[发明专利]基于信息熵的办公建筑空调日用能模式异常在线检测方法

说明书

本发明公开了一种基于信息熵的办公建筑空调异常日用能模式在线检测方法，包括下述步骤：S1、建立不同工况下的正常日用能模式历史数据集合；S2、建筑空调异常日用能模式在线检测；本发明先对建筑空调历史用能模式数据展开正常日用能模式提取工作，包括工况划分、不同工况下各日用能记录的信息熵值计算以及对信息熵值聚类，建立各工况下正常日用能模式等步骤，然后在线采集空调日用能数据，判定其所属工况，计算其所属工况下各用能记录的信息熵值并进行聚类，如果新日用能记录单独聚为一类，则判定其为异常用能模式。本发明有效地实现了建筑空调异常日用能模式的在线检测，既可用于单栋建筑空调能耗检测，也可用于大型建筑群的空调能耗检测。

技术领域

本发明涉及办公建筑空调异常能耗检测的研究领域，特别涉及一种基于信息熵的办公建筑空调异常日用能模式在线检测方法。

背景技术

近年来资源短缺、能源价格飞涨、全球气候变暖等问题日趋严重，节能减排工作迫在眉睫。目前我国建筑能源消耗量约占全国能源总消耗量的33％以上，公共建筑用能巨大，且夏热冬暖地区空调能耗占公共建筑能耗的40％以上，空调节能势在必行。空调异常日用能模式检测是空调设备正常运行与空调节能的前提。随着公共建筑能耗分项计量的推广应用，大量的空调能耗数据被收集并存储，研究公共建筑空调异常日用能模式的检测算法，对公共建筑节能具有重要意义。公共建筑空调异常日用能模式检测的主要目的是从能耗数据中检测出由于传感器故障、干扰噪声、通讯中断、空调设备运行故障异常、以及由于运行管理不当等造成的异常日用能模式，为建筑空调节能管理、运行维护提供依据，以达到节约能耗的目的。空调能耗异常主要分为两类：由于噪声干扰或通讯中断造成的单个离群点异常；由于设备运行故障或运行管理不当造成的能耗模式异常。

针对不同类型的异常日用能模式需要采用不同的方法进行检测；其中由于噪声干扰或通讯中断造成的单个异常日用能模式数据(离群数据)通常采用3σ原则、图解法、阈值法、聚类分析法以及能耗预测法等进行判断，方法已比较成熟；然而对于设备运行故障或运行管理不当造成的日用能模式异常，常用的检测方法大多通过计算每日逐时能耗的统计特性，提取日用能模式的特征参数，如最大值、最小值、均方根等常规特征量，将高维数据转换为低维数据，然后利用阈值方法对异常模式进行判断。然而阈值的设定对于异常数据判断较为困难，阈值较大容易造成漏检，阈值过小容易造成误判。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种基于信息熵的办公建筑空调异常日用能模式在线检测方法，有效地实现了建筑空调异常日用能模式的在线检测，既可用于单栋建筑空调能耗检测，也可用于大型建筑群的空调能耗检测。本发明的前提是日用能数据已进行清洗，不包含离群突变点的异常能耗数据。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种基于信息熵的办公建筑空调异常日用能模式在线检测方法，包括下述步骤：

S1、建立不同工况下的正常日用能模式历史数据集合，具体为：

S1.1、获取历史数据，所述历史数据包括室外干球温度t和建筑空调能耗数据Q；

S1.2、数据转换，将获取的历史数据转换为建筑空调日用能记录，历史日用能记录数共记N条，记录当天的日期为Data，判断每条空调日用能记录对应日期的属性，统计其对应的实际开机时长，计算实际开机时的室外干球温度平均值；

S1.3、工况划分，将建筑空调日用能记录按日期属性、实际开机时长和室外干球温度平均值进行工况划分，室外平均干球温度的离散化区间设定为t_c℃，记不同工况的总数为M；

S1.4、计算第k种工况下各条空调日用能记录的信息熵值；