本發(fā)明涉及一種能源管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于谷電分析的電表動態(tài)評估系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著國家對建筑節(jié)能降耗要求的不斷提高，電能消耗已經(jīng)成為企業(yè)越來越關(guān)注的重點(diǎn)。在區(qū)域供電系統(tǒng)中，通過全面掌握供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，既可以提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，又能加強(qiáng)對重要負(fù)荷的電能監(jiān)測，同時(shí)掌握分時(shí)段電能計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)。目前很多區(qū)域電能管理存在著許多方面問題，設(shè)備利用率不高，設(shè)備老化、需要更新，無法掌握目前用電現(xiàn)狀，無法量化企業(yè)節(jié)能指標(biāo)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(shù)據(jù)抄取周期較長，無法獲得同一時(shí)刻所有電負(fù)荷的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致用電電量的時(shí)空分布結(jié)果可信度不高，并且人為進(jìn)行抄表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及用電率的計(jì)算，報(bào)表生成周期長，統(tǒng)計(jì)結(jié)果滯后，無法為人們提供有效的用電參考數(shù)據(jù)。另外現(xiàn)在也有一些采用聯(lián)網(wǎng)形式在線獲取電表電量，但一般都只能獲取一個(gè)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(jié)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(jù)這些信息對用電情況進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到節(jié)能的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中人工抄表存在周期長、結(jié)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(jié)能分析的問題，提供了一種基于谷電分析的電表動態(tài)評估系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種基于谷電分析的電表動態(tài)評估系統(tǒng)，包括電表端、云服務(wù)端和用戶端，電表端包括收集單元、設(shè)置在被測處各能耗節(jié)點(diǎn)的電表單元，各電表單元分別與收集單元相連，云服務(wù)端包括計(jì)算單元、存儲單元、身份驗(yàn)證單元，存儲單元與計(jì)算單元相連，身份驗(yàn)證單元分別與存儲單元、計(jì)算單元相連，收集單元通過網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算單元相連，用戶端通過網(wǎng)絡(luò)分別與身份驗(yàn)證單元、計(jì)算單元相連。本發(fā)明中電表單元檢測能耗節(jié)點(diǎn)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(shù)據(jù)，然后發(fā)送給云服務(wù)端的計(jì)算單元。計(jì)算單元根據(jù)收到的數(shù)據(jù)對被測處當(dāng)天的能耗度進(jìn)行計(jì)算并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對當(dāng)天能耗度進(jìn)行評估，身份驗(yàn)證單元對用戶端進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后計(jì)算單元接收與用戶端對應(yīng)的能耗、影響因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，然后反饋給用戶端。用戶端對被測處能耗量及評估進(jìn)行查看。用戶端對被測處能耗量及評估進(jìn)行查看。本發(fā)明解決了一般電表系統(tǒng)只能對能耗值進(jìn)行簡單顯示，無法滿足用戶使用需求的問題，本發(fā)明使得用戶能詳細(xì)知道各電氣設(shè)備的具體能耗值，以及當(dāng)前用電的節(jié)能情況，用戶能根據(jù)用電節(jié)能情況及時(shí)調(diào)整用電時(shí)間或用電量，達(dá)到節(jié)能效果。

作為上述方案的一種優(yōu)選方案，被測處各能耗節(jié)點(diǎn)包括照明能耗節(jié)點(diǎn)、空調(diào)能耗節(jié)點(diǎn)，以及其他電器設(shè)備的其他能耗節(jié)點(diǎn)。

一種基于谷電分析的電表動態(tài)評估方法，包括以下步驟：

s1.根據(jù)用戶端申請對用戶端進(jìn)行身份驗(yàn)證；

s2.驗(yàn)證通過后計(jì)算單元獲取設(shè)定天數(shù)內(nèi)各能耗節(jié)點(diǎn)的能耗數(shù)據(jù)和各能耗節(jié)點(diǎn)谷電期能耗數(shù)據(jù)；

s3.計(jì)算各天的各能耗節(jié)點(diǎn)的能耗與谷電期能耗的關(guān)聯(lián)值；

s4.根據(jù)關(guān)聯(lián)度采用灰色關(guān)聯(lián)分析計(jì)算各天的各能耗節(jié)點(diǎn)能耗的節(jié)能評估系數(shù)；

s5.確定各能耗節(jié)點(diǎn)能耗的權(quán)重值；

s6.根據(jù)節(jié)能評估系數(shù)和各能耗節(jié)點(diǎn)能耗權(quán)重值，采用灰色關(guān)聯(lián)模型計(jì)算出各天總能耗的節(jié)能評估值；

s7.根據(jù)節(jié)能評估值判斷各天的節(jié)能等級。

本發(fā)明使得用戶能詳細(xì)知道各電氣設(shè)備的具體能耗值，以及當(dāng)前用電的節(jié)能情況，用戶能根據(jù)用電節(jié)能情況及時(shí)調(diào)整用電時(shí)間或用電量，達(dá)到節(jié)能效果。

作為上述方案的一種優(yōu)選方案，步驟s1中身份驗(yàn)證的過程包括：

s11.用戶端向身份驗(yàn)證單元發(fā)送帶ip的查看申請；

s12.身份驗(yàn)證單元從存儲單元內(nèi)搜索該ip的用戶信息，獲取該ip用戶的手機(jī)號碼，向該手機(jī)號碼發(fā)送驗(yàn)證信息；

s13.身份驗(yàn)證單元收到用戶端發(fā)送來的驗(yàn)證信息，若驗(yàn)證信息不一致，則結(jié)束，若驗(yàn)證信息一致則進(jìn)入下步驟；

s14.根據(jù)該ip的用戶信息在存儲單元內(nèi)調(diào)取該用戶對應(yīng)的電表端數(shù)據(jù)。

作為上述方案的一種優(yōu)選方案，步驟s3中關(guān)聯(lián)值的計(jì)算過程包括：

s31.根據(jù)各天各能耗節(jié)點(diǎn)能耗數(shù)據(jù)建立能耗矩陣：

其中m為設(shè)定的天數(shù)，k表示第k個(gè)能耗節(jié)點(diǎn)，對應(yīng)k的順序分別為照明、空調(diào)、其他能耗節(jié)點(diǎn)；

s32.獲取各天各能耗節(jié)點(diǎn)谷電期能耗數(shù)據(jù)建立谷電能耗矩陣：

s33.計(jì)算各天的各能耗節(jié)點(diǎn)能耗與各能耗節(jié)點(diǎn)谷電期能耗的關(guān)聯(lián)值，得到關(guān)聯(lián)值矩陣

其中

作為上述方案的一種優(yōu)選方案，步驟s4中各天的各能耗節(jié)點(diǎn)能耗的節(jié)能評估系數(shù)計(jì)算過程包括：

s41.選取各天中的最優(yōu)關(guān)聯(lián)度組成參考矩陣

采用向量歸一化法對參考矩陣關(guān)聯(lián)度矩陣x^*進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，采用公式為：

獲得標(biāo)準(zhǔn)化參考矩陣x0，標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)聯(lián)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(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析求得第m天的第k個(gè)能耗節(jié)點(diǎn)的節(jié)能評估系數(shù)為：

其中ρ為分辨系數(shù)；

得到評估系數(shù)矩陣e，

e＝[ξm(k)]m×k。

作為上述方案的一種優(yōu)選方案，步驟5中各能耗節(jié)點(diǎn)能耗的權(quán)重值的計(jì)算過程包括：

s51.根據(jù)各能耗節(jié)點(diǎn)能耗與各能耗節(jié)點(diǎn)谷電期能耗的關(guān)聯(lián)值矩陣x^*，對其中各能耗節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

得到標(biāo)準(zhǔn)化后的關(guān)聯(lián)度矩陣

s52.獲得標(biāo)準(zhǔn)化后關(guān)聯(lián)度數(shù)值的熵為：

其中sk對應(yīng)k的順序分別為照明、空調(diào)、其他能耗標(biāo)準(zhǔn)化后關(guān)聯(lián)度值的熵，a＝-(lni)^-1，

s53.當(dāng)時(shí)，令獲得各節(jié)點(diǎn)能耗的熵權(quán)：

ωk為對應(yīng)k的順序分別為照明、空調(diào)、其他能耗的熵權(quán)，最后得到能耗節(jié)點(diǎn)能耗的權(quán)重w＝[ω1…ωk]。本方案采用熵權(quán)法確定各能耗節(jié)點(diǎn)能耗的權(quán)重。

作為上述方案的一種優(yōu)選方案，步驟6中各天總能耗的節(jié)能評估值的計(jì)算過程包括：

s61.獲取評估系數(shù)矩陣

e＝[ξm(k)]m×k

和能耗節(jié)點(diǎn)能耗的權(quán)重w＝[ω1…ωk]；

s62.根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)模型p＝4×w，計(jì)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(yōu)選方案，步驟7中判斷各天的節(jié)能等級過程包括：

s71.從各天能耗的評估值中選取最優(yōu)的值pmax；

s72.根據(jù)最優(yōu)值pmax對其他各天能耗評估值進(jìn)行百分制轉(zhuǎn)換，獲得節(jié)能評估分?jǐn)?shù)fm，轉(zhuǎn)換公式為：

因此，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：解決了一般電表系統(tǒng)只能對能耗值進(jìn)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(xì)知道各電氣設(shè)備的具體能耗值；能對各天用電情況進(jìn)行節(jié)能分析，使得用戶清楚用電情況，用戶能根據(jù)用電節(jié)能情況及時(shí)調(diào)整用電時(shí)間或用電量，達(dá)到更好的節(jié)能效果。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)框示圖

1-電表端2-云服務(wù)端3-用戶端4-電表單元5-收集單元6-計(jì)算單元7-存儲單元8-身份驗(yàn)證單元。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

實(shí)施例：

本實(shí)施例一種基于谷電分析的電表動態(tài)評估系統(tǒng)，如圖1所示，包括電表端1、云服務(wù)端2和用戶端3，電表端包括收集單元5、設(shè)置在被測處各能耗節(jié)點(diǎn)的電表單元4，各電表單元分別與收集單元相連，云服務(wù)端包括計(jì)算單元6、存儲單元7、身份驗(yàn)證單元8，存儲單元與計(jì)算單元相連，身份驗(yàn)證單元分別與存儲單元、計(jì)算單元相連，收集單元通過網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算單元相連，用戶端通過網(wǎng)絡(luò)分別與身份驗(yàn)證單元、計(jì)算單元相連。被測處各能耗節(jié)點(diǎn)包括照明能耗節(jié)點(diǎn)、空調(diào)能耗節(jié)點(diǎn)，以及其他電器設(shè)備的其他能耗節(jié)點(diǎn)。

一種基于谷電分析的電表動態(tài)評估方法，包括以下步驟：

s1.根據(jù)用戶端申請對用戶端進(jìn)行身份驗(yàn)證；驗(yàn)證的過程包括：

s11.用戶端向身份驗(yàn)證單元發(fā)送帶ip的查看申請；

s12.身份驗(yàn)證單元從存儲單元內(nèi)搜索該ip的用戶信息，獲取該ip用戶的手機(jī)號碼，向該手機(jī)號碼發(fā)送驗(yàn)證信息；

s13.身份驗(yàn)證單元收到用戶端發(fā)送來的驗(yàn)證信息，若驗(yàn)證信息不一致，則結(jié)束，若驗(yàn)證信息一致則進(jìn)入下步驟；

s14.根據(jù)該ip的用戶信息在存儲單元內(nèi)調(diào)取該用戶對應(yīng)的電表端數(shù)據(jù)。

s2.驗(yàn)證通過后計(jì)算單元獲取設(shè)定天數(shù)內(nèi)各能耗節(jié)點(diǎn)的能耗數(shù)據(jù)和各能耗節(jié)點(diǎn)谷電期能耗數(shù)據(jù)；

s3.計(jì)算各天的各能耗節(jié)點(diǎn)的能耗與谷電期能耗的關(guān)聯(lián)值；計(jì)算過程包括：

s31.根據(jù)各天各能耗節(jié)點(diǎn)能耗數(shù)據(jù)建立能耗矩陣：

其中m為設(shè)定的天數(shù)，本實(shí)施例以10天為例。k表示第k個(gè)能耗節(jié)點(diǎn)，對應(yīng)k的順序分別為照明、空調(diào)、其他能耗節(jié)點(diǎn)；則能耗矩陣為：

s32.獲取各天各能耗節(jié)點(diǎn)谷電期能耗數(shù)據(jù)建立谷電能耗矩陣：

即

s33.計(jì)算各天的各能耗節(jié)點(diǎn)能耗與各能耗節(jié)點(diǎn)谷電期能耗的關(guān)聯(lián)值，得到關(guān)聯(lián)值矩陣

其中根據(jù)10天例子，則

s4.根據(jù)關(guān)聯(lián)度采用灰色關(guān)聯(lián)分析計(jì)算各天的各能耗節(jié)點(diǎn)能耗的節(jié)能評估系數(shù)；計(jì)算過程包括：

s41.選取各天中的最優(yōu)關(guān)聯(lián)度組成參考矩陣這里選取各能耗節(jié)點(diǎn)中數(shù)值最大的值作為該能耗節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)關(guān)聯(lián)度。

采用向量歸一化法對參考矩陣關(guān)聯(lián)度矩陣x^*進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，采用公式為：

獲得標(biāo)準(zhǔn)化參考矩陣x0，標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)聯(lián)度矩陣x；xm(k)為第m天的第k個(gè)能耗節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化后能耗值，根據(jù)k的順序分別表示照明能耗節(jié)點(diǎn)、空調(diào)能耗節(jié)點(diǎn)、其他能耗節(jié)點(diǎn)。

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(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析求得第m天的第k個(gè)能耗節(jié)點(diǎn)的節(jié)能評估系數(shù)為：

其中ρ為分辨系數(shù)，ρ根據(jù)實(shí)際情況取值范圍為0.1～0.8，本實(shí)施例中ρ取0.5，m＝1,2,…,i；

得到評估系數(shù)矩陣e＝[ξm(k)]m×k，即為：

s5.確定各能耗節(jié)點(diǎn)能耗的權(quán)重值；計(jì)算過程包括：

s51.根據(jù)各能耗節(jié)點(diǎn)能耗與各能耗節(jié)點(diǎn)谷電期能耗的關(guān)聯(lián)值矩陣x^*，對其中各能耗節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

得到標(biāo)準(zhǔn)化后的關(guān)聯(lián)度矩陣

以10天為例即：

s52.獲得標(biāo)準(zhǔn)化后關(guān)聯(lián)度數(shù)值的熵為：

其中sk對應(yīng)k的順序分別為照明、空調(diào)、其他能耗標(biāo)準(zhǔn)化后關(guān)聯(lián)度值的熵，a＝-(lni)^-1，

s53.當(dāng)時(shí)，令獲得各節(jié)點(diǎn)能耗的熵權(quán)：

ωk為對應(yīng)k的順序分別為照明、空調(diào)、其他能耗的熵權(quán)，最后得到能耗節(jié)點(diǎn)能耗的權(quán)重w＝[ω1,ω2,ω3]。

s6.根據(jù)節(jié)能評估系數(shù)和各能耗節(jié)點(diǎn)能耗權(quán)重值，采用灰色關(guān)聯(lián)模型計(jì)算出各天總能耗的節(jié)能評估值；計(jì)算過程包括：

s61.獲取評估系數(shù)矩陣

和能耗節(jié)點(diǎn)能耗的權(quán)重w＝[ω1,ω2,ω3]；

s62.根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)模型p＝e×w，計(jì)算得到各天能耗的評估值p＝[pm],m＝1,2,…,i，其中

s7.根據(jù)節(jié)能評估值判斷各天的節(jié)能等級。過程包括：

s71.從各天能耗的評估值中選取最優(yōu)的值pmax；

s72.根據(jù)最優(yōu)值pmax對其他各天能耗評估值進(jìn)行百分制轉(zhuǎn)換，獲得節(jié)能評估分?jǐn)?shù)fm，轉(zhuǎn)換公式為：

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)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(wù)端、用戶端、電表單元、收集單元等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。