CN103727639B - 基于本体的中央空调节能***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于本体的中央空调节能***及方法，它可以克服利用综合信息进行节能的不足，该***采集环境信息、设备状态信息、设备能耗信息等存储到***数据库中，然后将数据库中信息映射到中央空调本体，在制定节能规则的基础上，对本体模型进行解析、推理和分析，判断空调的运行工作状态，以此来启停空调***的设备，最终达到节能的目的。它包括建筑物内若干安装有中央空调终端的空间单元，其内设有环境检测模块；同时在建筑物内还设有中央空调机组安装空间，空调机组安装空间内除设有环境检测模块外，还设有空调设备测控模块、设备能耗计量模块、DDC控制器以及监控中心有管理计算机。
Description
技术领域：
本发明涉及一种基于本体的中央空调节能***及方法，属于自动控制、节能技术和计算机应用相结合的领域。
背景技术：
我国处于一个经济快速发展的时期，城市化发展进程逐步加快，为满足人们的工作和生活需求，需要新建大量的建筑，如何实现建筑的可持续发展，为人们创造节能舒适的环境，是建筑行业人员急需解决的重要问题。
随着智能建筑技术的发展，中央空调计算机控制、恒压供水、智能照明等自动化***为建筑物提供了舒适的工作和生活环境，也为建筑用电设备的控制研究提供了有效的手段。其中中央空调***的能源消耗在整个建筑总能耗中占有相当大的比重，如何使中央空调在发挥本身功能的同时又能达到节能的目的，越来越受到人们的关注。
现阶段，对中央空调***的节能主要采用数据的分析形式，而***运行过程中的节能知识、经验无法通过数据进行详细描述，只能以人类可以理解的形式存在，机器无法理解和运算，这样就无法通过计算机实现中央空调***的自动化控制，因此，需要采用一种知识表示方法将***运行的知识、经验以机器可以理解的形式进行表达，来对***进行节能分析，最终达到节能的目的。
OWL是W3C提出的Web本体描述语言，是一项Web标准，能被计算机进行解释，具有很强的语义表达能力，语义信息能在使用不同类型的操作***和应用语言的计算机之间进行交换，是一种通用的数据表示格式。
发明内容：
本发明的目的就是为解决无法将***运行的知识、经验有效地运用到***节能中的问题，提出一种基于本体的中央空调节能***及方法，该***采集环境信息、设备状态信息、设备能耗信息等存储到***数据库中，在总结分析中央空调***的基础上，提出了以设备、环境、状态、状态值、能耗等为顶层概念的中央空调本体，通过将数据库中的信息映射到该本体模型，形成一个随***运行数据实时变化的动态模型，利用***运行的知识、经验制定节能规则，根据规则对本体模型进行解析、推理和分析，得出节能优化策略，判断空调的运行工作状态，以此来启停空调***的设备，最终达到节能的目的。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于本体的中央空调节能***，它包括建筑物内若干安装有中央空调终端的空间单元，其内设有环境检测模块；
同时在建筑物内还设有中央空调机组安装空间，空调机组安装空间内除设有环境检测模块外，还设有空调设备测控模块、设备能耗计量模块、DDC控制器以及监控中心有管理计算机；
环境检测模块采集环境信息，各空间单元以及空调机组安装空间的环境监测模块通过总线与DDC控制器通信；
空调设备测控模块采集中央空调机组的状态、参数以及对中央空调机组进行相应的操作；
设备能耗计量模块采集中央空调机组的能耗信息；
DDC控制器还与空调设备测控模块和能耗计量模块进行通信，DDC控制器与管理计算机进行通信；
管理计算机以实时/关系数据库形式对采集的各种数据进行管理，通过本体构建模块建立中央空调本体，中央空调本体利用其内的数据库与本体映射模块将数据库内的数据映射到本体模型中，通过本体解析模块、用户查询模块、本体推理模块、本体应用模块对中央空调本体进行解析、推理、分析和应用，给出节能优化策略，进而实现中央空调***的节能。
所述本体构建模块，根据中央空调机组的特点，在分析需求的基础上，抽取中央空调***的顶层概念，明确中央空调***的结构层次，确定各层的概念以及概念之间的关系，通过Protégé软件将概念、关系，用OWL语言表示出来；另一方面，利用本体映射将现有本体与中央空调本体进行语义关联，达到本体扩充的目的；
所述数据库与本体映射模块，负责将中央空调机组运行的实时/历史数据映射到本体模型中；本体模型中用电设备的属性对应于数据库中相应设备的状态、能耗信息，将数据库中的静态关系表示成随***变化的动态的语义关系；
所述本体解析模块，负责读取和解析本体文件，将以OWL语言表示的本体文件读取到内存中，根据具体的应用目的对本体文件进行解析；
所述用户查询模块，负责读取和解析用户的查询命令；
所述本体推理模块，负责接收解析后的本体文件和查询命令，并执行推理过程；
所述本体应用模块，负责对推理模块推导出来的结果进行解析、修正，以满足用户需求。
所述数据库与本体映射模块，将中央空调机组的状态信息通过BACnet、TCP/IP或RS-485通信网络传递到实时/关系数据库，存储到相应的数据表中；中央空调本体中的实例对象与实际***的对象相对应，这些实例对象的属性要与数据库中的设备信息进行语义映射，这样中央空调***本体就是一个随***运行的动态本体，从而实时表示***的状态。
所述推理模块的推理过程为：
a)判断是否有用户输入，如果有输入，读取用户的输入信息，对其进行解析，得到输入信息的主体、客体以及关系；
b)对上述步骤a)中的主体和客体进行语义标注，使其成为中央空调本体中概念的实例；
c)制定中央空调***的节能规则，通过SWRL进行描述，将实例与属性结合起来组成一个单元，利用逻辑关系将多个单元进行组合，对规则进行扩展与优化；
d)利用推理引擎对本体进行检索与推理，通过API函数将中央空调本体、节能规则以及用户的输入引入，并且将三者进行结合，共同得出中央空调***的能耗水平，给出节能优化策略；
e)对得到的中央空调***的能耗水平和节能优化策略，根据中央空调***的实际运行情况进行修正，形成一套节能控制方案，按照方案及时修正***的运行参数，在保证中央空调机组提供舒适的环境的同时，达到节约能源的目的。
一种基于本体的中央空调节能***的节能方法，
1)***初始化，采集空间单元的温度、湿度、CO2浓度数据，采集中央空调机组的状态信息，这些信息都经过DDC控制器上传到管理计算机；能耗计量模块采集设备的能耗信息、电压、电流，也传递到管理计算机；
2)提取管理计算机数据库中的数据映射到中央空调本体对应的实例的属性，使本体模型与中央空调***实际运行的数据进行结合，成为一个随着***的实时数据变化的动态本体；
3)在步骤2)的基础上，提取设备在运行、停止、待机、故障状态下的能耗信息，判断***是否存在待机能耗和故障能耗，如果不存在，则转步骤2)；反之，则表明***存在待机能耗和故障能耗，判断如果是待机能耗，查找待机设备并将设备关闭，如果是故障能耗，查找故障设备，发出警报并关闭设备，然后转步骤2)，继续对***进行分析；
4)在步骤2)的基础上，提取设备的电压、电流、功率、能耗信息，生成设备的运行信息图形曲线，判断设备的负荷状态，如果设备运行在欠负荷状态，则关闭多余设备，然后转步骤2)；如果设备运行在过负荷状态，则开启备用设备，然后转步骤2)；如果设备运行正常，直接转至步骤2)；
5)在步骤2)的基础上，制定中央空调节能规则，综合考虑季节、温度、湿度、时间信息，对本体按照节能规则进行推理，得到满足舒适度要求的节能策略，对相应的水泵、风机进行启停操作，然后转至步骤2)，继续对***进行分析。
本发明主要利用如下技术：
1.数据采集与处理技术
在该***中，环境检测模块采集温度、湿度、CO2浓度等环境信息，这些信息相对于控制器是一种模拟量输入信号(AI)，信息的采集通过温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器等将环境参数转换成标准的模拟量，通过A/D转换将模拟量转换成数字量，传递到管理计算机进行显示、处理；设备测控模块采集和控制中央空调机组的设备状态，包括水泵、风机、阀门等，设备的状态信息直接接入到控制器的DI端口，而状态控制信号通过控制器的DO端口输出，去驱动继电器改变设备的启/停状态；能耗计量模块采用智能化的仪表，采集中央空调机组设备的能耗以及电能质量等信息，通过ModBus协议将信息传递到管理计算机。
2.通信技术
本***采用了多种通信方式来进行数据的传输，环境检测模块、设备测控模块与DDC控制器之间通过屏蔽电缆传递标准的模拟信号；能耗计量模块具有RS-485接口，通过ModBus协议与管理计算机进行通信，管理计算机提供RS-232接口，需要通过转换模块将RS-485接口转换成RS-232接口；DDC控制器与管理计算机之间通过网线进行连接，采用BACNet协议通信；管理计算机与客户端之间通过TCP/IP协议进行通信，客户端与管理计算机上的中央空调本体进行交互。
3.Web技术
利用Visual Studio 2008进行Web应用程序的开发，建立B/S架构的中央空调监控***，实时显示***的运行情况、设备的能耗信息等；设立用户查询界面，用户查询***的运行情况，显示经过本体推理后的节能策略。
4.基于本体的节能方法
本专利的基于本体的中央空调节能方法，是利用各种传感器采集的环境温度、湿度、CO2浓度等信息，设备测控模块采集的设备启/停、待机等状态信息，能耗计量模块采集的设备能耗信息，进行本体方法的解析、推理和分析，进而得出优化节能策略。
先对采集来的温度、湿度、CO2浓度等环境信息，中央空调***设备的状态参数、能耗信息，进行滤波、归类，保存到数据库中；建立中央空调本体，选取环境、设备、状态、状态值、能耗等五个顶层概念，并对各个顶层概念进行更加细致的划分，使模型能够完全描述中央空调***；将数据库中的信息映射到本体模型中对应的实例的属性，使本体模型与中央空调***实际运行的数据进行结合；将中央空调本体进行解析，用OWL语言进行表示；当用户查询***信息时，本体模型根据用户输入的查询时间、设备类型、设备能耗等信息进行分析，将对应设备的能耗信息利用图形、图表的形式显示出来，用户根据图形曲线，分析***是否处于过负荷或欠负荷，去启/停水泵、风机等空调设备；本体模型综合考虑季节、温度、湿度等环境信息，及时给出***的运行方案，调整水泵、风机等设备的运行台数和运行功率；监测中央空调***内的各种用电设备的能耗信息，通过设备的待机能耗、关机能耗等信息来查找浪费能源的设备，及时调整设备的状态。最终达到中央空调***的节能。
中央空调控制***为中央空调节能提供了条件，其数据信息是节能的基础，在数据的基础上采取切实可行的节能策略，挖掘中央空调的节能潜力，提升空调节能水平，此外人们的经验也是***节能的一个必要条件，通过总结***运行过程中的知识、经验，并在这些知识、经验的基础上进行总结、分析、推理，得出更加优化的节能策略，为此，提出了一种基于本体的节能处理方法。
在计算机与信息科学领域，本体是指一种“形式化的，对于共享概念体系的明确而又详细的说明”。本体描述特定领域之中那些对象类型、概念及其属性和它们之间的相互关系，能够以一种显示、形式化的方式来表达语义，通过对本体的推理可以进行知识的发现。
本发明的有益效果是：一种基于本体的中央空调节能方法，采用本体的表示方法，以中央空调领域内普遍认可的概念、关系、属性、公理等来描述***，综合考虑***内各种节能的相关因素，采用推理的方式得到***的节能优化策略，这是知识工程在中央空调领域内的一次应用，克服了依靠单一的设备及其信息进行节能分析的不足，在原有数据分析的基础上，此节能处理方法可以作为一个补充，充分挖掘中央空调***的节能潜力，节约能源。
附图说明：
图1是中央空调节能***的结构示意图。
图2是本体工作的结构组成示意图。
图3是中央空调的本体模型。
图4是关系/实时数据库与中央空调本体的映射。
图5是中央空调本体的OWL语言表示。
图6是语义推理的流程。
图7是本发明基于本体的节能方法流程图。
图8是本发明一个实际的节能控制例。
其中，1.房间，2.环境检测模块，3.设备测控模块，4.设备能耗计量模块，5.DDC控制器，6.管理计算机，7.以太网，8.客户端，9.BACNet通信，10.屏蔽电缆，11.RS-485通信。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
图1是中央空调***的结构示意图。环境检测模块2采集环境信息；设备测控模块3对中央空调机组的设备状态进行检测和控制；能耗计量模块4采集中央空调***内设备的能耗信息，通过RS-485通信接口进行传输；DDC控制器5通过屏蔽电缆与设备测控模块3、设备能耗计量模块4进行通信，对设备测控模块3、设备能耗计量模块4传递来的数据进行处理通过BACNet协议传递到管理计算机6，并接收管理计算机6下发的命令，去对中央空调机组的设备进行操作；
管理计算机6通过BACNet通信9与DDC控制器5进行通信，接收数据进行显示并存储到数据库中，还通过RS-485与设备能耗计量模块4进行通信，接收能耗信息；对数据库中的数据通过本体的方法进行推理分析，得出节能优化策略；
客户端8通过以太网与管理计算机6进行通信，使用户与中央空调机组进行交互，提供B/S架构的中央空调监控***以及查询显示界面。
图2是本体工作的结构组成示意图，介绍本发明基于本体的方法的组成结构，设有下述软件功能模块。
本体构建模块，负责中央空调***本体模型的构建。一方面，根据中央空调***的特点，在分析需求的基础上，抽取中央空调***的顶层概念，明确中央空调***的结构层次，确定各层的概念以及概念之间的关系，通过Protégé软件将概念、关系等用OWL语言表示出来；另一方面，利用本体映射将现有本体与中央空调本体进行语义关联，达到本体扩充的目的。
实时/关系数据库与本体映射模块，负责数据的存储和将相应数据映射到中央空调***本体模型中。中央空调***各种物理设备、传感器的状态信息通过BACnet、TCP/IP、RS-485等通信网络传递到实时/关系数据库，存储到相应的数据表中；中央空调***本体中的实例对象与实际***的对象相对应，这些实例对象的属性要与数据库中的设备信息进行语义映射，这样中央空调***本体就是一个随***运行的动态本体，可以实时表示***的状态。
本体解析模块，负责读取和解析本体。在本体构建完成的基础上，需要对本体模型文件进行操作，Jena提供OntModel接口，可以将本体文件读入内存中，可以采用Iterator对本体进行迭代，得到本体的所有实例，也可以根据具体的需求对本体进行解析，得到具体的实例。
用户查询模块，负责读取和解析用户的查询命令。对于用户输入的查询命令，首先进行语义和语法层面的解析，使***知道用户所要表达的含义，利用SPARQL查询语言对本体进行查询。
本体推理模块，负责根据用户查询需求进行本体的推理。制定节能推理规则，根据用户的查询以及本体模型对本体进行推理，得到节能推理结果。Jena支持基于规则的推理，提供API函数将推理引擎与本体模型进行关联。
本体应用模块，负责对推理结果进行解析、修正。推理结果以机器可理解的形式进行表示，需要对其进行解析，在人类经验的基础上对其进行合理的修正，以达到应用的目的。
图3是中央空调的本体模型，介绍了上述所述图2中本体构建模块的具体实现，其详细步骤如下：
1)中央空调机组的需求分析
中央空调机组由冷热源***和前端设备两大主要部分组成，包含压缩机、水泵、电磁阀、温度传感器等测量控制设备，要对***进行节能控制，需要综合考虑舒适度、设备能耗、设备运行状态、环境等直接或相关因素。
2)顶层概念的提取
通过对中央空调机组的需求分析以及中央空调机组的结构组成的分析，对中央空调机组进行抽象，得到五个顶层的概念：环境、设备、状态、状态值、能耗。
3)概念术语的层次关系的确定
环境包含自然环境和设备环境两个主要的概念，自然环境是指与人体舒适度有关的天气情况，主要是温度、湿度、空气质量等；设备环境是指中央空调机组的组成，主要是中央空调冷热源***(包括制冷机、冷却塔、冷冻水循环***、冷却水循环***、热网供热***、锅炉、热交换器等)、空调***前端设备(包括新风机组、空调机组、风机盘管、变风量***等)。
设备是指中央空调机组中所使用的控制、测量设备等的集合，包括变频器、水泵、传感器、电磁阀等。
状态是指中央空调机组中的设备的状态集合，包括模拟量输入(AI)、模拟量输出(AO)、数字量输入(DI)、数字量输出(DO)。
状态值是指中央空调机组中的设备的参数信息，包括连续型和离散型两种类型的参数，离散型参数主要是指开关类型的变量，包括打开/关闭、手动/自动、运行/故障/停止、开机/待机/关机等；连续型参数主要是指模拟类型的变量，包括设备、传感器等的模拟参数值。
能耗是指中央空调机组中的设备的不同状态下的能耗信息，包括运行能耗、待机能耗、关机能耗、故障能耗。
4)概念关系以及属性的确定
概念关系主要是各概念层次关系之间的关系，环境、状态、状态值、能耗都与设备之间存在关系。环境与设备之间存在位置的关系，即同一类型的设备需要区分在中央空调机组中的结构位置，例如水泵既可以位于冷却水循环***又可以位于冷冻水循环***；状态与设备之间存在着类型的关系，即对于传感器一般是模拟量输入，对于变频器一般是模拟量的输出，对于水泵状态的控制和检测是数字量输出和数字量输入；状态值与设备具有间接地关系，与状态具有直接的关系，用于表示不同状态下的值；能耗与设备之间存在着值关系，设备的能耗与相应的能耗状态相对应才能正确表达设备的能耗信息。
概念属性主要是为了更清晰的表达概念使概念更加完善，状态值和能耗两个顶层概念以及各类层次关系需要表示设备的值，为了更清晰的表达这一数字量，需要具有值属性、单位属性、值类型属性等。
5)实例的表达
实例是根据具体中央空调机组的结构、设备以及中央空调监控***数据库中的设备参数信息进行人工创建和信息抽取，将中央空调机组中的设备及其参数信息表达出来，成为本体的一部分。
图4是数据库与中央空调本体的映射，介绍了上述图2中实时/关系数据库与本体映射模块的具体实现。中央空调本体中的设备实例与数据库中的相应设备进行对应，将数据库中设备的参数信息添加到本体实例的属性中。其对应的流程是：
(1)创建实例与数据库中设备的对应列表
构建一个对应列表将中央空调本体实例与数据库中的设备编号进行对应，实现数据库与中央空调本体的映射，使中央空调本体和数据库联系起来。
(2)通过SPARQL语言查询本体
在上述(1)的基础上，利用Jena嵌套SPARQL语句对本体进行查询，查询概念类的关系及其属性，使机器明确中央空调本体的组成。
(3)通过SQL语言查询数据库中设备信息
SQL是数据库查询语言，查询语句嵌套到高级语言Java中，借助Java易于操作和理解的特性，通过SELECT…FROM…WHERE…语句可以查询到设备的参数信息。
(4)通过列表将数据库信息***到本体中
在上述步骤(3)中已经将中央空调本体中的设备实例的对应参数信息从数据库中取出，根据步骤(1)中的实例与数据库中设备的对应列表，将设备的参数信息***到本体中，实现数据库中的设备参数信息与中央空调本体的映射。
图5是中央空调本体的OWL语言表示，对上述图3中中央空调本体进行OWL语言表示。OWL是W3C开发的一种网络本体语言用于对本体进行语义描述，通过对概念、属性、实例的描述，明确表示术语的意义及其关系，详细地表示出概念模型。
图5左侧所示为中央空调本体的一部分，使用OWL语言进行表示，右侧是中央空调本体的图形关系表示。左侧的标签<owl:Class rdf:ID＝"水泵">和</owl:Class>表示一个“水泵”类，通过<rdfs:subClassOf></rdfs:subClassOf>标签将水泵限制为“设备”类的一个子类，与右侧图形的对应关系如图5所示；标签<水泵rdf:about＝"#1_冷却水泵"></水泵>表示“水泵”类的一个实例——“1_冷却水泵”，在其下有一些属性标签，用于表示“1_冷却水泵”的状态、位置、能耗信息等，这些属性标签又各自具有属性，<hasValue>是<运行能耗>标签下的值属性标签，用于表示设备的能耗值。
图6是语义推理的流程，对中央空调本体进行语义推理。推理步骤如下：
a)判断是否有用户输入，如果有输入，读取用户的输入信息，对其进行解析，得到输入信息的主体、客体以及关系。
b)对上述步骤a)中的主体和客体进行语义标注，使其成为中央空调本体中概念的实例。
c)制定中央空调***的节能规则，通过SWRL进行描述，将实例与属性结合起来组成一个单元，利用逻辑关系将多个单元进行组合，对规则进行扩展与优化。
d)利用推理引擎对本体进行检索与推理，通过API函数将中央空调本体、节能规则以及用户的输入引入，并且将三者进行结合，共同得出中央空调***的能耗水平，给出节能优化策略。
e)对得到的中央空调***的能耗水平和节能优化策略，根据中央空调***的实际运行情况进行修正，形成一套有意义的节能控制方案，按照方案及时修正***的运行参数，在保证中央空调***提供舒适的环境的同时，达到节约能源的目的。
图7是本发明基于本体的节能方法流程图，它的具体步骤为：
1)***初始化，环境检测模块采集空间单元的温度、湿度、CO2浓度等数据，设备测控模块采集设备的状态信息，这些信息都经过DDC控制器上传到管理计算机；能耗计量模块采集设备的能耗信息、电压、电流等，通过RS-485传递到管理计算机；
2)提取数据库中的数据映射到中央空调本体对应的实例的属性，使本体模型与中央空调***实际运行的数据进行结合，成为一个随着***的实时数据变化的动态本体；
3)在步骤2)的基础上，提取设备在运行、停止、待机、故障状态下的能耗信息，判断***是否存在待机能耗和故障能耗，如果不存在，则转步骤2)；反之，则表明***存在待机能耗和故障能耗，判断如果是待机能耗，查找待机设备并将设备关闭，如果是故障能耗，查找故障设备，发出警报并关闭设备，然后转步骤2)，继续对***进行分析；
4)在步骤2)的基础上，提取设备的电压、电流、功率、能耗信息，生成设备的运行信息图形曲线，判断设备的负荷状态，如果设备运行在欠负荷状态，则关闭多余设备，然后转步骤2)；如果设备运行在过负荷状态，则开启备用设备，然后转步骤2)；如果设备运行正常，直接转至步骤2)；
5)在步骤2)的基础上，制定中央空调节能规则，综合考虑季节、温度、湿度、时间等信息，对本体按照节能规则进行推理，得到满足舒适度要求的节能策略，对相应的水泵、风机进行启停操作，然后转至步骤2)，继续对***进行分析。
图8是本发明一个实际的节能控制例，具体实现如下：
根据运行经验制定中央空调***的节能规则，对规则进行推理，以①为例：
设备(？x)∧hasState(？x,？s)∧hasStateType(？s,？a)→hasConsumption(？x,？m)
其中，设备(？x)表示变量x是设备的一个类(例如：1_冷却水泵)，hasState(？x,？s)表示设备x的运行状态，hasStateType(？s,？a)表示设备的状态类型，通过这三个条件，可以判断出设备此时的运行是否有节能的潜力，例如：在未知1_冷却水泵由于***满足负荷、处于低频待机状态的前提下，可以通过①这条节能规则判断1_冷却水泵的能耗信息，得出1_冷却水泵可以进行节能，最终由管理计算机控制关闭1_冷却水泵，以此来达到***节能的目的。
Claims (6)
1.一种基于本体的中央空调节能***，其特征是，它包括建筑物内若干安装有中央空调终端的空间单元，其内设有环境检测模块；
同时在建筑物内还设有中央空调机组安装空间，空调机组安装空间内除设有环境检测模块外，还设有空调设备测控模块、设备能耗计量模块、DDC控制器以及监控中心有管理计算机；
环境检测模块采集环境信息，各空间单元以及空调机组安装空间的环境监测模块通过总线与DDC控制器通信；
空调设备测控模块采集中央空调机组的状态、参数以及对中央空调机组进行相应的操作；
设备能耗计量模块采集中央空调机组的能耗信息；
DDC控制器还与空调设备测控模块和能耗计量模块进行通信，DDC控制器与管理计算机进行通信；
管理计算机以实时/关系数据库形式对采集的各种数据进行管理，通过本体构建模块建立中央空调本体，中央空调本体利用其内的数据库与本体映射模块将数据库内的数据映射到本体模型中，通过本体解析模块、用户查询模块、本体推理模块、本体应用模块对中央空调本体进行解析、推理、分析和应用，给出节能优化策略，进而实现中央空调***的节能；
所述本体构建模块，根据中央空调机组的特点，在分析需求的基础上，抽取中央空调***的顶层概念，明确中央空调***的结构层次，确定各层的概念以及概念之间的关系，通过Protégé软件将概念、关系，用OWL语言表示出来；另一方面，利用本体映射将现有本体与中央空调本体进行语义关联，达到本体扩充的目的；
所述数据库与本体映射模块，负责将中央空调机组运行的实时/历史数据映射到本体模型中；本体模型中用电设备的属性对应于数据库中相应设备的状态、能耗信息，将数据库中的静态关系表示成随***变化的动态的语义关系；
所述本体解析模块，负责读取和解析本体文件，将以OWL语言表示的本体文件读取到内存中，根据具体的应用目的对本体文件进行解析；
所述用户查询模块，负责读取和解析用户的查询命令；
所述本体推理模块，负责接收解析后的本体文件和查询命令，并执行推理过程；
所述本体应用模块，负责对推理模块推导出来的结果进行解析、修正，以满足用户需求；
所述推理模块的推理过程为：
a)判断是否有用户输入，如果有输入，读取用户的输入信息，对其进行解析，得到输入信息的主体、客体以及关系；
b)对上述步骤a)中的主体和客体进行语义标注，使其成为中央空调本体中概念的实例；
c)制定中央空调***的节能规则，通过SWRL进行描述，将实例与属性结合起来组成一个单元，利用逻辑关系将多个单元进行组合，对规则进行扩展与优化；
d)利用推理引擎对本体进行检索与推理，通过API函数将中央空调本体、节能规则以及用户的输入引入，并且将三者进行结合，共同得出中央空调***的能耗水平，给出节能优化策略；
e)对得到的中央空调***的能耗水平和节能优化策略，根据中央空调***的实际运行情况进行修正，形成一套节能控制方案，按照方案及时修正***的运行参数，在保证中央空调机组提供舒适的环境的同时，达到节约能源的目的。
2.如权利要求1所述的基于本体的中央空调节能***，其特征是，所述数据库与本体映射模块，将中央空调机组的状态信息通过BACnet、TCP/IP或RS-485通信网络传递到实时/关系数据库，存储到相应的数据表中；中央空调本体中的实例对象与实际***的对象相对应，这些实例对象的属性要与数据库中的设备信息进行语义映射，这样中央空调***本体就是一个随***运行的动态本体，从而实时表示***的状态。
3.一种如上权利要求1-2任一所述的基于本体的中央空调节能***的节能方法，其特征在于：
1)***初始化，采集空间单元的温度、湿度、CO2浓度数据，采集中央空调机组的状态信息，这些信息都经过DDC控制器上传到管理计算机；能耗计量模块采集设备的能耗信息、电压、电流，也传递到管理计算机；
2)提取管理计算机数据库中的数据映射到中央空调本体对应的实例的属性，使本体模型与中央空调***实际运行的数据进行结合，成为一个随着***的实时数据变化的动态本体；
3)在步骤2)的基础上，提取设备在运行、停止、待机、故障状态下的能耗信息，判断***是否存在待机能耗和故障能耗，如果不存在，则转步骤2)；反之，则表明***存在待机能耗和故障能耗，判断如果是待机能耗，查找待机设备并将设备关闭，如果是故障能耗，查找故障设备，发出警报并关闭设备，然后转步骤2)，继续对***进行分析；
4)在步骤2)的基础上，提取设备的电压、电流、功率、能耗信息，生成设备的运行信息图形曲线，判断设备的负荷状态，如果设备运行在欠负荷状态，则关闭多余设备，然后转步骤2)；如果设备运行在过负荷状态，则开启备用设备，然后转步骤2)；如果设备运行正常，直接转至步骤2)；
5)在步骤2)的基础上，制定中央空调节能规则，综合考虑季节、温度、湿度、时间信息，对本体按照节能规则进行推理，得到满足舒适度要求的节能策略，对相应的水泵、风机进行启停操作，然后转至步骤2)，继续对***进行分析。
4.如权利要求3所述的基于本体的中央空调节能***的节能方法，其特征在于：所述本体构建模块的具体实现，其详细步骤如下：
1)中央空调机组的需求分析
以人体舒适度、设备能耗、设备运行状态、环境为需求因素；
2)顶层概念的提取
中央空调机组由冷热源***和前端设备两大主要部分组成，包含压缩机、水泵、电磁阀、温度传感器类测量控制设备；通过对中央空调机组的需求分析以及中央空调机组的结构组成的分析，对中央空调机组进行抽象，得到五个顶层的概念：环境、设备、状态、状态值、能耗；
3)概念术语的层次关系的确定
环境包含自然环境和设备环境两个主要的概念，自然环境是指与人体舒适度有关的天气情况，包括温度、湿度、空气质量；设备环境是指中央空调机组的组成，包括中央空调冷热源***、空调***前端设备；
设备是指中央空调机组中所使用的控制、测量设备的集合，包括变频器、水泵、传感器、电磁阀；
状态是指中央空调机组中的设备的状态集合，包括模拟量输入AI、模拟量输出AO、数字量输入DI、数字量输出DO；
状态值是指中央空调机组中的设备的参数信息，包括连续型和离散型两种类型的参数，离散型参数主要是指开关类型的变量，包括打开/关闭、手动/自动、运行/故障/停止、开机/待机/关机；连续型参数主要是指模拟类型的变量，包括设备、传感器的模拟参数值；
能耗是指中央空调机组中的设备的不同状态下的能耗信息，包括运行能耗、待机能耗、关机能耗、故障能耗；
4)概念关系以及属性的确定
概念关系主要是各概念层次关系之间的关系，环境、状态、状态值、能耗都与设备之间存在的关系；
概念属性为数字量的值属性、单位属性、值类型属性；
5)实例的表达
实例是根据具体中央空调机组的结构、设备以及中央空调监控***数据库中的设备参数信息进行人工创建和信息抽取，将中央空调机组中的设备及其参数信息表达出来，成为本体的一部分。
5.如权利要求3所述的基于本体的中央空调节能***的节能方法，其特征在于：所述数据库与中央空调本体的映射为:
(1)创建实例与数据库中设备的对应列表
构建一个对应列表将中央空调本体实例与数据库中的设备编号进行对应，实现数据库与中央空调本体的映射，使中央空调本体和数据库联系起来；
(2)通过SPARQL语言查询本体
在上述(1)的基础上，利用Jena嵌套SPARQL语句对本体进行查询，查询概念类的关系及其属性，使机器明确中央空调本体的组成；
(3)通过SQL语言查询数据库中设备信息
SQL是数据库查询语言，查询语句嵌套到高级语言Java中，通过SELECT…FROM…WHERE…语句查询到设备的参数信息；
(4)通过列表将数据库信息***到本体中
在上述步骤(3)中已经将中央空调本体中的设备实例的对应参数信息从数据库中取出，根据步骤(1)中的实例与数据库中设备的对应列表，将设备的参数信息***到本体中，实现数据库中的设备参数信息与中央空调本体的映射。
6.如权利要求3所述的基于本体的中央空调节能***的节能方法，其特征在于：所述推理模块的推理过程如下：
a)判断是否有用户输入，如果有输入，读取用户的输入信息，对其进行解析，得到输入信息的主体、客体以及关系；
b)对上述步骤a)中的主体和客体进行语义标注，使其成为中央空调本体中概念的实例；
c)制定中央空调***的节能规则，通过SWRL进行描述，将实例与属性结合起来组成一个单元，利用逻辑关系将多个单元进行组合，对规则进行扩展与优化；
d)利用推理引擎对本体进行检索与推理，通过API函数将中央空调本体、节能规则以及用户的输入引入，并且将三者进行结合，共同得出中央空调***的能耗水平，给出节能优化策略；
e)对得到的中央空调***的能耗水平和节能优化策略，根据中央空调***的实际运行情况进行修正，形成一套节能控制方案，按照方案及时修正***的运行参数，在保证中央空调***提供舒适的环境的同时，达到节约能源的目的。
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