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专利号: 2018108224297
申请人: 浙江工商大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 供热;炉灶;通风
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于神经网络的节能加热方法,其特征在于:包括如下步骤:定位装置实时对目标进行定位,将位置信息发送给协调控制系统;协调控制系统根据目标的位置信息控制需要工作的一个或者几个加热装置运动到指定位置;温度测量装置实时测量目标周围环境温度,将温度信息发送给协调控制系统;协调控制系统根据当前温度调整加热装置的工作功率;

所述定位装置采用蓝牙通讯进行定位,定位装置在室内安装若干蓝牙局域网接入点后,将网络配置成基于多用户的基础网络连接模式,即配置成局域网模式,蓝牙局域网接入点为该局域网的主设备,任何进入室内的人员都持有集成蓝牙功能的终端设备,在进入室内时保持终端设备的蓝牙功能处于开启状态,室内的蓝牙局域网接入点通过检测蓝牙信号强度既可获得用户的位置信息;

所述温度测量装置采用接触式测量法对目标环境温度进行测量,将热电阻温度传感器或热电偶传感器装在工作服上,目标需要穿上工作服才可以测量其周边的环境温度,在工作服的前部、后部和两个衣袖上各装有一个热电阻温度传感器或热电偶传感器,当需要检测目标周边的环境温度时,工作服上的4个传感器同时工作检测环境温度,将得到的结果取平均即为环境温度;

所述加热装置为红外灯或热风口,加热装置运动方式为平动需要在一定高度处铺设轨道,轨道可分为主轨道和次轨道,次轨道装有电机和轮子,可在主轨道上运动;每条次轨道上有两个加热装置,加热装置底部装有电机和轮子,加热装置能够在次轨道上运动;当需要对某个位置进行加热时,加热装置在次轨道上运动,次轨道在主轨道上运动,按照需要将加热装置移动到指定位置进行加热;

次轨道的工作顺序依次是第一次轨道,第二次轨道,第三次轨道,第四次轨道和第五次轨道,第一次轨道到第五次轨道上的加热装置依次负责给区域中最北边的位置到区域中最南边的位置供热;

当加热装置为红外灯时,某点接收到的红外灯辐射照度值q与该点到红外灯轴线距离r和加热电流I有关,某点处接收到的红外灯辐射照度值:q=f(r,I);

当加热装置为热风口时,某点接收到的单位面积加热功率P与该点到热风口的距离l,出风速度v和出风温度t有关,某点处接收的单位面积加热功率:p=f(l,v,t);

协调控制系统的作用是接收位置信息和温度信息,制定控制策略控制相应的加热装置给目标供热;当一个或多个目标处于加热区域中时,需要使各个目标处的辐射照度值或单位面积加热功率达到一定值;当有区域中有m个目标时,为了达到供热要求,协调控制系统制定控制策略,并将控制策略传给需要工作的加热装置;控制策略包括控制哪几个加热装置工作和加热装置以多大的功率进行加热;

具体的控制策略如下:

在存在多个加热装置时,具体加热装置的供热数量及每个加热装置的供热热量的决策方法如下:假设有n个加热装置,编号为:1,…,n;每个加热装置的功率为Oi,其中Oi>0:共有m个需要供热的位置,编号为:1,…,m,第j个受热源单位时间内需要提供的热量为Qj以维持或达到其需要的温度tj,其中j=1,…,m且Qj>0,加热装置i对受热源j单位时间内可提供的热量为Pij;

Step1:对每个加热装置i计算 根据 的值从小到大重新排列对应决策

变量xi其中, 的值最小的xi变为x1,值最大的xi变为xn,决策方案用一个二进制数X=(x1x2…xn)2表示,如X=(00…01)2表示重新排列后的第n个加热装置打开,其余的关闭;

Step2:设Y=∞, 当前采取的方案为X=(x1x2…xn)2=(00…1)2;根据Qj的值从大到小对其约束条件进行排序,即Qj值最大的设为第一个约束,次大的设为第二个约束,…,最小的设为最后一个约束;

Step3:计算当前方案的目标函数值 如目标函数值小于Y,则设置第一个约束为当前约束,否则转到Step6;

Step4:根据当前方案X=(x1x2…xn)2判断当前约束条件是否满足,如果满足则转到Step5,否则转到Step6;

Step5:判断是否还有约束没有检查,如有则取下一个约束作为当前约束,转到Step4;

否则更新最优决策方案 为当前方案X,令Y为当前决策方案X的目标函数值,转到Step6;

Step6:判断X+1≤(11…1)2是否满足,如满足则取下一个方案,即令X=X+1作为当前方案,转到Step3;否则转到Step7;

Step7:算法结束,输出最优决策方案 及对应的最优值Y,若Y=∞, 则表明问题无可行解;

其中,xi是决策变量,0或1中0表示第i个加热装置关闭,开1表示第i个加热装置打开;

j=1,…,m和xi=0 or 1作为约束条件,其中 为目标函数,即最小

化总能耗、j=1,…,m表示各个加热源对受热源提供的热源要大于等于其需要量;和xi=0 or 1表示决策变量的取值范围。

2.根据权利要求1所述的一种基于神经网络的节能加热方法,其特征在于:所述定位装置的工作包括两个阶段,离线采样阶段和实时定位阶段,离线采样阶段的目标是构建一个关于信号强度与采样点位置间关系的数据库,也就是位置指纹的数据库或无线电地图;为了生成该数据库,操作人员需要在被定位环境里确定若干采样点,然后遍历所有采样点,记录下在每个采样点测量的无线信号特征,即来自所有接入点的信号强度,最后将每个采样点测量的无线信号特征保存在数据库中;在实时定位阶段,当用户移动到某一位置时,根据蓝牙局域网接入点实时收到的信号强度信息,利用定位算法将其与位置指纹数据库中的信息匹配、比较,计算出该用户的位置。