基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)及方法，它可以克服利用綜合信息進(jìn)行節(jié)能的不足，該系統(tǒng)采集環(huán)境信息、設(shè)備狀態(tài)信息、設(shè)備能耗信息等存儲(chǔ)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后將數(shù)據(jù)庫(kù)中信息映射到中央空調(diào)本體，在制定節(jié)能規(guī)則的基礎(chǔ)上，對(duì)本體模型進(jìn)行解析、推理和分析，判斷空調(diào)的運(yùn)行工作狀態(tài)，以此來(lái)啟停空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備，最終達(dá)到節(jié)能的目的。它包括建筑物內(nèi)若干安裝有中央空調(diào)終端的空間單元，其內(nèi)設(shè)有環(huán)境檢測(cè)模塊；同時(shí)在建筑物內(nèi)還設(shè)有中央空調(diào)機(jī)組安裝空間，空調(diào)機(jī)組安裝空間內(nèi)除設(shè)有環(huán)境檢測(cè)模塊外，還設(shè)有空調(diào)設(shè)備測(cè)控模塊、設(shè)備能耗計(jì)量模塊、DDC控制器以及監(jiān)控中心有管理計(jì)算機(jī)。
【專利說(shuō)明】基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)及方法，屬于自動(dòng)控制、節(jié)能技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用相結(jié)合的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】:
[0002]我國(guó)處于一個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)期，城市化發(fā)展進(jìn)程逐步加快，為滿足人們的工作和生活需求，需要新建大量的建筑，如何實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展，為人們創(chuàng)造節(jié)能舒適的環(huán)境，是建筑行業(yè)人員急需解決的重要問(wèn)題。
[0003]隨著智能建筑技術(shù)的發(fā)展，中央空調(diào)計(jì)算機(jī)控制、恒壓供水、智能照明等自動(dòng)化系統(tǒng)為建筑物提供了舒適的工作和生活環(huán)境，也為建筑用電設(shè)備的控制研究提供了有效的手段。其中中央空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗在整個(gè)建筑總能耗中占有相當(dāng)大的比重，如何使中央空調(diào)在發(fā)揮本身功能的同時(shí)又能達(dá)到節(jié)能的目的，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
[0004]現(xiàn)階段，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能主要采用數(shù)據(jù)的分析形式，而系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)無(wú)法通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)描述，只能以人類可以理解的形式存在，機(jī)器無(wú)法理解和運(yùn)算，這樣就無(wú)法通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，因此，需要采用一種知識(shí)表示方法將系統(tǒng)運(yùn)行的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)以機(jī)器可以理解的形式進(jìn)行表達(dá)，來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能分析，最終達(dá)到節(jié)能的目的。
[0005]OffL是W3C提出的Web本體描述語(yǔ)言，是一項(xiàng)Web標(biāo)準(zhǔn)，能被計(jì)算機(jī)進(jìn)行解釋，具有很強(qiáng)的語(yǔ)義表達(dá)能力，語(yǔ)義信息能在使用不同類型的操作系統(tǒng)和應(yīng)用語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行交換，是一種通用的數(shù)據(jù)表示格式。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明的目的就是為解決無(wú)法將系統(tǒng)運(yùn)行的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)有效地運(yùn)用到系統(tǒng)節(jié)能中的問(wèn)題，提出一種基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)采集環(huán)境信息、設(shè)備狀態(tài)信息、設(shè)備能耗信息等存儲(chǔ)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，在總結(jié)分析中央空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了以設(shè)備、環(huán)境、狀態(tài)、狀態(tài)值、能耗等為頂層概念的中央空調(diào)本體，通過(guò)將數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息映射到該本體模型，形成一個(gè)隨系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化的動(dòng)態(tài)模型，利用系統(tǒng)運(yùn)行的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)制定節(jié)能規(guī)則，根據(jù)規(guī)則對(duì)本體模型進(jìn)行解析、推理和分析，得出節(jié)能優(yōu)化策略，判斷空調(diào)的運(yùn)行工作狀態(tài)，以此來(lái)啟?？照{(diào)系統(tǒng)的設(shè)備，最終達(dá)到節(jié)能的目的。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)，它包括建筑物內(nèi)若干安裝有中央空調(diào)終端的空間單元，其內(nèi)設(shè)有環(huán)境檢測(cè)模塊；
[0009]同時(shí)在建筑物內(nèi)還設(shè)有中央空調(diào)機(jī)組安裝空間，空調(diào)機(jī)組安裝空間內(nèi)除設(shè)有環(huán)境檢測(cè)模塊外，還設(shè)有空調(diào)設(shè)備測(cè)控模塊、設(shè)備能耗計(jì)量模塊、DDC控制器以及監(jiān)控中心有管理計(jì)算機(jī)；
[0010]環(huán)境檢測(cè)模塊采集環(huán)境信息，各空間單元以及空調(diào)機(jī)組安裝空間的環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)總線與DDC控制器通信；
[0011]空調(diào)設(shè)備測(cè)控模塊采集中央空調(diào)機(jī)組的狀態(tài)、參數(shù)以及對(duì)中央空調(diào)機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的操作；
[0012]設(shè)備能耗計(jì)量模塊采集中央空調(diào)機(jī)組的能耗信息；
[0013]DDC控制器還與空調(diào)設(shè)備測(cè)控模塊和能耗計(jì)量模塊進(jìn)行通信，DDC控制器與管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信；
[0014]管理計(jì)算機(jī)以實(shí)時(shí)/關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)形式對(duì)采集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，通過(guò)本體構(gòu)建模塊建立中央空調(diào)本體，中央空調(diào)本體利用其內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)與本體映射模塊將數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)映射到本體模型中，通過(guò)本體解析模塊、用戶查詢模塊、本體推理模塊、本體應(yīng)用模塊對(duì)中央空調(diào)本體進(jìn)行解析、推理、分析和應(yīng)用，給出節(jié)能優(yōu)化策略，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的f倉(cāng)泛。
[0015]所述本體構(gòu)建模塊，根據(jù)中央空調(diào)機(jī)組的特點(diǎn)，在分析需求的基礎(chǔ)上,抽取中央空調(diào)系統(tǒng)的頂層概念，明確中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次，確定各層的概念以及概念之間的關(guān)系，通過(guò)Prot6g6軟件將概念、關(guān)系，用OWL語(yǔ)言表示出來(lái)；另一方面,利用本體映射將現(xiàn)有本體與中央空調(diào)本體進(jìn)行語(yǔ)義關(guān)聯(lián)，達(dá)到本體擴(kuò)充的目的；
[0016]所述數(shù)據(jù)庫(kù)與本體映射模塊，負(fù)責(zé)將中央空調(diào)機(jī)組運(yùn)行的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)映射到本體模型中；本體模型中用電設(shè)備的屬性對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)、能耗信息，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的靜態(tài)關(guān)系表示成隨系統(tǒng)變化的動(dòng)態(tài)的語(yǔ)義關(guān)系；
[0017]所述本體解析模塊，負(fù)責(zé)讀取和解析本體文件,將以O(shè)WL語(yǔ)言表示的本體文件讀取到內(nèi)存中，根據(jù)具體的應(yīng)用目的對(duì)本體文件進(jìn)行解析；
[0018]所述用戶查詢模塊,負(fù)責(zé)讀取和解析用戶的查詢命令；
[0019]所述本體推理模塊，負(fù)責(zé)接收解析后的本體文件和查詢命令,并執(zhí)行推理過(guò)程；
[0020]所述本體應(yīng)用模塊，負(fù)責(zé)對(duì)推理模塊推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)果進(jìn)行解析、修正，以滿足用戶需求。
[0021]所述數(shù)據(jù)庫(kù)與本體映射模塊，將中央空調(diào)機(jī)組的狀態(tài)信息通過(guò)BACnet、TCP/IP或RS-485通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到實(shí)時(shí)/關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中；中央空調(diào)本體中的實(shí)例對(duì)象與實(shí)際系統(tǒng)的對(duì)象相對(duì)應(yīng)，這些實(shí)例對(duì)象的屬性要與數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備信息進(jìn)行語(yǔ)義映射，這樣中央空調(diào)系統(tǒng)本體就是一個(gè)隨系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)本體，從而實(shí)時(shí)表示系統(tǒng)的狀態(tài)。
[0022]所述推理模塊的推理過(guò)程為:
[0023]I)判斷是否有用戶輸入，如果有輸入，讀取用戶的輸入信息，對(duì)其進(jìn)行解析，得到輸入信息的主體、客體以及關(guān)系；
[0024]2)對(duì)上述步驟I)中的主體和客體進(jìn)行語(yǔ)義標(biāo)注，使其成為中央空調(diào)本體中概念的實(shí)例；
[0025]3)制定中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能規(guī)則，通過(guò)SWRL進(jìn)行描述，將實(shí)例與屬性結(jié)合起來(lái)組成一個(gè)單元，利用邏輯關(guān)系將多個(gè)單元進(jìn)行組合，對(duì)規(guī)則進(jìn)行擴(kuò)展與優(yōu)化；
[0026]4)利用推理引擎對(duì)本體進(jìn)行檢索與推理，通過(guò)API函數(shù)將中央空調(diào)本體、節(jié)能規(guī)則以及用戶的輸入引入，并且將三者進(jìn)行結(jié)合，共同得出中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平，給出節(jié)能優(yōu)化策略；
[0027]5)對(duì)得到的中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平和節(jié)能優(yōu)化策略，根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行修正，形成一套節(jié)能控制方案，按照方案及時(shí)修正系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在保證中央空調(diào)機(jī)組提供舒適的環(huán)境的同時(shí)，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
[0028]—種基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能方法，
[0029]I)系統(tǒng)初始化，采集空間單元的溫度、濕度、C02濃度數(shù)據(jù)，采集中央空調(diào)機(jī)組的狀態(tài)信息，這些信息都經(jīng)過(guò)DDC控制器上傳到管理計(jì)算機(jī)；能耗計(jì)量模塊采集設(shè)備的能耗信息、電壓、電流，也傳遞到管理計(jì)算機(jī)；
[0030]2)提取管理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)映射到中央空調(diào)本體對(duì)應(yīng)的實(shí)例的屬性，使本體模型與中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，成為一個(gè)隨著系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化的動(dòng)態(tài)本體；
[0031]3)在步驟2)的基礎(chǔ)上，提取設(shè)備在運(yùn)行、停止、待機(jī)、故障狀態(tài)下的能耗信息，判斷系統(tǒng)是否存在待機(jī)能耗和故障能耗，如果不存在，則轉(zhuǎn)步驟2);反之，則表明系統(tǒng)存在待機(jī)能耗和故障能耗，判斷如果是待機(jī)能耗，查找待機(jī)設(shè)備并將設(shè)備關(guān)閉，如果是故障能耗，查找故障設(shè)備，發(fā)出警報(bào)并關(guān)閉設(shè)備，然后轉(zhuǎn)步驟2)，繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析；
[0032]4)在步驟2)的基礎(chǔ)上，提取設(shè)備的電壓、電流、功率、能耗信息，生成設(shè)備的運(yùn)行信息圖形曲線，判斷設(shè)備的負(fù)荷狀態(tài)，如果設(shè)備運(yùn)行在欠負(fù)荷狀態(tài)，則關(guān)閉多余設(shè)備，然后轉(zhuǎn)步驟2);如果設(shè)備運(yùn)行在過(guò)負(fù)荷狀態(tài)，則開啟備用設(shè)備，然后轉(zhuǎn)步驟2);如果設(shè)備運(yùn)行正常，直接轉(zhuǎn)至步驟2);
[0033]5)在步驟2)的基礎(chǔ)上，制定中央空調(diào)節(jié)能規(guī)則，綜合考慮季節(jié)、溫度、濕度、時(shí)間信息，對(duì)本體按照節(jié)能規(guī)則進(jìn)行推理，得到滿足舒適度要求的節(jié)能策略，對(duì)相應(yīng)的水泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟停操作，然后轉(zhuǎn)至步驟2)，繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。
[0034]本發(fā)明主要利用如下技術(shù):
[0035]1.數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)
[0036]在該系統(tǒng)中，環(huán)境檢測(cè)模塊采集溫度、濕度、C02濃度等環(huán)境信息，這些信息相對(duì)于控制器是一種模擬量輸入信號(hào)(Al)，信息的采集通過(guò)溫度傳感器、濕度傳感器、C02濃度傳感器等將環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的模擬量，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，傳遞到管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、處理；設(shè)備測(cè)控模塊采集和控制中央空調(diào)機(jī)組的設(shè)備狀態(tài)，包括水泵、風(fēng)機(jī)、閥門等，設(shè)備的狀態(tài)信息直接接入到控制器的DI端口，而狀態(tài)控制信號(hào)通過(guò)控制器的DO端口輸出，去驅(qū)動(dòng)繼電器改變?cè)O(shè)備的啟/停狀態(tài)；能耗計(jì)量模塊采用智能化的儀表，采集中央空調(diào)機(jī)組設(shè)備的能耗以及電能質(zhì)量等信息，通過(guò)ModBus協(xié)議將信息傳遞到管理計(jì)算機(jī)。
[0037]2.通信技術(shù)
[0038]本系統(tǒng)采用了多種通信方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，環(huán)境檢測(cè)模塊、設(shè)備測(cè)控模塊與DDC控制器之間通過(guò)屏蔽電纜傳遞標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)；能耗計(jì)量模塊具有RS-485接口，通過(guò)ModBus協(xié)議與管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，管理計(jì)算機(jī)提供RS-232接口，需要通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊將RS-485接口轉(zhuǎn)換成RS-232接口 ；DDC控制器與管理計(jì)算機(jī)之間通過(guò)網(wǎng)線進(jìn)行連接，采用BACNet協(xié)議通信；管理計(jì)算機(jī)與客戶端之間通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，客戶端與管理計(jì)算機(jī)上的中央空調(diào)本體進(jìn)行交互。
[0039]3.Web 技術(shù)
[0040]利用Visual Studio2008進(jìn)行Web應(yīng)用程序的開發(fā)，建立B/S架構(gòu)的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的運(yùn)行情況、設(shè)備的能耗信息等；設(shè)立用戶查詢界面，用戶查詢系統(tǒng)的運(yùn)行情況，顯示經(jīng)過(guò)本體推理后的節(jié)能策略。
[0041]4.基于本體的節(jié)能方法
[0042]本專利的基于本體的中央空調(diào)節(jié)能方法，是利用各種傳感器采集的環(huán)境溫度、濕度、CO2濃度等信息，設(shè)備測(cè)控模塊采集的設(shè)備啟/停、待機(jī)等狀態(tài)信息，能耗計(jì)量模塊采集的設(shè)備能耗信息，進(jìn)行本體方法的解析、推理和分析，進(jìn)而得出優(yōu)化節(jié)能策略。
[0043]先對(duì)采集來(lái)的溫度、濕度、CO2濃度等環(huán)境信息，中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)、能耗信息，進(jìn)行濾波、歸類，保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中；建立中央空調(diào)本體，選取環(huán)境、設(shè)備、狀態(tài)、狀態(tài)值、能耗等五個(gè)頂層概念，并對(duì)各個(gè)頂層概念進(jìn)行更加細(xì)致的劃分，使模型能夠完全描述中央空調(diào)系統(tǒng)；將數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息映射到本體模型中對(duì)應(yīng)的實(shí)例的屬性，使本體模型與中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合；將中央空調(diào)本體進(jìn)行解析，用OWL語(yǔ)言進(jìn)行表示；當(dāng)用戶查詢系統(tǒng)信息時(shí)，本體模型根據(jù)用戶輸入的查詢時(shí)間、設(shè)備類型、設(shè)備能耗等信息進(jìn)行分析，將對(duì)應(yīng)設(shè)備的能耗信息利用圖形、圖表的形式顯示出來(lái)，用戶根據(jù)圖形曲線，分析系統(tǒng)是否處于過(guò)負(fù)荷或欠負(fù)荷，去啟/停水泵、風(fēng)機(jī)等空調(diào)設(shè)備；本體模型綜合考慮季節(jié)、溫度、濕度等環(huán)境信息，及時(shí)給出系統(tǒng)的運(yùn)行方案，調(diào)整水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行臺(tái)數(shù)和運(yùn)行功率；監(jiān)測(cè)中央空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的各種用電設(shè)備的能耗信息，通過(guò)設(shè)備的待機(jī)能耗、關(guān)機(jī)能耗等信息來(lái)查找浪費(fèi)能源的設(shè)備，及時(shí)調(diào)整設(shè)備的狀態(tài)。最終達(dá)到中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。
[0044]中央空調(diào)控制系統(tǒng)為中央空調(diào)節(jié)能提供了條件，其數(shù)據(jù)信息是節(jié)能的基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上采取切實(shí)可行的節(jié)能策略，挖掘中央空調(diào)的節(jié)能潛力，提升空調(diào)節(jié)能水平，此外人們的經(jīng)驗(yàn)也是系統(tǒng)節(jié)能的一個(gè)必要條件，通過(guò)總結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，并在這些知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)、分析、推理，得出更加優(yōu)化的節(jié)能策略，為此，提出了一種基于本體的節(jié)能處理方法。
[0045]在計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)領(lǐng)域，本體是指一種“形式化的，對(duì)于共享概念體系的明確而又詳細(xì)的說(shuō)明”。本體描述特定領(lǐng)域之中那些對(duì)象類型、概念及其屬性和它們之間的相互關(guān)系，能夠以一種顯示、形式化的方式來(lái)表達(dá)語(yǔ)義，通過(guò)對(duì)本體的推理可以進(jìn)行知識(shí)的發(fā)現(xiàn)。
[0046]本發(fā)明的有益效果是:一種基于本體的中央空調(diào)節(jié)能方法，采用本體的表示方法，以中央空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)普遍認(rèn)可的概念、關(guān)系、屬性、公理等來(lái)描述系統(tǒng)，綜合考慮系統(tǒng)內(nèi)各種節(jié)能的相關(guān)因素，采用推理的方式得到系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化策略，這是知識(shí)工程在中央空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)的一次應(yīng)用，克服了依靠單一的設(shè)備及其信息進(jìn)行節(jié)能分析的不足，在原有數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，此節(jié)能處理方法可以作為一個(gè)補(bǔ)充，充分挖掘中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能潛力，節(jié)約能源。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0047]圖1是中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖2是本體工作的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0049]圖3是中央空調(diào)的本體模型。
[0050]圖4是關(guān)系/實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與中央空調(diào)本體的映射。
[0051]圖5是中央空調(diào)本體的OWL語(yǔ)言表示。
[0052]圖6是語(yǔ)義推理的流程。[0053]圖7是本發(fā)明基于本體的節(jié)能方法流程圖。
[0054]圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)際的節(jié)能控制例。
[0055]其中，1.房間，2.環(huán)境檢測(cè)模塊，3.設(shè)備測(cè)控模塊，4.設(shè)備能耗計(jì)量模塊，5.DDC控制器，6.管理計(jì)算機(jī)，7.以太網(wǎng)，8.客戶端，9.BACNet通信，10.屏蔽電纜，11.RS-485通信。
【具體實(shí)施方式】:
[0056]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0057]圖1是中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。環(huán)境檢測(cè)模塊2采集環(huán)境信息；設(shè)備測(cè)控模塊3對(duì)中央空調(diào)機(jī)組的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和控制；能耗計(jì)量模塊4采集中央空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的能耗信息，通過(guò)RS-485通信接口進(jìn)行傳輸；DDC控制器5通過(guò)屏蔽電纜與設(shè)備測(cè)控模塊3、設(shè)備能耗計(jì)量模塊4進(jìn)行通信，對(duì)設(shè)備測(cè)控模塊3、設(shè)備能耗計(jì)量模塊4傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理通過(guò)BACNet協(xié)議傳遞到管理計(jì)算機(jī)6，并接收管理計(jì)算機(jī)6下發(fā)的命令，去對(duì)中央空調(diào)機(jī)組的設(shè)備進(jìn)行操作；
[0058]管理計(jì)算機(jī)6通過(guò)BACNet通信9與DDC控制器5進(jìn)行通信，接收數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，還通過(guò)RS-485與設(shè)備能耗計(jì)量模塊4進(jìn)行通信，接收能耗信息；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)通過(guò)本體的方法進(jìn)行推理分析，得出節(jié)能優(yōu)化策略；
[0059]客戶端8通過(guò)以太網(wǎng)與管理計(jì)算機(jī)6進(jìn)行通信，使用戶與中央空調(diào)機(jī)組進(jìn)行交互，提供B/S架構(gòu)的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)以及查詢顯示界面。
[0060]圖2是本體工作的結(jié)構(gòu)組成示意圖，介紹本發(fā)明基于本體的方法的組成結(jié)構(gòu)，設(shè)有下述軟件功能模塊。
[0061]本體構(gòu)建模塊，負(fù)責(zé)中央空調(diào)系統(tǒng)本體模型的構(gòu)建。一方面，根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，在分析需求的基礎(chǔ)上，抽取中央空調(diào)系統(tǒng)的頂層概念，明確中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次，確定各層的概念以及概念之間的關(guān)系，通過(guò)Prot6g6軟件將概念、關(guān)系等用OWL語(yǔ)言表示出來(lái)；另一方面，利用本體映射將現(xiàn)有本體與中央空調(diào)本體進(jìn)行語(yǔ)義關(guān)聯(lián)，達(dá)到本體擴(kuò)充的目的。
[0062]實(shí)時(shí)/關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)與本體映射模塊，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和將相應(yīng)數(shù)據(jù)映射到中央空調(diào)系統(tǒng)本體模型中。中央空調(diào)系統(tǒng)各種物理設(shè)備、傳感器的狀態(tài)信息通過(guò)BACnet、TCP/IP、RS-485等通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到實(shí)時(shí)/關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中；中央空調(diào)系統(tǒng)本體中的實(shí)例對(duì)象與實(shí)際系統(tǒng)的對(duì)象相對(duì)應(yīng)，這些實(shí)例對(duì)象的屬性要與數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備信息進(jìn)行語(yǔ)義映射，這樣中央空調(diào)系統(tǒng)本體就是一個(gè)隨系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)本體，可以實(shí)時(shí)表示系統(tǒng)的狀態(tài)。
[0063]本體解析模塊，負(fù)責(zé)讀取和解析本體。在本體構(gòu)建完成的基礎(chǔ)上，需要對(duì)本體模型文件進(jìn)行操作，Jena提供OntModel接口，可以將本體文件讀入內(nèi)存中，可以采用Iterator對(duì)本體進(jìn)行迭代，得到本體的所有實(shí)例，也可以根據(jù)具體的需求對(duì)本體進(jìn)行解析，得到具體的實(shí)例。
[0064]用戶查詢模塊,負(fù)責(zé)讀取和解析用戶的查詢命令。對(duì)于用戶輸入的查詢命令,首先進(jìn)行語(yǔ)義和語(yǔ)法層面的解析，使系統(tǒng)知道用戶所要表達(dá)的含義，利用SPARQL查詢語(yǔ)言對(duì)本體進(jìn)行查詢。
[0065]本體推理模塊，負(fù)責(zé)根據(jù)用戶查詢需求進(jìn)行本體的推理。制定節(jié)能推理規(guī)則，根據(jù)用戶的查詢以及本體模型對(duì)本體進(jìn)行推理，得到節(jié)能推理結(jié)果。Jena支持基于規(guī)則的推理，提供API函數(shù)將推理引擎與本體模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
[0066]本體應(yīng)用模塊，負(fù)責(zé)對(duì)推理結(jié)果進(jìn)行解析、修正。推理結(jié)果以機(jī)器可理解的形式進(jìn)行表示，需要對(duì)其進(jìn)行解析，在人類經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行合理的修正，以達(dá)到應(yīng)用的目的。
[0067]圖3是中央空調(diào)的本體模型，介紹了上述所述圖2中本體構(gòu)建模塊的具體實(shí)現(xiàn)，其詳細(xì)步驟如下:
[0068]I)中央空調(diào)機(jī)組的需求分析
[0069]中央空調(diào)機(jī)組由冷熱源系統(tǒng)和前端設(shè)備兩大主要部分組成，包含壓縮機(jī)、水泵、電磁閥、溫度傳感器等測(cè)量控制設(shè)備，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能控制，需要綜合考慮舒適度、設(shè)備能耗、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境等直接或相關(guān)因素。
[0070]2)頂層概念的提取
[0071]通過(guò)對(duì)中央空調(diào)機(jī)組的需求分析以及中央空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)組成的分析，對(duì)中央空調(diào)機(jī)組進(jìn)行抽象，得到五個(gè)頂層的概念:環(huán)境、設(shè)備、狀態(tài)、狀態(tài)值、能耗。
[0072]3)概念術(shù)語(yǔ)的層次關(guān)系的確定
[0073]環(huán)境包含自然環(huán)境和設(shè)備環(huán)境兩個(gè)主要的概念，自然環(huán)境是指與人體舒適度有關(guān)的天氣情況，主要是溫度、濕度、空氣質(zhì)量等；設(shè)備環(huán)境是指中央空調(diào)機(jī)組的組成，主要是中央空調(diào)冷熱源系統(tǒng)(包括制冷機(jī)、冷卻塔、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、熱網(wǎng)供熱系統(tǒng)、鍋爐、熱交換器等)、空調(diào)系統(tǒng)前端設(shè)備(包括新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管、變風(fēng)量系統(tǒng)等)。
[0074]設(shè)備是指中央空調(diào)機(jī)組中所使用的控制、測(cè)量設(shè)備等的集合，包括變頻器、水泵、傳感器、電磁閥等。
[0075]狀態(tài)是指中央空調(diào)機(jī)組中的設(shè)備的狀態(tài)集合，包括模擬量輸入(Al)、模擬量輸出(A0)、數(shù)字量輸入(DI)、數(shù)字量輸出(D0)。
[0076]狀態(tài)值是指中央空調(diào)機(jī)組中的設(shè)備的參數(shù)信息，包括連續(xù)型和離散型兩種類型的參數(shù)，離散型參數(shù)主要是指開關(guān)類型的變量，包括打開/關(guān)閉、手動(dòng)/自動(dòng)、運(yùn)行/故障/停止、開機(jī)/待機(jī)/關(guān)機(jī)等；連續(xù)型參數(shù)主要是指模擬類型的變量，包括設(shè)備、傳感器等的模擬參數(shù)值。
[0077]能耗是指中央空調(diào)機(jī)組中的設(shè)備的不同狀態(tài)下的能耗信息，包括運(yùn)行能耗、待機(jī)能耗、關(guān)機(jī)能耗、故障能耗。
[0078]4)概念關(guān)系以及屬性的確定
[0079]概念關(guān)系主要是各概念層次關(guān)系之間的關(guān)系，環(huán)境、狀態(tài)、狀態(tài)值、能耗都與設(shè)備之間存在關(guān)系。環(huán)境與設(shè)備之間存在位置的關(guān)系，即同一類型的設(shè)備需要區(qū)分在中央空調(diào)機(jī)組中的結(jié)構(gòu)位置，例如水泵既可以位于冷卻水循環(huán)系統(tǒng)又可以位于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)；狀態(tài)與設(shè)備之間存在著類型的關(guān)系，即對(duì)于傳感器一般是模擬量輸入，對(duì)于變頻器一般是模擬量的輸出，對(duì)于水泵狀態(tài)的控制和檢測(cè)是數(shù)字量輸出和數(shù)字量輸入；狀態(tài)值與設(shè)備具有間接地關(guān)系，與狀態(tài)具有直接的關(guān)系，用于表示不同狀態(tài)下的值；能耗與設(shè)備之間存在著值關(guān)系，設(shè)備的能耗與相應(yīng)的能耗狀態(tài)相對(duì)應(yīng)才能正確表達(dá)設(shè)備的能耗信息。
[0080]概念屬性主要是為了更清晰的表達(dá)概念使概念更加完善，狀態(tài)值和能耗兩個(gè)頂層概念以及各類層次關(guān)系需要表示設(shè)備的值，為了更清晰的表達(dá)這一數(shù)字量，需要具有值屬性、單位屬性、值類型屬性等。
[0081]5)實(shí)例的表達(dá)
[0082]實(shí)例是根據(jù)具體中央空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)、設(shè)備以及中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備參數(shù)信息進(jìn)行人工創(chuàng)建和信息抽取，將中央空調(diào)機(jī)組中的設(shè)備及其參數(shù)信息表達(dá)出來(lái)，成為本體的一部分。
[0083]圖4是數(shù)據(jù)庫(kù)與中央空調(diào)本體的映射，介紹了上述圖2中實(shí)時(shí)/關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)與本體映射模塊的具體實(shí)現(xiàn)。中央空調(diào)本體中的設(shè)備實(shí)例與數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行對(duì)應(yīng)，將數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)備的參 數(shù)信息添加到本體實(shí)例的屬性中。其對(duì)應(yīng)的流程是:
[0084]I)創(chuàng)建實(shí)例與數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)備的對(duì)應(yīng)列表
[0085]構(gòu)建一個(gè)對(duì)應(yīng)列表將中央空調(diào)本體實(shí)例與數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備編號(hào)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與中央空調(diào)本體的映射，使中央空調(diào)本體和數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系起來(lái)。
[0086]2 )通過(guò)SPARQL語(yǔ)言查詢本體
[0087]在上述I)的基礎(chǔ)上，利用Jena嵌套SPARQL語(yǔ)句對(duì)本體進(jìn)行查詢，查詢概念類的關(guān)系及其屬性，使機(jī)器明確中央空調(diào)本體的組成。
[0088]3)通過(guò)SQL語(yǔ)言查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)備信息
[0089]SQL是數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言,查詢語(yǔ)句嵌套到高級(jí)語(yǔ)言Java中，借助Java易于操作和理解的特性，通過(guò)SELECT…FROM…WHERE…語(yǔ)句可以查詢到設(shè)備的參數(shù)信息。
[0090]4)通過(guò)列表將數(shù)據(jù)庫(kù)信息插入到本體中
[0091]在上述步驟3)中已經(jīng)將中央空調(diào)本體中的設(shè)備實(shí)例的對(duì)應(yīng)參數(shù)信息從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出，根據(jù)步驟I)中的實(shí)例與數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)備的對(duì)應(yīng)列表，將設(shè)備的參數(shù)信息插入到本體中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備參數(shù)信息與中央空調(diào)本體的映射。
[0092]圖5是中央空調(diào)本體的OWL語(yǔ)言表示,對(duì)上述圖3中中央空調(diào)本體進(jìn)行OWL語(yǔ)言表示。OWL是W3C開發(fā)的一種網(wǎng)絡(luò)本體語(yǔ)言用于對(duì)本體進(jìn)行語(yǔ)義描述，通過(guò)對(duì)概念、屬性、實(shí)例的描述，明確表示術(shù)語(yǔ)的意義及其關(guān)系，詳細(xì)地表示出概念模型。
[0093]圖5左側(cè)所示為中央空調(diào)本體的一部分,使用OWL語(yǔ)言進(jìn)行表示,右側(cè)是中央空調(diào)本體的圖形關(guān)系表示。左側(cè)的標(biāo)簽〈owl:Class rdf:1D=〃水泵〃> 和〈/owl:Class>表示一個(gè)“水泵”類，通過(guò)〈rdfs: subClassOfX/rdfs: subClassOf〉標(biāo)簽將水泵限制為“設(shè)備”類的一個(gè)子類，與右側(cè)圖形的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5所示；標(biāo)簽〈水泵rdf:about=〃#l_冷卻水泵〃>〈/水泵 > 表示“水泵”類的一個(gè)實(shí)例——“ 1_冷卻水泵”，在其下有一些屬性標(biāo)簽，用于表示“1_冷卻水泵”的狀態(tài)、位置、能耗信息等，這些屬性標(biāo)簽又各自具有屬性，<hasValue>是〈運(yùn)行能耗 > 標(biāo)簽下的值屬性標(biāo)簽，用于表示設(shè)備的能耗值。
[0094]圖6是語(yǔ)義推理的流程，對(duì)中央空調(diào)本體進(jìn)行語(yǔ)義推理。推理步驟如下:
[0095]I)判斷是否有用戶輸入，如果有輸入，讀取用戶的輸入信息，對(duì)其進(jìn)行解析，得到輸入信息的主體、客體以及關(guān)系。
[0096]2)對(duì)上述步驟I)中的主體和客體進(jìn)行語(yǔ)義標(biāo)注，使其成為中央空調(diào)本體中概念的實(shí)例。
[0097]3)制定中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能規(guī)則，通過(guò)SWRL進(jìn)行描述，將實(shí)例與屬性結(jié)合起來(lái)組成一個(gè)單元，利用邏輯關(guān)系將多個(gè)單元進(jìn)行組合，對(duì)規(guī)則進(jìn)行擴(kuò)展與優(yōu)化。[0098]4)利用推理引擎對(duì)本體進(jìn)行檢索與推理，通過(guò)API函數(shù)將中央空調(diào)本體、節(jié)能規(guī)則以及用戶的輸入引入，并且將三者進(jìn)行結(jié)合，共同得出中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平，給出節(jié)能優(yōu)化策略。
[0099]5)對(duì)得到的中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平和節(jié)能優(yōu)化策略，根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行修正，形成一套有意義的節(jié)能控制方案，按照方案及時(shí)修正系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在保證中央空調(diào)系統(tǒng)提供舒適的環(huán)境的同時(shí)，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
[0100]圖7是本發(fā)明基于本體的節(jié)能方法流程圖，它的具體步驟為:
[0101]I)系統(tǒng)初始化，環(huán)境檢測(cè)模塊采集空間單元的溫度、濕度、C02濃度等數(shù)據(jù)，設(shè)備測(cè)控模塊采集設(shè)備的狀態(tài)信息，這些信息都經(jīng)過(guò)DDC控制器上傳到管理計(jì)算機(jī)；能耗計(jì)量模塊采集設(shè)備的能耗信息、電壓、電流等，通過(guò)RS-485傳遞到管理計(jì)算機(jī)；
[0102]2)提取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)映射到中央空調(diào)本體對(duì)應(yīng)的實(shí)例的屬性，使本體模型與中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，成為一個(gè)隨著系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化的動(dòng)態(tài)本體；
[0103]3)在步驟2)的基礎(chǔ)上，提取設(shè)備在運(yùn)行、停止、待機(jī)、故障狀態(tài)下的能耗信息，判斷系統(tǒng)是否存在待機(jī)能耗和故障能耗，如果不存在，則轉(zhuǎn)步驟2);反之，則表明系統(tǒng)存在待機(jī)能耗和故障能耗，判斷如果是待機(jī)能耗，查找待機(jī)設(shè)備并將設(shè)備關(guān)閉，如果是故障能耗，查找故障設(shè)備，發(fā)出警報(bào)并關(guān)閉設(shè)備，然后轉(zhuǎn)步驟2)，繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析；
[0104]4)在步驟2)的基礎(chǔ)上，提取設(shè)備的電壓、電流、功率、能耗信息，生成設(shè)備的運(yùn)行信息圖形曲線，判斷設(shè)備的負(fù)荷狀態(tài)，如果設(shè)備運(yùn)行在欠負(fù)荷狀態(tài)，則關(guān)閉多余設(shè)備，然后轉(zhuǎn)步驟2);如果設(shè)備運(yùn)行在過(guò)負(fù)荷狀態(tài)，則開啟備用設(shè)備，然后轉(zhuǎn)步驟2);如果設(shè)備運(yùn)行正常，直接轉(zhuǎn)至步驟2);
[0105]5)在步驟2)的基礎(chǔ)上，制定中央空調(diào)節(jié)能規(guī)則，綜合考慮季節(jié)、溫度、濕度、時(shí)間等信息，對(duì)本體按照節(jié)能規(guī)則進(jìn)行推理，得到滿足舒適度要求的節(jié)能策略，對(duì)相應(yīng)的水泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟停操作，然后轉(zhuǎn)至步驟2)，繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。
[0106]圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)際的節(jié)能控制例，具體實(shí)現(xiàn)如下:
[0107]根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)制定中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能規(guī)則，對(duì)規(guī)則進(jìn)行推理，以①為例:
[0108]設(shè)備(?x)Λ hasState (?x, ?s) Λ hasStateType (?s, ?a) — hasConsumption (?x, ?m)
[0109]其中，設(shè)備(?x)表示變量X是設(shè)備的一個(gè)類(例如:1_冷卻水泵)，hasState (?x, ?s)表示設(shè)備x的運(yùn)行狀態(tài)，hasStateType (?s, ?a)表示設(shè)備的狀態(tài)類型,通過(guò)這三個(gè)條件，可以判斷出設(shè)備此時(shí)的運(yùn)行是否有節(jié)能的潛力，例如:在未知1_冷卻水泵由于系統(tǒng)滿足負(fù)荷、處于低頻待機(jī)狀態(tài)的前提下，可以通過(guò)①這條節(jié)能規(guī)則判斷1_冷卻水泵的能耗信息，得出1_冷卻水泵可以進(jìn)行節(jié)能，最終由管理計(jì)算機(jī)控制關(guān)閉1_冷卻水泵，以此來(lái)達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)，其特征是，它包括建筑物內(nèi)若干安裝有中央空調(diào)終端的空間單元，其內(nèi)設(shè)有環(huán)境檢測(cè)模塊； 同時(shí)在建筑物內(nèi)還設(shè)有中央空調(diào)機(jī)組安裝空間，空調(diào)機(jī)組安裝空間內(nèi)除設(shè)有環(huán)境檢測(cè)模塊外，還設(shè)有空調(diào)設(shè)備測(cè)控模塊、設(shè)備能耗計(jì)量模塊、DDC控制器以及監(jiān)控中心有管理計(jì)算機(jī)； 環(huán)境檢測(cè)模塊采集環(huán)境信息，各空間單元以及空調(diào)機(jī)組安裝空間的環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)總線與DDC控制器通信； 空調(diào)設(shè)備測(cè)控模塊采集中央空調(diào)機(jī)組的狀態(tài)、參數(shù)以及對(duì)中央空調(diào)機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的操作； 設(shè)備能耗計(jì)量模塊采集中央空調(diào)機(jī)組的能耗信息； DDC控制器還與空調(diào)設(shè)備測(cè)控模塊和能耗計(jì)量模塊進(jìn)行通信，DDC控制器與管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信； 管理計(jì)算機(jī)以實(shí)時(shí)/關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)形式對(duì)采集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，通過(guò)本體構(gòu)建模塊建立中央空調(diào)本體,中央空調(diào)本體利用其內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)與本體映射模塊將數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)映射到本體模型中，通過(guò)本體解析模塊、用戶查詢模塊、本體推理模塊、本體應(yīng)用模塊對(duì)中央空調(diào)本體進(jìn)行解析、推理、分析和應(yīng)用，給出節(jié)能優(yōu)化策略，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。
2.如權(quán)利要求1所述的基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)，其特征是， 所述本體構(gòu)建模塊，根據(jù)中央空調(diào)機(jī)組的特點(diǎn)，在分析需求的基礎(chǔ)上，抽取中央空調(diào)系統(tǒng)的頂層概念，明確中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次，確定各層的概念以及概念之間的關(guān)系，通過(guò)Protege軟件將概念、關(guān)系，用OWL語(yǔ)言表示出來(lái)；另一方面，利用本體映射將現(xiàn)有本體與中央空調(diào)本體進(jìn)行語(yǔ)義關(guān)聯(lián)，達(dá)到本體擴(kuò)充的目的； 所述數(shù)據(jù)庫(kù)與本體映射模塊，負(fù)責(zé)`將中央空調(diào)機(jī)組運(yùn)行的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)映射到本體模型中；本體模型中用電設(shè)備的屬性對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)、能耗信息，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的靜態(tài)關(guān)系表示成隨系統(tǒng)變化的動(dòng)態(tài)的語(yǔ)義關(guān)系； 所述本體解析模塊，負(fù)責(zé)讀取和解析本體文件，將以O(shè)WL語(yǔ)言表示的本體文件讀取到內(nèi)存中，根據(jù)具體的應(yīng)用目的對(duì)本體文件進(jìn)行解析； 所述用戶查詢模塊，負(fù)責(zé)讀取和解析用戶的查詢命令； 所述本體推理模塊，負(fù)責(zé)接收解析后的本體文件和查詢命令，并執(zhí)行推理過(guò)程； 所述本體應(yīng)用模塊，負(fù)責(zé)對(duì)推理模塊推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)果進(jìn)行解析、修正，以滿足用戶需求。
3.如權(quán)利要求2所述的基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)據(jù)庫(kù)與本體映射模塊，將中央空調(diào)機(jī)組的狀態(tài)信息通過(guò)BACnet、TCP/IP或RS-485通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到實(shí)時(shí)/關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中；中央空調(diào)本體中的實(shí)例對(duì)象與實(shí)際系統(tǒng)的對(duì)象相對(duì)應(yīng)，這些實(shí)例對(duì)象的屬性要與數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備信息進(jìn)行語(yǔ)義映射，這樣中央空調(diào)系統(tǒng)本體就是一個(gè)隨系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)本體，從而實(shí)時(shí)表示系統(tǒng)的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)，其特征是，所述推理模塊的推理過(guò)程為: I)判斷是否有用戶輸入，如果有輸入，讀取用戶的輸入信息，對(duì)其進(jìn)行解析，得到輸入信息的主體、客體以及關(guān)系；2)對(duì)上述步驟I)中的主體和客體進(jìn)行語(yǔ)義標(biāo)注,使其成為中央空調(diào)本體中概念的實(shí)例； 3)制定中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能規(guī)則，通過(guò)SWRL進(jìn)行描述，將實(shí)例與屬性結(jié)合起來(lái)組成一個(gè)單元，利用邏輯關(guān)系將多個(gè)單元進(jìn)行組合，對(duì)規(guī)則進(jìn)行擴(kuò)展與優(yōu)化； 4)利用推理引擎對(duì)本體進(jìn)行檢索與推理，通過(guò)API函數(shù)將中央空調(diào)本體、節(jié)能規(guī)則以及用戶的輸入引入，并且將三者進(jìn)行結(jié)合，共同得出中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平，給出節(jié)能優(yōu)化策略； 5)對(duì)得到的中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平和節(jié)能優(yōu)化策略，根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行修正，形成一套節(jié)能控制方案，按照方案及時(shí)修正系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在保證中央空調(diào)機(jī)組提供舒適的環(huán)境的同時(shí)，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
5.一種基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能方法，其特征在于: 1)系統(tǒng)初始化，采集空間單元的溫度、濕度、CO2濃度數(shù)據(jù)，采集中央空調(diào)機(jī)組的狀態(tài)信息，這些信息都經(jīng)過(guò)DDC控制器上傳到管理計(jì)算機(jī)；能耗計(jì)量模塊采集設(shè)備的能耗信息、電壓、電流，也傳遞到管理計(jì)算機(jī)； 2)提取管理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)映射到中央空調(diào)本體對(duì)應(yīng)的實(shí)例的屬性,使本體模型與中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn) 行結(jié)合，成為一個(gè)隨著系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化的動(dòng)態(tài)本體； 3)在步驟2)的基礎(chǔ)上，提取設(shè)備在運(yùn)行、停止、待機(jī)、故障狀態(tài)下的能耗信息，判斷系統(tǒng)是否存在待機(jī)能耗和故障能耗，如果不存在，則轉(zhuǎn)步驟2);反之，則表明系統(tǒng)存在待機(jī)能耗和故障能耗，判斷如果是待機(jī)能耗，查找待機(jī)設(shè)備并將設(shè)備關(guān)閉，如果是故障能耗，查找故障設(shè)備，發(fā)出警報(bào)并關(guān)閉設(shè)備，然后轉(zhuǎn)步驟2)，繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析； 4)在步驟2)的基礎(chǔ)上，提取設(shè)備的電壓、電流、功率、能耗信息，生成設(shè)備的運(yùn)行信息圖形曲線，判斷設(shè)備的負(fù)荷狀態(tài)，如果設(shè)備運(yùn)行在欠負(fù)荷狀態(tài)，則關(guān)閉多余設(shè)備，然后轉(zhuǎn)步驟2);如果設(shè)備運(yùn)行在過(guò)負(fù)荷狀態(tài)，則開啟備用設(shè)備，然后轉(zhuǎn)步驟2);如果設(shè)備運(yùn)行正常，直接轉(zhuǎn)至步驟2)； 5)在步驟2)的基礎(chǔ)上，制定中央空調(diào)節(jié)能規(guī)則，綜合考慮季節(jié)、溫度、濕度、時(shí)間信息，對(duì)本體按照節(jié)能規(guī)則進(jìn)行推理，得到滿足舒適度要求的節(jié)能策略，對(duì)相應(yīng)的水泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟停操作，然后轉(zhuǎn)至步驟2)，繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。
6.如權(quán)利要求5所述的基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能方法，其特征在于:所述本體構(gòu)建模塊的具體實(shí)現(xiàn)，其詳細(xì)步驟如下: O中央空調(diào)機(jī)組的需求分析 以人體舒適度、設(shè)備能耗、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境為需求因素； 2)頂層概念的提取 中央空調(diào)機(jī)組由冷熱源系統(tǒng)和前端設(shè)備兩大主要部分組成，包含壓縮機(jī)、水泵、電磁閥、溫度傳感器類測(cè)量控制設(shè)備；通過(guò)對(duì)中央空調(diào)機(jī)組的需求分析以及中央空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)組成的分析，對(duì)中央空調(diào)機(jī)組進(jìn)行抽象，得到五個(gè)頂層的概念:環(huán)境、設(shè)備、狀態(tài)、狀態(tài)值、能耗； 3)概念術(shù)語(yǔ)的層次關(guān)系的確定 環(huán)境包含自然環(huán)境和設(shè)備環(huán)境兩個(gè)主要的概念，自然環(huán)境是指與人體舒適度有關(guān)的天氣情況，包括溫度、濕度、空氣質(zhì)量；設(shè)備環(huán)境是指中央空調(diào)機(jī)組的組成，包括中央空調(diào)冷熱源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)前端設(shè)備； 設(shè)備是指中央空調(diào)機(jī)組中所使用的控制、測(cè)量設(shè)備的集合，包括變頻器、水泵、傳感器、電磁閥； 狀態(tài)是指中央空調(diào)機(jī)組中的設(shè)備的狀態(tài)集合，包括模擬量輸入Al、模擬量輸出A0、數(shù)字量輸入D1、數(shù)字量輸出DO; 狀態(tài)值是指中央空調(diào)機(jī)組中的設(shè)備的參數(shù)信息，包括連續(xù)型和離散型兩種類型的參數(shù)，離散型參數(shù)主要是指開關(guān)類型的變量，包括打開/關(guān)閉、手動(dòng)/自動(dòng)、運(yùn)行/故障/停止、開機(jī)/待機(jī)/關(guān)機(jī)等；連續(xù)型參數(shù)主要是指模擬類型的變量，包括設(shè)備、傳感器的模擬參數(shù)值； 能耗是指中央空調(diào)機(jī)組中的設(shè)備的不同狀態(tài)下的能耗信息，包括運(yùn)行能耗、待機(jī)能耗、關(guān)機(jī)能耗、故障能耗； 4)概念關(guān)系以及屬性的確定 概念關(guān)系主要是各概念層次關(guān)系之間的關(guān)系，環(huán)境、狀態(tài)、狀態(tài)值、能耗都與設(shè)備之間存在的關(guān)系； 概念屬性為數(shù)字量的值屬性、單位屬性、值類型屬性； 5)實(shí)例的表達(dá) 實(shí)例是根據(jù)具體中央空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)、設(shè)備以及中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備參數(shù)信息進(jìn)行人工創(chuàng)建和信息抽取，將中央空調(diào)機(jī)組中的設(shè)備及其參數(shù)信息表達(dá)出來(lái)，成為本體的一部分。
7.如權(quán)利要求5所述的基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能方法，其特征在于:所述數(shù)據(jù)庫(kù)與中央空調(diào)本體的映射為: 1)創(chuàng)建實(shí)例與數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)備的對(duì)應(yīng)列表 構(gòu)建一個(gè)對(duì)應(yīng)列表將中央空調(diào)本體實(shí)例與數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備編號(hào)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與中央空調(diào)本體的映射，使中央空調(diào)本體和數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系起來(lái)； 2)通過(guò)SPARQL語(yǔ)言查詢本體 在上述I)的基礎(chǔ)上，利用Jena嵌套SPARQL語(yǔ)句對(duì)本體進(jìn)行查詢，查詢概念類的關(guān)系及其屬性，使機(jī)器明確中央空調(diào)本體的組成； 3)通過(guò)SQL語(yǔ)言查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)備信息 SQL是數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言，查詢語(yǔ)句嵌套到高級(jí)語(yǔ)言Java中，通過(guò)SELECT…FROil...WHERE…語(yǔ)句查詢到設(shè)備的參數(shù)信息； 4)通過(guò)列表將數(shù)據(jù)庫(kù)信息插入到本體中 在上述步驟3)中已經(jīng)將中央空調(diào)本體中的設(shè)備實(shí)例的對(duì)應(yīng)參數(shù)信息從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出，根據(jù)步驟I)中的實(shí)例與數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)備的對(duì)應(yīng)列表，將設(shè)備的參數(shù)信息插入到本體中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備參數(shù)信息與中央空調(diào)本體的映射。
8.如權(quán)利要求5所述的基于本體的中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能方法，其特征在于:所述語(yǔ)義推理的流程如下: I)判斷是否有用戶輸入，如果有輸入，讀取用戶的輸入信息，對(duì)其進(jìn)行解析，得到輸入信息的主體、客體以及關(guān)系；2)對(duì)上述步驟I)中的主體和客體進(jìn)行語(yǔ)義標(biāo)注,使其成為中央空調(diào)本體中概念的實(shí)例； 3)制定中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能規(guī)則，通過(guò)SWRL進(jìn)行描述，將實(shí)例與屬性結(jié)合起來(lái)組成一個(gè)單元，利用邏輯關(guān)系將多個(gè)單元進(jìn)行組合，對(duì)規(guī)則進(jìn)行擴(kuò)展與優(yōu)化； 4)利用推理引擎對(duì)本體進(jìn)行檢索與推理，通過(guò)API函數(shù)將中央空調(diào)本體、節(jié)能規(guī)則以及用戶的輸入引入，并且將三者進(jìn)行結(jié)合，共同得出中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平，給出節(jié)能優(yōu)化策略； 5)對(duì)得到的中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平和節(jié)能優(yōu)化策略，根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行修正，形成一套節(jié)能控制方案，按照方案及時(shí)修正系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在保證中央空調(diào)系統(tǒng)提供舒適的環(huán)境的同 時(shí)，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
【文檔編號(hào)】F24F11/02GK103727639SQ201410010286
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】王少林, 于?？? 張桂青, 于國(guó)麗, 羅佳君, 劉學(xué)亭, 劉公明 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)