一种基于APP的建筑能耗监控系统技术方案

本发明专利技术涉及能耗监控，具体涉及一种基于APP的建筑能耗监控系统，包括能耗监控中心、分布式传感器节点和基站，分布式传感器节点组成用于监测和采集设备能耗数据的无线传感器网络，并通过基站将设备能耗数据发送至能耗监控中心；能耗监控中心通过历史能耗数据采集模块采集设备历史能耗数据，并利用历史能耗数据处理模块对设备历史能耗数据进行聚类，确定不同的能耗级别，能耗监控中心通过能耗级别分类模型构建模块基于聚类结果构建用于对无线传感器网络发送的设备能耗数据进行能耗级别分类的能耗级别分类模型；本发明专利技术提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的不能对建筑能耗异常情况进行快速、准确监控的缺陷。准确监控的缺陷。准确监控的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于APP的建筑能耗监控系统


[0001]本专利技术涉及能耗监控，具体涉及一种基于APP的建筑能耗监控系统。

技术介绍

[0002]目前，建筑能耗数据监控采集系统已经成为建筑节能监管体系的重要组成部分，建筑能耗监控被普遍认为是实现建筑节能量化考评的前提和基础，也是建筑节能的迫切要求。
[0003]当前大部分建筑中都存在由于自控系统问题、操作人员技术水平较低、缺乏节能意识等原因造成的不必要的能耗浪费。现有建筑能耗异常的监控方法，通常是人工根据能耗数据的波动情况来进行判断，这种方法不仅会浪费大量的人力物力，同时得到的能耗异常监测结果也不够准确，从而无法准确掌握建筑能耗异常情况。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种基于APP的建筑能耗监控系统，能够有效克服现有技术所存在的不能对建筑能耗异常情况进行快速、准确监控的缺陷。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]一种基于APP的建筑能耗监控系统，包括能耗监控中心、分布式传感器节点和基站，所述分布式传感器节点组成用于监测和采集设备能耗数据的无线传感器网络，并通过基站将设备能耗数据发送至能耗监控中心；
[0009]所述能耗监控中心通过历史能耗数据采集模块采集设备历史能耗数据，并利用历史能耗数据处理模块对设备历史能耗数据进行聚类，确定不同的能耗级别，所述能耗监控中心通过能耗级别分类模型构建模块基于聚类结果构建用于对无线传感器网络发送的设备能耗数据进行能耗级别分类的能耗级别分类模型，所述能耗监控中心通过能耗点异常检测模块基于能耗级别分类模型对单个接收的设备能耗数据进行能耗点异常检测，并利用能耗时间序列异常检测模块基于能耗级别分类模型对预设时间段内接收的设备能耗数据构成的能耗时间序列进行集体异常检测；
[0010]所述能耗监控中心通过能耗异常情况汇总模块对能耗点异常检测模块、能耗时间序列异常检测模块得到的能耗异常数据进行汇总，并利用无线通信模块将汇总结果发送至移动终端，通过移动终端上的APP进行可视化显示。
[0011]优选地，所述分布式传感器节点组成的无线传感器网络中，各分布式传感器节点通过分簇路由协议确定自身属于簇节点还是普通节点；
[0012]其中，普通节点用于监测和采集设备能耗数据，并将采集到的设备能耗数据发送至所属的簇节点，簇节点对簇内各普通节点发送的设备能耗数据进行打包，并发送给基站。
[0013]优选地，所述分布式传感器节点包括用于对设备的用电状态和实时功率进行细粒
度监测，并实时采集设备能耗数据的用电监测传感器，以及用于向基站发送设备能耗数据的射频收发器。
[0014]优选地，所述分布式传感器节点的最小部署数量采用下式计算：
[0015][0016]其中，N
min
为分布式传感器节点的最小部署数量，S为建筑能耗监测区域面积，ρ为预设分布式传感器节点覆盖率的下限值，R为分布式传感器节点的通信半径，a为考虑外部环境和信号衰减对分布式传感器节点的通信半径造成影响而设置的衰减因子，a∈(0,1)，int(
·
)表示取整。
[0017]优选地，所述历史能耗数据处理模块对设备历史能耗数据进行聚类，确定不同的能耗级别，包括：
[0018]采用经过粒子群算法优化的k
‑
medoids聚类算法对设备历史能耗数据进行聚类，确定不同的能耗级别；
[0019]其中，粒子群算法中初始化的粒子群由能耗样本数据生成，每个粒子对自身的速度和位置进行更新采用下式表示：
[0020]v
t
＝ω
·
v
t
‑1+a1·
rand1()
·
(pbest
‑
p
t
‑1)+a2·
rand2()
·
(gbest
‑
p
t
‑1)
[0021]p
t
＝p
t
‑1+v
t
[0022]其中，v
t
为粒子当前时刻的速度，v
t
‑1为粒子上一时刻的速度，p
t
为粒子当前时刻的位置，p
t
‑1为粒子上一时刻的位置，ω为惯性权重，a1、a2为加速常数，rand1()、rand2()为两个[0,1]之间的随机数，pbest为粒子群的局部最优位置，gbest为粒子群的全局最优位置。
[0023]优选地，所述k
‑
medoids聚类算法采用欧氏距离作为衡量类内相似性的标准，采用下式表示：
[0024][0025]其中，x＝(x1,x2,
…
,x
n
)、y＝(y1,y2,
…
,y
n
)为设备历史能耗数据集中两个n维的设备历史能耗数据。
[0026]优选地，所述历史能耗数据处理模块对设备历史能耗数据进行聚类，确定不同的能耗级别之后，为各聚类生成对应的聚类标签；
[0027]其中，聚类标签包括低能耗、较低能耗、中等能耗、较高能耗和高能耗。
[0028]优选地，所述能耗级别分类模型构建模块基于聚类结果构建用于对无线传感器网络发送的设备能耗数据进行能耗级别分类的能耗级别分类模型，包括：
[0029]能耗级别分类模型通过KNN算法计算距离无线传感器网络发送的设备能耗数据距离最近的聚类来进行能耗级别分类。
[0030]优选地，所述能耗点异常检测模块基于能耗级别分类模型对单个接收的设备能耗数据进行能耗点异常检测，包括：
[0031]在设备能耗数据所属的聚类中进行能耗点异常检测，采用LOF算法判断该设备能耗数据是否为离群点；
[0032]若该设备能耗数据为离群点，则将该设备能耗数据标记为能耗异常数据，并从所属聚类中删除。
[0033]优选地，所述能耗时间序列异常检测模块基于能耗级别分类模型对预设时间段内接收的设备能耗数据构成的能耗时间序列进行集体异常检测，包括：
[0034]对能耗时间序列所属聚类中的设备历史能耗数据进行相同周期的数据划分，并采用结合DTW距离的LOF算法对能耗时间序列进行集体异常检测；
[0035]若该能耗时间序列异常，则将该能耗时间序列标记为能耗异常数据，并从所属聚类中删除。
[0036](三)有益效果
[0037]与现有技术相比，本专利技术所提供的一种基于APP的建筑能耗监控系统，具有以下有益效果：
[0038]1)分布式传感器节点组成用于监测和采集设备能耗数据的无线传感器网络，并通过基站将设备能耗数据发送至能耗监控中心，分布式传感器节点组成无线传感器网络，能够将建筑内的设备能耗数据快速、全面地发送给能耗监控中心，为后续建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于APP的建筑能耗监控系统，其特征在于：包括能耗监控中心、分布式传感器节点和基站，所述分布式传感器节点组成用于监测和采集设备能耗数据的无线传感器网络，并通过基站将设备能耗数据发送至能耗监控中心；所述能耗监控中心通过历史能耗数据采集模块采集设备历史能耗数据，并利用历史能耗数据处理模块对设备历史能耗数据进行聚类，确定不同的能耗级别，所述能耗监控中心通过能耗级别分类模型构建模块基于聚类结果构建用于对无线传感器网络发送的设备能耗数据进行能耗级别分类的能耗级别分类模型，所述能耗监控中心通过能耗点异常检测模块基于能耗级别分类模型对单个接收的设备能耗数据进行能耗点异常检测，并利用能耗时间序列异常检测模块基于能耗级别分类模型对预设时间段内接收的设备能耗数据构成的能耗时间序列进行集体异常检测；所述能耗监控中心通过能耗异常情况汇总模块对能耗点异常检测模块、能耗时间序列异常检测模块得到的能耗异常数据进行汇总，并利用无线通信模块将汇总结果发送至移动终端，通过移动终端上的APP进行可视化显示。2.根据权利要求1所述的基于APP的建筑能耗监控系统，其特征在于：所述分布式传感器节点组成的无线传感器网络中，各分布式传感器节点通过分簇路由协议确定自身属于簇节点还是普通节点；其中，普通节点用于监测和采集设备能耗数据，并将采集到的设备能耗数据发送至所属的簇节点，簇节点对簇内各普通节点发送的设备能耗数据进行打包，并发送给基站。3.根据权利要求2所述的基于APP的建筑能耗监控系统，其特征在于：所述分布式传感器节点包括用于对设备的用电状态和实时功率进行细粒度监测，并实时采集设备能耗数据的用电监测传感器，以及用于向基站发送设备能耗数据的射频收发器。4.根据权利要求3所述的基于APP的建筑能耗监控系统，其特征在于：所述分布式传感器节点的最小部署数量采用下式计算：其中，N
min
为分布式传感器节点的最小部署数量，S为建筑能耗监测区域面积，ρ为预设分布式传感器节点覆盖率的下限值，R为分布式传感器节点的通信半径，a为考虑外部环境和信号衰减对分布式传感器节点的通信半径造成影响而设置的衰减因子，a∈(0,1)，int(
·
)表示取整。5.根据权利要求1所述的基于APP的建筑能耗监控系统，其特征在于：所述历史能耗数据处理模块对设备历史能耗数据进行聚类，确定不同的能耗级别，包括：采用经过粒子群算法优化的k
‑
medoids聚类算法对设备历史能耗数据进行聚类，确定不同的能耗级别；其中，粒子群算法中初始化的粒子群由能耗样本数据生成，每个粒子对自身的速度和位置进行更新采用下式表示：v
t
＝ω
·
v
t
‑1+a1·
rand1()
·
(p...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉琪，浦白云，
申请(专利权)人：安徽泰然信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：