一種基于谷電分析的電表動態評估系統及方法與流程

本發明涉及一種能源管理技術領域，尤其是涉及一種基于谷電分析的電表動態評估系統及方法。

背景技術：

隨著國家對建筑節能降耗要求的不斷提高，電能消耗已經成為企業越來越關注的重點。在區域供電系統中，通過全面掌握供電系統的運行狀況，既可以提高供電系統的運行可靠性，又能加強對重要負荷的電能監測，同時掌握分時段電能計量的標準。目前很多區域電能管理存在著許多方面問題，設備利用率不高，設備老化、需要更新，無法掌握目前用電現狀，無法量化企業節能指標等問題。

長期以來對于電能的管理一般都采用人工定期抄表方式，由于人工數據抄取周期較長，無法獲得同一時刻所有電負荷的數據，導致用電電量的時空分布結果可信度不高，并且人為進行抄表數據統計及用電率的計算，報表生成周期長，統計結果滯后，無法為人們提供有效的用電參考數據。另外現在也有一些采用聯網形式在線獲取電表電量，但一般都只能獲取一個總的用電量，而無法深入得知各電器用電情況，更不存在對各電氣用電的節能分析，用戶只能簡單知道總用電量，并不能滿足用戶的需求，用戶無法根據這些信息對用電情況進行調整以達到節能的效果。

技術實現要素：

本發明主要是解決現有技術中人工抄表存在周期長、結果滯后，以及一般電表只能獲取總電量，無法得知各電器用電情況，沒有對各電器用電的節能分析的問題，提供了一種基于谷電分析的電表動態評估系統及方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種基于谷電分析的電表動態評估系統，包括電表端、云服務端和用戶端，電表端包括收集單元、設置在被測處各能耗節點的電表單元，各電表單元分別與收集單元相連，云服務端包括計算單元、存儲單元、身份驗證單元，存儲單元與計算單元相連，身份驗證單元分別與存儲單元、計算單元相連，收集單元通過網絡與計算單元相連，用戶端通過網絡分別與身份驗證單元、計算單元相連。本發明中電表單元檢測能耗節點每天的耗電量，以及在谷電期間的耗電量。收集單元用戶接收電表單元的數據，然后發送給云服務端的計算單元。計算單元根據收到的數據對被測處當天的能耗度進行計算并根據歷史數據對當天能耗度進行評估，身份驗證單元對用戶端進行身份驗證，驗證通過后計算單元接收與用戶端對應的能耗、影響因素數據進行計算，然后反饋給用戶端。用戶端對被測處能耗量及評估進行查看。用戶端對被測處能耗量及評估進行查看。本發明解決了一般電表系統只能對能耗值進行簡單顯示，無法滿足用戶使用需求的問題，本發明使得用戶能詳細知道各電氣設備的具體能耗值，以及當前用電的節能情況，用戶能根據用電節能情況及時調整用電時間或用電量，達到節能效果。

作為上述方案的一種優選方案，被測處各能耗節點包括照明能耗節點、空調能耗節點，以及其他電器設備的其他能耗節點。

一種基于谷電分析的電表動態評估方法，包括以下步驟：

s1.根據用戶端申請對用戶端進行身份驗證；

s2.驗證通過后計算單元獲取設定天數內各能耗節點的能耗數據和各能耗節點谷電期能耗數據；

s3.計算各天的各能耗節點的能耗與谷電期能耗的關聯值；

s4.根據關聯度采用灰色關聯分析計算各天的各能耗節點能耗的節能評估系數；

s5.確定各能耗節點能耗的權重值；

s6.根據節能評估系數和各能耗節點能耗權重值，采用灰色關聯模型計算出各天總能耗的節能評估值；

s7.根據節能評估值判斷各天的節能等級。

本發明使得用戶能詳細知道各電氣設備的具體能耗值，以及當前用電的節能情況，用戶能根據用電節能情況及時調整用電時間或用電量，達到節能效果。

作為上述方案的一種優選方案，步驟s1中身份驗證的過程包括：

s11.用戶端向身份驗證單元發送帶ip的查看申請；

s12.身份驗證單元從存儲單元內搜索該ip的用戶信息，獲取該ip用戶的手機號碼，向該手機號碼發送驗證信息；

s13.身份驗證單元收到用戶端發送來的驗證信息，若驗證信息不一致，則結束，若驗證信息一致則進入下步驟；

s14.根據該ip的用戶信息在存儲單元內調取該用戶對應的電表端數據。

作為上述方案的一種優選方案，步驟s3中關聯值的計算過程包括：

s31.根據各天各能耗節點能耗數據建立能耗矩陣：

其中m為設定的天數，k表示第k個能耗節點，對應k的順序分別為照明、空調、其他能耗節點；

s32.獲取各天各能耗節點谷電期能耗數據建立谷電能耗矩陣：

s33.計算各天的各能耗節點能耗與各能耗節點谷電期能耗的關聯值，得到關聯值矩陣

其中

作為上述方案的一種優選方案，步驟s4中各天的各能耗節點能耗的節能評估系數計算過程包括：

s41.選取各天中的最優關聯度組成參考矩陣

采用向量歸一化法對參考矩陣關聯度矩陣x^*進行標準化，采用公式為：

獲得標準化參考矩陣x0，標準化關聯度矩陣x；

s42.建立參考序列x0，記為：

x0(k)＝[x0(1),…,x0(k)],k＝1,2,3，

建立比較序列xm，記為：

xm(k)＝[xm(1),…,xm(k)],m＝1,2,…,i；

s43.得到參考序列與比較序列的絕對差值，差值包括最大值和最小值，則表示為：

δmax＝maxmmaxk|x0(k)-xm(k)|

δmin＝minmmink|x0(k)-xm(k)|；

s44.根據灰色關聯分析求得第m天的第k個能耗節點的節能評估系數為：

其中ρ為分辨系數；

得到評估系數矩陣e，

e＝[ξm(k)]m×k。

作為上述方案的一種優選方案，步驟5中各能耗節點能耗的權重值的計算過程包括：

s51.根據各能耗節點能耗與各能耗節點谷電期能耗的關聯值矩陣x^*，對其中各能耗節點關聯值進行標準化處理：

得到標準化后的關聯度矩陣

s52.獲得標準化后關聯度數值的熵為：

其中sk對應k的順序分別為照明、空調、其他能耗標準化后關聯度值的熵，a＝-(lni)^-1，

s53.當時，令獲得各節點能耗的熵權：

ωk為對應k的順序分別為照明、空調、其他能耗的熵權，最后得到能耗節點能耗的權重w＝[ω1…ωk]。本方案采用熵權法確定各能耗節點能耗的權重。

作為上述方案的一種優選方案，步驟6中各天總能耗的節能評估值的計算過程包括：

s61.獲取評估系數矩陣

e＝[ξm(k)]m×k

和能耗節點能耗的權重w＝[ω1…ωk]；

s62.根據灰色關聯模型p＝4×w，計算得到各天能耗的評估值p＝[pm],m＝1,2,…,i，其中

作為上述方案的一種優選方案，步驟7中判斷各天的節能等級過程包括：

s71.從各天能耗的評估值中選取最優的值pmax；

s72.根據最優值pmax對其他各天能耗評估值進行百分制轉換，獲得節能評估分數fm，轉換公式為：

因此，本發明優點是：解決了一般電表系統只能對能耗值進行簡單顯示，無法滿足用戶使用需求的問題，使得用戶能詳細知道各電氣設備的具體能耗值；能對各天用電情況進行節能分析，使得用戶清楚用電情況，用戶能根據用電節能情況及時調整用電時間或用電量，達到更好的節能效果。

附圖說明

附圖1是本發明的一種結構框示圖

1-電表端2-云服務端3-用戶端4-電表單元5-收集單元6-計算單元7-存儲單元8-身份驗證單元。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：

本實施例一種基于谷電分析的電表動態評估系統，如圖1所示，包括電表端1、云服務端2和用戶端3，電表端包括收集單元5、設置在被測處各能耗節點的電表單元4，各電表單元分別與收集單元相連，云服務端包括計算單元6、存儲單元7、身份驗證單元8，存儲單元與計算單元相連，身份驗證單元分別與存儲單元、計算單元相連，收集單元通過網絡與計算單元相連，用戶端通過網絡分別與身份驗證單元、計算單元相連。被測處各能耗節點包括照明能耗節點、空調能耗節點，以及其他電器設備的其他能耗節點。

一種基于谷電分析的電表動態評估方法，包括以下步驟：

s1.根據用戶端申請對用戶端進行身份驗證；驗證的過程包括：

s11.用戶端向身份驗證單元發送帶ip的查看申請；

s12.身份驗證單元從存儲單元內搜索該ip的用戶信息，獲取該ip用戶的手機號碼，向該手機號碼發送驗證信息；

s13.身份驗證單元收到用戶端發送來的驗證信息，若驗證信息不一致，則結束，若驗證信息一致則進入下步驟；

s14.根據該ip的用戶信息在存儲單元內調取該用戶對應的電表端數據。

s2.驗證通過后計算單元獲取設定天數內各能耗節點的能耗數據和各能耗節點谷電期能耗數據；

s3.計算各天的各能耗節點的能耗與谷電期能耗的關聯值；計算過程包括：

s31.根據各天各能耗節點能耗數據建立能耗矩陣：

其中m為設定的天數，本實施例以10天為例。k表示第k個能耗節點，對應k的順序分別為照明、空調、其他能耗節點；則能耗矩陣為：

s32.獲取各天各能耗節點谷電期能耗數據建立谷電能耗矩陣：

即

s33.計算各天的各能耗節點能耗與各能耗節點谷電期能耗的關聯值，得到關聯值矩陣

其中根據10天例子，則

s4.根據關聯度采用灰色關聯分析計算各天的各能耗節點能耗的節能評估系數；計算過程包括：

s41.選取各天中的最優關聯度組成參考矩陣這里選取各能耗節點中數值最大的值作為該能耗節點的最優關聯度。

采用向量歸一化法對參考矩陣關聯度矩陣x^*進行標準化，采用公式為：

獲得標準化參考矩陣x0，標準化關聯度矩陣x；xm(k)為第m天的第k個能耗節點的標準化后能耗值，根據k的順序分別表示照明能耗節點、空調能耗節點、其他能耗節點。

s42.建立參考序列x0，記為：

x0(k)＝[x0(1),…,x0(k)],k＝1,2,3，

建立比較序列xm，記為：

xm(k)＝[xm(1),…,xm(k)],m＝1,2,…,i；

s43.得到參考序列與比較序列的絕對差值，差值包括最大值和最小值，則表示為：

δmax＝maxmmaxk|x0(k)-xm(k)|

δmin＝minmmink|x0(k)-xm(k)|；

s44.根據灰色關聯分析求得第m天的第k個能耗節點的節能評估系數為：

其中ρ為分辨系數，ρ根據實際情況取值范圍為0.1～0.8，本實施例中ρ取0.5，m＝1,2,…,i；

得到評估系數矩陣e＝[ξm(k)]m×k，即為：

s5.確定各能耗節點能耗的權重值；計算過程包括：

s51.根據各能耗節點能耗與各能耗節點谷電期能耗的關聯值矩陣x^*，對其中各能耗節點關聯值進行標準化處理：

得到標準化后的關聯度矩陣

以10天為例即：

s52.獲得標準化后關聯度數值的熵為：

其中sk對應k的順序分別為照明、空調、其他能耗標準化后關聯度值的熵，a＝-(lni)^-1，

s53.當時，令獲得各節點能耗的熵權：

ωk為對應k的順序分別為照明、空調、其他能耗的熵權，最后得到能耗節點能耗的權重w＝[ω1,ω2,ω3]。

s6.根據節能評估系數和各能耗節點能耗權重值，采用灰色關聯模型計算出各天總能耗的節能評估值；計算過程包括：

s61.獲取評估系數矩陣

和能耗節點能耗的權重w＝[ω1,ω2,ω3]；

s62.根據灰色關聯模型p＝e×w，計算得到各天能耗的評估值p＝[pm],m＝1,2,…,i，其中

s7.根據節能評估值判斷各天的節能等級。過程包括：

s71.從各天能耗的評估值中選取最優的值pmax；

s72.根據最優值pmax對其他各天能耗評估值進行百分制轉換，獲得節能評估分數fm，轉換公式為：

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了電表端、云服務端、用戶端、電表單元、收集單元等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。