CN115200171B - 基于时间序列预测的空调控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机房空调控制技术领域，公开了一种基于时间序列预测的空调控制方法及系统，旨在解决现有基站机房的空调控制方法存在运行效果差以及频繁启停的问题，方案主要包括：创建用于预测室内温度的时间序列预测模型；实时获取当前室内温度以及基站机房的空调的开关状态；在空调处于关闭状态时，根据当前室内温度与第一预设值的大小关系判断是否进行温度预测，以及根据预测的温度数据与第二预设值的大小关系判断是否打开空调；在空调处于开启状态时，根据当前室内温度与第三预设值的大小关系判断是否进行温度预测，以及根据预测的温度数据与第二预设值的大小关系判断是否关闭空调。本发明提高了空调的运行效果和使用寿命，特别适用于基站机房。

Description

基于时间序列预测的空调控制方法及系统

技术领域

本发明涉及机房空调控制技术领域，具体来说涉及一种基于时间序列预测的空调控制方法及系统。

背景技术

目前在基站能耗中，空调侧的消耗比例居高不下。由于空调系统结构和理论复杂，目前大多运维人员只是长时间或者季节性的对空调启停设置对应的温控上下限门限值。例如，当温度上升至门限上限(如32℃)时启动空调，当温度下降至门限下限(如30℃)时关断空调，简单粗放。但是空调系统作为典型的高度非线性、耦合性、时变性、不确定性的复杂多变量系统这种传统控制方式很难通过简单的门限值设置控制取得理想的运行效果，并且在实际应用过程中，每个机房的空调状况、业务承载和环境变化差异巨大，传统控制模型也无法快速适配所有机房情况，同时上下限设置不当还可能造成空调的频繁启停，不仅影响运行效果，还影响空调寿命。

发明内容

本发明旨在解决现有基站机房的空调控制方法存在运行效果差以及频繁启停的问题，提出一种基于时间序列预测的空调控制方法及系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一方面，提供一种基于时间序列预测的空调控制方法，应用于基站机房，包括以下步骤：

步骤1、创建用于预测室内温度的时间序列预测模型；

步骤2、实时获取当前室内温度以及基站机房的空调的开关状态，若空调处于关闭状态，则进入步骤3，若空调处于开启状态，则进入步骤4；

步骤3、判断当前室内温度是否大于或等于第一预设值，若否，则保持空调关闭，若是，则通过所述时间序列预测模型预测下一时间窗口的第一温度序列，并判断所述第一温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则开启空调，否则，保持空调关闭，所述第一预设值小于第二预设值；

步骤4、判断当前室内温度是否小于或等于第三预设值，若否，则保持空调开启，若是，则通过所述时间序列预测模型预测当空调关闭后下一时间窗口的第二温度序列，并判断所述第二温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则保持空调开启，否则，关闭空调，所述第三预设值小于第二预设值。

进一步地，所述创建用于预测室内温度的时间序列预测模型，具体包括：

获取基于时间序列的历史数据，根据所述历史数据训练用于预测室内温度的时间序列预测模型，所述历史数据至少包括基站机房的室内温度、室外温度和设备负载。

进一步地，所述通过时间序列预测模型预测下一时间窗口的第一温度序列或第二温度序列，具体包括：

获取当前时间信息以及基站机房的当前室外温度和当前设备负载，将所述当前室内温度、当前时间信息、当前室外温度、当前设备负载和下一时间窗口对应的时间信息输入至所述时间序列预测模型中，得到下一时间窗口的第一温度序列或第二温度序列。

进一步地，所述步骤3还包括：

若所述第一温度序列中的最高温度小于第二预设值，则将所述第一预设值更新为第一温度序列中的最高温度。

进一步地，所述第二预设值根据基站机房的警示温度确定，所述警示温度根据基站效率确定。

进一步地，该方法还包括：

若空调处于关闭状态，并且所述当前室内温度大于或等于基站机房的警示温度，则开启空调，同时产生报警信号并记录报警信息。

另一方面，提供一种基于时间序列预测的空调控制系统，应用于基站机房，包括：

创建模块，用于创建用于预测室内温度的时间序列预测模型；

获取模块，用于实时获取当前室内温度以及基站机房的空调的开关状态；

控制模块，用于在空调处于关闭状态时，判断当前室内温度是否大于或等于第一预设值，若否，则保持空调关闭，若是，则通过所述时间序列预测模型预测下一时间窗口的第一温度序列，并判断所述第一温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则开启空调，否则，保持空调关闭，所述第一预设值小于第二预设值；以及

在空调处于开启状态时，判断当前室内温度是否小于或等于第三预设值，若否，则保持空调开启，若是，则通过所述时间序列预测模型预测当空调关闭后下一时间窗口的第二温度序列，并判断所述第二温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则保持空调开启，否则，关闭空调，所述第三预设值小于第二预设值。

进一步地，所述创建用于预测室内温度的时间序列预测模型，具体包括：

获取基于时间序列的历史数据，根据所述历史数据训练用于预测室内温度的时间序列预测模型，所述历史数据至少包括基站机房的室内温度、室外温度和设备负载。

进一步地，所述通过时间序列预测模型预测下一时间窗口的第一温度序列或第二温度序列，具体包括：

获取当前时间信息以及基站机房的当前室外温度和当前设备负载，将所述当前室内温度、当前时间信息、当前室外温度、当前设备负载和下一时间窗口对应的时间信息输入至所述时间序列预测模型中，得到下一时间窗口的第一温度序列或第二温度序列。

进一步地，所述控制模块还用于：

若所述第一温度序列中的最高温度小于第二预设值，则将所述第一预设值更新为第一温度序列中的最高温度。

本发明的有益效果是：本发明所述的基于时间序列预测的空调控制方法及系统，通过历史数据建立时间序列预测模型，并根据当前的室内温度和预测得到的下一时间窗口的温度数据来控制空调的启停，提高了空调的运行效果。并且本发明还通过动态设定温控上下限，在保证节能的同时，不会对空调设备做高频次启停，提高了空调的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例所述的基于时间序列预测的空调控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所述的基于时间序列预测的空调控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

本发明提供的基于时间序列预测的空调控制方法及系统，应用于基站机房，主要包括以下技术方案：创建模块创建用于预测室内温度的时间序列预测模型；获取模块实时获取当前室内温度以及基站机房的空调的开关状态；控制模块在空调处于关闭状态时，判断当前室内温度是否大于或等于第一预设值，若否，则保持空调关闭，若是，则通过所述时间序列预测模型预测下一时间窗口的第一温度序列，并判断所述第一温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则开启空调，否则，保持空调关闭，所述第一预设值小于第二预设值；以及在空调处于开启状态时，判断当前室内温度是否小于或等于第三预设值，若否，则保持空调开启，若是，则通过所述时间序列预测模型预测当空调关闭后下一时间窗口的第二温度序列，并判断所述第二温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则保持空调开启，否则，关闭空调，所述第三预设值小于第二预设值。

具体而言，本发明需提前设置三个温度预设值，分别为第一预设值、第二预设值和第三预设值，第二预设值大于第一预设值，第一预设值大于第三预设值。其中，第一预设值为空调处于关闭状态时，判断是否进行温度预测的阈值，即当前室内温度大于或等于第一预设值时，进行温度预测，并通过预测得到的温度与第二预设值的大小关系来判断是否开启空调。第三预设值为空调处于开启状态时，判断是否进行温度预测的阈值，即当前室内温度小于或等于第三预设值时，假设空调关闭并进行温度预测，并通过预测得到的温度与第二预设值的大小关系来判断是否关闭空调。本发明通过分别设置用于判断是否进行温度预测的第一预设值和第三预设值，并根据预测得到的温度值来确定是否更改空调的运行状态，避免了现有固定温控阈值造成的空调运行效果差以及空调频繁启停的问题，同时也提高了空调的节能效果和使用寿命。

实施例

本发明实施例所述的基于时间序列预测的空调控制方法，应用于基站机房，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、创建用于预测室内温度的时间序列预测模型；

本实施例中，可以通过获取基于时间序列的历史数据，并根据所述历史数据训练用于预测室内温度的时间序列预测模型，所述历史数据至少包括基站机房的室内温度、室外温度和设备负载。

步骤2、实时获取当前室内温度T以及基站机房的空调的开关状态，若空调处于关闭状态，则进入步骤3，若空调处于开启状态，则进入步骤4；

本实施例中，可以通过设置在室内的温度传感器实时获取当前室内温度T；同时空调的控制模块可以实时以通信的方式发送当前空调的开关状态，其中，通信方式可以为有线或无线，例如蓝牙、WiFi等。

本实施例中，通过设置启停标签r来实现对空调状态的控制，r＝0，空调关闭，r＝1，空调开启。

步骤3、判断当前室内温度T是否大于或等于第一预设值T₁，若否，则保持空调关闭，若是，则通过所述时间序列预测模型预测下一时间窗口t_u的第一温度序列，并判断所述第一温度序列中的最高温度T_h1是否大于或等于第二预设值T₂，若是，则开启空调，否则，保持空调关闭，所述第一预设值T₁小于第二预设值T₂；

本实施例根据基站机房的警示温度T_a确定第二预设值T₂，即T₂＝T_a-u，其中，u为风险容忍量。

本实施例根据基站效率确定警示温度T_a，当室内温度达到警示温度T_a时，可能会影响基站效率。在空调处于关闭状态时，判断所述当前室内温度T与基站机房的警示温度T_a的大小关系，若T≥T_a，则开启空调，同时产生报警信号并记录报警信息。

在空调处于关闭状态时，若当前室内温度T未达到第一预设值T₁，即当T＜T₁时，保持空调关闭，r＝0；若当前室内温度T上升达到第一预设值T₁，即当T≥T₁时，通过时间序列预测模型预测下一时间窗口t_u的第一温度序列，并根据第一温度序列中的最高温度T_h1与第二预设值T₂的大小关系来判断是否开启空调。具体地，若T_h1≥T₂＝T_a-u，则开启空调，r＝1，若T_h1＜T₂＝T_a-u，则保持空调关闭，r＝0。其中，t_u为空调开启时间窗口，与空调降温效应滞后相关。

此外，本实施例在T_h1＜T₂＝T_a-u时，还将第一预设值T₁更新为T_h1，实现对温控上下限的动态修改，在保证节能的同时，避免了对空调进行高频次的启停，提高了空调的运行效果和使用寿命。

本实施例中，通过时间序列预测模型预测下一时间窗口t_u的第一温度序列，具体包括：

获取当前时间信息以及基站机房的当前室外温度和当前设备负载，将所述当前室内温度、当前时间信息、当前室外温度、当前设备负载和下一时间窗口t_u对应的时间信息输入至所述时间序列预测模型中，得到下一时间窗口t_u的第一温度序列。

步骤4、判断当前室内温度T是否小于或等于第三预设值T₃，若否，则保持空调开启，若是，则通过所述时间序列预测模型预测当空调关闭后下一时间窗口t_d的第二温度序列，并判断所述第二温度序列中的最高温度T_h2是否大于或等于第二预设值T₂，若是，则保持空调开启，否则，关闭空调，所述第三预设值T₃小于第二预设值T₂。

具体而言，在空调处于开启状态时，若当前室内温度T未下降至第三预设值T₃，即当T＞T₃时，保持空调开启，r＝1；若当前室内温度T下降至第三预设值T₃，即当T≤T₃时，通过时间序列预测模型预测当空调关闭后下一时间窗口t_d的第二温度序列，并根据第二温度序列中的最高温度T_h2与第二预设值T₂的大小关系来判断是否关闭空调。具体地，若T_h2≥T₂＝T_a-u，则保持空调开启，r＝1，若T_h2＜T₂＝T_a-u，则关闭空调，r＝0。其中，t_d为空调节能时间窗口，与空调启停数相关。

综上所述，本实施例通过历史数据创建时间序列预测模型，并根据当前的室内温度和预测得到的下一时间窗口的温度数据来控制空调的启停，提高了空调的运行效果。并且本实施例还通过动态设定温控上下限，在保证节能的同时，不会对空调设备做高频次启停，提高了空调的使用寿命。

基于上述技术方案，本实施例还提出一种基于时间序列预测的空调控制系统，应用于基站机房，如图2所示，包括：

创建模块，用于创建用于预测室内温度的时间序列预测模型；

获取模块，用于实时获取当前室内温度T以及基站机房的空调的开关状态；

控制模块，用于在空调处于关闭状态时，判断当前室内温度T是否大于或等于第一预设值T₁，若否，则保持空调关闭，若是，则通过所述时间序列预测模型预测下一时间窗口t_u的第一温度序列，并判断所述第一温度序列中的最高温度T_h1是否大于或等于第二预设值T₂，若是，则开启空调，否则，保持空调关闭，所述第一预设值T₁小于第二预设值T₂；以及

在空调处于开启状态时，判断当前室内温度T是否小于或等于第三预设值T₃，若否，则保持空调开启，若是，则通过所述时间序列预测模型预测当空调关闭后下一时间窗口t_d的第二温度序列，并判断所述第二温度序列中的最高温度T_h2是否大于或等于第二预设值T₂，若是，则保持空调开启，否则，关闭空调，所述第三预设值T₃小于第二预设值T₂。

可以理解，由于本发明实施例所述基于时间序列预测的空调控制系统是用于实现实施例所述基于时间序列预测的空调控制方法的系统，对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的较为简单，相关之处参见方法的部分说明即可。

Claims (8)

1.基于时间序列预测的空调控制方法，应用于基站机房，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、创建用于预测室内温度的时间序列预测模型；

步骤2、实时获取当前室内温度以及基站机房的空调的开关状态，若空调处于关闭状态，则进入步骤3，若空调处于开启状态，则进入步骤4；

步骤3、判断当前室内温度是否大于或等于第一预设值，若否，则保持空调关闭，若是，则通过所述时间序列预测模型预测下一时间窗口的第一温度序列，并判断所述第一温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则开启空调，否则，保持空调关闭，所述第一预设值小于第二预设值；

步骤3还包括：若所述第一温度序列中的最高温度小于第二预设值，则将所述第一预设值更新为第一温度序列中的最高温度；

步骤4、判断当前室内温度是否小于或等于第三预设值，若否，则保持空调开启，若是，则通过所述时间序列预测模型预测当空调关闭后下一时间窗口的第二温度序列，并判断所述第二温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则保持空调开启，否则，关闭空调，所述第三预设值小于第二预设值。

2.如权利要求1所述的基于时间序列预测的空调控制方法，其特征在于，所述创建用于预测室内温度的时间序列预测模型，具体包括：

获取基于时间序列的历史数据，根据所述历史数据训练用于预测室内温度的时间序列预测模型，所述历史数据至少包括基站机房的室内温度、室外温度和设备负载。

3.如权利要求2所述的基于时间序列预测的空调控制方法，其特征在于，通过所述时间序列预测模型预测下一时间窗口的第一温度序列或第二温度序列，具体包括：

获取当前时间信息以及基站机房的当前室外温度和当前设备负载，将所述当前室内温度、当前时间信息、当前室外温度、当前设备负载和下一时间窗口对应的时间信息输入至所述时间序列预测模型中，得到下一时间窗口的第一温度序列或第二温度序列。

4.如权利要求1所述的基于时间序列预测的空调控制方法，其特征在于，所述第二预设值根据基站机房的警示温度确定，所述警示温度根据基站效率确定。

5.如权利要求4所述的基于时间序列预测的空调控制方法，其特征在于，该方法还包括：

若空调处于关闭状态，并且所述当前室内温度大于或等于基站机房的警示温度，则开启空调，同时产生报警信号并记录报警信息。

6.基于时间序列预测的空调控制系统，应用于基站机房，其特征在于，包括：

创建模块，用于创建用于预测室内温度的时间序列预测模型；

获取模块，用于实时获取当前室内温度以及基站机房的空调的开关状态；

控制模块，用于在空调处于关闭状态时，判断当前室内温度是否大于或等于第一预设值，若否，则保持空调关闭，若是，则通过所述时间序列预测模型预测下一时间窗口的第一温度序列，并判断所述第一温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则开启空调，否则，保持空调关闭，所述第一预设值小于第二预设值；以及

在空调处于开启状态时，判断当前室内温度是否小于或等于第三预设值，若否，则保持空调开启，若是，则通过所述时间序列预测模型预测当空调关闭后下一时间窗口的第二温度序列，并判断所述第二温度序列中的最高温度是否大于或等于第二预设值，若是，则保持空调开启，否则，关闭空调，所述第三预设值小于第二预设值；

所述控制模块还用于：若所述第一温度序列中的最高温度小于第二预设值，则将所述第一预设值更新为第一温度序列中的最高温度。

7.如权利要求6所述的基于时间序列预测的空调控制系统，其特征在于，所述创建用于预测室内温度的时间序列预测模型，具体包括：

获取基于时间序列的历史数据，根据所述历史数据训练用于预测室内温度的时间序列预测模型，所述历史数据至少包括基站机房的室内温度、室外温度和设备负载。

8.如权利要求7所述的基于时间序列预测的空调控制系统，其特征在于，所述通过时间序列预测模型预测下一时间窗口的第一温度序列或第二温度序列，具体包括：

获取当前时间信息以及基站机房的当前室外温度和当前设备负载，将所述当前室内温度、当前时间信息、当前室外温度、当前设备负载和下一时间窗口对应的时间信息输入至所述时间序列预测模型中，得到下一时间窗口的第一温度序列或第二温度序列。

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