自动化需求响应系统
2020-01-15

自动化需求响应系统

一种用于减少具有楼宇自动化系统的设施中的电负荷的系统和方法,其包括首先在自动化需求响应客户端处接收来自自动化需求响应服务器的需求响应事件的信息。在接收到新的需求响应事件后,系统确定在需求响应事件期间要被控制的楼宇自动化系统的多个设备。接下来,系统为多个设备准备在需求响应事件期间的控制行为的调度方案。然后,系统将控制消息发送给楼宇自动化系统,以根据针对需求响应事件的控制行为的调度方案来执行对多个设备的控制行为。

现在参照图13A至图13D,提供了表示由ADR应用100执行以对DR事件的BAS点控制行为进行调度的处理的流程图。参照图13A,ADR应用100的模型库的逻辑1310开始于针对新的DR事件轮询DRAS14(步骤1312)。在步骤1314中,ADR应用100确定是否可从DRAS14获得新的DR事件消息99。如果不可获得新的信息,则ADR客户端18的ADR应用100在再次如在步骤1312中指出的那样轮询DRAS14前等待I分钟(步骤1316)。然而,在步骤1314中确定可获得有关新的DR事件的消息,则ADR应用100接收并读取或解析该新的DR事件消息99(步骤1318)。接下来在步骤1320中,ADR应用100使ADR客户端18确认利用DRAS14接收到新的DR事件消息。

现在参照图16,在ADR应用100的至少一种实施方式中,向用户提供包括与ADR客户端18相关联的楼宇600或设施的图形表示的图形用户界面。图形表示还包括楼宇600中的所有的能耗点644以及与楼宇相关联的任何能量产生点646的表示。此外,图形用户界面被配置成向用户提供对每个DR事件的需求响应报告。每个需求响应报告包括与选择的DR事件相关的数据,其包括DR事件期间总楼宇需求1602、DR事件期间实际能量产生1604、DR事件期间净楼宇需求1606、DR事件期间期望需求1608、DR事件的目标需求减少1610以及DR事件期间实际的减少1612。可以使用各个显示方法中任一种显示方法将需求响应报告信息提供给终端用户。在图16的示例中,使用刻度盘1620将需求响应报告信息提供给用户。每个刻度盘1620包括指示测量的数据在可接受的的范围内的绿色部分以及指示测量的数据在可接受的的范围外的红色部分。刻度盘1620不仅快速并容易地传送信息,而且还为用户提供有意思的视觉显示,使得用户能够容易地确定对特定DR事件楼宇的响应是否可接受。

图中的组件不必成比例,而是将重点放在说明本发明的原理上。在图中,贯穿不同视图,相同的附图标记指示相对应的部分。

背景技术

ADR应用数据日志

在图13B中示出了示出ADR应用100的调度器116的总体操作的流程图。最初,调度器116读取接收的DR消息99的DR事件信息并且确定在其中应当发生与DR事件相关的点控制行为的DR控制时段。接下来,在步骤1344,调度器选择DR控制时段中的一个DR控制时段,并且然后针对选择的DR控制时段选择点控制行为。如先前参照图7和图9所述的那样,ADR应用100使得用户或楼宇经营者能够经由ADR客户端18的ADR客户端用户接口160预先限定这些点控制行为。在针对特定的DR控制时段选择出点控制行为中的一个点控制行为后,接下来调度器将选择的点控制行为添加到特定DR事件的调度方案。调度方案包括:针对DR事件要被控制的所有点的顺序列表(例如,要被控制的温度调节装置)、开始对点进行控制的时间或改变对点进行控制的时间(例如,在下午8:00开始对温度调节装置进行控制)、点控制行为的值(例如,温度调节装置的新温度)、命令点的命令优先级以及撤回对点进行控制的时间(例如,在下午8:30结束对温度调节装置进行控制)。接下来在步骤1350中,ADR应用100的调度器116确定针对DR控制时段是否所有点控制行为都已经添加到调度方案。如果并非所有的点控制行为都已经被添加,则调度器116返回到步骤1346并且针对选择的DR控制时段选择另一点控制行为。如果所有的点控制行为都已经被选择,则调度器116在步骤1352处继续处理并且确定针对DR事件是否所有的DR控制时段都已经被处理。如果并非所有的DR控制时段都已经被处理,则调度器返回到步骤1344并且选择针对其的点控制行为将被调度的下一DR控制时段。如果所有的DR控制时段都已经被处理,该DR事件的所有的点控制行为都已经添加到调度方案,则控制器116在图13C中示出的步骤1354处继续处理。

在输入在DR事件期间要被控制的BAS点44的上述信息后,ADR客户端用户接口160使得用户能够使用在画面900上呈现的“添加行”按钮920添加用于相同BAS点或附加点的附加点控制行为。如果在DR事件期间、DR事件开始前或DR事件后在不同的模式中要对相同的BAS点进行不同控制,则可以预期用于该点的附加控制行为。此外,如果用户想要移除先前输入的某些点控制行为,则用户可以通过ADR客户端用户接口160选择在画面900上呈现的“删除行”按钮922。因此,用户可以随着时间的推移经由ADR客户端用户接口160对DR事件的点控制行为进行修改。

根据本公开内容的一种实施方式,提供了一种用于减少具有楼宇自动化系统的设施中的电负荷的方法。该方法包括:接收用于需求响应事件的信息并且然后确定在需求响应事件期间要被控制的楼宇自动化系统的多个设备。该方法还包括准备在需求响应事件期间针对多个设备的控制行为的调度方案。此外,该方法还包括向楼宇自动化系统发送控制消息,以根据针对需求响应事件的控制行为的调度方案来执行针对多个设备的控制行为。

ADR应用100的被许可的用户可以是包括楼宇自动化系统22的工业设施、商业设施或住宅设施的所有者或经营者。例如,图6示出了具有多个楼层示例性办公楼600或其它楼宇自动化“区域”,并且楼宇自动化系统622被配置成控制多个楼宇控制系统610以及每个区域中的相关设备。楼宇控制设备和系统包括楼宇环境控制系统,诸如HVAC系统624和相关设备以及照明系统626和相关设备。控制系统和设备还可以包括与楼宇内的环境不相关的其它能耗设备,诸如汽车充电站628、电话和便携式设备充电器、冰箱、烤箱、电视机、计算机等。楼宇自动化系统622还可以被配置成控制各种安全系统,诸如火警系统或防盗系统。如果办公楼包括任何工业能力,则楼宇自动化系统还可以被配置成对楼宇600内使用的各个工业机器的电力进行控制。术语“点”可以用来指由楼宇自动化系统控制的特定设备或系统,或指这种设备或系统的输入或输出。

在电子表格的第二列704中,楼宇经营者确定在本示例中,在“中等”DR模式或DR事件的情况下,通过操纵楼宇自动化系统中的某些点,可以使得电力消耗减少200KW以上。具体地,在楼宇经营者确定发生了“中等”DR事件或DR模式的情况下,通过将楼宇中的温度增加3度、将楼宇中的灯调暗20%以及停止对所有汽车充电,楼宇可以减少325KW的电力消耗。在DR事件起始时间之前(或,可替代地,在DR模式起始时间之前)开始向温度增加、灯变暗以及停止汽车充电的转变,以便使得系统能够逐渐达到新的运行状态并且避免容易被人察觉的突然变化。例如,可以在DR事件起始时间前一个小时时开始使得温度将降低3度,并且可以在DR事件起始时间前5至10分钟时开始将灯调暗。这些行为导致冷却负荷降低10%以上并且照明负荷降低约20%。

如先前所述的那样,可以在特定激活模式前、特定激活模式期间或特定激活模式后调度点控制行为。在图11中,可以看出后“高等”模式时段1132与“中等”模式1140的激活时段重叠,并且因此在由用户在后“高等”模式时段1132和“中等”模式1140内限定的行为之间可能存在一些调度冲突。因此,为了避免冲突,ADR客户端18基于针对相应的事件在其中行为被调度而发生的时间段将优先级分配给每个点控制行为。

虽然DRAS14或ADR客户端16均可以包括全尺寸的个人计算机,但应理解,该系统和方法还可以与能够通过网络(诸如因特网)与服务器无线地交换数据的移动设备结合使用。在任何情况下,DR服务器14和ADR客户端18被配置用于使电力公共设施公司和每个终端用户遵守标准需求响应通信协议(诸如OpenADR)。此外,虽然DRAS14和ADR客户端18在图1的实施方式中被示出为位于公共电力公司12或客户站点16的经营场所处,但应认识到,在其它实施方式中,DRAS14和ADR客户端18可以位于距公共电力公司12和客户站点16的经营场所很远的位置处。在这种实施方式中,DRAS14和ADR客户端18通常被配置成经由通信网络20与公共电力公司站点12或客户站点16处的其它计算机或设备进行通信。

为了便于理解列908中的时间基准和列910中的偏移时间,参照图11A的示例DR事件。本示例性DR事件1110(与DR事件消息99一致)包括两个或更多个DR命令,每个DR命令均具有关联的激活时段1130和激活时段1140。如在先前的段落中所述的那样,事件可以与多个不同的时段相关联。这些时段可以包括激活前事件时段1120(8卩,紧接在DR事件开始前的时间段)、包括一个或更多个DR模式的激活事件时段1130(8卩,针对在DR事件期间发生一个或更多个激活模式(诸如模式1130和模式1140)的DR事件的实际时间段)以及激活后事件时段1150(8卩,紧接在DR事件结束后的时间段)。此外,DR事件的每个DR模式还可以包括前模式时段(例如,可以与激活前时段1120相同或不同的时段1121)和后模式时段(例如,可以与激活后事件时段1150相同或不同的时段1132或时段1151)。在DR事件1110内的不同的时段和不同的模式期间,可以由ADR客户端应用100控ffjijBAS点44以采取不同的控制行为。因此,可以以如下方式对点进行控制:在与DR模式相关联的前事件时段1120期间以一种方式而不管该DR模式是不是针对DR事件指定的第一DR模式、在DR事件的一种DR模式的前模式时段1121期间以另一种方式、在DR事件的一种模式1130的激活时段期间以又一种方式、在DR事件的一种模式1130的后模式时段1132期间以又一种方式、在DR事件的另一模式1140的激活时段期间的以再一种方式以及在与其它DR模式相关而不管该DR模式是不是为DR事件指定的最后模式的后事件时段1150期间以再一种方式。因此,如上参照图9A所述的那样,用户可以选择与列912中的点控制行为相关联的时间段。各个选项在图1lA中表示如下:(i)在DR模式开始时控制点(例如,图1IA中的前“高等”DR模式时段1121);(ii)当DR模式激活时控制点(例如,图11A中的“高等”DR模式时段1130或“中等”DR模式时段1140);(iii)在DR模式结束后控制点(例如,图11中的后“高等”模式时段1132或后“中等”DR模式时段1151);(iv)在DR事件开始时控制点(例如,图1IA中的前DR事件时段1120,其在图1IA中示出为与“高等”DR模式1130相关联但是前DR事件时段还可以与相同点的“中等”DR模式1140相关联)以及(V)在DR事件结束时控制点(例如,图11A中的后DR事件时段1150,其在图11A中示出为与“中等”DR模式相关联的但是后DR事件时段还可以与相同点的“高等”DR模式相关联)。

尽管以往的需求响应系统有助于减少高需求时段期间的能耗,但改进这些系统将是有利的。具体地,提供如下的需求响应系统将是有利的,该需求响应系统基于用于响应于DR消息的用户配置策略来自动并且高效地减少各种DR事件期间内设施的电能消耗。

自动化需求响应系统

一种用于减少具有楼宇自动化系统的设施中的电负荷的系统和方法,其包括首先在自动化需求响应客户端处接收来自自动化需求响应服务器的需求响应事件的信息。在接收到新的需求响应事件后,系统确定在需求响应事件期间要被控制的楼宇自动化系统的多个设备。接下来,系统为多个设备准备在需求响应事件期间的控制行为的调度方案。然后,系统将控制消息发送给楼宇自动化系统,以根据针对需求响应事件的控制行为的调度方案来执行对多个设备的控制行为。

现在参照图5和图15,ADR应用100的日志部件124向用户提供由ADR客户端18所采取的所有行为的日志表1500。这使得操作者能够验证并浏览ADR应用100的活动以及错误检测。在ADR应用100中存在错误的情况下,日志表1500提供可以用于帮助确定ADR客户端18中的错误源的有价值的信息。在图15的示例中,日志表1500包括所采取的行为的数字列表1502、每个行为的类型1504、行为的时间戳1506、行为的类别1508以及行为的总体描述1510ο

ADR客户端18的存储器52包括可以由处理器50执行的各种程序。特别地,存储器52包括BAS控制器程序54,BAS控制器程序54被配置成向BAS22的区域面板42发送指令以便控制并且监测BAS22的各种设备44。在一个实施方式中,BAS控制器程序54可以由从SiemensIndustry,Inc.(西门子工业股份有限公司)可买到的APOGEE(注册商标)INSIGHTBAS控制软件提供,或由其它BAS控制软件提供。

继续图8中示出的示例,用户在列814中向ADR客户端应用1O标识点所驻留的楼宇自动化系统的网络。接着,在列816中,用户向ADR客户端应用100标识设备ID或网络地址。在列818中,用户将值类型分配给指定的点。值类型可以选自与列818相关联的下拉菜单。示例性的值类型可以是模拟值、二进制值或多态值。例如,行830中的风扇速度设置可以是指示其可以为各种数值中的任一数值的模拟值。作为另一示例,行834中的喷泉栗可以是用于指示该栗开启还是关闭的二进制值。

再次参照图9A,用户还输入与列912中的点控制行为相关联的值。ADR应用100使用该值向BAS区域面板42提供控制信号,使得根据该值对标识的点进行控制(S卩,点控制行为)。作为示例,行916中的值“80”指示在“中等”模式的激活时间段期间风扇的速度应当设定为最大值的80%。类似地,行918中的“撤回”值指示在完成DR事件后风扇速度应当返回到正常运行状态。

在电子表格的第二列704中,楼宇经营者确定在本示例中,在“中等”DR模式或DR事件的情况下,通过操纵楼宇自动化系统中的某些点,可以使得电力消耗减少200KW以上。具体地,在楼宇经营者确定发生了“中等”DR事件或DR模式的情况下,通过将楼宇中的温度增加3度、将楼宇中的灯调暗20%以及停止对所有汽车充电,楼宇可以减少325KW的电力消耗。在DR事件起始时间之前(或,可替代地,在DR模式起始时间之前)开始向温度增加、灯变暗以及停止汽车充电的转变,以便使得系统能够逐渐达到新的运行状态并且避免容易被人察觉的突然变化。例如,可以在DR事件起始时间前一个小时时开始使得温度将降低3度,并且可以在DR事件起始时间前5至10分钟时开始将灯调暗。这些行为导致冷却负荷降低10%以上并且照明负荷降低约20%。

本文中描述的ADR客户端应用100可以容易地对现有的楼宇自动化系统进行改进。因为ADR客户端应用100可以与BAS控制器54安装在同一工作站上,所以可以容易地在工作站内实现ADR客户端应用100与BAS控制器54之间的通信。BAS控制器54基于与ADR客户端应用100的通信来准备用于控制BAS22的设备的命令。

图2示出了将操作图1的自动化需求响应服务器的公共电力企业与操作自动化需求响应客户端的多个终端用户连接的电网的框图;

附图说明

在另一实施方式中,用户在表810的810列中标识的点名称与相应的BAS22的网络地址命名习惯匹配,使得ADR客户端用户接口160和ADR客户端应用100不需要将相应的点的名称映射到BAS22中相应的点的网络地址和设备类型。在该实施方式中,BAS22可以在BAS22中存储点名称的表,其被控制和/或监测并被映射到BAS22中的点的物理网络位置,以便于与相应的点进行通信。在该实施方式中,用户在列810中向ADR客户端用户接口160指定点名称、在列812中指定对应的点是通知点还是响应点(或“使用类型”)并且在列822中指定该点相对于其它点的优先级等级,使得ADR客户端应用100然后可以基于至少点名称、使用类型以及对应的优先级等级来向对应的点发送控制行为。

图16示出了可以用于辅助图5的ADR客户端应用的图形用户界面画面,其中,该画面提供需求减少事件期间的能耗的报告。

ADR应用配置

图5示出了与楼宇自动化系统的区域面板以及DRAS应用相关联的、图4的ADR客户端应用的架构的功能框图;

以上对自动化需求响应系统的一个或更多个实施方式的详细描述在本文中仅呈现作为示例,而不作为限制。应当认识到,有利的是在本文所述的某些个别的特征和功能可以在不结合本文所述的其它特征和功能的情况下获得。此外,应当认识到,对以上公开的实施方式以及其它的特征和功能或其替代的各个替代、修改、变形或改进,可以预期结合为多种其它不同的实施方式、系统或应用。目前在此无法预见或不能预期的替代、修改、变形或改进可以由本领域技术人员随后进行,其也意在由所附权利所包括。因此,任何所附权利要求的精神和范围不应当限于本文中包含的实施方式的描述。

以上对自动化需求响应系统的一个或更多个实施方式的详细描述在本文中仅呈现作为示例,而不作为限制。应当认识到,有利的是在本文所述的某些个别的特征和功能可以在不结合本文所述的其它特征和功能的情况下获得。此外,应当认识到,对以上公开的实施方式以及其它的特征和功能或其替代的各个替代、修改、变形或改进,可以预期结合为多种其它不同的实施方式、系统或应用。目前在此无法预见或不能预期的替代、修改、变形或改进可以由本领域技术人员随后进行,其也意在由所附权利所包括。因此,任何所附权利要求的精神和范围不应当限于本文中包含的实施方式的描述。

现在参照图4,每个终端用户16包括电连接到和/或通信地连接到楼宇自动化系统22的ADR客户端18ADR客户端18还可以直接地或经由BAS22电连接到和/或通信地连接到电力消耗表40JDR客户端18可以配置有处理器50和存储器52JDR客户端18可以是意在由人来使用的个人计算机或工作站,该个人计算机或工作站被配置用作对BAS22进行专用操作的需求响应接口。在图4示出的实施方式中,ADR客户端18具有通常出现在计算机工作站中的全部内部部件,诸如中央处理单元(CPU)50、包括显示设备62(诸如监测器)和用户输入设备64(诸如鼠标、键盘、触控屏、麦克风、扬声器)的用户接口60、⑶/DVD驱动器(图4中存储器52的部分)以及网络通信接口设备68。在本文所描述的至少一种实施方式中,ADR客户端18由用于执行楼宇自动化系统22的控制程序的该同一计算机工作站提供。在其它实施方式中,用于提供ADR客户端18的工作站可以是经由网络连接到用于执行楼宇自动化系统的控制程序的工作站的独立的工作站。