基于需求响应与能效控制的通用控制方法
【专利摘要】本方法涉及一种基于需求响应与能效控制的通用控制方法，应用于现场控制终端与现场被控制系统的所述控制方法包括：接收控制命令，根据控制协议对控制命令进行解析；获取控制动作，生成控制信号；通过控制信号驱动用能设备执行控制动作。通过该方法有效提高了用能设备实施需求响应及能效控制的可靠性和稳定性。
【专利说明】
基于需求响应与能效控制的通用控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及需求响应以及能效控制领域，具体涉及基于需求响应与能效控制的通 用控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着国家节能法规及标准的不断完善，国外先进节能理念及方法的引进，在国内 各用能单位开展节能项目以及由电网公司组织实施需求响应已成为当前工程及科研领域 的热点。
[0003] 目前，在社会各领域，能够自动支持需求响应与能效控制的用能设备或系统非常 少，即便是可以支持需求响应与能效控制的用能设备或系统，针对这些用能设备或系统所 使用的控制协议，由于各用能设备或系统的生成厂家不同，控制协议也多种多样。在对这些 用能设备或系统实施需求响应控制或能效控制时，需要在这些用能设备或系统前端放置转 换器或适配器进行转换，以满足用能设备或系统实施需求响应或能效控制。
【发明内容】
[0004] 为了实现上述需求，本发明提出一种基于需求响应与能效控制的通用控制方法， 将主站发来的统一控制命令转换为与用能设备相对应的控制命令，从而实现对相应用能设 备或系统实施需求响应及能效控制的目的。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] -种基于需求响应与能效控制的通用控制方法，应用于现场控制终端与现场被控 制系统的所述控制方法包括:接收控制命令，根据控制协议对控制命令进行解析;获取控制 动作，生成控制信号;通过控制信号驱动用能设备执行控制动作。
[0007] 优选的，所述终端通过通信网络接收能效控制主站的控制策略，通过终端处理器 执行控制策略，生成控制命令;所述控制命令的产生基于本发明所述控制协议。
[0008] 优选的，所述控制命令可以通过有线或者无线方式传输至需要进行需求响应控制 或者能效控制的所述用能设备，用能设备接收控制命令后，按照控制协议对所述控制命令 进行解析，获取控制动作，由所述用能设备执行所述控制动作。
[0009] 优选的，基于用能设备中进行解析的约束条件包括，所述需要所述用能设备的主 控制器支持驱动程序的安装，所述用能设备接受所述终端的控制；
[0010] 支持基于所述控制协议编制的所述驱动程序。
[0011]优选的，所述用能设备在安装所述驱动程序后，具备将所述控制命令进行解析的 能力，对所述控制命令解析后得到控制命令内的控制动作;所述用能设备的主控制器执行 控制动作，根据所述控制动作的执行产生控制信号，所述控制信号驱动用能设备的相应控 制单元产生控制动作。
[0012]优选的，所述解析具体包括:控制命令从所述终端传输至所述用能设备可以采用 有线或无线方式；
[0013] 在所述用能设备中控制命令经所述控制协议进行解析后，执行所述控制命令中的 控制动作。
[0014] 进一步地，所述控制协议对于所述用能设备进行需求响应控制或者能效控制时， 其功能包括:开关控制、开合度控制、温度控制、湿度控制和转速控制;其中，
[0015]所述控制功能包括属性单元;所述属性模块，用于定义控制功能模块的控制方式 和控制幅度。
[0016] 优选的，所述属性模块分别对有级/无级、最小刻度、度数、调节上限值、调节下限 值和目标幅度进行规定;其中，
[0017] 所述有级/无级，是指对用能设备的控制进行有级方式与无级方式的规定；
[0018] 所述最小刻度，是指对所述用能设备进行控制时，需要规定有级控制的最小刻度， 也就是最小控制单位；
[0019] 所述度数，是指对所述用能设备进行控制时，需要规定有级控制的控制量;所述调 节上限值与调节下限值是指对所述用能设备进行控制时，需要规定有级控制与无级控制的 最大程度；
[0020] 所述目标幅度，是指对用能设备进行无级控制时，需要规定控制的目标幅度值。 [0021 ] 进一步地，所述控制功能还包括锁定单元和加密单元；
[0022] 所述锁定单元，针对不用能设备中，所有不接受需求响应或者能效控制主站对自 身所属用能设备进行控制的情况，通过用能设备的所有者向所述用能设备发出携带锁定属 性的控制命令。
[0023] 所述加密单元，用于防止非法用户对于所述控制命令的非法解析，以及防止所述 非法用户通过所述非法解析获取所述控制协议以达到对所述用能设备的非法控制目的。
【附图说明】
[0024] 图1为需求响应或能效控制方法流程图；
[0025]图2为控制协议解析方法流程图；
[0026] 图3为封装控制命令的协议帧格式示意图。
[0027] 与最接近的现有技术相比，本发明所达到的效果是：
[0028] 1.利用本发明所述的控制协议能够统一对用能设备的控制方式，无论是现有的还 是未来的用能设备;针对现有用能设备或系统，可以在其前端安装相应的具有通信功能的 控制终端达到对用能设备或系统的控制目的；对于未来的用能设备或系统，只需要按照本 发明的控制协议将控制命令通过通信网络传输至用能设备或系统，用能设备或系统即可按 照本发明的控制协议对控制命令进行解析，从而执行控制命令，产生控制动作；
[0029] 2.本发明的控制协议在达到了对现有以及老旧用能设备或系统升级改造目的的 同时，对于统一并指导未来具备通信功能的智能型用能设备或系统的控制协议标准的制定 具有重要意义；
[0030] 3.本发明的控制协议仅在应用层对所要进行的控制功能进行封装，可以在各种网 络体系结构下使用；
[0031] 4.本发明的控制协议具有加密措施，可以保证控制命令在传输过程中被窃取后不 被破译，具有较高的安全性，杜绝了非法用户进入控制系统并对用能设备或系统实施控制。
【具体实施方式】：
[0032] 本发明为一种基于需求响应与能效控制的控制协议，所述控制协议基于需求响应 或能效控制领域，主要应用于本领域的现场控制终端与现场被控制设备或系统，其中所述 现场控制终端为需求响应或者能效控制终端（以下简称终端），所述现场被控制设备或系统 为用能设备或系统。
[0033] 如图1所示，所述终端通过通信网络接收需求响应或者能效控制主站的控制策略， 所述终端内部处理器执行控制策略，产生控制命令，所述控制命令的产生基于本发明所述 控制协议。基于本发明所述控制方法及协议产生的所述控制命令可以通过有线或者无线方 式传输至需要进行需求响应控制或者能效控制的所述用能设备或系统，所述用能设备或系 统接收所述控制命令，按照所述控制协议对所述控制命令进行解析，得到控制动作，由所述 用能设备或系统执行所述控制动作。
[0034] 所述控制协议在所述用能设备或系统中进行解析，需要所述用能设备或系统的主 控制器支持驱动程序的安装，所述用能设备或系统接受所述终端的控制，必须支持基于所 述控制协议编制的所述驱动程序。所述用能设备或系统在安装所述驱动程序后，就具备了 将所述控制命令进行解析的能力，对所述控制命令解析后得到控制命令内的控制动作，所 述用能设备或系统的主控制器执行控制动作，根据所述控制动作的执行产生控制信号，所 述控制信号驱动用能设备或系统的相应控制单元产生控制动作，如图2所示。
[0035] 所述解析指应用层的解析，所述控制命令从所述终端传输至所述用能设备或系统 可以采用有线或无线方式，使用的通信协议多样，本发明不对所述终端与所述用能设备或 系统之间的所述通信协议进行规定。协议描述了一种在应用层封装控制命令的协议帧格 式，一个协议帧包含地址域、控制功能码、数据域、差错校验四部分，如图3所示。
[0036]地址域长度为16字节，可以无穷尽列举所有地址，与IPV6地址具有同样长度，控制 功能码长度为2字节，数据域为16字节，目前使用8字节，其余8字节预留。各控制功能码的码 字及码字所对应的控制功能如表1所示。
[0037] 表1:控制功能码字表
[0040]如表2所示，从属性1至属性7,各属性所代表的意义不同，占用的比特位数也就不 同，每个属性所对应的具体值根据各属性所对应的比特位的不同组合而定。
[0041 ]表2:数据域比特位分配表
[0044] 如图1所示，本发明仅针对在所述终端中所述控制策略按照本发明所述控制协议 生成所述控制命令，在所述用能设备或系统中所述控制命令按照本发明所述控制协议解 析，执行所述控制命令中的所述控制动作。
[0045] 所述控制协议对于所述用能设备或系统进行需求响应控制或者能效控制时，主要 涉及以下几种主要控制功能:开关控制、开合度控制、温度控制、湿度控制、转速控制等。按 照所述用能设备或系统所具备的所述控制功能对所述用能设备或系统进行分类，有利于简 化本发明所述控制协议并增强所述控制协议的扩展性。如表2所示，所述用能设备或系统分 为开关控制类、开合度控制类、温度控制类、湿度控制类、转速控制类等。所述控制功能具有 属性，所述属性用于对所述控制功能进行控制方式与控制幅度等方面的限定。对于表1、表2 中省略的控制功能、属性，在所述控制协议中预留一定的域及字节用于所述控制协议的扩 展。表2中对于所述用能设备或系统的分类将随着所述控制协议的扩展不断更新。
[0046] 所述属性主要包括有级/无级、最小刻度(有级）、度数(有级）、调节上限值、调节下 限值、目标幅度(无级)等。所述有级/无级指对用能设备或系统的控制进行有级方式与无级 方式的规定;所述最小刻度(有级）是指对所述用能设备或系统进行控制时，需要规定有级 控制的最小刻度，也就是最小控制单位，比如温度控制中的1摄氏度;所述度数(有级）是指 对所述用能设备或系统进行控制时，需要规定有级控制的控制量，比如温度控制中以1摄氏 度作为最小刻度时，规定度数(有级)为2,那么就是对温度进行2摄氏度的调节控制;所述调 节上限值与调节下限值是指对所述用能设备或系统进行控制时，需要规定有级控制与无级 控制的最大程度，比如对温度进行有级控制时，对用能设备或系统所能达到的最高温度与 最低温度进行规定，当对温度进行无级控制时，对用能设备或系统所能达到的最高温度幅 度与最低温度幅度（100%~〇%)进行规定;所述目标幅度(无级)是指对用能设备或系统进 行无级控制时，需要规定控制的目标幅度值，比如将温度调节到45% ;如表3所示。
[0047]表1:控制功能及所属属性总结表
[0050] 注:一一代表"无"；
[0051]……代表"控制功能"与"属性"可以继续列举。
[0052]表2:用能设备或系统分类及举例总结表
[0055]注:……代表"用能设备或系统分类"与"举例"可以继续列举 [0056] 表3:属性总结表
[0058]所述控制协议还需具备一种控制功能，即锁定功能。所述锁定功能主要用于用能 设备或系统的所有者不希望接受需求响应或者能效控制主站对自己所属用能设备或系统 进行控制的情形，所述用能设备或系统的所有者向所述用能设备或系统发出锁定功能的控 制命令。所述用能设备或系统在执行锁定功能时，将对用能设备或系统所接收的来自所述 需求响应或者能效控制主站的控制命令做抛弃处理。直至所述用能设备或系统接收到其所 有者发来的解除锁定功能的命令，所述用能设备或系统才会正常接收来自所述需求响应或 者能效控制主站的所述控制命令。
[0059]所述用能设备或系统接收所述控制命令后，应对控制命令的发出方，即所述终端 或所述用能设备或系统的所有者进行响应，以便所述控制命令的发出方知道所述控制命令 被所述用能设备或系统正确接收与否。如果所述控制命令被所述用能设备或系统正确接 收，所述控制命令的发出方将准备后续命令的发送或不做处理;如果所述控制命令没有被 所述用能设备或系统正确接收，则所述控制命令的发出方将继续发送未被正确接收的控制 命令，直至所述用能设备或系统正确接收或其他处理开始。
[0060] 所述控制协议具有加密措施，防止非法用户对于所述控制命令的非法解析，以及 防止所述非法用户通过所述非法解析获取所述控制协议以达到对所述用能设备或系统的 非法控制目的。
[0061] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何 修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种基于需求响应与能效控制的通用控制方法，其特征在于，应用于现场控制终端 与现场被控制系统的所述控制方法包括:接收控制命令，根据控制协议对控制命令进行解 析;获取控制动作，生成控制信号;通过控制信号驱动用能设备执行控制动作。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括:所述终端通过通信网络接收能效控制 主站的控制策略，通过终端处理器执行控制策略，生成控制命令;所述控制命令的产生基于 本发明所述控制协议。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制命令可以通过有线或者无线方式传 输至需要进行需求响应控制或者能效控制的所述用能设备，用能设备接收控制命令后，按 照控制协议对所述控制命令进行解析，获取控制动作，由所述用能设备执行所述控制动作。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于用能设备中进行解析的约束条件包括， 所述需要所述用能设备的主控制器支持驱动程序的安装，所述用能设备接受所述终端的控 制； 支持基于所述控制协议编制的所述驱动程序。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用能设备在安装所述驱动程序后，具备 将所述控制命令进行解析的能力，对所述控制命令解析后得到控制命令内的控制动作;所 述用能设备的主控制器执行控制动作，根据所述控制动作的执行产生控制信号，所述控制 信号驱动用能设备的相应控制单元产生控制动作。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解析具体包括:控制命令从所述终端传 输至所述用能设备可以采用有线或无线方式； 在所述用能设备中控制命令经所述控制协议进行解析后，执行所述控制命令中的控制 动作。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制协议对于所述用能设备进行需求响 应控制或者能效控制时，其功能包括:开关控制、开合度控制、温度控制、湿度控制和转速控 制;其中， 所述控制功能包括属性单元;所述属性模块，用于定义控制功能模块的控制方式和控 制幅度。8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述属性模块分别对有级/无级、最小刻度、 度数、调节上限值、调节下限值和目标幅度进行规定;其中， 所述有级/无级，是指对用能设备的控制进行有级方式与无级方式的规定； 所述最小刻度，是指对所述用能设备进行控制时，需要规定有级控制的最小刻度，也就 是最小控制单位； 所述度数，是指对所述用能设备进行控制时，需要规定有级控制的控制量;所述调节上 限值与调节下限值是指对所述用能设备进行控制时，需要规定有级控制与无级控制的最大 程度； 所述目标幅度，是指对用能设备进行无级控制时，需要规定控制的目标幅度值。9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制功能还包括锁定单元和加密单元； 所述锁定单元，针对不用能设备中，所有不接受需求响应或者能效控制主站对自身所 属用能设备进行控制的情况，通过用能设备的所有者向所述用能设备发出携带锁定属性的 控制命令。 所述加密单元，用于防止非法用户对于所述控制命令的非法解析，以及防止所述非法 用户通过所述非法解析获取所述控制协议以达到对所述用能设备的非法控制目的。
【文档编号】G05D27/02GK105912056SQ201610404893
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】孙明峰, 赵治文, 宋绪明, 陈宋宋, 赵健, 赵健一, 李德智, 郑君, 马聪聪, 李文婧, 段培冬, 何子亨, 贾孟扬, 朱栋
【申请人】国家电网（上海）智能电网研发投资有限公司, 国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网江苏省电力公司经济技术研究院