公共建筑能耗监测系统及能耗数据挖掘方法的研究

摘要

电子和信息技术的飞跃式发展，为我国通过加强对建筑能耗的管控而实现整体社会节能运行的目标创造了更多可能。本文依托于陕西省住房和城乡建设厅科技项目“建筑能耗分析及能效测评系统的开发与研究”，主要研究公共建筑能耗监测系统平台的实现方案及基于数据挖掘的能耗分析算法。论文主要研究内容如下：
　　（1）分析影响公共建筑能耗的因素，通过实地调研总结归纳出大型商业建筑和大型办公建筑的能耗构成及耗能特点，确定公共建筑能耗采集系统的数据采集指标，搭建能耗分类分项计量监测模型，并研究得出两种无法直接使用计量仪表采集能耗数据的耗电支路（有负荷相对稳定的耗电设备的混合支路和有负荷实时变化的耗电设备的混合支路）中分项能耗的拆分算法，选取了各项单位服务量能耗等一系列有实际意义的能耗分析指标。
　　（2）通过对公共建筑能耗监测系统的功能需求分析，从开放性和可扩展性出发，设计能耗监测系统的架构，完成其系统各模块功能、数据库结构和界面原型的设计。
　　（3）基于监测系统记录的历史能耗数据，研究应用局部离群值因子异常值发现算法（LOF）监测异常能耗，通过对某商场2015年全年逐日能耗数据进行实证分析，并与基于聚类的离群值排名算法对比，结果表明LOF算法结果更加稳健可靠。
　　（4）利用高维数据下的随机森林算法预测建筑的年均能耗，通过美国能源部CBECS数据库中的数据样本进行实证分析，利用平均下降准确度度量了自变量的重要性程度，分析了办公类建筑的建筑属性如何影响耗能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题研究的背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3论文研究的主要内容

1.4论文组织结构及章节编排

第二章能耗计量监测模型的搭建及数据的基本处理方法研究

2.1公共建筑能耗的主要影响因素

2.2典型公共建筑的能耗构成及用能特点分析

2.3系统能耗数据采集的指标

2.4能耗分项计量监测模型的搭建

2.5系统分项能耗的拆分计算

2.6能耗分析指标的选取及计算方法

2.7本章小结

第三章公共建筑能耗监测系统的方案设计

3.1监测系统需求分析

3.2系统整体架构

3.3各功能模块的实现

3.4数据库设计

3.5系统界面原型设计

3.6本章小结

第四章 基于数据挖掘的能耗监测与分析算法研究

4.1能耗异常值的监测算法

4.2基于随机森林的建筑耗能因素分析

4.3本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附录1 建筑能耗构成及耗能特点分析调研表

附录2 能耗监测系统分类分项监测模型中重要节点定义参考表

附录3 基于LOF算法的能耗异常监测算法部分代码

附录4 基于随机森林的能耗分析算法部分代码

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢