專利名稱：對能量負荷進行建模和監(jiān)測的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及建模和監(jiān)測物理系統(tǒng)，并且特別是涉及創(chuàng)建和選擇用于具有不同的操作模式的系統(tǒng)的模型。
背景技術(shù)：
物理系統(tǒng)例如電公用設施系統(tǒng)或加熱、通風和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)可以由耦合于計算機和/或服務器的用于監(jiān)測物理系統(tǒng)的各種參數(shù)或特征的智能電子設備(“IED”) 的網(wǎng)絡監(jiān)測。除了監(jiān)測這些系統(tǒng)以外，可以用多種方式在數(shù)學上對物理系統(tǒng)建模。通常，模型采用物理系統(tǒng)的可以被測量或觀測的一個或多個可觀測的性質(zhì)，并且預測系統(tǒng)的被認為因果地由所觀測的性質(zhì)影響的某個其他性質(zhì)的數(shù)字特征化。物理系統(tǒng)的可以被測量或觀測的可觀測的性質(zhì)被稱為“驅(qū)動變量”或“自變量”。系統(tǒng)的被認為由驅(qū)動變量因果地影響的性質(zhì)被稱為“建模的變量”或“因變量”。一種用于對物理系統(tǒng)建模的方法是通過線性回歸模型的使用，線性回歸模型將預測的量計算為按比例縮放的輸入量的線性組合。然而，一些物理系統(tǒng)可以具有線性或分段線性行為的規(guī)范，每個規(guī)范可以被完全單獨地建模，但是沒有單個模型將對所有適用性規(guī)范起作用。可以使用具有單獨地對每個模式的驅(qū)動變量的線性模型或分段線性模型來對物理系統(tǒng)適當?shù)亟?，但不可?gòu)造對于所有的模式都良好地起作用的單個模型。因此，存在對一種對物理系統(tǒng)建模的改進的系統(tǒng)和方法的需要。本發(fā)明目的在于滿足這些需要中的一個或多個并解決其他的問題。發(fā)明概述本發(fā)明包括為具有不同的操作模式的系統(tǒng)提供物理系統(tǒng)行為的靈活和精確的預測的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法對具有不同的操作模式的物理系統(tǒng)建模。這些類型的系統(tǒng)的實例包括在計算機控制下的復雜系統(tǒng)，例如能量負荷監(jiān)測和管理系統(tǒng)、復雜的工業(yè)系統(tǒng)、加熱、通風和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)、生產(chǎn)線系統(tǒng)、和能量被消耗的其他系統(tǒng)。能量消耗可以是這些類型的物理系統(tǒng)中的成本動因。貨物的生產(chǎn)者能夠監(jiān)測和管理能量消耗和能量成本的效率越高，生產(chǎn)貨物的總成本就越低。本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品使用計算機模型精確地和高效率地監(jiān)測和管理能量消耗。能量負荷可以包括公用設施服務量例如電公用設施服務、煤氣公用設施服務、水公用設施服務、大氣公用設施服務、蒸汽公用設施服務等的測量結(jié)果。例如，根據(jù)本發(fā)明的對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機實現(xiàn)的方法包括使用負荷監(jiān)測服務器來定義影響系統(tǒng)的能量負荷的操作的影響動因。影響動因類似于影響系統(tǒng)操作的自變量。在一個系統(tǒng)中，影響動因可以是例如室外溫度。室外溫度影響HVAC系統(tǒng)的系統(tǒng)操作。同樣，對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機實現(xiàn)的方法包括使用負荷監(jiān)測服務器來定義能量負荷的操作。能量負荷的操作可以是因變量，例如在HVAC系統(tǒng)實例中的“千瓦”。監(jiān)測和建模系統(tǒng)可以然后被用于確定室外溫度對在HVAC系統(tǒng)中使用的千瓦的數(shù)量的影響。此外，建模和監(jiān)測方法使用負荷監(jiān)測服務器來定義表示能量負荷的操作條件的、作為離散值的分割變量。繼續(xù)HVAC系統(tǒng)實例，分割變量可以基于建筑物的占用水平被定義為離散值，例如“占用”和“未占用”，其反映HVAC系統(tǒng)的兩種操作條件。一旦變量被定義，用于對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機實現(xiàn)的方法就在負荷監(jiān)測服務器接收參考數(shù)據(jù)集。參考數(shù)據(jù)集包括因變量、自變量和分割變量的同步值。在HVAC系統(tǒng)實例中，參考數(shù)據(jù)集包括在一天期間的多個時間的室外溫度、所使用的千瓦以及建筑物的占用狀態(tài)的值。建模和監(jiān)測系統(tǒng)和方法然后使用負荷監(jiān)測服務器對參考數(shù)據(jù)集中的分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型。模型代表系統(tǒng)的能量負荷的操作。在對分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型之后，每個模型被填充有與相應于所創(chuàng)建的模型的分割變量(占用或未占用)的離散值同步的自變量(室外溫度)和因變量(千瓦)的值，使得因變量作為自變量的函數(shù)被建模。模型可以在相同的時間被同一方創(chuàng)建和填充，或模型可以用模塊化的方式創(chuàng)建，其中一方可以收集和組織組成輸入數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)，并且另一方可以創(chuàng)建模型以操作數(shù)據(jù)集。相似地，另外的方可以提供另外的同步數(shù)據(jù)或變量。當模型被創(chuàng)建并且變量被映射時，建模和監(jiān)測系統(tǒng)可以通過插入新的輸入數(shù)據(jù)集合來評估模型的精確度?？梢栽谪摵杀O(jiān)測服務器接收輸入數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)可以包括假設的測量結(jié)果、估計的測量結(jié)果等。輸入數(shù)據(jù)集可以包括自變量(室外溫度)和分割變量(占用或未占用)的另外的同步值。本發(fā)明的系統(tǒng)可以然后使用所創(chuàng)建的模型處理自變量(室外溫度)和分割變量(占用或未占用)的另外的同步值，并且使用負荷監(jiān)測服務器從所創(chuàng)建的模型產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)集。輸出數(shù)據(jù)集包括預測的因變量(千瓦)的同步值。輸出數(shù)據(jù)集還可以包括來自輸入數(shù)據(jù)集的自變量和分割變量的同步值。輸入和輸出數(shù)據(jù)集可以然后在計算機顯示器上向用戶顯示或被存儲在計算機可讀取存儲介質(zhì)上，或以其他方式被進一步檢查。輸出數(shù)據(jù)集可以然后被用于進行對能量負荷系統(tǒng)的調(diào)整并采取行動來進一步指示能量負荷系統(tǒng)的操作行為。在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中，可能在模型的創(chuàng)建中使用多于一個分割變量。正如可以對單個分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型，可以對每個分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型。例如，考慮兩個分割變量占用率(具有值“占用”和“未占用”)和HVAC模式(具有值“正?！焙汀熬S護”)?？梢詫@兩個分割變量的每個可能的組合創(chuàng)建模型(總共四個模型)。此外，使用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，還可能創(chuàng)建具有多于一個自變量的模型。如果對于單個自變量，簡單的線性模型具有例如形式y(tǒng) = mx+b，那么具有多個自變量的線性模型具有形式 y = π^χ+π^ζ+·.. +bo在監(jiān)測操作中，通過進行因變量(千瓦)的實時測量并比較實時測量結(jié)果與所建模的因變量(千瓦)以評估在真實的讀數(shù)和所建模的讀數(shù)之間的任何差異，參考數(shù)據(jù)可以被用于說明能量負荷目前的操作情況。本發(fā)明的用于對物理系統(tǒng)建模的方法是通過線性回歸模型的使用，線性回歸模型將預測的量計算為按比例縮放的輸入量的線性組合。模型采用物理系統(tǒng)的所測量的或可觀測的性質(zhì)，并且預測該系統(tǒng)的由被觀測的性質(zhì)因果地影響的某個其他的性質(zhì)的數(shù)字特征化。如上述，物理系統(tǒng)的可以被測量或觀測的可觀測的性質(zhì)被稱為“自變量”。系統(tǒng)的被認為由驅(qū)動變量因果地影響的性質(zhì)被稱為“因變量”。可以通過考慮在某個時間段(參考時期)內(nèi)捕獲驅(qū)動變量和所建模的變量的參考數(shù)據(jù)集并通過然后推斷最好地從該數(shù)據(jù)集中的驅(qū)動變量估計所建模的變量的關(guān)系，來根據(jù)
6經(jīng)驗創(chuàng)建根據(jù)本發(fā)明的對能量負荷進行建模和監(jiān)測的系統(tǒng)和方法。線性回歸模型可以為以線性方式對環(huán)境作出響應的系統(tǒng)提供可接受的估計。但對于展示在驅(qū)動數(shù)據(jù)和所建模的變量之間的關(guān)系中的非線性度的系統(tǒng)，不可構(gòu)造對系統(tǒng)操作的不同的模式良好地起作用的單個系統(tǒng)模型。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品包括在外部儀器例如智能電子設備(IED)中監(jiān)測物理系統(tǒng)的特征，以產(chǎn)生在IED中緩存的所監(jiān)測的特征值。IED通過通信網(wǎng)絡通信地耦合于監(jiān)測服務器。所監(jiān)測的特征值指示物理系統(tǒng)的特征。服務器被用于對物理系統(tǒng)的性能和特征建模并監(jiān)測所述性能和特征，如上文描述的。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，根據(jù)本發(fā)明的用于對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機可讀存儲介質(zhì)包括一個或多個計算機可讀指令，其被配置為使一個或多個計算機處理器執(zhí)行包括使用負荷監(jiān)測服務器定義因變量以及使用負荷監(jiān)測服務器定義自變量的操作，因變量代表能量負荷的操作，自變量代表能量負荷的操作的影響動因。計算機可讀存儲介質(zhì)還包括被配置為使處理器執(zhí)行包括使用負荷監(jiān)測服務器定義分割變量以及在負荷監(jiān)測服務器接收參考數(shù)據(jù)集的操作的指令，分割變量作為離散值代表能量負荷的操作條件，參考數(shù)據(jù)集包括因變量、自變量和分割變量的同步值。操作還包括使用負荷監(jiān)測服務器對參考數(shù)據(jù)集中的分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型，模型代表能量負荷的操作；以及然后使用與相應于所創(chuàng)建的模型的分割變量的離散值同步的因變量和自變量的值填充每個所創(chuàng)建的模型，使得因變量作為自變量的函數(shù)被建模。計算機可讀存儲介質(zhì)還包括被配置為使處理器執(zhí)行包括在負荷監(jiān)測服務器接收輸入數(shù)據(jù)集以及使用所創(chuàng)建的模型處理自變量和分割變量的另外的同步值的操作的指令，輸入數(shù)據(jù)集包括自變量和分割變量的另外的同步值。計算機可讀存儲介質(zhì)還包括被配置為使處理器執(zhí)行包括使用負荷監(jiān)測服務器從所創(chuàng)建的模型產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)集的操作的指令，輸出數(shù)據(jù)集包括與來自輸入數(shù)據(jù)集的自變量和分割變量的值同步的預測的因變量值。考慮到各種實施方案和/或方面的詳細描述，本發(fā)明的上述的和另外的方面和實施方案將對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是明顯的，詳細描述參照附圖做出，附圖的簡要描述在下文被提供。附圖簡述在閱讀以下的詳細描述時和在參照附圖時，本發(fā)明的上述的和其他的優(yōu)點將變得明顯。

圖1是根據(jù)本公開的一些方面的能量建模和監(jiān)測系統(tǒng)的功能框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的能量模型的創(chuàng)建的圖形表示，其示出了具有作為對監(jiān)測和建模服務器的數(shù)據(jù)流輸入的所觀測的物理性質(zhì)的物理系統(tǒng)。圖3是用于基于多種驅(qū)動數(shù)據(jù)預測估計的電消耗的根據(jù)本發(fā)明的模型的圖形表示。
圖4示出了單個驅(qū)動模型的實例，其示出了由分段線性模型近似的非線性關(guān)系。圖5示出了雙模物理系統(tǒng)的建筑物能量消耗的實例。圖6示出了用于預測根據(jù)本發(fā)明的雙模物理系統(tǒng)的建筑物能量消耗的模型。圖7A和7B是示出了根據(jù)本發(fā)明的對能量負荷進行建模和監(jiān)測的方法的流程圖。圖8是被示為多個離散值的所監(jiān)測的特征和分割數(shù)據(jù)的實例的圖形表示。
所示實施方案的詳細描述雖然將結(jié)合某些方面和/或?qū)嵤┓桨竵砻枋霰景l(fā)明，但是將理解，本發(fā)明不限于這些具體的方面和/或?qū)嵤┓桨?。相反，本發(fā)明旨在涵蓋所有的可選形式、修改和等效的布置，如可以被包括在如所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的。除非另有說明，或如可以從它們的使用的上下文明顯的，本文使用的任何術(shù)語、縮寫、首字母縮寫或科學符號和記號在本發(fā)明最接近地涉及的技術(shù)領(lǐng)域中將被給予它們的一般的意思。以下的術(shù)語、縮寫和首字母縮寫也可以在本文含有的描述中使用。所建模的變量是可以在數(shù)字上被測量或觀測和特征化的物理量，其被認為被驅(qū)動變量因果地影響。驅(qū)動變量包括任何可以在數(shù)字上被測量或觀測和特征化的物理量。驅(qū)動變量的實例包括但不限于室內(nèi)溫度和室外溫度、濕度、大氣壓力，云量、日長、建筑物占用率、產(chǎn)品顏色、產(chǎn)品重量、生產(chǎn)活動、工作的工時等。驅(qū)動數(shù)據(jù)是代表單個驅(qū)動變量的測量或觀測的一序列加了時間戳的數(shù)據(jù)值。驅(qū)動數(shù)據(jù)點是值的集合，每個值針對模型中的每個驅(qū)動變量，全部值在同一時間點是有效的。溫度、壓力、風速和建筑物占用率的同時的值可以形成模型的驅(qū)動數(shù)據(jù)點，其例如取決于那些變量。模型是從驅(qū)動數(shù)據(jù)點產(chǎn)生被建模的變量的估計的數(shù)學公式。參考數(shù)據(jù)集是在某個或某些時間段(參考時期)內(nèi)被建模的因變量的驅(qū)動數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的集合，其被認為例示待建模的系統(tǒng)的“典型”行為。參考數(shù)據(jù)集被分析以使用線性回歸作為一種技術(shù)來確定模型的函數(shù)形式。參考時期是被參考數(shù)據(jù)集覆蓋的一個或多個時間段。分割變量是具有對用于創(chuàng)建或評估模型的任何驅(qū)動數(shù)據(jù)的定值的離散標稱(分類)變量。分割域是分割變量的所有可能的值的集合。分割函數(shù)是具有有限的范圍的某個或某些連續(xù)輸入變量的離散值函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品包括監(jiān)測外部儀器例如智能電子設備(IED)中的物理系統(tǒng)的特征，以產(chǎn)生在IED中緩存的所監(jiān)測的特征值。IED通過通信網(wǎng)絡通信地耦合于負荷監(jiān)測服務器。所監(jiān)測的特征值指示物理系統(tǒng)的特征。負荷監(jiān)測服務器執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機實現(xiàn)的方法。負荷監(jiān)測服務器定義代表影響系統(tǒng)的能量負荷的操作的影響動因的自變量。影響動因是系統(tǒng)行為的動因并且類似于影響系統(tǒng)操作的自變量。在根據(jù)本發(fā)明的一個系統(tǒng)中，影響動因可以是例如室外溫度。室外溫度影響HVAC系統(tǒng)的系統(tǒng)操作。根據(jù)本發(fā)明的對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機實現(xiàn)的方法包括使用負荷監(jiān)測服務器定義能量負荷的操作。如上文概述的，能量負荷的操作可以是因變量，例如在HVAC系統(tǒng)實例中的“千瓦”。監(jiān)測和建模系統(tǒng)可以然后被用于確定室外溫度對在HVAC系統(tǒng)中使用的千瓦的數(shù)量的影響。此外，本發(fā)明的建模和監(jiān)測方法使用負荷監(jiān)測服務器來定義代表能量負荷的操作條件的分割變量作為離散值。繼續(xù)上文的HVAC系統(tǒng)實例，分割變量可以被定義為離散值，例如“占用”和“未占用”。一旦變量被定義，本發(fā)明的用于對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機實現(xiàn)的方法就在負荷監(jiān)測服務器接收參考數(shù)據(jù)集。參考數(shù)據(jù)集包括因變量、自變量和分割變量的同步值。在HVAC系統(tǒng)實例中，參考數(shù)據(jù)集包括在一天期間的多個時間的室外溫度、所使用的千瓦以及建筑物的占用狀態(tài)的值。建模和監(jiān)測系統(tǒng)和方法然后使用負荷監(jiān)測服務器對參考數(shù)據(jù)集中的分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型。模型代表系統(tǒng)的能量負荷的操作?！Ψ指钭兞康拿總€離散值創(chuàng)建了模型，每個模型就被填充有與相應于所創(chuàng)建的模型的分割變量(占用或未占用)的離散值同步的自變量(室外溫度)和因變量(千瓦)的值，使得因變量作為自變量的函數(shù)被建模。如上文概述的，模型可以在相同的時間由同一方創(chuàng)建和填充，或模型可以用模塊化的方式創(chuàng)建，其中一方可以收集和組織組成輸入數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)，并且另一方可以創(chuàng)建模型以操作數(shù)據(jù)集。相似地，另外的方可以提供將在模型中使用的另外的同步數(shù)據(jù)或變量。在模型被創(chuàng)建并且變量被映射之后，建模和監(jiān)測系統(tǒng)可以通過插入新的輸入數(shù)據(jù)集合來評估模型的精確度。輸入數(shù)據(jù)集可以在負荷監(jiān)測服務器被接收。輸入數(shù)據(jù)集可以包括自變量(室外溫度)和分割變量(占用或未占用)的另外的同步值。本發(fā)明的系統(tǒng)可以然后使用所創(chuàng)建的模型來處理自變量(室外溫度)和分割變量(占用或未占用)的另外的同步值，并且使用負荷監(jiān)測服務器從所創(chuàng)建的模型產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)集。輸出數(shù)據(jù)集包括預測的因變量(千瓦)的同步值。輸出數(shù)據(jù)集還可以包括來自輸入數(shù)據(jù)集的自變量和分割變量的同步值。輸入和輸出數(shù)據(jù)集可以然后在計算機顯示器上向用戶顯示或被存儲在計算機可讀取存儲介質(zhì)上，或以其他方式被進一步檢查。輸出數(shù)據(jù)集可以然后被用于對能量負荷系統(tǒng)進行調(diào)整以及采取行動以進一步指示能量負荷系統(tǒng)的操作行為。在進一步的監(jiān)測操作中，參考數(shù)據(jù)可以被用于說明能量負荷目前如何通過進行因變量(千瓦)的實時測量并比較實時測量與所建模的因變量(千瓦)以評估在真實的讀數(shù)和所建模的讀數(shù)之間的任何差異來操作。例如，在圖1中，大體上示出了能量監(jiān)測系統(tǒng)100。能量監(jiān)測系統(tǒng)100包括負荷監(jiān)測服務器110、多個智能電子設備120a-e(以下稱為“IED”)、通信網(wǎng)絡130和計算機140。IED 120a-e通過通信網(wǎng)絡130通信地耦合于負荷監(jiān)測服務器110和計算機140。通信網(wǎng)絡130可以是有線或無線網(wǎng)絡。如本文所使用的，IED是指具有采樣、收集或測量能量系統(tǒng)的一個或多個操作特征或參數(shù)的能力的任何系統(tǒng)元件或裝置。正在被能量監(jiān)測系統(tǒng)100監(jiān)測的能量系統(tǒng)可以是由首字母縮寫WAGES或水、大氣、煤氣、電或蒸汽指定的五個公用設施中的任何一個，或可以是任何其他的物理系統(tǒng)，例如生產(chǎn)設施、生產(chǎn)線、HVAC系統(tǒng)、其他的工業(yè)設施等。能量監(jiān)測系統(tǒng)100還可以監(jiān)測與WAGES公用設施、其他的工業(yè)設施等相關(guān)的其他能量消耗系統(tǒng)。在電公用設施背景中，IED可以基于可從施耐德電氣(Schneider Electric)獲得的PowerLogic I0N7550/7650功率和能量計或任何其他合適的監(jiān)測設備(例如電路監(jiān)測器)、斷路器、繼電器、計量設備或功率計等。能量監(jiān)測系統(tǒng)100可以被配置為監(jiān)測WAGES公用設施或其他物理系統(tǒng)中的任何一個的多個特征或參數(shù)中的一個或多個。對于電工用設施，能量監(jiān)測系統(tǒng)100可以被配置為監(jiān)測電特征，例如功率、電壓、電流、電流畸變、電壓畸變和/或能量。對于其他公用設施，能量監(jiān)測系統(tǒng)100可以被配置為監(jiān)測體積流率、質(zhì)量流率、體積通量、質(zhì)量通量等。為了簡單性，以下的公開將參照被配置為監(jiān)測功率(例如以瓦特或千瓦為單位)的能量監(jiān)測系統(tǒng)100描述本發(fā)明，雖然將理解，以下的實施方案和方面的全部可以相似地被應用來監(jiān)測任何其他的電特征，或WAGES公用設施或任何其他的物理系統(tǒng)例如生產(chǎn)設施、生產(chǎn)線、制造設施、工廠、HVAC系統(tǒng)、其他的工業(yè)設施等中的任何一個的任何其他的特征。IED120a_e中的每個以監(jiān)測間隔周期性地產(chǎn)生所監(jiān)測的特征值，其中所監(jiān)測的特征值指示正在被監(jiān)測的物理特征。換句話說，IED 120a_e監(jiān)測功率以產(chǎn)生指示正在被消耗的電力的多個功率測量。
如上文概述的，可以通過獲得物理系統(tǒng)的可以被測量或觀測的一個或多個可觀測的性質(zhì)(驅(qū)動變量)并且使用這些驅(qū)動變量來預測系統(tǒng)的被認為由動因因果地影響的某個其他性質(zhì)(所建模的變量)的數(shù)字特征化，來在數(shù)學上對WAGES公用設施和其他物理系統(tǒng)建模。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法包括使用線性回歸模型的在數(shù)學上建模的物理系統(tǒng)，其計算預測的量作為按比例縮放的輸入量的線性組合。根據(jù)本發(fā)明的線性回歸模型還包括計算預測的量的非線性變換作為一個或多個按比例縮放的輸入量的線性組合的那些模型，其中任何一個按比例縮放的輸入量還可以以前被非線性地變換。在輸入量和所建模的量上使用的一般變換包括但不限于對數(shù)、指數(shù)、平方、平方根和高階多項式。例如，自變量值可以按比例縮放，使得自變量和因變量之間的所建模的關(guān)系是線性的。此外，當使用模型來產(chǎn)生預測的因變量值時，用于創(chuàng)建模型的同一個比例縮放可以被應用于自變量值?？梢酝ㄟ^查看在某個時間段(參考時期)內(nèi)捕獲驅(qū)動變量和所建模的變量的數(shù)據(jù)集(參考數(shù)據(jù)集)并然后推斷最好地從該數(shù)據(jù)集中的驅(qū)動變量估計所建模的變量的關(guān)系，根據(jù)經(jīng)驗來創(chuàng)建根據(jù)本發(fā)明的線性回歸模型。根據(jù)本發(fā)明的線性回歸模型還包括計算預測的量的非線性變換作為一個或多個按比例縮放的輸入量的線性組合的那些模型，其中任一個按比例縮放的輸入量還可以以前被非線性地變換。例如，在輸入量和所建模的量上使用的變換包括但不限于對數(shù)、指數(shù)、平方、平方根和高階多項式。作為圖1中示出的實例，功率監(jiān)測系統(tǒng)100包括負荷監(jiān)測服務器110和一組所連接的傳感器或其他的數(shù)據(jù)錄入裝置，包括IED 120a-e。圖1的系統(tǒng)100可以被用于預測在一天中在一個特定的工業(yè)建筑物中的總電能消耗。所以在圖1的實例中，所建模的變量是總每日能量消耗。為了創(chuàng)建模型，捕獲在過去在某個觀測期期間的實際能量消耗的數(shù)據(jù)必須被提供。特征化在相同的時間期間對建筑物的能量消耗的物理影響的數(shù)據(jù)也必須被提供。這些數(shù)據(jù)被稱為驅(qū)動數(shù)據(jù)。這兩種類型的數(shù)據(jù)都通過傳感器或其他的數(shù)據(jù)錄入裝置例如IED 120a_e被提供。圖2擴展圖1的實施例以示出任何物理系統(tǒng)，包括環(huán)境202、建筑物204和人206，其擁有可以使用傳感器和其他的觀測工具232、234、236、252、254、272來觀測和測量的物理性質(zhì)222、224、226、對2、對4、對6、沈2。加了時間戳的數(shù)據(jù)的流指示室外的天氣溫度222、日長224、風速226、建筑物占用率M6、建筑物內(nèi)部的人的工時沈2、以及商業(yè)活動(例如所制造的小部件的生產(chǎn)單元M4)的測量。計算機系統(tǒng)服務器210在參考時間段內(nèi)分析加了時間戳的數(shù)據(jù)^Oa-g (參考數(shù)據(jù))，以確定對驅(qū)動變量222、224、226、244,246、262和所建模的變量(例如每日能量消耗M2)之間的關(guān)系建模的最佳公式。一旦該模型220被創(chuàng)建，對任何日子的能量消耗的預測就可以通過提供對該日子的驅(qū)動變量的值而作出。艮口，能量消耗242是驅(qū)動變量222、224、226、M4、M6J62的函數(shù)。如圖3中所示的，然后通過在其他時間段內(nèi)提供驅(qū)動變量數(shù)據(jù)390a_g以產(chǎn)生所建模的輸出321來使用模型320，所建模的輸出321是如果系統(tǒng)100仍然如它在參考時期期間一樣運轉(zhuǎn)則所建模的變量(電消耗)應當有的估計323。參考時期可以是自變量和因變量被采樣的任何時期或持續(xù)時間。監(jiān)測間隔可以是在產(chǎn)生所監(jiān)測的特征值之間的任何時期或持續(xù)時間。例如，監(jiān)測間隔可以是一分鐘、一秒、十分之一秒等。對于一秒的監(jiān)測間隔，圖1中的IED 120a-e每秒產(chǎn)生一個所監(jiān)測的特征值(例如從功率測量得到)。每秒一個IED監(jiān)測功率可以產(chǎn)生如下的所監(jiān)測的特征值的周期序列[99. 7千瓦，99. 8千瓦，100. 2千瓦，100. 1千瓦，125千瓦]。這些功率測量中的每個相應于以連續(xù)的一秒間隔周期性地產(chǎn)生的所監(jiān)測的特征值。IED 120a_e可以如何在實踐中使用的非限制性的實例規(guī)定，IED 120a_e中的每個是監(jiān)測建筑物中的電公用設施的不同的方面的功率監(jiān)測器。第一 IED 120a監(jiān)測對整個建筑物的進入的電力服務。第二、第三和第四IED120b-d監(jiān)測建筑物內(nèi)的公共電壓總線的不同的電路。第五IED 120e監(jiān)測建筑物內(nèi)的服務器機房中的服務器的關(guān)鍵電路。IED120a-e中的每個監(jiān)測功率消耗，并且以監(jiān)測間隔周期性地產(chǎn)生功率測量，S卩，被監(jiān)測的特征值。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，存儲在第一 IED 120a的存儲器中的所監(jiān)測的功率值(特征值)和/或任何相關(guān)聯(lián)的信息通過網(wǎng)絡130傳輸至負荷監(jiān)測服務器110，用于存儲和/或處理。根據(jù)一些實施方案，存儲在IED 120a-e的存儲器中的所監(jiān)測的特征值和/或相關(guān)聯(lián)的信息通過網(wǎng)絡130以預定的間隔傳輸。例如，所監(jiān)測的特征值和相關(guān)聯(lián)的信息可以每小時、每二十小時、每日、每周或每月傳輸。根據(jù)IED 120a_e中的存儲器的量以及第一記錄間隔的持續(xù)時間來設想具有較高或較低的頻率的其他傳輸計劃表表。計算機140(例如工作站)的用戶145可以在顯示器上查看所監(jiān)測的功率值。用戶145還可以查看被存儲在服務器110上的任何相關(guān)聯(lián)的信息。可選地，用戶145可以將工作站計算機140通過網(wǎng)絡130直接地連接于IED120a-e中的一個或多個，以在視頻顯示器上查看和/或下載被存儲在IED120a-e上的所監(jiān)測的特征值s和/或相關(guān)聯(lián)的信息。雖然常規(guī)的線性回歸模型對于以線性方式對環(huán)境作出響應的系統(tǒng)來說可接受的，但是對于展示在驅(qū)動數(shù)據(jù)和所建模的變量之間的關(guān)系中的非線性度的系統(tǒng)，分段線性模型提供近似化非線性模型的簡化方法。圖4示出了作為平均每日室外溫度的函數(shù)的建筑物中的能量消耗的單個驅(qū)動模型的實例，其示出了被分段線性模型近似化的非線性關(guān)系。一些物理系統(tǒng)可以具有線性或分段線性行為的規(guī)范，其中每個規(guī)范可以被良好地建模，但是沒有單個模型將對于所有適用性規(guī)范起作用。這樣的物理系統(tǒng)的一個實例是建筑物的能量消耗，該建筑物的加熱和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在自動化建筑物管理系統(tǒng)(BMS)的控制下。建筑物管理系統(tǒng)可以在它們具有相應于建筑物中的被預測的活動的兩種或多種操作模式的意義上是“模態(tài)的”。例如，BMS可以具有“占用的”和“未占用的”空氣調(diào)節(jié)和加熱程序，其中每個程序使用不同的算法或過程來控制建筑物空氣調(diào)節(jié)設備。雖然可以使用由室外溫度、占用率和商業(yè)活動驅(qū)動的線性或分段線性模型對于每個模式單獨地對能量消耗良好地建模，但是在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法之前，不能構(gòu)造對占用模式和未占用模式都起作用的單個模型。圖5示出了對這樣的雙模系統(tǒng)的建筑物能量消耗數(shù)據(jù)的實例。如果每個模式可以使用線性模型被單獨地精確地描述，那么兩個模型可以被創(chuàng)建，并且用戶可以根據(jù)需要在兩個模型之間切換。在這種情況下，在模型創(chuàng)建期間，背景數(shù)據(jù)根據(jù)物理系統(tǒng)被假定在每個模式中的時間段被分割為數(shù)批，并且模型對于每個模式被構(gòu)建。用戶可以將所有的系統(tǒng)數(shù)據(jù)分割為工作日時間和周末時間，并且然后構(gòu)建兩個線性回歸模型，一個用于工作日數(shù)據(jù)并且一個用于周末數(shù)據(jù)。當使用模型來進行對能量消耗的估計時，工作日模型將被用于預測工作日消耗，并且周末模型將被用于預測周末消耗。在本實例中，數(shù)據(jù)基于數(shù)據(jù)記錄的時間分割為組將作為對正在被建模的系統(tǒng)的操作模式的“最佳猜測”代理(proxy)。只要建筑物管理系統(tǒng)的操作模式在相同的時間邊界上改變作為區(qū)分模型的周末/工作日選擇，每個模式有一個模型的意圖將被滿足。數(shù)據(jù)和模型產(chǎn)生的這樣的基于時間的劃分可以以構(gòu)建模型的集合為特征，一個模型針對作為時間的函數(shù)的標稱離散變量的每個值。在上文的實例中，有序的離散變量可以被稱為“工作周”并且含有兩個值，即“工作日，，和“周末”中的一個。用于創(chuàng)建模型的背景數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)可以被分配該“分割變量”的值以將其分類為工作日和周末數(shù)據(jù)。這種方法的困難是，真實世界系統(tǒng)可能不改變它們在嚴格可預測的時間計劃表上的模式。繼續(xù)建筑物管理系統(tǒng)的實例，建筑物可以在假日的工作日期間未被占用，并且可以在特殊事件期間的周末或在占用者正在加班工作時被占用。警報建筑物管理者將對BMS的計劃表中的例外編程以在工作日假日中將系統(tǒng)置于“未占用，，模式中，以及在工作的周末將系統(tǒng)置于“占用”模式中。例如，在周末日工作的建筑物占用者可以按下“超越(override)”按鈕以在占用者在周末在建筑物中工作時切換初始加熱或冷卻。或者，模式的選擇可以基于決策準則的復雜的自動化集合來控制。排他地依賴于用于在創(chuàng)建期間分割數(shù)據(jù)并且用于在產(chǎn)生輸出時在模型之間切換的設定的時間相關(guān)計劃表的線性建模系統(tǒng)將對這些例外的情況使用錯誤的模型。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以在模型的創(chuàng)建中使用多于一個分割變量。以與對單個分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型的相同的方式，可以對每個分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型。如在上文的實例中的，如果有被標記為“占用，，和“HVAC模式”的兩個分割變量，那么占用率的值可以是“占用”和“未占用”，而對HVAC模式的值可以是“正常”和“維護”。可以對總共四個模型的這些分割變量的每個可能的組合創(chuàng)建模型。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法使用被外部數(shù)據(jù)流傳送或從外部數(shù)據(jù)流計算的分割變量代替根據(jù)時間計算的有序的離散變量。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以使用基于室外溫度對工業(yè)建筑物中的能量消耗建模的之前的實例來進一步示出，其中建筑物HVAC系統(tǒng)具有兩個不同的操作模式，即，“占用，，和“未占用”。建筑物管理系統(tǒng)可以是計算機控制的，并且可以在任何給定的時間使操作模式作為以整數(shù)編碼的離散值的流而變得可用。相應于操作模式的離散值可以以例如五分鐘間隔被報告。如果零代表“未占用，，并且一代表“占用”，那么建筑物模式數(shù)據(jù)的加了時間戳的流可以被直接地用作分割數(shù)據(jù)流。如圖6的曲線以及圖7的伴隨的流程圖中所示的，為了使用這個流數(shù)據(jù)創(chuàng)建模型，將根據(jù)在每次采樣的時間的“建筑物模式”變量的值將參考數(shù)據(jù)分割為數(shù)據(jù)的兩個子集。一個模型將對在“未占用”組中的數(shù)據(jù)創(chuàng)建并且另一個將對在“占用”組中的數(shù)據(jù)創(chuàng)建。為了使用模型進行預測，驅(qū)動數(shù)據(jù)點將使其時間戳與在相同的時間(同步)的“建筑物模式”變量的值比較，以找到建筑物模式的值，然后建筑物模式的值將用于選擇驅(qū)動數(shù)據(jù)將被插入的模型以預測在該時間的能量消耗。圖7A和7B提供用于采用根據(jù)本發(fā)明對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機實現(xiàn)的方法的過程流程。在步驟701中，負荷監(jiān)測服務器被用于定義代表能量負荷的操作的因變量。能量負荷的操作可以是因變量，例如在HVAC系統(tǒng)實例中的“千瓦”。在步驟703中，負荷監(jiān)測服務器定義代表能量負荷的操作的一個或多個影響動因的一個或多個自變量。影響動因類似于在上文的實例中影響HVAC系統(tǒng)的系統(tǒng)操作的自變量。在一個系統(tǒng)中，影響動因可以是例如室外溫度。在建筑物實例中，室外溫度影響HVAC系統(tǒng)的系統(tǒng)操作。監(jiān)測和建模系統(tǒng)可以然后被用于確定室外溫度對在HVAC系統(tǒng)中使用的千瓦的數(shù)量的特定的影響。在步驟705中，建模和監(jiān)測方法使用負荷監(jiān)測服務器來定義代表能量負荷的操作條件的一個或多個分割變量作為離散值。繼續(xù)HVAC系統(tǒng)實例，分割變量可以被定義為包括離散值，例如“占用”和“未占用”。一旦變量被定義，在步驟707中，用于對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機實現(xiàn)的方法就在負荷監(jiān)測服務器接收參考數(shù)據(jù)集。參考數(shù)據(jù)集包括能量負荷(因變量)、影響動因(自變量)和分割變量的操作的同步值。在HVAC系統(tǒng)實例中，參考數(shù)據(jù)集包括在一天期間的多個時間的所使用的千瓦、室外溫度以及建筑物的占用狀態(tài)的值。在步驟709中，建模和監(jiān)測系統(tǒng)和方法然后使用負荷監(jiān)測服務器對參考數(shù)據(jù)集中的分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型。模型代表系統(tǒng)的能量負荷的操作。在對分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型之后，在步驟711中，每個模型被填充有與相應于所創(chuàng)建的模型的分割變量(占用或未占用)的離散值同步的自變量(室外溫度)和因變量(千瓦)的值，使得因變量作為自變量的函數(shù)被建模。當模型被創(chuàng)建并且變量被映射時，在步驟713中，建模和監(jiān)測系統(tǒng)可以通過插入新的輸入數(shù)據(jù)集合來評估模型的精確度。輸入數(shù)據(jù)可以在步驟715中在負荷監(jiān)測服務器被接收。輸入數(shù)據(jù)集可以包括自變量(室外溫度)和分割變量(占用或未占用)的另外的同步值。在步驟717中，本發(fā)明的系統(tǒng)可以然后使用所創(chuàng)建的模型處理自變量(室外溫度)和分割變量(占用或未占用)的另外的同步值，并且在步驟719中使用負荷監(jiān)測服務器從所創(chuàng)建的模型產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)集。輸出數(shù)據(jù)集包括預測的因變量(千瓦)的同步值。輸出數(shù)據(jù)集還可以包括來自輸入數(shù)據(jù)集的自變量(室外溫度)和分割變量的同步值。在步驟721中，輸出數(shù)據(jù)集可以然后在計算機顯示器上向用戶顯示或被存儲在計算機可讀取存儲介質(zhì)上，或以其他方式被進一步檢查。輸出數(shù)據(jù)集可以然后被用作對能量負荷系統(tǒng)進行調(diào)整并采取行動以進一步指示能量負荷系統(tǒng)的操作行為的基礎(chǔ)。例如，在步驟723中，用戶或本發(fā)明的系統(tǒng)可以確定是否需要對能量負荷系統(tǒng)的調(diào)整。如果需要調(diào)整，那么可以在步驟725中進行能量負荷調(diào)整，并且過程可以返回至步驟715，并且另一個輸入數(shù)據(jù)集可以被處理。然而，如果在步驟723中確定沒有能量負荷調(diào)整是必需的，那么過程在步驟727停止。此外，在監(jiān)測操作中，參考數(shù)據(jù)可以被用于說明能量負載目前如何通過進行因變量(千瓦)的實時測量并比較實時測量與所建模的因變量(千瓦)以評估在真實的讀數(shù)和所建模的讀數(shù)之間的任何差異來操作。可以然后對系統(tǒng)進行調(diào)整以解決可能存在的關(guān)于能量負荷系統(tǒng)的操作行為的任何問題。調(diào)整可以包括對系統(tǒng)例如HVAC系統(tǒng)的計算機控制重新編程。同樣，在真實的讀數(shù)和所建模的讀數(shù)之間的差異可以指示系統(tǒng)中的部件故障，并且出故障的部件的修理或更換可以被執(zhí)行以修正系統(tǒng)性能，這將隨后使真實的讀數(shù)和所建模的讀數(shù)達到一致。本發(fā)明可以從來自外部儀器的離散數(shù)據(jù)流、測量或由如上的離散類別特征化的某個定性的物理性質(zhì)的觀測創(chuàng)建分割變量。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以使用來自對外部數(shù)據(jù)分類的外部儀器、測量、觀測等的連續(xù)的量來創(chuàng)建分割變量。函數(shù)的范圍可以是離散類別的有限集合，其成為分割變量的分割域。例如，考慮相同的建模場景，但是其中建筑物管理系統(tǒng)的操作模式不可直接地作為數(shù)據(jù)流可用。一個實例可以是，當建筑物管理系統(tǒng)(BMS)在不同的操作模式當中選擇但是使選擇基于直接地檢測建筑物占用率而不是被編程以在不同的時間使用不同的操作模式的傳感器時。即，建筑物中的人的數(shù)量的所監(jiān)測的特征值指示建筑物的占用率。建筑物安全系統(tǒng)提供關(guān)于建筑物占用率的數(shù)據(jù)作為在任何給定的時間的建筑物占用者的數(shù)量。該信息在參考時期期間以及在當驅(qū)動數(shù)據(jù)是可用的時的所有其他時間可用于本發(fā)明的建模和監(jiān)測計算機系統(tǒng)。具有如前所述的兩個值，即占用和未占用的分割變量可以然后被創(chuàng)建，但是它的值使用建筑物占用人數(shù)的函數(shù)來確定。例如，如果建筑物中的常規(guī)的占用者的數(shù)量是500，那么分割變量可以每當人數(shù)超過250時被定義為“占用”。如果人數(shù)低于250，那么分割變量將被定義為“未占用”。人數(shù)的連續(xù)輸入數(shù)據(jù)被分割函數(shù)作用以產(chǎn)生離散分割數(shù)據(jù)，離散分割數(shù)據(jù)將繼續(xù)在模型創(chuàng)建和評估中被使用，如在上文的前述的實例中的。如可以從本實例看到的，分割數(shù)據(jù)可以是多個離散值。進一步擴展人數(shù)實例，可以對多個占用率值設置HVAC系統(tǒng)。例如，回來參照圖l，IED120a可以監(jiān)測特定的樓層的占用特征。將加熱、通風和空氣調(diào)節(jié)引導到該樓層的HVAC系統(tǒng)可以然后在該特定的樓層的占用率計數(shù)達到閾值時切換到“占用”模式。同樣，如圖8中所示的，所監(jiān)測的特征值是以人數(shù)給出的在建筑物中的人的數(shù)量HC。分割數(shù)據(jù)可以是多個離散值，HCu、HC。、HCf。。這些離散值可以指示建筑物的占用率的閾值水平。例如，在低于HCu的人數(shù)水平，建筑物被認為是“空的”。對于高于HCJfi是低于HC。的人數(shù)水平，建筑物被認為是“未被占用的”。對于高于HC。但是低于HCf。的人數(shù)水平，建筑物被認為是“被占用的”，并且對于高于HCf。&人數(shù)水平，建筑物被認為是“被完全占用的”。以這種方式，四個離散值(空、未占用、占用和完全占用)被用作分割值。在時間、至時間t24之間的人數(shù)的被存儲的監(jiān)測的特征值被周期性地記錄。當人數(shù)的所監(jiān)測的特征值超過閾值HCu、HC。、HCf。或下降到低于閾值!1(；、!1(；、!^。時，對于該時間段的分割值也將改變。例如，在時刻t5，人數(shù)值是HC5。HC5在HCdn HC。之間，由此指示“未占用”的分割值。在時間t9，人數(shù)值是HC9。HC9在隊和HCf。之間，由此指示“占用”的分割值。另外的所監(jiān)測的特征也可以被記錄，并且記錄間隔可以是連續(xù)的。閾值可以用作系統(tǒng)或操作者采取進一步的行動例如增加或減少HVAC系統(tǒng)的設定點的觸發(fā)標準。在圖8的實例中，當建筑物是空的時，空氣調(diào)節(jié)水平可以被設置到80華氏度。當建筑物未被占用時，空氣調(diào)節(jié)水平可以被設置到78度，并且當建筑物被占用時，水平可以被設置到74度。同樣，可以根據(jù)在能量監(jiān)測系統(tǒng)100中正被使用的特定的IED的應用來設置閾值。本文描述的方法中的任何一個可以包括由(a)處理器、(b)控制器和/或(C)任何其他的合適的處理設備執(zhí)行的機器可讀指令。將容易地理解，IED 120a-e、服務器110和/或計算機140可以包括這樣的合適的處理設備。本文公開的任何算法、軟件或方法可以體現(xiàn)在被存儲在有形介質(zhì)例如閃存、CD-ROM、軟盤、硬盤驅(qū)動器、數(shù)字通用光盤(DVD)或其他的存儲設備上的軟件中，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地認識到，整個算法和/或其部分可以可選地由除了控制器之外的設備執(zhí)行和/或以公知的方式體現(xiàn)在固件或?qū)Ｓ糜布?例如，它可以由專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPLD)、離散邏輯等實現(xiàn))。此外，在本文描繪的任何流程圖中表示的機器可讀指令中的一些或全部可以被手動地實現(xiàn)。此外，雖然參照本文描繪的流程圖描述了特定的算法，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地認識到，實現(xiàn)示例性的機器可讀指令的許多其他方法可以可選地被使用。例如，塊的執(zhí)行的順序可以被改變，和/或所描述的塊中的一些可以被改變、消除或組合。雖然通過上述的討論，實例已經(jīng)討論了根據(jù)環(huán)境影響和人類占用率對工業(yè)建筑物的能量消耗建模，但是本發(fā)明沒有將其使用限于這樣的應用?？梢员活A測到期望的精確度作為驅(qū)動變量的某個數(shù)量的線性或分段線性函數(shù)的任何建模的變量將是同樣合適的，該函數(shù)顯示函數(shù)關(guān)系中的模態(tài)。雖然本發(fā)明的具體的方面、實施方案和應用已經(jīng)被示出和描述，但是應理解，本發(fā)明不限于本文公開的精確的構(gòu)造和組成，并且各種修改、改變和變化形式可以從上文的描述中是明顯的，而不偏離如在所附的權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機實現(xiàn)的方法，所述方法包括 使用負荷監(jiān)測服務器定義因變量，所述因變量代表所述能量負荷的操作；使用所述負荷監(jiān)測服務器定義至少一個自變量，所述至少一個自變量代表所述能量負荷的所述操作的至少一個影響動因；使用所述負荷監(jiān)測服務器定義至少一個分割變量，所述至少一個分割變量作為兩個或多個離散值的集合代表所述能量負荷的操作條件；在所述負荷監(jiān)測服務器接收參考數(shù)據(jù)集，所述參考數(shù)據(jù)集包括所述因變量、至少一個自變量和至少一個分割變量的同步值；使用所述負荷監(jiān)測服務器分析所述參考數(shù)據(jù)集，以基于所述至少一個分割變量的所述離散值將所述參考數(shù)據(jù)集組織成相互依賴的數(shù)據(jù)；使用所述負荷監(jiān)測服務器對經(jīng)分析的參考數(shù)據(jù)集中的所述至少一個分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型，其中所述因變量作為所述至少一個自變量的函數(shù)被建模，所述模型代表所述能量負荷的操作；在所述負荷監(jiān)測服務器接收輸入數(shù)據(jù)集，所述輸入數(shù)據(jù)集包括所述至少一個自變量和所述至少一個分割變量的另外的同步值；使用所創(chuàng)建的模型處理所述至少一個自變量和所述至少一個分割變量的所述另外的同步值；以及使用所述負荷監(jiān)測服務器從所創(chuàng)建的模型產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)集，所述輸出數(shù)據(jù)集包括根據(jù)來自所述輸入數(shù)據(jù)集的所述至少一個自變量和所述至少一個分割變量所預測的因變量值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用線性回歸法來形成每個所創(chuàng)建的模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述線性回歸法是分段線性回歸法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分割變量包括從一系列連續(xù)的值得到的離散值的集合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參考數(shù)據(jù)集中的所述同步值是在過去進行的測量的結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述測量使用外部儀器來執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參考數(shù)據(jù)集中的所述同步值是假設的測量結(jié)果
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸入數(shù)據(jù)集中的所述另外的同步值是假設的測量結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述因變量的所述同步值是對公用設施服務量的測量的結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述公用設施服務量的測量是對電公用設施服務的測量，并且測量結(jié)果包括電流、電壓、功率和能量中的至少一個。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述公用設施服務是煤氣公用設施服務、水公用設施服務、大氣公用設施服務或蒸汽公用設施服務。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述自變量的所述同步值是對溫度或生產(chǎn)量的至少一個測量結(jié)果。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分割變量的所述同步值包括建筑物占用率、建筑物管理系統(tǒng)模式以及所制造的產(chǎn)品的類型中的至少一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述影響動因包括室外溫度、大氣壓力、濕度、云量特征、日長、建筑物占用率、生產(chǎn)單元以及工作的工時的物理性質(zhì)中的至少一個。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參考數(shù)據(jù)集被智能電子設備(IED)提供到所述負荷監(jiān)測服務器。
16.一種用于對能量負荷進行建模和監(jiān)測的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括負荷監(jiān)測服務器，其被配置為定義因變量，所述因變量代表所述能量負荷的操作；定義至少一個自變量，所述至少一個自變量代表所述能量負荷的所述操作的至少一個影響動因；定義至少一個分割變量，所述至少一個分割變量作為兩個或多個離散值的集合代表所述能量負荷的操作條件；接收參考數(shù)據(jù)集，所述參考數(shù)據(jù)集包括所述因變量、至少一個自變量和至少一個分割變量的同步值；分析所述參考數(shù)據(jù)集，以基于所述至少一個分割變量的所述離散值將所述參考數(shù)據(jù)集組織成相互依賴的數(shù)據(jù)；對經(jīng)分析的參考數(shù)據(jù)集中的所述至少一個分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型，其中所述因變量作為所述至少一個自變量的函數(shù)被建模，所述模型代表所述能量負荷的操作；接收輸入數(shù)據(jù)集，所述輸入數(shù)據(jù)集包括所述至少一個自變量和所述至少一個分割變量的另外的同步值；使用所創(chuàng)建的模型處理所述至少一個自變量和所述至少一個分割變量的所述另外的同步值；以及從所創(chuàng)建的模型產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)集，所述輸出數(shù)據(jù)集包括根據(jù)來自所述輸入數(shù)據(jù)集的所述至少一個自變量和所述至少一個分割變量所預測的因變量值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括智能電子設備(IED)，其通過通信網(wǎng)絡通信地耦合于所述負荷監(jiān)測服務器，所述IED存儲所述參考數(shù)據(jù)集的被監(jiān)測的特征值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述參考數(shù)據(jù)集的所存儲的被監(jiān)測的特征值包括所述因變量、所述自變量和所述分割變量的所述同步值。
19.一種用于對能量負荷進行建模和監(jiān)測的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)包括被配置為使一個或多個計算機處理器執(zhí)行操作的一個或多個計算機可讀指令，所述操作包括使用負荷監(jiān)測服務器定義因變量，所述因變量代表所述能量負荷的操作；使用所述負荷監(jiān)測服務器定義至少一個自變量，所述至少一個自變量代表所述能量負荷的所述操作的至少一個影響動因；使用所述負荷監(jiān)測服務器定義至少一個分割變量，所述至少一個分割變量作為兩個或多個離散值的集合代表所述能量負荷的操作條件；在所述負荷監(jiān)測服務器接收參考數(shù)據(jù)集，所述參考數(shù)據(jù)集包括所述因變量、至少一個自變量和至少一個分割變量的同步值；使用所述負荷監(jiān)測服務器分析所述參考數(shù)據(jù)集，以基于所述至少一個分割變量的所述離散值將所述參考數(shù)據(jù)集組織成相互依賴的數(shù)據(jù)；使用所述負荷監(jiān)測服務器對經(jīng)分析的參考數(shù)據(jù)集中的所述至少一個分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型，其中所述因變量作為所述至少一個自變量的函數(shù)被建模，所述模型代表所述能量負荷的操作；在所述負荷監(jiān)測服務器接收輸入數(shù)據(jù)集，所述輸入數(shù)據(jù)集包括所述自變量和所述分割變量的另外的同步值；使用所創(chuàng)建的模型處理所述至少一個自變量和所述至少一個分割變量的所述另外的同步值；以及使用所述負荷監(jiān)測服務器從所創(chuàng)建的模型產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)集，所述輸出數(shù)據(jù)集包括根據(jù)來自所述輸入數(shù)據(jù)集的所述至少一個自變量和所述至少一個分割變量所預測的因變量值。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述線性回歸法計算預測的量的非線性變換作為至少一個按比例縮放的輸入量的線性組合。
全文摘要
用于預測具有不同的操作模式的物理系統(tǒng)的操作的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品使用系統(tǒng)的可觀測的性質(zhì)來預測系統(tǒng)的其他性質(zhì)。包括溫度或生產(chǎn)量的自變量被觀測以確定所建模的因變量——包括能量負荷——被影響的程度。代表因變量的操作條件的分割變量被定義為離散值。接收具有因變量、自變量和分割變量的同步值的參考數(shù)據(jù)集，并且對參考數(shù)據(jù)集中的分割變量的每個離散值創(chuàng)建模型。每個模型填充有因變量和自變量的值。因變量作為自變量的函數(shù)被建模。通過處理新的輸入數(shù)據(jù)以從輸入數(shù)據(jù)集產(chǎn)生包括同步的因變量、自變量和分割變量的值的輸出數(shù)據(jù)來評估模型精確度。
文檔編號G06F1/32GK102597639SQ201080048534
公開日2012年7月18日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者安東尼·R·格雷, 肖恩·霍普 申請人:施耐德電氣美國股份有限公司