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基于机器学习的办公建筑运行状态异常检测方法研究

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基于机器学习的办公建筑运行状态异常检测方法研究

作者：雷尚鹏华南理工大学

学位级别：硕士

建筑运行能耗占我国能源消耗总量的30%以上,是我国如期实现碳达峰、碳中和目标的重要组成部分。办公建筑能源使用强度为住宅建筑的10～20倍,不当的控制策略或用能行为可导致大量的能耗浪费,甚至引发严重故障或事故。因此,如何开展建筑... 详细信息

建筑运行能耗占我国能源消耗总量的30%以上,是我国如期实现碳达峰、碳中和目标的重要组成部分。办公建筑能源使用强度为住宅建筑的10～20倍,不当的控制策略或用能行为可导致大量的能耗浪费,甚至引发严重故障或事故。因此,如何开展建筑运行状态异常检测工作,建立实时故障报警及预警机制,对保障建筑运行过程的节能高效、安全稳定具有重要意义。机器学习技术可实现抽象数据的映射关系提取,有效克服数据海量等难点,尤其适用于时序性、多源性的建筑运行状态异常检测研究工作。本文针对夏热冬暖地区某办公建筑的建筑能耗和复杂设备系统运行状态提出异常检测研究方法,主要研究内容如下:(1)分析研究对象的用能模式特点,描述建筑能耗监管平台与空调节能控制系统。提取并讨论照明插座等能耗分项用能模式,并从失真异常与非失真异常两方面分析了建筑运行数据的异常类型,为建筑运行状态异常检测奠定基础。(2)针对建筑能耗异常检测,提出了基于多步预测的能耗单变量异常检测方法,并建立了分级预警机制。结合多输入-多输出的预测策略,建立了基于LSTM的多步预测模型,并讨论不同超参数对模型预测精度的影响程度。结果表明,与BP神经网络算法、LSSVM相比,当预测步长为24小时,其预测平均精度分别提高了13.25%与4.23%。最后,根据阈值区间外预测能耗集合元素数量的累计概率曲线,建立了能耗分级预警机制,异常检测准确率达到95.41%。(3)针对建筑复杂设备系统运行状态异常检测,提出了基于二次聚类的建筑复杂设备系统运行状态多变量异常检测方法。针对运行参数存在的耦合性与多源性问题,利用K-means算法划分Ⅰ～Ⅴ类运行工况。然后,计算各工况下各子系统的信息熵数值,采用SOM算法实现异常数据与正常数据的二分类,结果表明各工况平均类内异常检测的准确率达97.07%。最后,分析了类内异常检测率与少数类占总数比例、类内运行状态数量间关系,建立了多变量复杂设备系统运行状态的实时报警机制。(4)从实际应用出发,分析并设计了建筑能耗与复杂设备系统运行状态异常检测模块。遵循科学性、兼容性、简洁性、系统性的设计原则,分析了模块功能需求,包括数据选择、分项数据处理等六部分,阐述了模块的开发流程,确定了模块的设计框架,为建筑运行状态异常检测提供了理论研究到实际应用的解决方案。

关键词：建筑运行中央空调异常检测机器学习节能技术

基于机器学习的建筑复杂用能系统运行状态异常检测

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华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 144-154页

作者：周璇王馨瑶闫军威雷尚鹏梁列全华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 广东财经大学信息学院广东广州510320

建筑复杂用能系统运行状态的异常检测研究对建筑安全稳定、高效节能运行具有重要意义,但是由于受到建筑外部环境因素繁多、内部人行为的不确定性、设备运行数据复杂等多方面因素的影响,其异常运行状态的检测存在信息特征提取困难、运行... 详细信息

建筑复杂用能系统运行状态的异常检测研究对建筑安全稳定、高效节能运行具有重要意义,但是由于受到建筑外部环境因素繁多、内部人行为的不确定性、设备运行数据复杂等多方面因素的影响,其异常运行状态的检测存在信息特征提取困难、运行异常状态难以界定等问题。本研究在运行参数分类的基础上,利用信息熵对不确定性的定量化描述与无监督学习的适应性,提出基于信息熵并融合K-均值聚类与自组织映射模型的复杂用能系统运行状态二次聚类异常检测方法。针对夏热冬暖地区某大型办公建筑中央空调系统的实际监测数据,通过K-均值聚类对外部参数进行初次聚类并划分一次工况、计算各工况下子系统运行参数的信息熵、自组织映射模型二次聚类判定异常运行状态等步骤,实现建筑复杂用能系统的运行状态异常检测。结果表明,本研究提出的方法在单主机运行工况下的平均类内异常检测正确率(简称类内异常检测率)为97.45%,双主机运行工况下的类内异常检测率为96.70%。此外,本研究针对不同工况中类数量与类内异常率相关指标之间的关系展开进一步的讨论与分析,得出结论:单、双主机的类内异常检测率随着其所在类内运行状态总数的减少而升高。本研究为建筑能源大数据背景下的复杂用能系统运行状态异常检测提供了新的系统化思路与方法。

关键词：复杂用能系统信息熵 K-均值聚类自组织映射模型异常检测

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地铁隧道近距离下穿建筑物袖阀管注浆技术

内蒙古煤炭经济 2016年第20期 124-125页

作者：张堃姚煜雷尚鹏山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建教育部重点实验室山东青岛266590

青岛地铁3号线某隧道区间下穿某整形医院施工段时,采用超前管棚、小导管相结合的施工技术,综合利用超前地质预报和建筑物沉降的监测控制手段,调整优化注浆加固的施工顺序,使用袖阀管注浆技术,成功通过该整形医院,对类似下穿建筑物的地... 详细信息

青岛地铁3号线某隧道区间下穿某整形医院施工段时,采用超前管棚、小导管相结合的施工技术,综合利用超前地质预报和建筑物沉降的监测控制手段,调整优化注浆加固的施工顺序,使用袖阀管注浆技术,成功通过该整形医院,对类似下穿建筑物的地铁隧道建设提供了参考。

关键词：超前管棚小导管袖阀管注浆地铁

社会主义核心价值观视角下的教育培养——结合大学生对刷单问题的认知调查

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课程教育研究 2016年第36期 37-39页

作者：刘瑞雪雷尚鹏王广宇姜洋马天智山东科技大学

2016年央视3·15晚会曝光的疯狂的"刷单帝国"反映出随网络购物而生的不合理社会现象—网络刷单。其不诚信行为,对当代大学生社会主义核心价值观的培育和践行造成了消极的影响。本文对山东青岛某大学进行问卷认知调查,结合SPSS统计软件... 详细信息

2016年央视3·15晚会曝光的疯狂的"刷单帝国"反映出随网络购物而生的不合理社会现象—网络刷单。其不诚信行为,对当代大学生社会主义核心价值观的培育和践行造成了消极的影响。本文对山东青岛某大学进行问卷认知调查,结合SPSS统计软件处理数据,问卷内容涉及八个维度,调研发现大学生对于淘宝刷单和社会主义核心价值观的认知均存在偏差。最后,本文针对高校以及辅导员老师如何为大学生带来更直接有效的帮助提出相关对策。

关键词：社会主义核心价值观大学生认知调查刷单问题

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巧用同角三角函数的平方关系式破解压轴题

中学生数学 2025年第1期 14-16页

作者：姜尚鹏平度市第九中学

近几年的高考题在知识融合方面越来越突出,笔者对2024届青岛市高三第一次模拟考试第18题进行了深入地研究,这道题目融合了指数函数、对数函数和三角函数,考查的知识点比较多,内涵也很丰富．下面我们来看一下这道题目:

关键词：

客货混运下高铁运行图与货物配装方案协同优化

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控制与决策 2025年第1期 308-316页

作者：米雷卢亚菡杨立兴戚建国北京交通大学系统科学学院

客货混运新模式为我国高速铁路运营管理带来了新的机遇和挑战.鉴于此,以最小化列车停站时间、货物滞留数量和运营成本为目标,以列车到发时刻、动车组编组和货物配装计划为决策变量,为客货混运下高铁运行图与货物配装方案协同优化问题构... 详细信息

客货混运新模式为我国高速铁路运营管理带来了新的机遇和挑战.鉴于此,以最小化列车停站时间、货物滞留数量和运营成本为目标,以列车到发时刻、动车组编组和货物配装计划为决策变量,为客货混运下高铁运行图与货物配装方案协同优化问题构建一类整数线性规划模型.为验证模型的有效性,以京沪高速铁路为背景进行数值实验,并调用CPLEX软件求解.结果表明:在尽可能减小对客运服务影响的前提下,所提出方法能够通过灵活决策列车时刻表及增加列车编组,提高列车运力;与采用固定列车时刻表的货物配装优化方案相比,协同优化方法能够在小幅增加列车停靠时间的情况下大幅提升货物运输量,可为相关运营部门制定客货混运计划提供一定的理论支撑.

关键词：铁路运输客货混运列车编组高铁快运列车运行图

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基于核心素养的试题命制的实践与启发——以一道以“赵爽弦图”为背景的试题命制为例

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数理天地（初中版） 2025年第1期 143-145页

作者：雷娅浙江省杭州滨兴学校 315000

本文以一道以“赵爽弦图”为背景的试题命制为例,介绍基于核心素养的试题命制的构思、试题的评价以及命题启发.试题题干条件简单,可以从不同角度进行解题,体现对核心素养的考查,符合新课程标准的命题要求.并且在本题的基础上进行试题变... 详细信息

本文以一道以“赵爽弦图”为背景的试题命制为例,介绍基于核心素养的试题命制的构思、试题的评价以及命题启发.试题题干条件简单,可以从不同角度进行解题,体现对核心素养的考查,符合新课程标准的命题要求.并且在本题的基础上进行试题变式,进一步提升核心素养.

关键词：核心素养试题命制赵爽弦图

有机液流电池的研究进展及在能源领域的应用前景

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石油炼制与化工 2025年第1期56卷 11-23页

作者：祝东红宋浩宇郭学锋董天雷高若梅中石化南京化工研究院有限公司南京210048 南京大学

随着全球对清洁能源的需求日益增长,能源存储技术成为实现可再生能源广泛应用的关键。有机液流电池(ORFB)作为一种新兴的能源存储解决方案,因其独特的安全性和环境友好性而受到关注。与传统的锂离子电池相比,ORFB使用水系电解液,不仅避... 详细信息

随着全球对清洁能源的需求日益增长,能源存储技术成为实现可再生能源广泛应用的关键。有机液流电池(ORFB)作为一种新兴的能源存储解决方案,因其独特的安全性和环境友好性而受到关注。与传统的锂离子电池相比,ORFB使用水系电解液,不仅避免了有害物质的产生,而且显著降低了对人体健康的风险。全面概述了ORFB技术的基本原理、关键组件、最新研究进展和应用潜力。通过对ORFB技术的深入分析,展示了其在能源转型和促进可持续发展方面的重要作用。通过综述当前的研究动态,揭示了ORFB技术发展的趋势和前景,为未来能源存储技术的发展方向提供了指导。

关键词：有机液流电池储能蒽醌紫精二茂铁离子交换膜

壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠/益母草碱水凝胶的抗炎与促成骨作用

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中国组织工程研究 2025年第4期29卷 678-685页

作者：赵增波李晨曦窦晨雷马娜周冠军河北医科大学口腔医院河北省石家庄市050000 河北医科大学第二医院河北省石家庄市050000

背景:益母草碱具有改善微循环、抗氧化、抗细胞凋亡、清除自由基、抗炎、抗纤维化等多种生物活性作用,并且可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,具有应用于牙周炎治疗的潜能。目的:探讨益母草碱负载于壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠水凝胶的... 详细信息

背景:益母草碱具有改善微循环、抗氧化、抗细胞凋亡、清除自由基、抗炎、抗纤维化等多种生物活性作用,并且可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,具有应用于牙周炎治疗的潜能。目的:探讨益母草碱负载于壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠水凝胶的抗炎与促成骨作用。方法:①分别制备壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠水凝胶(空白水凝胶)与壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠/益母草碱水凝胶(载药水凝胶),将两种水凝胶分别培养RAW 264.7细胞、MC3T3-E1细胞,利用CCK-8实验与活/死细胞染色检测水凝胶的细胞毒性。②将RAW 264.7细胞分5组培养:空白组常规培养24 h,脂多糖组加入脂多糖,单独水凝胶组加入脂多糖与空白水凝胶,载药水凝胶组加入脂多糖与载药水凝胶,抑制剂组加入脂多糖、载药水凝胶与PI3K抑制剂LY294002,处理24 h后,利用qRT-PCR法检测炎症相关因子mRNA表达,Western Blotting检测炎症相关因子与PI3K/AKT信号通路的蛋白表达。③将MC3T3-E1细胞分4组培养:空白组不加入任何材料,单独水凝胶组加入空白水凝胶,载药水凝胶组加入载药水凝胶,抑制剂组加入载药水凝胶与PI3K抑制剂LY294002,处理7 d后,进行碱性磷酸酶染色,利用qRT-PCR检测成骨相关因子mRNA表达水平,Western Blotting检测PI3K/AKT信号通路的蛋白表达。结果与结论:①CCK-8实验与活/死细胞染色结果显示,两种水凝胶无细胞毒性作用,具有良好的细胞相容性;②与空白组相比,脂多糖组白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的mRNA与蛋白表达升高(P<0.05),p-AKT、p-PI3K、p-p65、p-IκBα的蛋白表达升高(P<0.05);与脂多糖组比较,载药水凝胶组上述指标的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);与载药水凝胶组相比,抑制剂组上述指标的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);③载药水凝胶组碱性磷酸酶活性高于空白组、单独水凝胶组、抑制剂组(P<0.05);与空白组相比,单独水凝胶组碱性磷酸酶、Runx2、骨钙素与Ⅰ型胶原的mRNA表达升高(P<0.05),p-AKT、p-PI3K的蛋白表达升高(P<0.05);与单独水凝胶组相比,载药水凝胶组上述指标的mRNA与蛋白表达均升高(P<0.05);与载药水凝胶组相比,抑制剂组上述指标的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);④结果表明,壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠/益母草碱水凝胶具有抗炎与促成骨作用,该作用可能与调控PI3K/AKT信号通路相关。

关键词：牙周炎水凝胶壳聚糖海藻酸钠益母草碱炎症因子成骨作用