本發(fā)明涉及一種基于云架構的大數(shù)據(jù)自我學習修正控制系統(tǒng)及方法，屬于供熱平臺大數(shù)據(jù)分析應用、供暖末端控制技術等領域，為供暖末端房間溫度的有效、節(jié)能控制提供了新思路、新方法。
背景技術：
：目前，供暖系統(tǒng)末端室溫控制成果中，大部分是采用室溫反饋進行不同方式的控制，該控制方法都大同小異，均采用了pid控制算法思想，即根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制，控制效果不理想。同時，也有一些新穎的控制方法，比如有基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的控制方法，即把神經(jīng)網(wǎng)絡的學習與計算功能融入模糊系統(tǒng)來實時調(diào)整控制器中可調(diào)參數(shù)，使之適應房間溫度變化并跟蹤溫度設定值；有通過反映供熱環(huán)境的變化以及由先前加熱所獲取的數(shù)據(jù)的變化到控制中，使溫度控制系統(tǒng)自身能夠與供熱環(huán)境(熱源的發(fā)熱量、負載的大小、設定溫度與室溫之間的溫差)相適應的控制方法等。主要相關成果有：(1)水供暖系統(tǒng)控制室溫的方法和裝置(專利號：cn90100353.0)，該發(fā)明公開了一種用于水供暖系統(tǒng)的控制室溫的方法和裝置，涉及水供暖
技術領域：
。方法的特征是：用室內(nèi)溫度直接自動控制散熱器流量，克服目前樓層及陰陽面之間、區(qū)域之間溫度相差較大的缺點，實現(xiàn)恒溫和節(jié)能。裝置的特征是：由室溫控制和驅(qū)動工作，無需其它動力，無特殊工藝和材料，成本低，調(diào)整容易，控制散熱器的熱水流量，最終控制室內(nèi)溫度。本發(fā)明可廣泛用于水暖系統(tǒng)類似的領域。(2)房間溫度控制方法(專利號：cn201210195290.0)，該發(fā)明公開了房間溫度控制方法，主要包括空房模式下的控制方法，進一步，還包括迎賓模式下的控制方式，以人員再次入住后，在設定的時間內(nèi)獲得舒適溫度為控制目標，既能兼顧人員剛剛?cè)胱r的舒適度及滿意度又能實現(xiàn)空房模式下的科學控制室溫滿足空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能要求，該發(fā)明無需室外安裝傳感器，僅需采集空房模式下的空氣溫度及平均輻射溫度即可監(jiān)測房間空氣得的得熱情況及預測開機后室溫降至舒適溫度的時間，該方法尤其適用于星級酒店客房空房模式下的室溫控制，亦可應用于其他居住建筑提前開關機時的空調(diào)預測控制。(3)基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的室溫控制算法(專利號：cn201410326973.4)，該發(fā)明公開了一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的室溫控制算法，設計一個雙輸入單輸出的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器，通過實時檢測房間溫度跟蹤輸出與溫度設定值，結(jié)合在線學習機制實時調(diào)整控制器中可調(diào)參數(shù)，使之適應房間溫度變化并跟蹤溫度設定值。該發(fā)明把神經(jīng)網(wǎng)絡的學習與計算功能融入模糊系統(tǒng)，將模糊系統(tǒng)類人的if-then規(guī)則嵌入神經(jīng)網(wǎng)絡，在保持模糊控制系統(tǒng)較強的知識表達能力的同時又提高其自適應能力，并具有自學習能力?？傮w來說，以上的這些控制方法對供暖系統(tǒng)末端房間室溫的控制有一定的指導意義及應用價值，但仍然存在一些不足，主要表現(xiàn)在供熱系統(tǒng)的實際使用過程中，由于受樓棟房型、房間圍護結(jié)構、供水溫度及室外溫度等復雜因素影響，對于現(xiàn)有的離線計算模型控制方法往往存在一定的局限性，不具備適用性。技術實現(xiàn)要素：本申請?zhí)峁┮环N基于云架構的大數(shù)據(jù)自我學習修正控制系統(tǒng)及方法根據(jù)第一方面，一種實施例中提供一種基于云架構的大數(shù)據(jù)自我學習修正控制系統(tǒng)，包括供熱云平臺系統(tǒng)、供熱末端控制系統(tǒng)和服務器；服務器分別與所述供熱云平臺系統(tǒng)和供熱末端控制系統(tǒng)網(wǎng)絡連接，供熱云平臺系統(tǒng)與供熱末端控制系統(tǒng)網(wǎng)絡連接；供熱云平臺系統(tǒng)集成有大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，供熱云平臺系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)執(zhí)行：對供熱末端控制系統(tǒng)所控的若干個房間分別進行房間屬性統(tǒng)計；針對選定房間的供水溫度、室外溫度進行周期性統(tǒng)計；在各個供水溫度和室外溫度條件下，根據(jù)供熱末端控制系統(tǒng)控制方式的影響因素對供熱末端控制系統(tǒng)的控制方式進行學習修正；供熱末端控制系統(tǒng)執(zhí)行：根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素選擇對應條件下的修正控制方式對所述房間屬性對應的房間溫度進行調(diào)節(jié)控制；服務器存儲房間屬性、供水溫度、室外溫度及供熱末端控制系統(tǒng)的控制過程數(shù)據(jù)、控制方式和控制效果。一種實施例中，房間屬性包括圍護結(jié)構、房型結(jié)構和緯度。一種實施例中，供熱云平臺系統(tǒng)還執(zhí)行：將所述房間屬性的統(tǒng)計形成房間屬性參數(shù)統(tǒng)計表；將所述供水溫度、室外溫度的統(tǒng)計形成溫度統(tǒng)計表；將所述控制方式的學習修正結(jié)果形成學習修正統(tǒng)計表。一種實施例中，學習修改統(tǒng)計表至少包括控制方式的影響因素、控制處理方式、控制效果、是否修正及相應的修正系數(shù)。一種實施例中，還包括顯示器，顯示器與服務器網(wǎng)絡連接。根據(jù)第二方面，一種實施例中提供一種基于云架構的大數(shù)據(jù)自我學習修正控制方法，包括步驟：對供熱末端控制系統(tǒng)所控的若干個房間分別進行房間屬性統(tǒng)計；針對選定房間的供水溫度、室外溫度進行周期性統(tǒng)計；在各個供水溫度和室外溫度條件下，根據(jù)供熱末端控制系統(tǒng)控制方式的影響因素對供熱末端控制系統(tǒng)的控制方式進行學習修正；根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素選擇對應條件下的修正控制方式對房間屬性對應的房間溫度進行調(diào)節(jié)控制。一種實施例中，房間屬性包括圍護結(jié)構、房型結(jié)構和緯度。一種實施例中，針對選定房間的供水溫度、室外溫度進行周期性統(tǒng)計的過程中，還包括對室溫合格率進行統(tǒng)計的步驟。一種實施例中，根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素選擇對應條件下的修正控制方式，具體為：根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素搜索與控制方式對應條件的修正控制方式和修正系數(shù)；將搜索的修正控制方式和修正系數(shù)發(fā)送至供熱末端控制系統(tǒng)的下位機控制器。依據(jù)上述實施例的自修正系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對不同房型結(jié)構、不同圍護結(jié)構、不同供水溫度、不同室外溫度下的供熱末端控制方式進行學習修正，待后續(xù)應用時，根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度和控制方式的影響因素即可自動搜索相應控制方式下的修正方案，以修改控制策略，實現(xiàn)了對不同房型、不同圍護結(jié)構、不同供水溫度及室外溫度條件下的自適應控制，以實現(xiàn)室溫的有效控制，且達到節(jié)能效果。附圖說明圖1為自修正系統(tǒng)原理圖；圖2為實施例三中的電熱執(zhí)行器工作示意圖。具體實施方式下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。集中供熱系統(tǒng)是我國冬季采暖主要的供熱形式，截至2005年底，我國己經(jīng)發(fā)展集中供熱面積近20億平方米，并且每年都在不斷的增加。而集中供熱系統(tǒng)是以保證末端用戶室溫作為最終目標，然而現(xiàn)有的末端室溫控制方法、系統(tǒng)中，基本上是采用離線的計算模型進行相應的控制，這種控制方法往往受到房型結(jié)構、圍護結(jié)構、供水溫度、室外溫度等影響，使得控制效果不佳，出現(xiàn)忽冷忽熱、舒適性差，能耗高等問題，即在實際使用過程中存在一定局限性，不具備適用性。因此，為了解決供熱系統(tǒng)中存在著不同房型結(jié)構、不同圍護結(jié)構、不同供水溫度、不同室外溫度等的影響，在供熱云平臺下，提出了一種集中供熱中供熱末端控制的自修正系統(tǒng)及方法，即利用大數(shù)據(jù)動態(tài)評價及分析技術對供熱末端的各種控制方式進行在線學習修正，實現(xiàn)對外界環(huán)境、不同房型及維護結(jié)構等的自適應性，達到室溫有效的控制。本發(fā)明具備兩個顯著的特征：其一是大數(shù)據(jù)分析學習，通過大量的學習修正歷史經(jīng)驗或模型控制調(diào)節(jié)方式，記錄積累學習，后續(xù)對學習進行應用；其二是云應用，大數(shù)據(jù)分析學習方法基于云架構上，實現(xiàn)了不同地域、不同經(jīng)緯度等各種條件下的學習及應用。實施例一：本例的集中供熱中供熱末端控制的自修正系統(tǒng)原理圖如圖1所示，包括供熱云平臺系統(tǒng)1、供熱末端控制系統(tǒng)2和服務器3，服務器3分別與供熱云平臺系統(tǒng)1和供熱末端控制系統(tǒng)2網(wǎng)絡連接，供熱云平臺系統(tǒng)1與供熱末端控制系統(tǒng)2網(wǎng)絡連接。其中，供熱云平臺系統(tǒng)1集成有大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，供熱云平臺系統(tǒng)1通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)執(zhí)行：對供熱末端控制系統(tǒng)所控的若干個房間分別進行房間屬性統(tǒng)計，房間屬性包括：圍護結(jié)構、房型結(jié)構和緯度，并將房間屬性的統(tǒng)計形成房間屬性參數(shù)統(tǒng)計表存儲于服務器3中，房間屬性參數(shù)統(tǒng)計表如表1所示：表1房間屬性參數(shù)統(tǒng)計表由于供熱末端控制系統(tǒng)控制多個房間，可以選擇某棟樓某個房間進行大數(shù)據(jù)分析，具體的，供熱云平臺系統(tǒng)1通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)針對選定房間的供水溫度、室外溫度進行周期性統(tǒng)計，如以周為周期進行統(tǒng)計，并統(tǒng)計分析每個階段的室溫合格率，然后將供水溫度、室外溫度和室溫合格率形成溫度統(tǒng)計表，溫度統(tǒng)計表也存儲于服務器3中，溫度統(tǒng)計表具體如表2所示：表2供水溫度、室外溫度處理統(tǒng)計表時間/周供水溫度/℃室外溫度/℃室溫合格率/℃z1t12-t11t12-t11g1z2t22-t21t22-t21g2z3t32-t31t32-t31g3…………在供水溫度和室外溫度條件下，供熱云平臺系統(tǒng)1根據(jù)供熱末端控制系統(tǒng)2控制方式的影響因素通過大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對供熱末端控制系統(tǒng)2的控制方式進行學習修正，并將控制方式的學習修正結(jié)果形成學習修正統(tǒng)計表，學習修正統(tǒng)計表也被存儲于服務器3，學習修正統(tǒng)計表至少包括控制方式的影響因素、控制處理方式、控制效果、是否修正及相應的修正系數(shù)，另外，各種不同條件屬性下的各種修正控制方式形成知識庫存儲于服務器3中，知識庫的建立，不僅可以向大數(shù)據(jù)自我學習提供更多的數(shù)據(jù)源，還可以根據(jù)某一查找條件在知識庫中搜索到最佳的控制方式。供熱末端控制系統(tǒng)2執(zhí)行：根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素選擇對應條件下的修正的控制方式對房間屬性對應的房間溫度進行調(diào)節(jié)控制；具體的，供熱云平臺系統(tǒng)1根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素在服務器3中的知識庫中對供熱末端控制系統(tǒng)2的控制方式進行搜索，以獲取與房間屬性、供水溫度、室外溫度及影響因素類同的學習修正的控制處理方式，供熱云平臺系統(tǒng)1將搜索到的類同的控制處理方式發(fā)送至供熱末端控制系統(tǒng)2，供熱末端控制系統(tǒng)2根據(jù)收到的控制處理方式對室內(nèi)溫度進行調(diào)節(jié)控制。服務器3存儲房間屬性、供水溫度、室外溫度及供熱末端控制系統(tǒng)2的控制過程數(shù)據(jù)、控制方式和控制效果，為供熱云平臺系統(tǒng)1的大數(shù)據(jù)分析學習修正提供數(shù)據(jù)源，進一步，服務器3為供熱云平臺系統(tǒng)1提供的學習修正的數(shù)據(jù)源越多，其修正效果將越來越好。需要說明的是，供熱末端控制系統(tǒng)2的下位機控制器為底層硬件控制，主要存在兩種類型，一種是時間維度控制閥門開關時間，閥門只有開關功能，典型代表為電熱執(zhí)行器，另一種是時間維度控制閥門開度大小，閥門具備不同開度功能，典型代表為暖氣節(jié)能控制器，而且，供熱末端控制系統(tǒng)2通過各種控制策略調(diào)節(jié)控制供水管道上的閥門開度或開關實現(xiàn)室溫的調(diào)節(jié)。供熱云平臺系統(tǒng)1學習修正過程把調(diào)節(jié)過程數(shù)據(jù)信息通過無線或其他方式傳送至服務器3，而且，供熱云平臺系統(tǒng)1根據(jù)大數(shù)據(jù)分析學習修正規(guī)則對供熱末端控制系統(tǒng)2下達修正指令，實現(xiàn)不同條件下室內(nèi)的溫度控制。本例的自修正系統(tǒng)還包括顯示器，顯示器與服務器3網(wǎng)絡連接，主要用于顯示、操作等。基于上述的自修正系統(tǒng)，本例還提供相應的自修正方法，包括步驟：s1:對供熱末端控制系統(tǒng)所控的若干個房間分別進行房間屬性統(tǒng)計；s2:針對選定房間的供水溫度、室外溫度進行周期性統(tǒng)計，對室溫合格率進行階段性統(tǒng)計；s3:在各個供水溫度和室外溫度條件下，根據(jù)供熱末端控制系統(tǒng)控制方式的影響因素對供熱末端控制系統(tǒng)的控制方式進行學習修正；s4:根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素選擇對應條件下的修正的控制方式對房間屬性對應的房間溫度進行調(diào)節(jié)控制。其中，根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素選擇對應條件下的修正的控制方式，具體為：根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素搜索與控制方式對應條件的修正控制方式和修正系數(shù)；將搜索的修正控制方式和修正系數(shù)發(fā)送至供熱末端控制系統(tǒng)的下位機控制器。實施例二：基于實施例一，本例的供熱末端控制系統(tǒng)2為暖氣節(jié)能控制器(hesc)、溫控面板(tcp)及采用類二分法策略對房間溫度調(diào)節(jié)控制，其中，暖氣節(jié)能控制器具有不同閥門開度調(diào)節(jié)功能，溫控面板是暖氣節(jié)能控制器的控制件，溫控面板與暖氣節(jié)能控制器是組合產(chǎn)品，通過無線自組網(wǎng)實現(xiàn)時時通訊，不但具有室溫設定、控制暖氣節(jié)能控制器的功能，而且能監(jiān)測室內(nèi)溫度，并將監(jiān)測結(jié)果上傳至外設的其他設備。類二分法策略是：先利用溫控面板采集的溫度(tn)計算當前室溫變化率，再結(jié)合當前室溫變化率預測下個周期的室溫變化量，該值定義為假設變化量(∑t)，通過溫控面板的當前溫度加上室溫變化量(假設變化量)得出下個控制點的溫度值。然后，根據(jù)預期的下個控制點溫度值所屬溫度控制區(qū)間進行相應的閥門開度控制；因此，暖氣節(jié)能控制器類二分法策略的影響因素為室內(nèi)溫度、假設變化量(加權室溫變化率)，并將其作為學習條件。具體實施過程是：首先，供熱末端控制系統(tǒng)2進行房間溫度控制調(diào)節(jié)：暖氣節(jié)能控制器根據(jù)類二分法策略對閥門開度進行控制，每小時檢測一次室溫、室溫設定值、前一小時內(nèi)室溫變化速率，進行判定，對閥門開度進行調(diào)節(jié)。此過程中，溫控面板主要負責溫度采集監(jiān)測，并通過無線自組網(wǎng)發(fā)送至暖氣節(jié)能控制器，以及人為的溫度目標值的設定等。然后，將控制過程數(shù)據(jù)、控制方式、控制效果等信息通過網(wǎng)絡傳送至服務器3，供熱云平臺系統(tǒng)1根據(jù)大數(shù)據(jù)分析學習修正規(guī)則，進行數(shù)據(jù)的分析、學習，在線修正供熱末端控制系統(tǒng)2的控制策略方法使其適用于各種條件的室溫控制。最后，由供熱平臺系統(tǒng)1把大數(shù)據(jù)分析學習得出了相應的修正系數(shù)下達至相應的暖氣節(jié)能控制器進行修正控制，實現(xiàn)了對不同房型、不同圍護結(jié)構、不同供水溫度及室外溫度等條件下的自適應性，達到室溫的有效控制。具體的大數(shù)據(jù)分析學習修正實施方式是：1)對實際應用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析處理，先進行房間屬性參數(shù)統(tǒng)計；2)針對選定的某棟樓某個房間，進行供水溫度、室外溫度及室溫合格率處理統(tǒng)計，具體統(tǒng)計方法按階段性統(tǒng)計，統(tǒng)計每周的供水溫度、室外溫度的合理變化區(qū)間，所謂合理變化區(qū)間指周平均溫度再加正負4℃；3)針對每周供水溫度、室外溫度條件下，統(tǒng)計相應的室內(nèi)溫度、假設變化量(加權室溫變化率)、實際室溫變化量(概率最大)、控制方式、控制效果、是否修正及相應的修正系數(shù)(α)；其中，tn表示室內(nèi)溫度，∑t表示假設變化量(加權室溫變化率)，δt表示出現(xiàn)概率最大的實際室溫變化量。而處理方式統(tǒng)計根據(jù)實際情況分為四種：其一不改變閥門開度，控制效果理想，不需要修正，即修正系數(shù)賦予0；其二不改變閥門開度，控制效果不理想，需要修正，對應修正系數(shù)為δt-∑t；其三改變閥門開度，控制效果理想，不需要修正，即修正系數(shù)賦予0；其四改變閥門開度，控制效果不理想，需要修正，對應修正系數(shù)賦予l，l表示特殊的修正情況，修正處理方法可連續(xù)進行2次閥門動作或把對應時間的控制周期均分為2，加大控制頻率，具體詳細的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析學習表見表3；4)在大量學習后，得出不同圍護結(jié)構、不同房型結(jié)構、不同供水溫度及不同室外溫度條件下的修正控制方式，待后控制過程，自動搜索對應條件下的最佳控制處理方式，進而實現(xiàn)控制策略的修正。表3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析學習實施例三：基于實施例一，本例的供熱末端控制系統(tǒng)2以常規(guī)電熱執(zhí)行器(ea)配合時間維度控制閥門開關時間對房間溫度調(diào)節(jié)控制。采用電熱執(zhí)行器進行室溫控制方式為簡單的間歇控制，即當室內(nèi)溫度低于設定值，則開啟閥門；當室內(nèi)溫度高于設定值，則關閉閥門。顯然可見的是這種控制方式效果不理想，易出現(xiàn)忽冷忽熱現(xiàn)象，嚴重影響供暖的舒適性，且浪費能源。分析其控制效果不理想的主要原因是供熱的熱惰性引起，而為了解決該問題，可以采用提前控制，設定一個標準室溫，允許波動正負1℃，使得室溫控制在一定合理范圍內(nèi)。而該方法的一個難題就是提前控制時間的確定，由于供熱影響因素復雜多變，采用理論分析的方法直接計算出時間是不現(xiàn)實的，有學者也提出了超調(diào)量來進行預期控制，但過程復雜、實用性不強。通過實施例一提供的自修正方法就能較好的得出不同環(huán)境下的提前控制時間，較好的解決該問題，實施例一的自修正方法應用在本例的自修正過程如下。1)供熱末端控制系統(tǒng)2所控的若干個房間分別進行房間屬性(即圍護結(jié)構、房型結(jié)構、緯度)統(tǒng)計，并存于服務器3。2)針對選定房間的供水溫度、室外溫度進行周期性統(tǒng)計，對室溫合格率進行階段性統(tǒng)計，如，以周為周期，統(tǒng)計分析每個階段的室溫合格率。3)在供水溫度和室外溫度條件下，根據(jù)供熱末端控制系統(tǒng)2控制方式的影響因素對供熱末端控制系統(tǒng)的控制方式進行學習修正，具體詳細的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析學習表如表4所示；表4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析學習其中，本例的供熱末端控制系統(tǒng)2采用的是電熱執(zhí)行器，而電熱執(zhí)行器為間歇控制應用，對其進行學習修正時，這里提出超調(diào)量▽t概念，即啟停閥門后室溫升高或降低的最大值與啟停時刻溫度之差。如圖2所示，可以得知，要使得溫度控制在溫度上下限以內(nèi)，必須在室溫為t＝t限-▽t或t＝t限+▽t時刻進行控制。也就是說要確定提前控制時間等價于要確定超調(diào)量▽t。因此，需要學習不同影響因素條件下的超調(diào)量情況，以啟或?？刂茣r刻溫度tn，以控制后溫度繼續(xù)升高或降低至最高值時刻溫度為tm，即得出超調(diào)量▽t＝tm-tn；考慮到超調(diào)量還受室內(nèi)溫度、加權室溫變化率(定義類同實施例二)影響，因而電熱執(zhí)行器的影響因素為：加權室溫變化率，并將其設為學習條件；需要說明的是，室內(nèi)溫度為實時記錄值，為防止室內(nèi)溫度超出設定溫度上限，因此，也可以將室內(nèi)溫度作為電熱執(zhí)行器的影響因素。4)根據(jù)房間屬性、供水溫度、室外溫度及控制方式的影響因素選擇對應條件下的修正的控制方式對房間溫度進行調(diào)節(jié)控制。以上應用了具體個例對本發(fā)明進行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對于本發(fā)明所屬
技術領域：
的技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換，以及應用于其他領域。當前第1頁12