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基于神经网络的工业空调节能与运行策略研究

基于神经网络的工业空调节能与运行策略研究

作者：杨建军浙江理工大学

学位级别：硕士

节能减排是企业管理的重要一环,能源成本直接影响企业的经济效益,工业空调的能源管控问题长久以来都是企业关注的重点。当前,企业的空调启动策略往往采用固定的预冷预热时间,没有统一、科学的标准。本文通过对企业空调运行的历史数据（... 详细信息

节能减排是企业管理的重要一环,能源成本直接影响企业的经济效益,工业空调的能源管控问题长久以来都是企业关注的重点。当前,企业的空调启动策略往往采用固定的预冷预热时间,没有统一、科学的标准。本文通过对企业空调运行的历史数据（气候、产能）进行采集、清洗,建立科学的空调能耗模型和空调启动时间预测模型。并将本文提出的理论和技术在实际中应用,设计并实现了智慧工厂空调能源管控系统,实现对企业生产车间空调的启动时间预测。结果表明,该系统能够有助于企业达成能源智能管控的目标。研究工作主要如下:1)企业生产全环境的综合工业空调能耗模型的建立。通过车间内现有的98个温湿度采集点对生产车间进行全面无死角的数据采集,并利用OPC技术对数据进行解析并持久化到数据库。依据收集到空调设备运行的历史数据,对空调系统的主要部分（冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔、风机盘管、空调机组）建立能耗模型。以企业空调系统整体节能作为研究目标,将所有部件的能效比作为节能优化的目标函数,最终建立起车间空调系统全域能耗模型。2)基于神经网络的空调启动时间预测模型的建立。针对传统预测方法的不稳定性和RNN神经网络中梯度消失的问题,结合空调运行时间序列数据的特点,使用长短期记忆循环神经网络建立以生产要求和环境舒适度为导向的空调启动时间预测模型。将本文建立的空调启动时间预测模型与随机森林、支持向量回归建立的预测模型进行比较分析,实验结果表明,本文建立的模型表现出明显优于另外两者的稳定性,并且经过优化控制的空调能耗降低了约27.9%。3)基于IAFSA-LSTM的空调启动时间预测模型的建立。为了提高长短期记忆网络模型的预测精度,在现有人工鱼群算法的基础上提出了一种改进视野和步长的人工鱼群算法,使用改进后的算法优化LSTM网络的参数,构建基于改进人工鱼群算法的长短期记忆网络预测模型。同时选取四种不同维度的数据集对该模型进行验证,并将该模型应用于空调启动时间的预测上,结果表明经过改进后的模型预测精度有了一定的提高,对空调启动时间有着较好的预测效果。4)智慧工厂空调能源管控系统的设计与实现。基于上述研究成果,搭建了企业空调能源管控平台,其中包括空调设备的智能启动和能耗预测模块。从企业的实际需求出发,将空调信息查询、预测模型训练、预测结果查询等功能在平台上实现并在生产中应用;同时提供空调能耗全景视图看板,使企业在空调能源管控方面由传统的经验化转化为精准化、精细化与科学化,降低生产所需能源成本。

关键词：空调节能时间序列预测长短期记忆网络人工鱼群算法能耗管理

冰蓄冷和变风量空调节能技术在深圳某金融大厦项目中的应用

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冰蓄冷和变风量空调节能技术在深圳某金融大厦项目中的应用

作者：王金杰深圳大学

学位级别：硕士

随着中国城市化进程的飞速发展,出现了越来越多的大型商业办公建筑,而建筑能耗占整个社会能耗的比例高达40%以上,尤其是大型商业办公类建筑,更是具有高能耗的特点。而空调系统的能耗占建筑总能耗的50%5%左右,减少空调系统的能耗也就意... 详细信息

随着中国城市化进程的飞速发展,出现了越来越多的大型商业办公建筑,而建筑能耗占整个社会能耗的比例高达40%以上,尤其是大型商业办公类建筑,更是具有高能耗的特点。而空调系统的能耗占建筑总能耗的50%5%左右,减少空调系统的能耗也就意味着可以大幅度减少建筑的总能耗,从而降低整个社会的能耗水平。本论文研究对象为深圳市某金融大厦项目的建筑空调系统,该空调系统采用的是冰蓄冷和变风量的空调节能技术,是一种在大型商业办公类建筑中的典型技术应用组合。空调机房冷源系统采用的是冰蓄冷空调系统,末端空调系统采用的变风量全空气空调系统。本文介绍了冰蓄冷和变风量空调的基本概念和优点、国内外发展现状,提出了冰蓄冷和变风量空调系统在项目管理施工中易忽略的一些问题,并结合笔者的工作经验和思考总结,给出了解决方案。通过对冰蓄冷冷源空调系统和常规冷源空调系统的经济效益计算对比分析,可以得知冰蓄冷系统的运行费用节省比例可达30%,值得大范围推广应用。

关键词：冰蓄冷变风量项目管理空调节能

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地下商场空调节能

暖通空调 1991年第4期20卷 6-7页

作者：邵亚义陆饮方上海工程技术大学上海市人防设计所

本文讨论了商场空调自控节能的两个重要途径:一是采用冬、夏二季不同的室内设计温度;另一是商场内人数减少时,使新鲜空气量也随之减少。

关键词：地下商场空调节能室内设计温度设定值敏感元件风阀室外空气温度诱导器定风量系统建筑空调

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基于流数据的通信基站空调节能优化算法研究

基于流数据的通信基站空调节能优化算法研究

作者：代凯旋东华大学

学位级别：硕士

随着5G时代的到来,通信基站能耗高的问题引起了社会的广泛关注。为了保障基站内通信设备的稳定可靠运行,基站通常采用空调对站内温度、湿度进行24小时不间断控制,这使得空调能耗在整个通信基站能耗中占比较大。虽然针对基站空调本身的... 详细信息

随着5G时代的到来,通信基站能耗高的问题引起了社会的广泛关注。为了保障基站内通信设备的稳定可靠运行,基站通常采用空调对站内温度、湿度进行24小时不间断控制,这使得空调能耗在整个通信基站能耗中占比较大。虽然针对基站空调本身的节能技术得到了广泛研究,取得了良好的效果。然而,由于管理方式的不足,大多数机房仍然采用空调恒温设定常年不变的运行措施,使得空调的节能未发挥出最佳效果。另一方面,基站环境中的各类状态数据一直被监视和收集,大量数据的积累为提升空调节能优化提供了新的思路。在此背景下,本文利用数据挖掘和深度学习等相关技术,通过对基站采集到的流数据进行分析,构建了基站空调分段控制模型和基站节能控制模式分类预测模型,实现了对基站空调设定温度的实时控制和调整,大大提高了基站空调的节能率。本文的主要研究内容和创新性成果如下:(1)对基站空调能耗情况进行建模,研究了空调单温度控制下的最优温度设定方法。针对目前单温度设置情况下,空调启停频繁造成空调能耗不合理问题,提出了空调双温度控制模型,并给出了双温度调节下的空调优化控制策略。在此基础上,为了应对室外温度、通信设备能耗等不确定因素的影响,提出了基于X-means聚类的空调温度分段控制算法。通过对聚类结果进行分析,给出了针对不同用电模式下的空调双温度优化控制策略。经实际验证,所测试基站的空调节能率达到了20%以上,节能效果明显。(2)针对以距离划分样本的聚类模型准确度不高的问题,提出了一种加入注意力机制的LSTM基站用电模式分类模型。同时,考虑到单一分类模型无法及时适应所有情况下的控制要求,该模型加入了一种基于动态滑动窗口的概念漂移检测算法。利用该算法一旦检测出流数据的概念漂移,就启动模型的学习调整,从而保证了模型的有效性。经实验验证,该模型能够准确地检测出流数据的概念漂移,同时,相较于BP神经网络、RNN、LSTM网络分类模型,准确率分别提高了11.1%、5.1%和3.4%。(3)针对概念漂移检测算法中,滑动窗口所造成的空调控制不及时的问题,提出了基于多路时间序列融合的节能控制模式预测模型。该模型利用历史状态信息对未来某一时段的基站用电模式进行预测,利用预测值提前调整空调温度控制策略,以达到对温度控制实时、准确的目的。同时,将时间序列划分为相邻时间点时间序列和周期性时间序列,并将其作为预测模型的输入,从而有效地提高了模型的预测准确率。经实验对比验证,本文提出的基于多路时间序列融合的节能控制模式预测模型的准确率达到了95.1%,较原始基于相邻时间输入序列的RNN和Attention-LSTM模型分别提高了8.6%和3.5%,进一步提升了对基站空调温度控制的实时性和准确性。

关键词：通信基站空调节能优化流数据用电模式注意力机制预测

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空调节能与标准

标准生活 2012年第7期 80-89页

作者：本刊编辑部

炎炎夏日、酷暑来袭，很多家庭为了提高居室的舒适度，选择了安装风速自然、温度平均、美观时尚的房间空调器。但随着阶梯电价政策的启动，节能意识更加深入人心。在空调器成为家中耗电主力的夏季，怎么才能做到既舒适又节能呢？而关于... 详细信息

炎炎夏日、酷暑来袭，很多家庭为了提高居室的舒适度，选择了安装风速自然、温度平均、美观时尚的房间空调器。但随着阶梯电价政策的启动，节能意识更加深入人心。在空调器成为家中耗电主力的夏季，怎么才能做到既舒适又节能呢？而关于房间空调器的相关标准，您又了解多少呢？

关键词：空调节能标准房间空调器电价政策节能意识舒适度

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空调节能及其产业化问题刍议

节能与环保 2004年第2期 36-38页

作者：范红生北京光彩建设投资有限公司北京100016

分析了我国空调节能的现状和存在的问题,指出空调节能将作为一个新兴产业在我国出现。对未来空调节能产业的企业形态、业务范围、可行性等进行了阐述,并对空调节能企业的经营提出了一些建设性意见。

关键词：空调节能产业化建筑节能环境保护维护管理经济效益

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基于计算机视觉的按需供气空调节能研究

基于计算机视觉的按需供气空调节能研究

作者：李雯浙江工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国经济和城市建设的高速发展,建筑能耗在社会总能耗中的比重逐年上升,许多城市不同程度地出现了电力紧张等能源问题,而空调系统作为建筑的能耗大户,其能耗问题日益突出。所以,针对能源供应日趋紧张和人们对室内空气的品质... 详细信息

近年来,随着我国经济和城市建设的高速发展,建筑能耗在社会总能耗中的比重逐年上升,许多城市不同程度地出现了电力紧张等能源问题,而空调系统作为建筑的能耗大户,其能耗问题日益突出。所以,针对能源供应日趋紧张和人们对室内空气的品质要求提高等问题,如何在保持空调区域舒适度的前提下,最大限度地降低空调能耗是当前迫切需要解决的问题。而本文研究的基于计算机视觉的按需供气空调节能控制,是一种基于“供求”关系的空调节能控制方案,对空调的节能控制具有十分重要的理论意义和应用价值。通过引入全方位视觉传感器作为检测手段,获得实际的“需”,其中“需”代表室内实际人数,并根据实际的“需”进行实时的节能控制,从而尝试解决现有空调节能控制方式存在的不舒适,不迅速,不节能等问题。本文首先分析了目前空调的节能潜力,探讨如何在舒适和节能方面进行按需供气,提出了在满足最大的舒适度和健康的情况下如何挖掘空调的节能潜力的检测和控制方法;然后,根据两种不同的空调节能对象,提出了不同的节能控制方案;其中中央空调的节能控制根据实际检测的“需”的结果直接调整气源容量以及调节新鲜空气阀的大小;普通大功率空调的按“需”控制方案通过引入占空比控制技术来实现空调的按“需”控制,而占空比控制技术是一种能在不影响人的舒适性情况下能最大限度发挥现有空调节能潜力的技术。而针对不同的空调的节能对象虽存在不同的节能控制方案,但按“需”供气的空调节能的核心问题都是如何实现室内人数的统计,因此本研究将从图像获取和图像处理手段着重介绍如何实现“需”的检测。而针对实现“需”的检测方案中,本文首先建立固定背景的背景模型和自适应高斯混合背景模型,对视频序列进行前景目标的提取,以实现静态与动态的运动目标检测。然后,设计了基于全方位视觉传感器特征的人体矩形模型建立的方案,对人体目标进行面积属性与形状属性的判断,以及结合投影分析与人脸肤色检测算法统计出室内人数;同时根据室内的人数给出实时的占空比控制曲线。最后,本文开发了基于Java语言的空调节能控制实验系统,并详细介绍各个模块的实现步骤,并在不同的环境进行测试。实验证明该系统计算量小,实时性强,具有较好的鲁棒性。

关键词：按需供气空调节能全方位视觉传感器人数统计矩形模型占空比控制

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空调节能经济运行管理分析及应用

科技信息 2012年第12期 367-368页

作者：耿永军周军常立伟兰红涛沈阳高逸工程有限公司

空调节能正越来越多的受到社会各界的关注,本文结合作者多年来的工作经验及理论分析,针对工程实践中存在的运行管理问题,提出从全过程(设计、施工、验收和运行)来关注空调系统节能运行,并提出一些建议。

关键词：空调节能经济运行运行管理

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空调节能用通风灯具试制测定

制冷 1985年第4期 31-36页

作者：赵瑞祺机械工业部第二设计研究院

1.通风灯具在空调节能中的作用在空调和恒温房间中,照明所产生的热量是空调和恒温冷负荷的一个组成部份。尤其对照度要求较高的房间来说,照明耗电可达每平方米50瓦之多,大大增加了室内负荷和系统能耗。对于高精度恒温房间,由于围护结构... 详细信息

1.通风灯具在空调节能中的作用在空调和恒温房间中,照明所产生的热量是空调和恒温冷负荷的一个组成部份。尤其对照度要求较高的房间来说,照明耗电可达每平方米50瓦之多,大大增加了室内负荷和系统能耗。对于高精度恒温房间,由于围护结构有良好的保温,或者设置在±1℃的恒温区内,围护结构的传热极少或没有,照明散热就更成为一个主要的冷负荷。减少照明传入室内的热量

关键词：灯具热效率空调节能排热通风量输入功率