

其中,表示建筑热惰性, 表示供热回水温度, 表示供热温度,表示室内温度,表示室外温度;

获取目标区域内的室温分布图及参数变化曲线,根据所述室温分布图及供热数据变化曲线进行故障诊断,判断当前供热设备的运行状态,具体为:获取目标区域内热用户的室温分布图及供热数据变化,与供热调节进行对应,通过对供热管网各时刻状态进行记录生成时序序列;

根据所述时序序列获取热用户的反馈信息,通过反馈信息对供热管网的运行状况进行分析生成运行报表;

当供热数据变化量存在异常时,根据所述运行报表确定故障信息,根据所述运行报表在数据库中构建检索任务,将所述运行报表和数据库内历史供热数据信息进行相似度对比,并预设相似度阈值;

当所述相似度大于等于所述相似度阈值时,将对应历史供热数据信息进行标注,将标注后的历史供热数据信息进行聚合生成相似历史供热数据信息集合,确定故障信息;

根据所述历史供热数据信息集合中的操作记录对故障信息进行分析,生成解决方案;

若数据库内历史供热数据信息与运行报表的相似度均小于相似度阈值,则向负责人员生成故障巡检信息,获取确定故障信息后根据所述确定故障信息对数据库内原始数据进行更新;

根据目标区域的气象数据信息将目标区域的供热周期划分为初寒期、高寒期、末寒期;

根据不同供热时期的热耗量与历史同期数据对比计算生成目标区域的节能率,同时预设不同供热时期的节能率阈值;

判断目标区域的节能率是否大于所述节能率阈值,若小于,则生成修正信息,根据所述修正信息对热负荷预测模型进行精度修正;

获取预设时间内的目标区域内实际耗热量,并根据不同供热时期热用户室内温度及室外温度对实际耗热量进行修正,通过修正后的耗热量计算节能率,其中修正耗热量的公式,具体为:其中, 表示修正后耗热量, 表示实际耗热量, 表示预设室外平均温度, 表示不同供热时期室内平均温度, 表示不同供热时期室外平均温度;

根据不同供热时期的热负荷对目标区域中各子区域的供热温度调控时间段进行规划,具体为:通过热负荷预测模型对目标区域内各子区域的不同供热时期热负荷进行预测生成不同供热时期的日热负荷变化曲线;

获取不同供热时期的日热负荷变化曲线的特征点,根据所述特征点将日热负荷变化曲线进行分段,根据分段后曲线的对应时长信息结合供热系统的温度响应滞后性、温度热惯性及热用户生活作息预设不同供热时期的供热温度调控时间段;

获取不同供热时期供热温度调控时间段内目标区域的实际平均室外温度数据,根据所述实际平均室外温度数据与历史同期平均室外温度数据进行差值计算,预设差值阈值;

若所述差值大于所述差值阈值,则生成调控时间段修正信息,通过热负荷预测模型的当前热负荷预测值进行供热温度调控时间段的修正;

同时,判断目标区域的历史气象数据获取与当前气象预测数据的相似度,提取相似度符合预设条件的历史气象数据对应的供热温度调控时间段作为当前供热时期的供热温度调控时间段。

5.根据权利要求4所述的一种基于深度学习的智慧供热节能调控系统,其特征在于,所述的根据目标区域内预设时间后的热负荷预测值通过模糊决策生成调控方案,对目标区域热网系统的二次网供热温度进行调节,具体为:获取目标区域预设时间后的热负荷预测值,根据所述热负荷预测值获取在热网系统中总流量及回水水温不变的情况下的二次网供热温度设定值;

将目标区域热网系统的二次网供热温度的设定值与实际值的差值及差值变化率作为模糊PID控制器输入信息,将输入信息进行模糊处理构建模糊子集,并与隶属度函数对应获取输入信息的模糊语言变量;

通过所述输入信息的模糊语言变量根据模糊规则获取输出模糊语言变量,通过粒子群算法对模糊PID控制器的量化因子及比例因子进行优化;

初始化粒子种群,随机赋予粒子速度和位置信息,采用积分性能指标作为优化目标函数;

根据粒子的位置计算积分性能指标获取各个粒子的适应度,根据适应度值判断粒子的优劣,若不满足约束,则将粒子排除,将排除的粒子进行迭代训练,直到满足约束;

进行若干次粒子速度及位置信息的更新后,获取每一个粒子搜寻的最优位置及全部粒子中的最优位置,输出最优量化因子及参数因子;

通过所述最优量化因子及参数因子对输出语言变量进行模糊推理,获得输出模糊语言变量的隶属度函数值,根据所述隶属度函数值根据清晰化接口获取PID调控参数,对目标区域热网系统的二次网供热温度进行调节。

6.一种计算机可读存储介质,其特征在于:所述计算机可读存储介质中包括一种基于深度学习的智慧供热节能调控方法程序,所述一种基于深度学习的智慧供热节能调控方法程序被处理器执行时,实现如权利要求1至3中任一项所述的一种基于深度学习的智慧供热节能调控方法的步骤。