[发明专利]用于净零能耗建筑的能耗缺数的计算方法以及填充系统

说明书

本申请涉及用于净零能耗建筑的能耗缺数计算方法以及能耗缺数填充系统，能耗缺数的计算方法的步骤包括：采集能耗数据，建立固定信息和内外部数据的数据库，标记数据，特征提取，提取最大似然值，形成特征子集，缺失值预测，填充数据；能耗缺数填充系统，包括：数据采集系统，智能电表，电脑，显示设备。本申请的能耗缺数计算方法利用净零能耗建筑能耗数据具有较强的时间规律性，填充的数据遵循相关规律性，根据本申请的计算方法，对于大量的净零能耗建筑的能耗数据，可以加速运算过程以实现实时在线计算和数据填充。

技术领域

本申请涉及物联网和大数据算法技术对于缺失数据填充，特别是用于净零能耗建筑的能耗缺数计算方法以及能耗缺数填充系统。

背景技术

在净零能耗建筑(Net Zero Energy Building，NZEB)中，建筑设计会充分适应当地的气候特征和场地条件，通过被动式设计和技术手段、主动技术措施和场地内外的可再生资源，保证建筑能耗的供给侧和需求侧的近似平衡。现今，物联网(IoT)技术已大规模应用于建筑能耗数据的采集。

但由于测量过程中，网络断连、传感器故障、传感器电池耗尽、人工操作失误等原因，能耗时序数据也常出现数据缺失的现象。此外，对于一些结构复杂的建筑，在物联网建设中较难使用有线传输的方式，而只能采用无线传输，由此造成的数据缺失率甚至高于10％以上，考虑传感器、人工等其他因素，总的数据缺失率会更高。能耗监测数据的缺失，不仅无法对历史的建筑能耗供给侧和需求侧匹配关系进行测量验证，而且会对未来建筑产能和负荷的预测精度造成不利影响，无法达到供需平衡、净零能耗的建筑节能目标。

建筑能耗有其特殊性，能耗数据具有较强的时间规律性，填充的数据必须遵循相关规律性。首先，建筑能耗和负荷需量和人的活动和作息时间紧密相关；其次，可再生能源中的光伏能源产量和日照强度、辐照度、转化效率、天气、气候等因素相关。

现有技术中，对于时序数据的缺失值填充已有不少方法，不少学者为了保证数据的完整性，通过统计学、人工智能等算法，推导出了一系列的算法对缺失数据进行填充，例如线性、多项式、随机抽样、拉丁超立方抽样等。

以上方法从数学角度给出了解决方案，但是没有考虑能耗时序数据问题的规律性和特殊性，且没有足够强大计算能力的方法加速运算过程，实现实时数据填充。

发明内容

本申请要解决的技术问题是如何避免计算净零能耗建筑的能耗缺数时，未考虑能耗时序数据问题的规律性和特殊性，数据不精确问题，并且如何增强计算能力、加速运算过程，实现净零能耗建筑的能耗缺数实时数据计算和填充问题。

为解决上述技术问题，根据本申请的一个方面，提供一种用于净零能耗建筑的能耗缺数计算方法，方法的步骤包括：

首先，采集能耗数据。采集净零能耗建筑的供给侧能耗数据和需求侧能耗数据，供给侧能耗数据包括光伏、地源热泵、储能等能耗数据，需求侧能耗数据包括照明、插座、空调设备等能耗数据；

并且，建立固定信息和内外部数据的数据库。固定信息包括建筑信息和设备信息，建筑信息，包含建造年份、建筑结构、建筑功能、建筑所处的经度和纬度、地下和地上层数、建筑设计图、门窗的材料和导热系数、建筑设计单位能耗等，设备信息，包含生产年份、设计使用年限、最近维护时间、设备型号、额定功率、额定冷负荷、额定频率等。内外部数据包括人员活动和天气数据，人员活动，包括工作日还是周末、上下班时间、节日时间、固定活动人数、大型活动安排等，天气数据，包括历史温度、湿度、辐照度、风力、风速、风向、干球和湿球温度等；