协同能量管理系统技术方案

用于多区域空间的协同能量管理系统、方法以及程序产品。公开了一种系统，该系统包括：多个环境传感器，该多个环境传感器被定位为遍及多区域空间；自适应学习系统，该自适应学习系统从环境传感器收集环境数据，并且生成使历史环境数据与HVAC设置相关的相关性模型；以及优化系统，该优化系统利用相关性模型、从多区域空间内的多个居住者接收的所输入偏好以及能量使用目标来定期地生成用于控制用于多区域空间的HVAC系统的新HVAC设置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】协同能量管理系统本专利技术在由国家科学基金会授予的合同编号1230687下由政府支持进行。政府对本专利技术享有一定权利。
本专利技术的主题涉及建筑物或空间内的能量管理，更特别地涉及一种协同能量管理系统。
技术介绍
可以按照其居住者的舒适水平而不管外部天气的变化如何维持室内条件的建筑物是发达社会的新兴期望之一。随着一般生活方式和消费者期望在过去十年间的变化，对舒适水平的需求已经变得越来越多地被个性化。这些个人舒适水平期望造成多居住者空间(诸如房屋、公司办公楼、学生宿舍、公共汽车、飞机等)中的冲突情况，其中，每个居住者具有他或她自己的舒适温度分布范围。该范围还依赖于居住者的个人特性，包括代谢率、年龄以及诸如服装、身体以及精神情况的外部因素、以及忍受水平；该个人范围还可以根据其它环境因素变化。在共享的多居住者空间中，个人舒适水平受共同居住者的存在和所占用的不同区域和房间中的温度之间的相关性这两者影响。因此，在建筑物中的不同房间和区域的所有居住者之间达到一致性是重要但具有挑战性的问题。随着上升的能量成本和对节能的强调，还需要在尝试在建筑物的居住者之间实现一致性时说明总能量成本。建筑物(住宅和商业这两者)中的能量使用是美国和世界范围这两者内的能量消耗的一个主要来源。数据显示美国的总能量消耗的接近40％和世界范围内的总能量消耗的20％归因于住宅和商业建筑物使用。已经针对建筑物供热、通风和空气调节(HVAC)系统的高效控制和操作提出大量设计和解决方法。不幸的是，没有提供全面解决提供共享多居住者空间中的个人舒适和能量效率的挑战的方法。
技术实现思路
所公开的解决方案提供了一种借助每个区域中的温度和能量流测量自适应地学习多个区域之间的热相关性的协同能量管理系统。该信息然后一起被用于所有热区域的协调(联合)控制，而不是用于单独控制每个区域中的温度/能量流。该系统还允许居住者经由管理用于空间(诸如建筑物、家、飞机、公共汽车、宿舍等)的协同能量管理系统的服务器使用移动应用程序等提供他们的舒适偏好/反馈。偏好连同空间的总能量成本信息一起用于联合优化(折衷)能量成本和居住者不适，这将多区域热相关性模型考虑在内。该系统还提供基于居住者的温度偏好信息正确地计算共享公共空间的个人居住者的热能使用(即，定价信号)的处理。该处理使得它调用来自居住者的关于居住者的当前舒适水平或舒适温度范围的真实反馈。在第一方面中，本专利技术提供了一种用于多区域空间的协同能量管理系统，该协同能量管理系统包括：多个环境传感器，该多个环境传感器被定位为遍及多区域空间；自适应学习系统，该自适应学习系统从环境传感器收集环境数据，并且生成使历史环境数据与HVAC(供热、通风、空气调节)设置相关的相关性模型；以及优化系统，该优化系统利用相关性模型、从多区域空间内的多个居住者接收的所输入偏好以及能量使用目标来定期地生成用于控制用于多区域空间的HVAC系统的新HVAC设置。在第二方面中，本专利技术提供了一种提供多区域空间中的协同能量管理的方法，该方法包括以下步骤：从多区域空间中的传感器收集环境数据，以生成使历史环境数据与HVAC设置相关的相关性模型；从多区域空间内的多个居住者接收偏好；接收针对多区域空间的能量使用目标；利用相关性模型、偏好以及能量使用目标通过一致性算法计算用于多区域空间的新HVAC设置；以及将HVAC设置应用于与多区域空间关联的HVAC系统。在第三方面中，本专利技术提供了一种存储在计算机上的可读的计算机程序产品，在由计算机系统执行时提供多区域空间中的协同能量管理，该计算机程序产品包括：从多区域空间中的传感器收集环境数据以生成使历史环境数据与HVAC设置相关的相关性模型的程序代码；从多区域空间内的多个居住者接收偏好的程序代码；接收用于多区域空间的能量目标的程序代码；利用相关性模型、偏好以及能量目标，通过一致性算法计算用于多区域空间的新HVAC设置的程序代码；以及将HVAC设置输出到与多区域空间关联的HVAC系统的程序代码。附图说明本专利技术的这些和其它特征将结合附图从本专利技术的各个方面的以下详细描述更容易地理解，附图中：图1示出了根据实施方式的协同能量管理系统。图2示出了根据实施方式的用于观察环境信息的智能装置上的用户界面。图3示出了根据实施方式的用于输入用户偏好的智能装置上的用户界面。图4示出了根据实施方式的参数的表。图5示出了根据实施方式的空间的四区域楼层平面图。图6示出了根据实施方式的示出居住者信息的表。图7示出了根据实施方式的空间的六区域楼层平面图。图8示出了根据实施方式的示出区域信息的一对表。图9示出了根据实施方式的不同区域中的温度的曲线图。图10示出了根据实施方式的不同区域中的温度的另外曲线图。图11示出了根据实施方式的具有传感器和恒温器的空间的区域楼层平面图。图12示出了根据实施方式的示出传感器读数的表。附图不必按比例绘制。附图仅是示意性表示，不旨在描写本专利技术的具体参数。附图旨在仅描绘本专利技术的典型实施方式，因此不应被认为限制本专利技术的范围。在附图中，相同附图标记表示相同元件。具体实施方式参照附图，图1示出了用于管理空间12内的HVAC(供热、通风、空气调节)设置的协同能量管理(CEM)系统10。空间12通常包括任意数量的区域12a、12b、12c，区域例如可以包括房间、办公室、小卧室、区域、床、座位等。空间12通常利用一个或更多个恒温器或其它类似装置来控制关联HVAC系统34的HVAC设置。在一些情况下，诸如房间的区域可以具有各自恒温器；在其它情况下，单个恒温器可以用于控制整个空间12；并且在另一些情况下，少量恒温器可以用于控制较大量区域等。虽然这里通常被描述为控制传统HVAC处理，但是HVAC系统34可以包括用于控制空间12内的舒适参数(例如，供热、冷却、气流、百叶窗的升高和降低、窗户的打开和关闭、照明、水温等)的任意系统。空间12适于由访问用于将个人偏好36输入到CEM系统10中的应用程序42(例如，运行在智能电话、计算机、语音识别系统等上的应用程序)的一组居住者(或“用户”)14使用。由此，例如，居住者14可以包括家庭成员、办公楼中的工作者、飞机上的乘客等。个人偏好36例如可以包括温度偏好、时间设置、气流偏好等。如这里所述的，CEM系统10的目标是提供最佳地平衡个人居住者14的不同偏好36和由管理员38等针对空间12建立的能量使用目标15的空间12内的环境条件。为了实现这一点，CME系统10包括从空间12内或外部的一组环境传感器44收集环境数据的自适应学习系统16。环境数据可以包括每个区域中的温度和能量流测量、区域之间的热相关性、热点和冷点、外部环境对个人区域的影响、HVAC设置等。环境数据被用于创建多区域相关性模型(“相关性模型”)18，该模型对各种环境条件和作为时间与日期、位置、周围条件等的函数的结果(例如，温度)建模。因此，相关性模型18例如可以用于例如在冬天的工作时间期间基于历史数据对条件建模，区域12a被已知为比恒温器设置冷三度；或区域12b通常比区域12c暖两度；等等。任意数量或类型的环境传感器44可以用于收集环境数据。在CEM系统10中还包括多用户优化系统22，该多用户优化系统22输入用户偏好36、能量使用目标15以及来自相关性模型18的信息，以动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多区域空间的协同能量管理系统，所述协同能量管理系统包括：多个环境传感器，所述多个环境传感器被定位为遍及所述多区域空间；自适应学习系统，所述自适应学习系统从所述环境传感器收集环境数据，并且生成使历史环境数据与HVAC设置相关的相关性模型；以及优化系统，所述优化系统利用所述相关性模型、从所述多区域空间内的多个居住者接收的所输入偏好、以及能量使用目标来定期地生成用于控制用于所述多区域空间的HVAC系统的新HVAC设置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.14 US 62/037,1461.一种用于多区域空间的协同能量管理系统，所述协同能量管理系统包括：多个环境传感器，所述多个环境传感器被定位为遍及所述多区域空间；自适应学习系统，所述自适应学习系统从所述环境传感器收集环境数据，并且生成使历史环境数据与HVAC设置相关的相关性模型；以及优化系统，所述优化系统利用所述相关性模型、从所述多区域空间内的多个居住者接收的所输入偏好、以及能量使用目标来定期地生成用于控制用于所述多区域空间的HVAC系统的新HVAC设置。2.根据权利要求1所述的协同能量管理系统，所述系统还包括使用报告系统，所述使用报告系统针对所述多个居住者中的每个生成个体化定价信号。3.根据权利要求2所述的协同能量管理系统，其中，所述使用报告系统利用由于所选居住者的温度偏好而对一组共同居住者引发的不适成本和所述多区域空间适应所述居住者的所述偏好的增量能量成本。4.根据权利要求1所述的协同能量管理系统，所述系统还包括用户位置追踪系统，所述用户位置追踪系统确定针对所述多个居住者中的每个的位置信息，所述位置信息由所述优化系统来使用。5.根据权利要求1所述的协同能量管理系统，其中，所述优化系统包括一致性算法，所述一致性算法利用使每个居住者的不适函数和所述多区域空间的总能量成本函数这两者最小化的最小化函数。6.根据权利要求1所述的协同能量管理系统，其中，所述HVAC设置包括温度设置。7.根据权利要求1所述的协同能量管理系统，其中，从远程运行的应用程序接收所述偏好。8.根据权利要求1所述的协同能量管理系统，其中，优化系统还利用对所述多区域空间的环境行为建模的热传递模型。9.一种提供多区域空间中的协同能量管理的方法，所述方法包括以下步骤：从所述多区域空间中的传感器收集环境数据，以生成使历史环境数据与HVAC设置相关的相关性模型；从所述多区域空间内的多个居住者接收偏好；接收针对所述多区域空间的能量使用目标；利用所述相关性模型、偏好以及能量使用目标，通过一致性算法计算针对所述多区域空间的新HVAC设置；以及将所述HVAC设置应用于与所述多区域空间关联的HVAC系统。10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括以下步骤：针对所述多个居住者中的每个生成个体化定价信号。11.根据权利要求10所述的方法，其中，每个个体化定价信号基于由于所选居住者的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·K·古普塔，K·卡尔，S·米什拉，J·T·温，
申请(专利权)人：伦斯勒理工学院，
类型：发明
国别省市：美国,US