本發(fā)明屬于自適應(yīng)節(jié)能控制，具體涉及基于分布式控制的展示柜自適應(yīng)節(jié)能控制方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代商業(yè)活動(dòng)中，展示柜作為用于陳列和展示各類商品的關(guān)鍵設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于超市、便利店、商場以及各類專賣店等場所。從冷飲、乳制品，到烘焙食品、鮮花綠植，再到電子產(chǎn)品、珠寶首飾等，不同種類的商品都依賴展示柜來維持適宜的存儲(chǔ)環(huán)境，同時(shí)吸引消費(fèi)者的注意力。展示柜的廣泛使用也帶來了顯著的能耗問題，其持續(xù)運(yùn)行所消耗的電量在商業(yè)場所的總能耗中占據(jù)相當(dāng)大的比重。

2、在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展態(tài)勢下，能源問題備受關(guān)注，展示柜作為商業(yè)領(lǐng)域中的高能耗設(shè)備，其節(jié)能技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的興起，推動(dòng)著商業(yè)設(shè)備智能化管理進(jìn)程加速，對展示柜融入智能化體系，使其始終保持良好運(yùn)行狀態(tài)。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，cn102176146b公開了一種展示柜的自適應(yīng)節(jié)能控制方法，屬于自適應(yīng)節(jié)能控制方法，其技術(shù)方案為：展示柜上安裝一自適應(yīng)節(jié)能控制裝置，該裝置有一控制器；與控制器連接的檢測輸入電路，與檢測輸入電路連接的門開關(guān)傳感器、蒸發(fā)器傳感器和柜溫傳感器；與控制器連接的控制輸出電路，與控制輸出電路連接的壓縮機(jī)控制電路、化霜控制電路、照明控制電路、風(fēng)機(jī)控制電路和報(bào)警控制電路。

4、但是，現(xiàn)有技術(shù)包括上述專利，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，對于展示柜的控制過程存在著控制效果不佳、無法精準(zhǔn)預(yù)測設(shè)備故障、不能有效應(yīng)對使用峰值等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于，提供基于分布式控制的展示柜自適應(yīng)節(jié)能控制方法，能夠通過雙閉環(huán)節(jié)能邏輯結(jié)合區(qū)域平均能耗計(jì)算和節(jié)能潛力值排序，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)節(jié)能調(diào)控，優(yōu)化能源配置，降低運(yùn)營成本。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、基于分布式控制的展示柜自適應(yīng)節(jié)能控制方法，包括以下步驟：

4、s1、搭建通訊模塊和展示柜，展示柜搭建包括：設(shè)置本地控制節(jié)點(diǎn)、區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、云端管理節(jié)點(diǎn)協(xié)同框架，基于區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，得到區(qū)域內(nèi)展示柜的平均能耗；

5、s2、搭建展示柜內(nèi)外部的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)包括：展示柜內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)、展示柜外部環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、用戶行為數(shù)據(jù)；

6、s3、設(shè)計(jì)雙閉環(huán)節(jié)能邏輯，內(nèi)環(huán)境依智能控制閥調(diào)節(jié)壓縮機(jī)，外環(huán)境依區(qū)域內(nèi)展示柜的平均能耗與目標(biāo)偏差調(diào)節(jié)本地控制參數(shù)；

7、s4、搭建展示柜分布式控制，基于展示柜實(shí)時(shí)能耗、商品熱溫系數(shù)、當(dāng)前展示柜內(nèi)部溫度，得到本地控制節(jié)點(diǎn)交互數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)；

8、s5、獲取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫中的設(shè)備運(yùn)行信號(hào)特征數(shù)據(jù)，建立故障預(yù)測模型；

9、s6、基于云端管理節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，利用故障預(yù)測模型預(yù)測使用峰值，調(diào)整展示柜的運(yùn)行策略。

10、優(yōu)選的，所述的s1中，展示柜本地控制節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集溫度、濕度、光照強(qiáng)度、壓縮機(jī)運(yùn)行電流、柜門開合次數(shù)數(shù)據(jù)，通過無線通信模塊發(fā)送至區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)；區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)采集區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)負(fù)荷率數(shù)據(jù)，同時(shí)接收多個(gè)展示柜本地控制節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)；云端管理節(jié)點(diǎn)采集各區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)上傳的綜合數(shù)據(jù)，包括區(qū)域內(nèi)展示柜平均能耗、設(shè)備故障預(yù)警、外部能源政策信息、行業(yè)能耗標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；各節(jié)點(diǎn)間通過雙向通信反饋機(jī)制依據(jù)實(shí)際節(jié)能效果調(diào)整數(shù)據(jù)采集頻率和策略參數(shù)。

11、優(yōu)選的，區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)接收來自多個(gè)展示柜本地控制節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，分析得到區(qū)域內(nèi)展示柜的平均能耗，計(jì)算公式為：

12、；

13、其中：n為區(qū)域內(nèi)展示柜的總數(shù)，i為區(qū)域內(nèi)展示柜的編號(hào)，為第i臺(tái)展示柜的自身能耗，為的權(quán)重因子；

14、本地控制節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)通過無線通信模塊實(shí)時(shí)傳輸給區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)；同時(shí)，本地控制節(jié)點(diǎn)接收區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)下發(fā)的控制指令，根據(jù)數(shù)據(jù)指令調(diào)整展示柜設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率、開關(guān)照明，進(jìn)而影響區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的平均能耗計(jì)算；

15、云端管理節(jié)點(diǎn)收集各個(gè)區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)上傳的平均能耗、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)整合與分析。

16、優(yōu)選的，所述的s2中，搭建展示柜內(nèi)外部的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，基于展示柜本地控制節(jié)點(diǎn)獲取以下數(shù)據(jù)：

17、展示柜內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)包括：溫度、濕度、光照強(qiáng)度，展示柜外部環(huán)境數(shù)據(jù)包括：室溫、濕度、光照周期，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)包括：壓縮機(jī)運(yùn)行電流、壓縮機(jī)運(yùn)行頻率、通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行功率，用戶行為數(shù)據(jù)子包括：用戶停留時(shí)長，柜門開合次數(shù)；

18、計(jì)算展示柜內(nèi)外能耗閥值：

19、；

20、其中，為能耗閥值，為的權(quán)重因子，為基礎(chǔ)能耗閥值，u為參數(shù)數(shù)據(jù)編號(hào)，為的權(quán)重因子，為第u個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)值，m為參數(shù)數(shù)據(jù)的總數(shù)，展示柜本地控制節(jié)點(diǎn)將調(diào)整后的能耗數(shù)據(jù)反饋至區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

21、優(yōu)選的，所述的s3中，內(nèi)環(huán)控制依智能控制閥調(diào)節(jié)壓縮機(jī)運(yùn)行頻率，表示為：

22、；

23、其中，k為控制周期的序號(hào)，為第k個(gè)控制周期壓縮機(jī)運(yùn)行頻率的調(diào)節(jié)量，為比例系數(shù)，為第k個(gè)控制周期設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的偏差值，為積分系數(shù)，l為求和索引，為控制周期溫度偏差的累加和，為微分系數(shù)，為第k-1個(gè)控制周期設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的偏差值。

24、優(yōu)選的，外環(huán)控制區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)根據(jù)能耗偏差調(diào)節(jié)展示柜本地控制節(jié)點(diǎn)的溫度設(shè)定值、照明亮度參數(shù)，并根據(jù)展示柜本地控制節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)反饋內(nèi)環(huán)控制；

25、區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)能耗偏差的計(jì)算公式為：

26、；

27、其中，為偏差值，為區(qū)域內(nèi)展示柜的平均能耗，為節(jié)能目標(biāo)值。

28、優(yōu)選的，所述的s4中，基于展示柜實(shí)時(shí)能耗、商品熱溫系數(shù)、當(dāng)前溫度，依據(jù)以下規(guī)則進(jìn)行節(jié)能任務(wù)分配：

29、s4.1、分析得到各個(gè)展示柜的節(jié)能潛力值；

30、展示柜的節(jié)能潛力值的計(jì)算公式為：

31、；

32、其中，為第i個(gè)展示柜的節(jié)能潛力值，為的權(quán)重因子，為展示柜允許的最大能耗值，為第i個(gè)展示柜當(dāng)前實(shí)際能耗值，為第i個(gè)展示柜內(nèi)所存儲(chǔ)商品的熱穩(wěn)系數(shù)，為的權(quán)重因子，為展示柜預(yù)先設(shè)置的溫度閥值，為展示柜當(dāng)前實(shí)際溫度，為的權(quán)重因子；

33、s4.2、按照節(jié)能潛力值從大到小的順序?qū)φ故竟襁M(jìn)行排序，優(yōu)先為節(jié)能潛力值大的展示柜分配節(jié)能任務(wù)。

34、優(yōu)選的，所述的s5中，故障預(yù)測模型以設(shè)備運(yùn)行信號(hào)作為重要輸入，電流信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理，提取均值、方差、峰值、脈沖因子特征，基于特征反映電流信號(hào)在時(shí)間尺度上的波動(dòng)情況和能量分布，得到設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性；同時(shí)，借助頻域傅里葉變換分析手段，將電流信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，提取主頻、諧波頻率及對應(yīng)幅值特征，頻域特征有助于揭示設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)特性和潛在機(jī)械故障跡象；

35、傅里葉變換公式為：

36、；

37、其中，t為時(shí)間變量，為頻域中的連續(xù)信號(hào)，為信號(hào)在頻域的表示形式，j為虛數(shù)單位，h為角頻率，為復(fù)指數(shù)函數(shù)。

38、優(yōu)選的，故障預(yù)測模型中，對于故障預(yù)測模型的參數(shù)更新，維護(hù)人員在完成對展示柜的維護(hù)工作后，將展示柜新的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、維修更換的零部件信息、展示柜調(diào)整后的內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)和外部環(huán)境數(shù)據(jù)，反饋至故障預(yù)測模型，故障預(yù)測模型依據(jù)新數(shù)據(jù)，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)中的參數(shù)更新算法，基于故障預(yù)測模型內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，模型能持續(xù)準(zhǔn)確地對展示柜未來故障進(jìn)行預(yù)測，適應(yīng)展示柜維護(hù)后的狀態(tài)變化；

39、參數(shù)更新算法公式為：

40、；

41、其中，為表示在第z+1次迭代后待優(yōu)化參數(shù)的值，為第z次迭代時(shí)參數(shù)的值，為學(xué)習(xí)率，為目標(biāo)函數(shù)關(guān)于參數(shù)的梯度。

42、優(yōu)選的，所述的s6中，云端管理節(jié)點(diǎn)持續(xù)收集和存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)各展示柜的能耗數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)以及歷史使用峰值數(shù)據(jù)，運(yùn)用時(shí)間序列分析算法，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，預(yù)測未來特定時(shí)間段的使用峰值，當(dāng)預(yù)測到即將出現(xiàn)使用峰值時(shí)，云端管理節(jié)點(diǎn)向區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令，區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)根據(jù)指令和本地展示柜的實(shí)際情況，提前調(diào)整展示柜的設(shè)備運(yùn)行策略，具體調(diào)整方式包括：降低展示柜的制冷強(qiáng)度，調(diào)整照明系統(tǒng)的亮度和開啟時(shí)間，優(yōu)化壓縮機(jī)的啟停邏輯，同時(shí)，區(qū)域邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控展示柜的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)反饋信息動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)行策略。

43、本發(fā)明具有以下有益效果：

44、本發(fā)明通過雙閉環(huán)節(jié)能邏輯結(jié)合區(qū)域平均能耗計(jì)算和節(jié)能潛力值排序，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)節(jié)能調(diào)控，優(yōu)化能源配置，降低運(yùn)營成本；通過本地、區(qū)域和云端節(jié)點(diǎn)的協(xié)同通信，以及對多源數(shù)據(jù)的處理，對展示柜運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、精準(zhǔn)控制和智能化管理；故障預(yù)測模型利用設(shè)備運(yùn)行信號(hào)分析，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，減少停機(jī)損失，延長使用壽命；云端管理節(jié)點(diǎn)預(yù)測使用峰值，使展示柜能更好地應(yīng)對高峰時(shí)段，避免過度耗能和故障，提高能源利用效率和設(shè)備可靠性。