(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210792054.0 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 王鹏　李志伟　张吉礼　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于信息论框架数据驱动的暖通空调 系统滞后期估计方法 (57)摘要 本发明属于暖通空调系统信息化管控平台 时序数据预测技术领域， 提出一种基于信息论框 架数据驱动的暖通空调系统滞后期 估计方法。 该 方法包括以下步骤： S1、 基于质能守恒原理， 对暖 通空调系统室内温度滞后致因进行理论分析； S2、 基于传递熵理论， 建立k近邻 ‑核密度估计器， 统计分析目标变量与携带滞后期的源变量之间 的传递熵； S3、 计算室内温度与其滞后致因在各 滞后期的传递熵， 确定室内温度 滞后致因的滞后 期。 本发明提供了一种无需建立精确数学模型、 仅依赖日常监测数据即可估计暖通空调系统室 内温度滞后期的方法， 极大地宽限了暖通空调系 统滞后期 估计的实施条件， 可有效地改善暖通空 调系统室内温度的预测精度与控制效果的。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115130312 A 2022.09.30 CN 115130312 A 1.一种基于信息论框架数据驱动的暖通空调系统滞后期估计方法， 其特征在于， 步骤 如下： S1、 暖通空调系统室内温度滞后致因分析： 基于质能守恒原理， 对暖通空调系统室内温 度滞后致因进行理论分析， 具体步骤如下： S1.1、 建立空调房间的热动态模型 空调房间的热动态模型与围护结构、 输配介质和室内空气的热传递过程相关； 在室外 气象参数综合作用下， 热量通过围护结构进入空调房间形成冷负荷， 空调设备通过输配介 质与室内空气换热转移冷负荷， 以维持室内温度在舒适范围内； 根据上述热传递过程， 分别 建立围护结构、 输配介质和室内空气的动态热平衡方程， 为空调房间的热动态模型； 其中， Ti、 Ta， s和Ta， r分别表示室内温度、 暖通空调系统送风温度和回风温度； Tsa、 To、 Te、 Tei和Teo分别表示室外综合温度、 室外空气温度、 围护结构平均温度及其内、 外表面温度； 表示空调房间内热源； Vrm表示空调房间体积； Ga表示暖通空调系统送风量； Fe和δe表示 围护结构面积和厚度； ρa、 ρe和ca、 ce分别表示室内空气与围护结构的平均密度和比热； λo和 υo表示室外空气的导热系数和运动粘度； hi和ho表示围护结构内、 外表面的换热系数； Ke表 示围护结构 综合传热系数； ωo、 αeo和 εeo分别表示室外空气发射率、 围护结构外表面吸收系 数及其长波辐射率； Is为太阳辐射 强度； Vd为室外风速； β 表 示热阻比； Lc表示特征长度； Nu为 努塞尔数； Pr为普朗特 数； σ 为玻尔兹曼常数； S1.2、 确定室内温度滞后致因 根据S1.1建立的空调房间的热动态模型， 确定暖通空调系统室内温度Ti的滞后致因有 室外气象参数、 暖通空调系统运行参数及室内热源 室外气象参数包括室外空气温度 To、 太阳辐射强度Is和室外风速Vd； 暖通空调系统运行参数包括暖通空调系统送风温度Ta， s 和送风量Ga； 室内热源 包括人员活动和设备散热； S2、 系统目标变量与源变量之间的传递熵估计： 基于传递熵理论， 建立k近邻 ‑核密度估 计器， 统计分析目标变量与源变量之间的传递熵， 具体步骤如下： S2.1、 基于信息论基本原理， 定义目标变量与源变量之间的传递熵； 传递熵越大表明源 变量与目标变量之间的信息传递越充分、 关联程度越密切； X＝[X1，…Xj，…Xm]T    (5) Y＝[y1，…yi，…yn]    (6) TE(X→Y)＝MI(X‑； Y+|Y‑)＝MI(Y+； X‑， Y‑)‑MI(Y+； Y‑)    (7)权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115130312 A 2MI(X‑； Y+|Y‑)＝H(X‑， Y‑)+H(Y+， Y‑)‑H(Y‑)‑H(Y+， X‑， Y‑)    (8) 其中， TE、 MI、 MI(： ； ： |： )和H分别表示传递熵、 互信息、 条件互信息和信息熵； X和Y表示 系统源变量和目标变量； Y+表示目标变量Y的未来结果； X‑和Y‑表示源变量X和目标变量Y的 过去观测值； m为源变量X的维度， 即源变量的变量个数； n 为目标变量的观测样本数； S2.2、 根据S2.1定义的传递熵， 给 出目标变量与携带滞后期的源变量之间的传递熵； TE(X→Y， Ω)＝MI(Xt‑Ω； Yt|Yt‑1)    (9) Ω＝[ω1，…ωj，…ωm]T    (10) 其中， Ω表示源变量X的滞后期； ωj表示源变量第j个分量Xj的滞后期； t为采样时刻； S2.3、 综合k近邻方法与核密度估计器的优点， 建立传递熵的k近邻 ‑核密度估计器， 用 于计算目标变量与携带滞后期的源变量之间的传递熵； Z＝[Xt‑Ω Y]    (12) S＝cov(Xt‑Ω)    (17) 其中， p和 表示概率及其估计值； 表示在高维空间Z中点Zi到其第k个邻居 之间的 距离； 为Z的子集， 表 示高维空间Z中到点Zi的距离小于等于 的点； S为携带滞后期的 源变量Xt‑Ω的协方差矩阵； b为核带宽； S3、 暖通空调系统室内温度滞后致因的滞后期确定： 根据S1分析的室内温度滞后致因， 利用S2建立的k近邻 ‑核密度估计器， 计算室内温度与其滞后致因在不同滞后时间下的传递 熵， 确定室内温度滞后致因的滞后期， 具体步骤如下： S3.1、 明确暖通空调系统室内温度滞后致因的滞后期估计中的目标变量与源变量； 根据S1分析的室内温度滞后致因， 确定源变量为室外空气温度To、 太阳辐射强度Is、 室 外风速Vd、 暖通空调系统送风温度Ta， s、 暖通空调系统送风量Ga、 室内热源 目标变量为室 内温度Ti； S3.2、 基于k近邻 ‑核密度估计 器， 计算室内温度与其滞后致因之间的传递熵； 固定目标时序， 沿采样时间平移源变量某一分量的时序， 使用k近邻 ‑核密度估计器， 计 算目标变量与源变量在各滞后期下 的传递熵， 源变量其他分量的滞后期已知的情况下， 传权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115130312 A 3