具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种区块链边缘温度安全控制方法、系统、电子设备，下面通过实施例进行描述。

本申请方法用于控制暖气系统，暖气系统包括换热器、换热泵和换热管；换热器与换热泵之间通过换热管连接，换热管中流通有换热液体。

图1示出了本申请实施例所提供的一种区块链边缘温度安全控制方法的流程示意图，其中，该方法包括步骤S101-S105；具体的：

S101、计算得到暖气系统第一实际温度与安全温度的第一偏差和第一偏差变化率；

S102、将第一偏差和第一偏差变化率分别按照设定的模糊论域及模糊集进行模糊化处理，得到第一偏差对应的第一模糊语言变量值和第一偏差变化率对应的第二模糊语言变量值；

S103、根据第一模糊语言变量值和第二模糊语言变量值在预设死区模糊控制规则表中的预设第一对应关系，确定对应的第三模糊语言变量值；

S104、对第三模糊语言变量值进行去模糊处理，得到第一控制量，并根据第一控制量按照预先设定的线性比率计算得到换热泵对应的第一转速；

S105、调节换热泵以第一转速调节工作。

本申请通过对暖气系统进行测试，并建立控制模型，然后设计适合暖气温度控制特性的模糊控制器，实现暖气系统温度的智能化控制；能够降低暖气系统对干扰的敏感性，提高稳定性。

下面对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

S101、计算得到暖气系统第一实际温度与安全温度的第一偏差和第一偏差变化率。

本申请通过传感器采集暖气系统的第一实际温度，然后在根据暖气系统的安全温度，计算得到暖气系统第一实际温度与安全温度的第一偏差和第一偏差变化率。暖气系统的安全温度为暖气系统正常工作时，能够承受的最高温度。暖气系统的安全温度可以由暖气系统的厂商提供。

具体的，采集暖气系统的第一实际温度；将第一实际温度与安全温度的差值作为第一偏差；第一偏差经过差分和滤波，计算得到第一偏差率。

S102、将第一偏差和第一偏差变化率分别按照设定的模糊论域及模糊集进行模糊化处理，得到第一偏差对应的第一模糊语言变量值和第一偏差变化率对应的第二模糊语言变量值。

本申请中设置第一偏差和第一偏差变化率的模糊集均为：{NB，NM，NS，NZ，Z，PZ，PS，PM，PB}，对应论域均为：{-3,-2,-1,-0.1,0,0.1,1,2,3}。

根据设定的模糊论域及模糊集，对第一偏差和第一偏差变化率分别进行模糊处理，得到第一偏差对应的第一模糊语言变量值和第一偏差变化率对应的第二模糊语言变量值。

S103、根据第一模糊语言变量值和第二模糊语言变量值在预设死区模糊控制规则表中的预设第一对应关系，确定对应的第三模糊语言变量值。

表1：死区模糊控制规则表

如上表所示，确定了第一模糊语言变量值和第二模糊语言变量值之后，在上表中对应的就可以确定出第三模糊语言变量值。

S104、对第三模糊语言变量值进行去模糊处理，得到第一控制量，并根据第一控制量按照预先设定的线性比率计算得到换热泵对应的第一转速。

在具体处理时，对第三模糊语言变量值进行去模糊处理，得到第一控制量，并根据第一控制量，计算得到换热泵对应的第一转速，包括：

根据第一偏差和第一偏差变化率在预设死区模糊控制规则表中每条规则对应的控制分量和该控制分量对应的权重，计算得到第一控制量；

根据第一控制量，计算得到换热泵对应的第一转速。

S105、调节换热泵以第一转速调节工作。

本申请为了保证暖气系统的温度在安全温度范围内，可以对暖气系统进行多次调节。

获取换热泵以第一转速工作时，暖气系统的第二实际温度；

若第二实际温度与安全温度差值大于预设范围，计算得到暖气系统第二实际温度与安全温度的第二偏差和第二偏差变化率；

将第二偏差和第二偏差变化率分别进行模糊化处理，得到第二偏差对应的第四模糊语言变量值和第二偏差变化率对应的第五模糊语言变量值；

根据第四模糊语言变量值和第五模糊语言变量值在预设死区模糊控制规则表中的第二对应关系，确定对应的第六模糊语言变量值；

对第六模糊语言变量值进行去模糊处理，得到第二控制量，并根据第二控制量计算得到换热泵对应的第二转速；

调节换热泵以第二转速调节工作。

再次调节之后，判断再次调节之后的第二实际温度是否在安全温度的范围内。

若第二实际温度与安全温度差值小于等于预设范围，换热泵以第一转速继续工作。

第二对应关系由第一偏差和第一转速在预设死区模糊控制规则表的对应关系确定。

在实施时，本申请方案可以进行相应的转化，具体方案如下：

从换热泵到暖气温度的传递函数可以按照经典控制理论进行测试得到，记为F(s)，构造基于多模态死区模糊控制器(MultiMode Fuzzy Controller，MMFC)的温度多模态闭环死区模糊控制模型如图2所示。

通过多模态闭环死区模糊控制系统可以实现暖气温度的稳定智能化控制，其中重点在于多模态死区模糊控制器的设计。多模态死区模糊控制器的输入和输出分别是温度闭环控制模型中的温度误差Tref和换热泵转速w。

设计的多模态死区模糊控制器如图3所示，主要包含经验数据库及专业规则库构成的多模态知识库、机器学习模态选择器、推理机模型、模糊化接口、去模糊接口以及死区处理等。

1.死区模糊化接口

对输入Terr的误差e、误差变化率ec进行模糊化处理，对控制量u进行模糊化处理。

e、ec、u的模糊集均为：{NB，NM，NS，NZ，Z，PZ，PS，PM，PB}，对应论域均为：{-3,-2,-1,-0.1,0,0.1,1,2,3}。

与传统模糊化过程不同，这里引入死区模糊集以及死区论域，加入死区有利于提高暖气温度控制系统的稳定性，在误差e或误差变化率ec接近于零的时候，减少系统的调节频率，避免系统在近零状态反复调节可能产生的振荡，提高系统运行的寿命。

2.死区模糊控制规则表

死区模糊控制规则表是推理机模型的核心内容，死区规则表根据经验数据库和专业规则库构成的知识库经过现场调试情况编制得到。与传统规则表不同，这里引入死区区间，当误差e和误差变化率ec接近于零时，控制量u也为零，设置死区规则，同样有利于温度系统调节的稳定性。对于供暖系统的死区模糊控制规则表，推荐在以下死区规则表的基础上进行微调。

由死区规则表可知，由输入e和ec产生关于输出u的模糊规则共有81条，第i条规则运算产生ui，总共得到u1到u81共81个控制量。

3.多模态知识库

通过推荐的死区规则表以及人工经验编制不同的实际死区规则表，构建多模态知识库，作为系统多模态运行的基础依据。

4.去模糊接口

采用加权平均值算法计算输出控制量u，即：

其中ri为ui对应的加权系数。

由于在模糊化接口以及规则表部分都引入了死区，去模糊接口产生的输出控制量u也带有死区特性，能够减少温度系统的调节次数，提高系统运行稳定性。

5.死区模糊处理过程

在实际的暖气系统中，温度控制精度只要满足一定误差范围就足够了，温度控制稳定性、暖气整体系统运行稳定性、暖气管网流体波动情况等方面的平稳运行更为重要。通过在模糊控制器中融入死区处理，能够降低系统对以下干扰的敏感性，提高稳定性：

a.温度传感器、压力传感器、流量传感器的自身测量噪声、外部串扰、通信干扰；

b.现场传感器种类、数量众多，多种类、多数量的传感器数据处理之间的耦合干扰；

c.模糊处理后，控制器输出惰性增加，换热泵转速的调节频率和幅度缩减，能够降低自身暖气回路的管路流体波动，同时降低整体管网回路的管路流体波动。

死区模糊处理的具体过程是：

首先，通过在模糊集中引入{NZ、PZ}，对应论域为{-0.1,0.1}，这种处理对于e、ec、u来说都增加了稳定性，具体过程如下：

a.对于误差e来说，当e绝对值小于一定程度，认为控制精度已经达到要求，不需要控制器输出，显然增加了系统稳定性；

b.对于误差变化率ec来说，同样当ec绝对值小于一定程度，控制器不作输出，通常误差变化率ec比误差e对噪声更敏感，因此对于误差变化率，这种模糊处理效果更明显；

c.对于控制量u来说，同样当u绝对值小于一定程度，认为系统控制已经达到要求，不需要输出控制，减少了系统调节次数。

其次，在死区规则表中引入死区规则进一步降低控制量u的输出幅度和频率，也就是围绕e和ec模糊集{NZ、Z、PZ}的死区规则输出都为Z，这意味着当e和ec比较小的时候，控制量u不输出，系统无需调节，能够降低调节次数，减少系统调节带来的系统波动。

最后，结合前面的处理已经能够充分保障控制器输入和输出的模糊处理稳定性，而去模糊接口是一种数学连续函数，能够进一步保留和执行这种模糊处理带来的稳定性。

通过以上死区模糊处理之后，模糊控制器具有充分的稳定性，包括控制器内部稳定性以及外部抗干扰稳定性，不仅能够稳定控制自身回路，也减少了对系统管网回路的干扰，因此能够提升整个暖气系统温度控制和运行的稳定性，减少运行损耗，增加系统寿命。

6.机器学习多模态知识库工作过程

首先，由事先编制的从人工经验积累得到的多种死区模糊控制规则表组成多模态知识库，多模态知识库包含N个经验数据库及专业规则库。

然后，机器学习模态选择器由输入温度误差Terr和输出换热泵w的性能表现选择最优的模态i，也就是模糊控制规则表i以及对应的经验数据库i和专业规则库i。

最后，由模态i指导当前模糊控制器的运行。

图4示出了本申请实施例所提供的一种区块链边缘温度安全控制系统的结构示意图，系统包括：

客户端，用于向网联网云平台发送评估指令；

物联网云平台，用于接收客户端发送的评估指令，并根据评估指令，生成对应的控制指令，将控制指令发送给区块链边缘计算物联网网关；

区块链边缘计算物联网网关，用于根据接收到的控制指令，对暖气系统进行检测；本申请中的数学计算全部在网关内完成，并由网关的区块链功能记录测量和计算的结果，保证测量及计算的结果安全可靠和透明，最终结果可以远程查看。

区块链边缘计算物联网网关包括：

计算模块，用于计算得到暖气系统第一实际温度与安全温度的第一偏差和第一偏差变化率；

模糊处理模块，用于将第一偏差和第一偏差变化率分别按照设定的模糊论域及模糊集进行模糊化处理，得到第一偏差对应的第一模糊语言变量值和第一偏差变化率对应的第二模糊语言变量值；

确定模块，用于根据第一模糊语言变量值和第二模糊语言变量值在预设死区模糊控制规则表中的预设第一对应关系，确定对应的第三模糊语言变量值；

去模糊模块，用于对第三模糊语言变量值进行去模糊处理，得到第一控制量，并根据第一控制量按照预先设定的线性比率计算得到换热泵对应的第一转速；

调节模块，用于调节换热泵以第一转速调节工作。

如图5所示，本申请实施例提供了一种电子设备，用于执行本申请中的区块链边缘温度安全控制方法，该设备包括存储器、处理器及存储在该存储器上并可在该处理器上运行的计算机程序，其中，上述处理器执行上述计算机程序时实现上述的区块链边缘温度安全控制方法的步骤。

具体地，上述存储器和处理器可以为通用的存储器和处理器，这里不做具体限定，当处理器运行存储器存储的计算机程序时，能够执行上述的区块链边缘温度安全控制方法。

对应于本申请中的区块链边缘温度安全控制方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述的区块链边缘温度安全控制方法的步骤。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述的区块链边缘温度安全控制方法。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。