專(zhuān)利名稱(chēng)：基站能耗計(jì)算系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信行業(yè)的通信電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基站能耗計(jì)算方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
建筑能耗的模擬分析使人們?cè)趯?duì)建筑物進(jìn)行研究分析的時(shí)候獲得了一個(gè)非常有力的輔助工具，這一工具使得反復(fù)的實(shí)驗(yàn)、多角度的分析成為相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，豐富的數(shù)據(jù)結(jié)果為人們的分析工作提供有力的支持，人們只需設(shè)計(jì)模擬分析的模式和實(shí)例，借助模擬分析軟件的幫助，就能獲得極具價(jià)值的研究材料，這無(wú)疑大大縮短了研究成果的產(chǎn)生周期，也解除了實(shí)驗(yàn)對(duì)于科學(xué)研究的諸多限制。由于建筑本身的特點(diǎn)，建筑本體熱特性的研究始終是非常重要的內(nèi)容，然而由于建筑的復(fù)雜性，建筑熱特性的實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)測(cè)研究都是異常困難的，人們很難期望通過(guò)實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)獲得十分準(zhǔn)確并有普遍意義的結(jié)果。借助模擬分析方法，能夠從本質(zhì)上把握建筑本體的熱特性，能夠從多角度研究影響建筑熱狀況的各種因素，也能夠在計(jì)算機(jī)上實(shí)驗(yàn)建筑物對(duì)于各種外界因素的響應(yīng)特性，從而拓寬住宅建筑的研究視野并推動(dòng)建筑的研究向縱深發(fā)展。近年來(lái)利用計(jì)算機(jī)模擬手段對(duì)建筑物能耗進(jìn)行分析評(píng)價(jià)的研究工作越來(lái)越受到關(guān)注。在模擬軟件的開(kāi)發(fā)研究方面，國(guó)外主要有美國(guó)的D0E-2、EnergyPluS等，日本的HASP， 英國(guó)的ESP-r、Energy2等，瑞典的BKL，JUL0TTA，芬蘭的TASE，法國(guó)的CLIM2000等。其中最有名的EnergyPlus是真正的動(dòng)態(tài)模擬軟件，運(yùn)行每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)都同時(shí)計(jì)算系統(tǒng)中參數(shù)， 并且將計(jì)算的前一系統(tǒng)參數(shù)反饋迭代到下一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的計(jì)算，但Energyplus的模擬不穩(wěn)定，容易不收斂，迭代誤差常沒(méi)辦法收斂到5%內(nèi)，且搭建系統(tǒng)需要太多的時(shí)間。D0E-2是解決大量的建筑體型、構(gòu)造、設(shè)備性能甚至房間使用時(shí)間安排等輸入的問(wèn)題，并更新了 HVAC 系統(tǒng)分析模型，能耗計(jì)算、系統(tǒng)性能分析以及經(jīng)濟(jì)分析等的內(nèi)核程序都比較成熟的軟件，也是公認(rèn)的建筑能耗分析結(jié)果最為準(zhǔn)確的軟件之一。在國(guó)內(nèi)主要是清華大學(xué)的DeST (1995年前稱(chēng)BTP)模擬軟件。到目前為止，從綜合的角度出發(fā)，把圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工特性設(shè)置、空調(diào)采暖設(shè)備的選擇、自然冷源的利用等諸因素涵蓋在內(nèi)，針對(duì)通信基站的能耗問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的分析評(píng)價(jià)的研究尚未見(jiàn)到?；竞碾娬既究偤碾姷?0%以上，電能消耗巨大，推進(jìn)基站節(jié)能措施意義重大。隨著我公司“綠色行動(dòng)計(jì)劃”的逐步開(kāi)展，在基站改造及新建基站中已采取多項(xiàng)節(jié)電措施，但各項(xiàng)節(jié)能措施推廣前主要通過(guò)試點(diǎn)方式驗(yàn)證，由于地理環(huán)境、基站圍護(hù)結(jié)構(gòu)、基站配置等條件不同，試點(diǎn)數(shù)據(jù)缺乏全面性和科學(xué)性，而且，對(duì)基站節(jié)電措施的應(yīng)用效果缺少科學(xué)預(yù)測(cè)及后評(píng)價(jià)管理環(huán)節(jié)。通信基站是通信系統(tǒng)的樞紐，其內(nèi)部溫濕度和潔凈度等環(huán)境參數(shù)不僅直接影響著通信設(shè)備的可靠運(yùn)行和使用壽命，更關(guān)系到通信的順暢與安全?；疽话忝娣e不大(大約 IOm2左右)，但內(nèi)部散熱強(qiáng)烈(一般在600-1200W)，屬于全年不間斷高負(fù)荷運(yùn)行。因此，通信基站的空調(diào)降溫及其運(yùn)行管理始終是通信維護(hù)部門(mén)的工作重點(diǎn)之一。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)能耗分析方式中存在如下問(wèn)題都不是專(zhuān)門(mén)針對(duì)通信基站能耗預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，軟件涉及內(nèi)容一般比較龐雜，一方面增加了操作的復(fù)雜性，不利于開(kāi)展通信行業(yè)的節(jié)能工作；另一方面，與通信基站能耗相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)不足，增加了操作的困難性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)能耗分析方式中專(zhuān)業(yè)化程度低的問(wèn)題，提出一種基站能耗計(jì)算系統(tǒng)及方法，從本質(zhì)上把握基站本體的熱特性，從多角度研究影響基站能耗的各種因素，科學(xué)分析基站能耗分布現(xiàn)狀。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基站能耗計(jì)算系統(tǒng)，包括 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集能耗參數(shù)；能耗計(jì)算模塊用于根據(jù)所述能耗參數(shù)，計(jì)算基站內(nèi)的熱平衡，獲得基站能耗的分布。本技術(shù)方案中，能耗參數(shù)包括基站體形參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)、基站設(shè)備能耗參數(shù)及氣候特征參數(shù)。本技術(shù)方案中，系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，用于存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)采集模塊收集的基站體形參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)、基站設(shè)備發(fā)熱參數(shù)及氣候特征參數(shù)。 本技術(shù)方案中，能耗計(jì)算模塊具體還包括基站內(nèi)熱平衡計(jì)算子模塊，用于根據(jù)基站設(shè)備發(fā)熱量和壁表面熱平衡計(jì)算基站內(nèi)熱平衡。其中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)包括房間內(nèi)的熱容量、房間內(nèi)部的發(fā)熱量、室內(nèi)空氣與壁面之間的對(duì)流傳熱量，和/或通風(fēng)時(shí)由其他房間或室外進(jìn)入或排出的熱量，基站內(nèi)熱平衡計(jì)算子模塊，基站內(nèi)熱平衡計(jì)算子模塊的熱平衡關(guān)系式為
權(quán)利要求
1.一種基站能耗計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集能耗參數(shù)；能耗計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述能耗參數(shù)，計(jì)算基站內(nèi)的熱平衡，獲得基站能耗的分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能耗參數(shù)包括基站體形參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)、基站設(shè)備能耗參數(shù)及氣候特征參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，用于存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)采集模塊收集的基站體形參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)、 基站設(shè)備能耗參數(shù)及氣候特征參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，能耗計(jì)算模塊包括基站內(nèi)熱平衡計(jì)算子模塊，用于根據(jù)基站設(shè)備發(fā)熱量和壁表面熱平衡，計(jì)算基站內(nèi)熱平衡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)備發(fā)熱量計(jì)算子模塊，用于根據(jù)基站設(shè)備能耗參數(shù)，獲取基站的發(fā)熱量；和壁表面熱平衡計(jì)算子模塊，用于根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)和氣候特征參數(shù)，計(jì)算壁表面熱平衡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基站內(nèi)熱平衡計(jì)算子模塊中，所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)包括房間內(nèi)的熱容量、房間內(nèi)部的發(fā)熱量、室內(nèi)空氣與壁面之間的對(duì)流傳熱量，和/或通風(fēng)時(shí)由其他房間或室外進(jìn)入或排出的熱量，所述基站內(nèi)熱平衡計(jì)算子模塊的熱平衡關(guān)系式為
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括通風(fēng)計(jì)算模塊當(dāng)基站本身已經(jīng)包括了強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)所述通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量進(jìn)行基站能耗計(jì)算；或當(dāng)基站本身不包含強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)用戶(hù)輸入基站氣密性參數(shù)和基站通風(fēng)的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，計(jì)算自然通風(fēng)值；通風(fēng)與室溫耦合模塊，用于結(jié)合通風(fēng)計(jì)算模塊的結(jié)果與室溫值進(jìn)行耦合計(jì)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括函數(shù)回歸分析模塊，用于根據(jù)自動(dòng)多元函數(shù)回歸分析，得到基站能耗與各影響因素之間的多元函數(shù)回歸方程H = O. 05+0. 24 Φ -0. 04 Φ 2+0. 029 ( Φ · V) _0· 078 (Tw/T*) +0. 01 (Ts/T*) +0. 044 (Hw)其中，復(fù)相關(guān)系數(shù)R = 0. 979、決定系數(shù)R2 = 0. 958、標(biāo)準(zhǔn)誤差=0. 042 ；自由度df = 6、離差平方和SS = 0. 453、均方MS = 0. 075、F值=42. 317、F值對(duì)應(yīng)的顯著性水平= 5. 71X10"；標(biāo)準(zhǔn)回歸 Pl = 2. 33、P2 = 2. 37、P3 = 0. 11、P4 = 0. 24、P5 = 0. 87、P6 = 0. 02 ；式中H為基站全年總能耗(X103kWh) #為綜合反映基站體形系數(shù)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)；V為基站內(nèi)部通風(fēng)換氣次數(shù)OT1) ;Tw和Ts分別為基站空調(diào)采暖和制冷設(shè)定溫度 (°C ) ;HW為基站內(nèi)單位面積散熱量(W/m2) ；Τ*為反映當(dāng)?shù)貧夂驐l件的特征溫度(V)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括自學(xué)習(xí)模塊，用于存儲(chǔ)能耗計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果和配置優(yōu)化模塊的優(yōu)化配置結(jié)果，供下次計(jì)算和配置及進(jìn)行參考。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括配置優(yōu)化模塊用于根據(jù)所述各部門(mén)能耗的分布，優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)，配置最佳通風(fēng)量。
11.一種基站能耗計(jì)算方法，其特征在于，包括采集基站能耗參數(shù)；根據(jù)所述能耗參數(shù)，計(jì)算基站內(nèi)的熱平衡，獲得基站能耗的分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述能耗參數(shù)包括基站體形參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)、基站設(shè)備發(fā)熱參數(shù)及氣候特征參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，采集基站能耗參數(shù)的步驟之后還包括存儲(chǔ)和分析基站體形參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)、基站設(shè)備能耗參數(shù)及氣候特征參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)能耗參數(shù)，計(jì)算基站內(nèi)的熱平衡的步驟包括根據(jù)基站設(shè)備發(fā)熱量和壁表面熱平衡，計(jì)算基站內(nèi)熱平衡。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)基站設(shè)備發(fā)熱量和壁表面熱平衡計(jì)算基站內(nèi)熱平衡的步驟之前還包括根據(jù)基站設(shè)備能耗參數(shù)，獲取基站的發(fā)熱量；根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)和氣候特征參數(shù)，計(jì)算壁表面熱平衡。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算基站內(nèi)的熱平衡步驟具體包括所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)包括房間內(nèi)的熱容量、房間內(nèi)部的發(fā)熱量、室內(nèi)空氣與壁面之間的對(duì)流傳熱量，和/或通風(fēng)時(shí)由其他房間或室外進(jìn)入或排出的熱量，所述基站內(nèi)空氣的熱平衡關(guān)系式為
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算基站內(nèi)熱平衡的步驟之前還包括當(dāng)基站本身已經(jīng)包括了強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)所述通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量進(jìn)行基站能耗計(jì)算；或當(dāng)基站本身不包含強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)用戶(hù)輸入基站氣密性參數(shù)和基站通風(fēng)的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，計(jì)算自然通風(fēng)值；通風(fēng)與室溫耦合模塊，用于結(jié)合通風(fēng)計(jì)算模塊的結(jié)果與室溫值進(jìn)行耦合計(jì)算。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)自動(dòng)多元函數(shù)回歸分析，得到基站能耗與各影響因素之間的多元函數(shù)回歸方程 H = O. 05+0. 24 Φ -0. 04 Φ 2+0. 029 ( Φ · V) _0· 078 (Tw/T*) +0. 01 (Ts/T*) +0. 044 (Hw) 該式中復(fù)相關(guān)系數(shù)R = 0. 979、決定系數(shù)R2 = 0. 958、標(biāo)準(zhǔn)誤差=0. 042 ；自由度df =6、離差平方和SS = 0. 453、均方MS = 0. 075、F值=42. 317、F值對(duì)應(yīng)的顯著性水平= 5. 71X10"；標(biāo)準(zhǔn)回歸 Pl = 2. 33、P2 = 2. 37、P3 = 0. 11、P4 = 0. 24、P5 = 0. 87、P6 = 0. 02 ； 式中H為基站全年總能耗(X103kWh) #為綜合反映基站體形系數(shù)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)；V為基站內(nèi)部通風(fēng)換氣次數(shù)OT1) ;Tw和Ts分別為基站空調(diào)采暖和制冷設(shè)定溫度 (°C ) ;HW為基站內(nèi)單位面積散熱量(W/m2) ；Τ*為反映當(dāng)?shù)貧夂驐l件的特征溫度(V)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11-17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括存儲(chǔ)能耗計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果和配置優(yōu)化模塊的優(yōu)化配置結(jié)果，供下次計(jì)算和配置及進(jìn)行參考。
20.根據(jù)權(quán)利要求11-17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括 根據(jù)所述各部門(mén)能耗的分布，優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)，配置最佳通風(fēng)量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基站能耗計(jì)算系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集能耗參數(shù)；能耗計(jì)算模塊，用于根據(jù)能耗參數(shù)，計(jì)算基站內(nèi)的熱平衡，獲得基站能耗的分布。本發(fā)明將基站圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工特性與基站內(nèi)熱源分布、空調(diào)采暖設(shè)備的選擇、自然冷源的利用等諸因素涵蓋在內(nèi)，針對(duì)基站能耗問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)，從多角度研究影響基站能耗的各種因素，可以達(dá)到了節(jié)能減排的目的。
文檔編號(hào)H04W88/08GK102238763SQ20101015848
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者劉京, 劉剛, 劉曉宇, 孫志杰, 張肖璞, 藍(lán)康榮, 金太洙, 陳志東, 魏巍 申請(qǐng)人:中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)黑龍江有限公司