本發(fā)明涉及中央空調(diào)系統(tǒng)控制領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于嵌入式中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的空調(diào)冷負(fù)荷實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)算法。

背景技術(shù)：

采用合理的運(yùn)行調(diào)節(jié)方法是提高中央空調(diào)系統(tǒng)能源利用效率的主要途徑之一，實(shí)行冷負(fù)荷預(yù)測(cè)是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的有效依據(jù)，也是蓄能空調(diào)系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在。空調(diào)冷負(fù)荷預(yù)測(cè)的作用在于能確?？照{(diào)參數(shù)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)配不同品種冷源設(shè)備，達(dá)到高效安全運(yùn)行，同時(shí)，采用合理的節(jié)能控制策略，達(dá)到節(jié)能、節(jié)錢或充分利用余熱等不同運(yùn)行目標(biāo)。

現(xiàn)有技術(shù)中，使用較多的空調(diào)冷負(fù)荷預(yù)測(cè)方法有三種：線性回歸法、指數(shù)平滑法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。

線性回歸方法是最為常見的一種數(shù)據(jù)處理方式，將回歸分析方法應(yīng)用于負(fù)荷預(yù)測(cè)領(lǐng)域，建立一種解釋性模型。但建筑負(fù)荷是高度非線性的，采用線性回歸方法精度較差，且線性回歸模型的建立依托于大量的歷史數(shù)據(jù)，模型通用性差，因此線性回歸方法應(yīng)用于工程中的難度高。

指數(shù)平滑法是根據(jù)預(yù)測(cè)對(duì)象本身的歷史數(shù)據(jù)來進(jìn)行預(yù)測(cè)的，屬于時(shí)間序列預(yù)測(cè)技術(shù)范疇。時(shí)間指數(shù)平滑法不需要很多的歷史數(shù)據(jù)作為建模依據(jù)，且建立模型具有通用性，但正由于其模型的簡(jiǎn)化性，指數(shù)平滑法的預(yù)測(cè)精度較差，且不能隨著工程實(shí)施進(jìn)一步提升。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法是目前研究最多的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法預(yù)測(cè)精度高，但存在建模復(fù)雜，數(shù)據(jù)需求量大的缺點(diǎn)。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法在建模上不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在選擇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)時(shí)相當(dāng)一部分工作需要借助于人的分析，存在大量的試算過程，增大了建模的難度。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法建立的負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)要應(yīng)用到另一棟建筑物上，需要重新訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，因此，不具有通用性，工程上的應(yīng)用可行性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于嵌入式控制系統(tǒng)的空調(diào)冷負(fù)荷實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)算法。它利用建筑物在一段時(shí)間內(nèi)正常投入運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)其逐時(shí)負(fù)荷變化曲線相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，根據(jù)基礎(chǔ)日的負(fù)荷分配系數(shù)和室外預(yù)報(bào)氣象參數(shù)預(yù)測(cè)得到預(yù)測(cè)日最大小時(shí)負(fù)荷，計(jì)算得到預(yù)測(cè)日全天的負(fù)荷分布；具有數(shù)據(jù)需求量小、計(jì)算簡(jiǎn)便、預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確且通用性好的特點(diǎn)。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)：

一種應(yīng)用于嵌入式控制系統(tǒng)的空調(diào)冷負(fù)荷實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)算法，它包括如下步驟：

1） 獲取預(yù)測(cè)日室外環(huán)境預(yù)報(bào)的氣象參數(shù)，包括室外溫度、濕度以及輻射；

2） 選取空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行代表日作為參照日，并計(jì)算得參照日逐時(shí)負(fù)荷分配系數(shù)，逐時(shí)負(fù)荷分配系數(shù)計(jì)算方法：

其中，是第i小時(shí)的負(fù)荷分配系數(shù)，是參照日第i小時(shí)內(nèi)的冷負(fù)荷，是參照日最大小時(shí)負(fù)荷；

3） 根據(jù)日最大小時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)公式計(jì)算預(yù)測(cè)日最大小時(shí)冷負(fù)荷，最大小時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)公式為：

其中，x是內(nèi)外擾分布系數(shù)，是預(yù)測(cè)日建筑最大小時(shí)負(fù)荷，是參照日建筑最大小時(shí)負(fù)荷，是內(nèi)擾預(yù)測(cè)修正函數(shù)，是外擾預(yù)測(cè)修正函數(shù)；

4） 根據(jù)預(yù)測(cè)日最大小時(shí)冷負(fù)荷和參照日負(fù)荷分布系數(shù)計(jì)算預(yù)測(cè)日負(fù)荷分布情況，預(yù)測(cè)日逐小時(shí)負(fù)荷計(jì)算公式為：

其中，為預(yù)測(cè)日第i小時(shí)預(yù)測(cè)冷負(fù)荷；

5） 實(shí)際運(yùn)行時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，對(duì)當(dāng)前運(yùn)行日預(yù)測(cè)負(fù)荷進(jìn)行在線修正，修正方法為：當(dāng)連續(xù)存在兩個(gè)小時(shí)的當(dāng)前逐時(shí)預(yù)測(cè)負(fù)荷與實(shí)測(cè)負(fù)荷的絕對(duì)誤差同方向超過預(yù)測(cè)負(fù)荷的平均值的15%時(shí)，對(duì)后續(xù)逐時(shí)預(yù)測(cè)負(fù)荷進(jìn)行修正，公式為：

其中，為后續(xù)第i小時(shí)的修正后冷負(fù)荷，為第i小時(shí)原預(yù)測(cè)冷負(fù)荷，和為出現(xiàn)超過15%偏差的連續(xù)兩個(gè)小時(shí)的絕對(duì)偏差，和為出現(xiàn)超過15%偏差的連續(xù)兩個(gè)小時(shí)的原預(yù)測(cè)冷負(fù)荷；

6）當(dāng)預(yù)測(cè)日運(yùn)行完畢，將預(yù)測(cè)日實(shí)際各小時(shí)冷負(fù)荷數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)各小時(shí)冷負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)偏差情況對(duì)參照日負(fù)荷分配系數(shù)進(jìn)行修正，具體修正方法為：若實(shí)際預(yù)測(cè)日全天有兩個(gè)小時(shí)的實(shí)際運(yùn)行絕對(duì)誤差超過全天平均預(yù)測(cè)負(fù)荷的15%，則用當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)重新計(jì)算負(fù)荷分配系數(shù)，后續(xù)預(yù)測(cè)采用重新計(jì)算的逐時(shí)負(fù)荷分配系數(shù)。

本發(fā)明由于采用了上述方法，利用逐時(shí)負(fù)荷系數(shù)分配法來進(jìn)行空調(diào)冷負(fù)荷實(shí)施預(yù)測(cè)。逐時(shí)負(fù)荷系數(shù)分配法是根據(jù)已檢測(cè)到的建筑負(fù)荷及預(yù)測(cè)得到的當(dāng)天室外溫度，對(duì)當(dāng)日最大小時(shí)冷負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)建筑物內(nèi)形成的負(fù)荷曲線分配計(jì)算逐時(shí)負(fù)荷的空調(diào)冷負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。此外，逐時(shí)負(fù)荷系數(shù)分配法還會(huì)根據(jù)逐時(shí)檢測(cè)的實(shí)時(shí)冷負(fù)荷，對(duì)后續(xù)預(yù)測(cè)冷負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。該方法跟現(xiàn)有技術(shù)中已有的冷負(fù)荷預(yù)測(cè)方法相比最主要的區(qū)別就是更具有工程應(yīng)用可行性。本發(fā)明方法建模簡(jiǎn)單，不需要依賴建筑負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)，只需在運(yùn)行過程中，監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)負(fù)荷即可不斷修正預(yù)測(cè)的負(fù)荷值，提高負(fù)荷預(yù)測(cè)精度。此外，逐時(shí)負(fù)荷系數(shù)分配法數(shù)據(jù)需求量小，且模型具有通用性，不需根據(jù)不同建筑重新建模，簡(jiǎn)化了負(fù)荷預(yù)測(cè)的難度，提高了其工程應(yīng)用的可行性。尤其在中央空調(diào)嵌入式控制系統(tǒng)中，現(xiàn)有較為復(fù)雜的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法基本難以在現(xiàn)場(chǎng)控制器中運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，而逐時(shí)負(fù)荷系數(shù)分配法在基本保證了預(yù)測(cè)精度的情況下，大大簡(jiǎn)化了預(yù)測(cè)建模過程，完全可以在嵌入式控制系統(tǒng)中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證，采用了本發(fā)明提供的冷負(fù)荷預(yù)測(cè)算法后，當(dāng)根據(jù)建筑物特性，取得合適的內(nèi)外擾修正函數(shù)時(shí)，可以將絕大部分預(yù)測(cè)負(fù)荷誤差控制在10%以內(nèi)，且數(shù)據(jù)需求量小，模型具有通用性，簡(jiǎn)化了空調(diào)冷負(fù)荷預(yù)測(cè)的難度。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明預(yù)測(cè)算法的流程圖。

具體實(shí)施方式

參看圖1，本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方法，其中內(nèi)外擾分布系數(shù)取0.4，內(nèi)擾預(yù)測(cè)修正函數(shù)取1（對(duì)于酒店，商業(yè)綜合體等內(nèi)擾會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)的建筑，內(nèi)擾修正系數(shù)應(yīng)根據(jù)入住率等變化因素取值），外擾預(yù)測(cè)修正函數(shù)取（其中，為預(yù)測(cè)日預(yù)報(bào)最高室外溫度，為參照日最高室外溫度），方法步驟為：

1） 獲取預(yù)測(cè)日室外環(huán)境預(yù)報(bào)的氣象參數(shù)，包括室外溫度、濕度以及輻射；

2） 選取空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行代表日作為參照日，并計(jì)算得參照日逐時(shí)負(fù)荷分配系數(shù)。逐時(shí)負(fù)荷分配系數(shù)計(jì)算方法：

其中，是第i小時(shí)的負(fù)荷分配系數(shù)，是參照日第i小時(shí)內(nèi)的冷負(fù)荷，是參照日最大小時(shí)負(fù)荷。

3） 根據(jù)日最大小時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)公式計(jì)算預(yù)測(cè)日最大小時(shí)冷負(fù)荷。

最大小時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)公式為：

其中，x是內(nèi)外擾分布系數(shù)，為預(yù)測(cè)日建筑最大小時(shí)負(fù)荷，為參照日建筑最大小時(shí)負(fù)荷。

4）根據(jù)基礎(chǔ)日負(fù)荷分配系數(shù)確定預(yù)測(cè)日逐小時(shí)預(yù)測(cè)冷負(fù)荷。預(yù)測(cè)日逐小時(shí)預(yù)測(cè)冷負(fù)荷計(jì)算方法：

其中，為預(yù)測(cè)日第i小時(shí)預(yù)測(cè)負(fù)荷，是預(yù)測(cè)日建筑最大小時(shí)負(fù)荷，是第i小時(shí)的負(fù)荷分配系數(shù)。

5）實(shí)際運(yùn)行時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)當(dāng)前運(yùn)行日預(yù)測(cè)負(fù)荷進(jìn)行在線修正。修正方法為：

當(dāng)連續(xù)存在兩個(gè)小時(shí)的當(dāng)前逐時(shí)預(yù)測(cè)負(fù)荷與實(shí)測(cè)負(fù)荷的絕對(duì)誤差同方向超過預(yù)測(cè)負(fù)荷的平均值的15%時(shí)，對(duì)后續(xù)逐時(shí)預(yù)測(cè)負(fù)荷進(jìn)行修正。

其中，為后續(xù)第i小時(shí)的修正后冷負(fù)荷，為第i小時(shí)原預(yù)測(cè)冷負(fù)荷，和為出現(xiàn)超過15%偏差的連續(xù)兩個(gè)小時(shí)的絕對(duì)偏差，和為出現(xiàn)超過15%偏差的連續(xù)兩個(gè)小時(shí)的原預(yù)測(cè)冷負(fù)荷。

6）當(dāng)預(yù)測(cè)日運(yùn)行完畢，將預(yù)測(cè)日實(shí)際各小時(shí)冷負(fù)荷數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)各小時(shí)冷負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)偏差情況對(duì)參照日負(fù)荷分配系數(shù)進(jìn)行修正。具體修正方法為：

若實(shí)際預(yù)測(cè)日全天有兩個(gè)小時(shí)的實(shí)際運(yùn)行絕對(duì)誤差超過全天平均預(yù)測(cè)負(fù)荷的15%，則用當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)根據(jù)2中所述逐時(shí)負(fù)荷分配系數(shù)計(jì)算方法重新計(jì)算負(fù)荷分配系數(shù)，后續(xù)預(yù)測(cè)采用重新計(jì)算的逐時(shí)負(fù)荷分配系數(shù)。