本發(fā)明涉及bipv幕墻，具體為智能分區(qū)控bipv幕墻綜合利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、智能分區(qū)控bipv幕墻屬于bipv幕墻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于光伏一體化幕墻bipv建筑結(jié)構(gòu)中的智能調(diào)溫、遮光與發(fā)電調(diào)控技術(shù)，尤其是一種可針對(duì)幕墻分區(qū)級(jí)冷凝趨勢(shì)與熱慣性行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)識(shí)別與聯(lián)動(dòng)響應(yīng)的多維感知控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以“冷凝潛能”建模為基礎(chǔ)，融合露點(diǎn)預(yù)估、濕熱擾動(dòng)趨勢(shì)分析和結(jié)構(gòu)熱響應(yīng)機(jī)制，構(gòu)建了一種具備預(yù)測(cè)性、分區(qū)性和結(jié)構(gòu)協(xié)同性的幕墻綜合利用與保護(hù)機(jī)制，主要用于抑制高濕環(huán)境下幕墻系統(tǒng)的冷凝故障、提升建筑熱舒適性及延長(zhǎng)幕墻附屬設(shè)備使用壽命。

2、現(xiàn)階段在高濕或熱冷交替氣候區(qū)域，光伏一體化幕墻系統(tǒng)bipv中常見(jiàn)的冷凝結(jié)露現(xiàn)象已成為影響其發(fā)電效率、光學(xué)性能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵問(wèn)題?，F(xiàn)有bipv幕墻系統(tǒng)多依賴空調(diào)聯(lián)動(dòng)或通風(fēng)量調(diào)節(jié)方式來(lái)進(jìn)行溫濕調(diào)節(jié)，其控制方式主要基于溫度絕對(duì)值判斷，缺乏對(duì)“即將冷凝”趨勢(shì)的動(dòng)態(tài)識(shí)別，且無(wú)法細(xì)致響應(yīng)局部分區(qū)內(nèi)的熱擾動(dòng)或微氣候變化。此外，現(xiàn)有調(diào)控系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)層，如夾層玻璃和空氣層等，響應(yīng)能力利用不足，導(dǎo)致在冷凝初期階段不能形成有效干預(yù)，使得幕墻表面或內(nèi)部設(shè)備區(qū)域出現(xiàn)隱蔽性、可持續(xù)性冷凝問(wèn)題，影響系統(tǒng)運(yùn)行安全性與節(jié)能效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了智能分區(qū)控bipv幕墻綜合利用系統(tǒng)，解決了背景技術(shù)中提到的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：包括多維感知模塊、中控處理模塊、冷凝潛能識(shí)別模塊、分區(qū)熱慣性感知模塊和綜合控制決策模塊；

3、所述多維感知模塊通過(guò)在每個(gè)幕墻區(qū)域，設(shè)置傳感器組，并設(shè)置采集周期進(jìn)行實(shí)時(shí)采集幕墻的冷凝感知數(shù)據(jù)，同時(shí)構(gòu)建中央控制系統(tǒng)，將冷凝感知數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)中；

4、所述中控處理模塊通過(guò)在中央控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)接收冷凝感知數(shù)據(jù)，并對(duì)冷凝感知數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和特征提取獲取標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集，在基于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集進(jìn)行計(jì)算輸出不同區(qū)域的露點(diǎn)溫度tdp；

5、所述冷凝潛能識(shí)別模塊通過(guò)基于露點(diǎn)溫度tdp結(jié)合無(wú)量綱數(shù)據(jù)集進(jìn)行計(jì)算輸出冷凝潛能指數(shù)cpi，并設(shè)置第一冷凝閾值f1和第二冷凝閾值f2與冷凝潛能指數(shù)cpi進(jìn)行初步對(duì)比評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分；

6、所述分區(qū)熱慣性感知模塊通過(guò)分析幕墻分區(qū)熱滯后和熱失衡程度，進(jìn)行計(jì)算輸出熱慣性指數(shù)hci；

7、所述綜合控制決策模塊通過(guò)提取每個(gè)區(qū)域的冷凝潛能指數(shù)cpi和出熱慣性指數(shù)hci，進(jìn)行綜合計(jì)算輸出每個(gè)幕墻區(qū)域的響應(yīng)控制函數(shù)u，并基于響應(yīng)控制函數(shù)u的輸出結(jié)果進(jìn)行分級(jí)控制。

8、優(yōu)選的，所述多維感知模塊包括多維數(shù)據(jù)采集單元和多維數(shù)據(jù)傳輸單元；

9、所述多維數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)在所有幕墻區(qū)域內(nèi)，安裝傳感器組，并設(shè)置傳感器組的采集周期設(shè)置為每5秒采集一次，實(shí)時(shí)采集不同幕墻區(qū)域的冷凝感知數(shù)據(jù)；

10、所述傳感器組包括濕度傳感器、溫度傳感器、熱流傳感器和差分熱電偶陣列；

11、所述冷凝感知數(shù)據(jù)包括溫度t、濕度rh、熱通量q和熱功率p；

12、所述多維數(shù)據(jù)傳輸單元通過(guò)構(gòu)建bipv幕墻的中央控制系統(tǒng)，并通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將傳感器組中，每個(gè)傳感器自帶的通訊模組與中央控制系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線連接，在無(wú)線連接后，將實(shí)時(shí)采集到的不同幕墻區(qū)域的冷凝感知數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)中。

13、優(yōu)選的，所述中控處理模塊包括數(shù)據(jù)處理單元、特征提取單元和露點(diǎn)溫度分析單元；

14、所述數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)在中央控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)接收冷凝感知數(shù)據(jù)，并對(duì)冷凝感知數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括數(shù)據(jù)同步與時(shí)間戳統(tǒng)一、去噪和無(wú)量綱處理；

15、所述數(shù)據(jù)同步與時(shí)間戳統(tǒng)一通過(guò)將所有冷凝感知數(shù)據(jù)統(tǒng)一以中央控制系統(tǒng)的控制周期為基準(zhǔn)，中間數(shù)據(jù)通過(guò)線性插值方式進(jìn)行對(duì)齊；

16、所述去噪通過(guò)使用滑動(dòng)窗口z-score異常檢測(cè)，進(jìn)行判斷冷凝感知數(shù)據(jù)中的異常值，并對(duì)異常值使用均值法進(jìn)行替換，去除冷凝數(shù)感知數(shù)據(jù)中的異常值；

17、所述無(wú)量綱處理通過(guò)使用min-max歸一化方法，進(jìn)行消除冷凝感知數(shù)據(jù)中量綱影響；

18、所述特征提取模塊通過(guò)給予預(yù)處理后的冷凝感知數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，分別獲取每個(gè)幕墻區(qū)域的濕度波動(dòng)幅度▽rh和熱通量偏移量△q，并將濕度波動(dòng)幅度▽rh和熱通量偏移量△q與預(yù)處理后的冷凝感知數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，獲取標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集；

19、所述濕度波動(dòng)幅度▽rh通過(guò)保存當(dāng)前濕度rh和固定時(shí)間段時(shí)間窗口內(nèi)的歷史值，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算獲??；

20、所述熱通量偏移量△q通過(guò)當(dāng)前的熱通量q和過(guò)去t-△t時(shí)刻的熱流平均值，進(jìn)行插值計(jì)算獲取，其中△t表示時(shí)間間隔。

21、優(yōu)選的，所述露點(diǎn)溫度分析單元通過(guò)構(gòu)建露點(diǎn)分析公式，并提取標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集中的溫度t和濕度rh，輸入到露點(diǎn)分析公式中，進(jìn)行聯(lián)合計(jì)算輸出每個(gè)幕墻區(qū)域的露點(diǎn)溫度tdp，分析不同幕墻區(qū)域的空氣的露點(diǎn)情況。

22、優(yōu)選的，所述冷凝潛能識(shí)別模塊包括冷凝潛能分析單元和冷凝潛能評(píng)估單元；

23、所述冷凝潛能分析單元通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集中的溫度t和濕度rh，進(jìn)行分別計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的溫度變化和濕度變化，再聯(lián)合每個(gè)幕墻區(qū)域的露點(diǎn)溫度tdp，進(jìn)行關(guān)聯(lián)計(jì)算輸出冷凝潛能指數(shù)cpi，進(jìn)行衡量每個(gè)幕墻區(qū)域的空氣冷凝情況。

24、優(yōu)選的，所述冷凝潛能評(píng)估單元通過(guò)基于對(duì)比不同幕墻區(qū)域的冷凝潛能指數(shù)cpi，并分析在冷凝發(fā)生前和冷凝趨勢(shì)但未發(fā)生時(shí)的冷凝潛能指數(shù)cpi，進(jìn)行分別設(shè)置第一冷凝閾值f1和第二冷凝閾值f2，再將所獲取的每個(gè)區(qū)域的冷凝潛能指數(shù)cpi與第一冷凝閾值f1和第二冷凝閾值f2進(jìn)行初步對(duì)比評(píng)估，輸出第i幕墻區(qū)域的冷凝風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分值li，判斷幕墻的冷凝風(fēng)險(xiǎn)，并基于初步對(duì)比評(píng)估結(jié)果進(jìn)行冷凝風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，具體評(píng)估內(nèi)容如下；

25、當(dāng)?shù)趇幕墻區(qū)域的冷凝潛能指數(shù)cpii≤第一冷凝閾值f1時(shí)，此時(shí)第i幕墻區(qū)域的冷凝風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分值li輸出結(jié)果為0，表示當(dāng)前不存在冷凝風(fēng)險(xiǎn)，將當(dāng)前幕墻區(qū)域標(biāo)記為安全級(jí)；

26、當(dāng)?shù)谝焕淠撝礷1＜第i幕墻區(qū)域的冷凝潛能指數(shù)cpii≤第二冷凝閾值f2時(shí)，此時(shí)第i幕墻區(qū)域的冷凝風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分值li輸出結(jié)果為1，表示當(dāng)前處于臨界風(fēng)險(xiǎn)，將當(dāng)前幕墻區(qū)域標(biāo)記為警戒區(qū)域，并將采集周期調(diào)整為每2秒采集一次，進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)；

27、當(dāng)?shù)趇幕墻區(qū)域的冷凝潛能指數(shù)cpii＞第二冷凝閾值f2時(shí)，此時(shí)第i幕墻區(qū)域的冷凝風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分值li輸出結(jié)果為2，表示當(dāng)前處于異常風(fēng)險(xiǎn)，將當(dāng)前幕墻區(qū)域標(biāo)記為異常風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，此時(shí)執(zhí)行分區(qū)熱關(guān)系感知模塊，進(jìn)行主動(dòng)熱調(diào)節(jié)與遮光協(xié)同。

28、優(yōu)選的，所述分區(qū)熱管感知模塊通過(guò)提取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集中的不同區(qū)域的熱功率p、溫度t和濕度波動(dòng)幅度▽rh，進(jìn)行關(guān)聯(lián)計(jì)算輸出熱慣性指數(shù)hci，進(jìn)行分析所有幕墻區(qū)域由于bipv持續(xù)發(fā)熱的內(nèi)部滯熱效應(yīng)。

29、優(yōu)選的，所述綜合控制決策模塊包括響應(yīng)分析單元、決策控制單元和熱緩沖單元；

30、所述響應(yīng)分析單元通過(guò)提取當(dāng)前幕墻區(qū)域的冷凝潛能指數(shù)cpi和出熱慣性指數(shù)hci，并聯(lián)合每個(gè)幕墻區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分值l和熱通量偏移量△q，進(jìn)行聯(lián)合計(jì)算輸出響應(yīng)控制函數(shù)u。

31、優(yōu)選的，所述決策控制單元通過(guò)基于響應(yīng)控制函數(shù)u的輸出結(jié)果，進(jìn)行二次對(duì)比評(píng)估，并基于二次對(duì)比評(píng)估結(jié)果，進(jìn)行分級(jí)控制，執(zhí)行不同的控制行為，具體評(píng)估內(nèi)容如下；

32、若第i幕墻區(qū)域的響應(yīng)控制函數(shù)ui∈[0,1)，此時(shí)對(duì)當(dāng)前幕墻區(qū)域執(zhí)行一級(jí)控制，所述一級(jí)控制通過(guò)將幕墻玻璃透光率降低10%，bipv組件降低10%的發(fā)熱效率，并進(jìn)行自然通風(fēng)輔助；

33、若第i幕墻區(qū)域的響應(yīng)控制函數(shù)ui∈[1，2)，此時(shí)對(duì)當(dāng)前幕墻區(qū)域執(zhí)行二級(jí)控制，所述二級(jí)控制通過(guò)將遮陽(yáng)裝置角度調(diào)節(jié)為45°，控制bipv組件降低30%，通過(guò)機(jī)械送風(fēng)輔助；

34、若第i幕墻區(qū)域的響應(yīng)控制函數(shù)ui∈[2,3)，此時(shí)對(duì)當(dāng)前幕墻區(qū)域執(zhí)行三級(jí)控制，所述三級(jí)控制觸發(fā)后啟動(dòng)atfb主動(dòng)熱緩沖機(jī)制，進(jìn)行結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱；

35、若第i幕墻區(qū)域的響應(yīng)控制函數(shù)ui∈[3,4)，此時(shí)對(duì)當(dāng)前幕墻區(qū)域執(zhí)行四級(jí)控制，所述四級(jí)控制觸發(fā)后完全關(guān)閉當(dāng)前幕墻區(qū)域，并進(jìn)行全遮光和發(fā)電暫停，atfb主動(dòng)熱緩沖機(jī)制轉(zhuǎn)入最大導(dǎo)熱模式，警報(bào)標(biāo)記為冷凝黑區(qū)，并通知用戶介入進(jìn)行預(yù)維護(hù)。

36、優(yōu)選的，所述熱緩沖單元通過(guò)在啟動(dòng)atfb主動(dòng)熱緩沖機(jī)制后，進(jìn)行智能熱通響應(yīng)，并自動(dòng)選擇導(dǎo)熱和隔熱狀態(tài)；

37、所述atfb主動(dòng)熱緩沖機(jī)制包括微通道空氣夾層、相變導(dǎo)熱材料層pcm和微結(jié)構(gòu)熱閥片陣列；

38、所述微通道空氣夾層通過(guò)在幕墻玻璃后方設(shè)置一個(gè)厚度為20mm的密閉空氣層，控制空氣導(dǎo)熱和空氣絕熱通斷，同時(shí)密閉空氣層內(nèi)部設(shè)計(jì)有微通道網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行引導(dǎo)空氣流動(dòng)和靜止；

39、所述相變導(dǎo)熱材料層pcm通過(guò)在微通道空氣夾層中加入厚度為5mm的相變材料層，進(jìn)行控制氣溫突變引發(fā)的冷凝；

40、所述微結(jié)構(gòu)熱閥片陣列通過(guò)在微通道空氣夾層中均勻的設(shè)置微型熱響應(yīng)器件，所述熱響應(yīng)器件包括形狀記憶合金和雙金屬熱片，基于形狀記憶合金和雙金屬熱片，自動(dòng)響應(yīng)溫度變化，打開(kāi)和關(guān)閉局部熱通道。

41、本發(fā)明提供了智能分區(qū)控bipv幕墻綜合利用系統(tǒng)。具備以下有益效果：

42、（1）該系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置多維感知模塊，在各幕墻區(qū)域布設(shè)溫濕度、熱流與差分熱電偶傳感器組，并通過(guò)5秒級(jí)的高頻數(shù)據(jù)采集周期，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝感知數(shù)據(jù)的持續(xù)監(jiān)測(cè)。同時(shí)，中控處理模塊在中央控制系統(tǒng)中對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行同步對(duì)齊、異常剔除與無(wú)量綱歸一化處理，結(jié)合特征提取單元計(jì)算濕度波動(dòng)幅度▽rh與熱通量偏移量△q，形成標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集，并進(jìn)一步計(jì)算輸出各分區(qū)的露點(diǎn)溫度tdp。這一流程實(shí)現(xiàn)了對(duì)bipv幕墻分區(qū)級(jí)空氣狀態(tài)的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)建模與趨勢(shì)識(shí)別基礎(chǔ)構(gòu)建，為后續(xù)的冷凝潛能分析與響應(yīng)控制提供了高時(shí)效、高精度的數(shù)據(jù)支持。

43、（2）該系統(tǒng)通過(guò)冷凝潛能識(shí)別模塊引入基于溫度t、濕度rh及其變化率的冷凝潛能指數(shù)cpi計(jì)算模型，融合露點(diǎn)溫度tdp，構(gòu)建出反映“空氣狀態(tài)朝冷凝趨勢(shì)變化速率”的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)參數(shù)。結(jié)合冷凝潛能評(píng)估單元設(shè)定的第一冷凝閾值f1與第二冷凝閾值f2，可實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的智能判別。進(jìn)一步通過(guò)分區(qū)熱慣性感知模塊，提取熱功率p、當(dāng)前溫度t及濕度波動(dòng)幅度▽rh，計(jì)算得出熱慣性指數(shù)hci，表征幕墻因bipv持續(xù)發(fā)熱產(chǎn)生的內(nèi)部熱滯留現(xiàn)象。該雙模塊協(xié)同，可在不依賴傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的前提下，提前識(shí)別幕墻內(nèi)即將進(jìn)入冷凝臨界區(qū)的“熱和濕耦合臨界狀態(tài)”，并根據(jù)其演化速率與積熱趨勢(shì)進(jìn)行智能判斷，實(shí)現(xiàn)分區(qū)熱安全管理的預(yù)測(cè)性與主動(dòng)性優(yōu)化。

44、（3）該系統(tǒng)通過(guò)綜合控制決策模塊構(gòu)建響應(yīng)控制函數(shù)u，融合冷凝潛能指數(shù)cpi、熱慣性指數(shù)hci、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)l及熱擾動(dòng)項(xiàng)t·△q，并通過(guò)響應(yīng)平滑因子形成穩(wěn)定可控的數(shù)值輸出。系統(tǒng)依據(jù)響應(yīng)控制函數(shù)u的大小區(qū)間，執(zhí)行從一級(jí)到四級(jí)的逐步響應(yīng)策略，其中當(dāng)u∈[2,3)或以上時(shí)，系統(tǒng)將激活熱緩沖單元，啟動(dòng)atfb主動(dòng)熱緩沖機(jī)制。該機(jī)制包括微通道空氣夾層、相變導(dǎo)熱材料層pcm和微結(jié)構(gòu)熱閥片陣列，能夠根據(jù)熱擾動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱與隔熱模式切換。相較傳統(tǒng)以溫度調(diào)節(jié)為主的控制方式，該方案突破性地引入結(jié)構(gòu)響應(yīng)維度，將物理結(jié)構(gòu)作為控?zé)犴憫?yīng)體參與智能調(diào)節(jié)流程，有效緩解幕墻區(qū)域冷凝風(fēng)險(xiǎn)、降低設(shè)備表面結(jié)露概率、延長(zhǎng)bipv系統(tǒng)運(yùn)行壽命，并實(shí)現(xiàn)綜合能耗優(yōu)化。