基于随机混合自动机的智能建筑空调系统运行策略研究

发布时间：2020-04-01 16:36

【摘要】：随着我国现代城市化进程的发展,能源问题日益突出。作为人们工作生活的主要场所,建筑的节能减排成为我国建筑行业绿色发展的一项重要任务。公共建筑是建筑能源消耗的高密度领域,其中空调系统是主要的耗能部分,在运行中能源浪费现象严重,有很大的节能潜力。传统的空调节能运行管理大多依赖人工经验或者固定的运行时间表进行控制,在控制上存在时间延迟、灵活性不够且缺乏全局调控。随着物联网技术的发展,智能建筑系统具备环境感知的能力,可以感知人的活动、环境的变化并且根据一定的节能控制策略进行实时的能耗调控。利用基于物联网的智能建筑技术进行建筑节能减排成为新的趋势。物联网环境下的空调系统具有及时、准确、灵活的特点,便于进行精细化地能源管理。对系统设计者来说,在智能建筑环境下,如何设计和分析评估节能控制策略从而选择合适的节能策略,以保证建筑能源效率和用户的舒适性,是其面临的一个关键问题。由于空调系统的环境具有不确定性、动态性和混成性,同时空调系统节能策略更为灵活,如何对系统中的环境和策略进行描述从而对策略进行量化分析,是本文的主要研究问题。本文基于随机混合自动机,对智能建筑空调系统及其运行策略进行建模和评估。首先对空调系统所处建筑环境中实体的不确定、混成性等性质进行分析,给出智能建筑环境下空调系统的随机行为和连续时间行为建模的方法。同时,对系统中的运行策略和实体间的交互关系进行详细分析,构建基于随机混合自动机的空调系统模型。在模型基础上,将策略节能性和舒适性的评价指标转化为具体的验证语句,使用UPPAAL-SMC查询引擎对实例化后的模型进行随机模拟。根据指标验证结果对策略的能耗和舒适性进行评价,并对策略做出改进。通过案例研究,策略评价的实验结果表明本文提出的策略在保证舒适度的前提下系统能耗有所降低,同时当人流量低时该策略的节能效果更优,验证了提出策略的可行性。为了进一步提高节能效果,本文基于动态优先级队列对现有策略进行了改进,通过实验验证了策略改进的有效性。本文的研究表明随机混合自动机建模方法能够较好地描述智能建筑空调系统环境的相关特性。利用随机混合自动机和SMC方法能够有效地对策略的性能进行定量评价和改进,同时为系统设计者提供参考依据。本文的研究丰富了空调系统节能策略领域的研究,具有一定的应用价值和参考意义。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU855

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本文编号：2610700