[发明专利]一种基于App的智慧家庭能源管控系统及其最优控制方法

权利要求书

1.一种基于App的智慧家庭能源管控系统，其特征在于，以终端App为载体，包括家庭能源模型、基于家庭能源模型的用能分析模块和用能管控模块；

所述终端App用以实现系统所涉及的信息交换，包括通过不同的数据采集方式获取系统所需的能源信息、占用信息和环境信息、以及系统与用户之间的信息交换；

所述能源信息包括家庭设备的运行状态、实时功率、当前和未来的实时电价；所述占用信息包括居民在家庭中某一空间中的占用状态，包括是否处于该空间以及居民是否处于睡眠状态；所述环境信息包括家庭中某一空间中的温湿度、光照、空气质量，以及室外当前和未来的温湿度、光照和天气状况信息；

所述系统与用户之间的信息交换是指，用户通过终端App设定和修改能源需求、设定和修改设备信息、调整家庭能源模型、对系统提供的能源决策和报告做出反馈，智慧家庭能源管理系统向居民提供能源决策和日、月、年的能源报告，其中，

所述智慧家庭能源管控系统根据上述家庭能源模型对居民进行用能分析和用能管控，包括最优控制决策分析、自定义控制决策分析和用能特征分析，

所述最优控制决策分析过程包括约束条件、最优化目标函数和求解过程，

所述最优控制决策需要满足居民基本的用能需求和对应的物理模型约束条件，所述最优控制决策分析过程所包括的最优化目标函数是使家庭用能的成本最低，根据家庭能源经济模型建立：其中是总电价，是设备功耗，是房间数量，是房间中的设备数量，是实时电价；所述最优控制决策通过进化算法进行求解，获取最优控制方案和对应的家庭能源模型；

所述自定义控制决策分析允许用户通过终端App改变设备运行状态、运行时间、设备功率的参数对现有模型进行调整，进而获取自定义控制方案和对应的家庭能源模型；

将所述自定义控制方案的能源效率与最优自定义控制方案和家庭历史能耗模型进行对比，包括预期的环境状况、能耗和用能成本；所述家庭历史能耗模型是根据历史数据推断的家庭能耗模型，其结果包括典型的设备运行时间、运行状态和由此产生的预期的环境状况、能耗和用能成本；所述用能特征分析是指对用户居民的用能行为特征进行挖掘，帮助用户识别低效或者无意义的用能行为，特征挖掘过程结合了基于规则的推理和基于案例的推理方法，所述用能特征分析首先建立若干个家庭生活典型场景，根据设备的运行状态、时间信息、占用信息、环境信息提取规则，进而建立家庭生活典型情景的推理模型；

所述App对居民推送当日的用能报告，包括对某一时刻某一情景的推理、该情景中哪些用能行为是没有必要、哪些用能行为是低效的、这些行为会导致能耗结果，居民可以通过App对结果进行反馈，修正错误的情景内容或者标注某些行为是有必要的，根据居民的反馈内容对推理模型进行更新；所述用能特征分析采用案例推理规则模型对没有涵盖的情景进行推理，根据某一时间段中的设备的运行状态、时间信息、占用信息、环境信息建立情景案例库，通过案例匹配的方法将相似度在阈值之上的案例分配给对应典型情景；

所述用能特征分析对无法匹配的情景案例根据其相似度进行聚类，暂时命名为未命名情景，并对居民进行反馈，包括以下内容：对某一时刻某一情景的描述、该情景中哪些用能行为是没有必要、哪些用能行为是低效的、这些行为会导致能耗结果；居民通过App对场景进行命名，在命名之后更新案例库和规则模型；

所述用能特征分析对用户低效或者无意义的用能行为出现的频率进行分析，挖掘用户哪些低效或者无意义的行为是普遍情况，哪些低效或者无意义的行为是偶然情况，这些低效或者无意义的行为主要出现在哪些场景中，并在月度报告和年度报告中对用户进行推送。