[发明专利]基于智能主动控制的高层建筑风机系统及方法

权利要求书

1.基于智能主动控制的高层建筑风机系统，其特征在于：包括安装于高层建筑外墙边角的多个垂直轴风机和风速测量仪、安装于高层建筑楼顶的加速度传感器、以及用于控制垂直轴风机的控制模块，所述垂直轴风机、风速测量仪和加速度传感器均与控制模块电性连接；所述风速测量仪用于测量风速u，所述加速度传感器用来测量高层建筑顶部的加速度a，所述控制模块用于监测风速u和加速度a是否均满足预设的阈值范围，如果均满足则使垂直轴风机为高层建筑提供电能，如果风速u和/或加速度a不满足预设的阈值范围则控制垂直轴风机的转速和转向，使其实现对高层建筑的风致振动的主动控制。

2.根据权利要求1所述的基于智能主动控制的高层建筑风机系统，其特征在于：所述控制模块还用于：监测到风速u和加速度a重新满足预设的阈值范围时，结束对垂直轴风机的控制，使垂直轴风机重新为高层建筑提供电能。

3.根据权利要求1所述的基于智能主动控制的高层建筑风机系统，其特征在于：所述垂直轴风机由两个结构相同的半圆柱形叶片组成，两个半圆柱形叶片的弧面朝向相反，且两个半圆柱形叶片的连接部分交叠设置。

4.根据权利要求3所述的基于智能主动控制的高层建筑风机系统，其特征在于：两个半圆柱形叶片的连接部分交叠长度为e。

5.根据权利要求1所述的基于智能主动控制的高层建筑风机系统，其特征在于：所述控制模块对高层建筑的风致振动的主动控制是通过控制器Agent和流体环境之间的交互学习来实现智能控制的学习策略；其中控制器Agent由深度神经网络构成，通过传感器感知环境的状态，并通过控制垂直轴风机的转动动作对环境进行更改；在这一过程中通过合理定义奖励函数，鼓励控制器寻求最优的控制策略。

6.根据权利要求1所述的基于智能主动控制的高层建筑风机系统，其特征在于：所述垂直轴风机安装于高层建筑四个外墙边角且距离楼顶以下预设高度，所述风速测量仪安装于高层建筑四个外墙边角且距离楼顶以上一定高度。

7.根据权利要求6所述的基于智能主动控制的高层建筑风机系统，其特征在于：所述垂直轴风机采用阻力型垂直轴风力机。

8.基于智能主动控制的高层建筑风机方法，其特征在于，包括：

步骤一：在高层建筑外墙边角距离楼顶以下预设高度范围内安装一定数量的垂直轴风机；

步骤二：在高层建筑外墙边角距离楼顶以上一定高度处安装风速测量仪，用来测量来流风速u的大小；在高层建筑楼顶的中心部位安装加速度传感器，用来测量建筑顶部加速度a的大小；设置控制垂直轴风机的控制模块，且所述垂直轴风机、风速测量仪和加速度传感器均与控制模块电性连接，风速测量仪和加速度传感器将测得的来流风速u与建筑顶部的加速度值a发送至控制模块；

步骤三：为来流风速u与建筑顶部的加速度值a设置阈值范围；当控制模块判断其收到的来流风速u与建筑顶部加速度a位于阈值范围内时，垂直轴风机作为风能搜集系统正常运行，为建筑提供电能；

步骤四：控制模块判断来流风速u或者建筑顶部加速度值a超过阈值范围时，启动增强学习控制模块，所述增强学习控制模块用于控制垂直轴风机的转速和转向，使其实现对高层建筑的风致振动的主动控制。

9.根据权利要求8所述的基于智能主动控制的高层建筑风机方法，其特征在于，还包括步骤五：控制模块检测到来流风速u和建筑顶部加速度值a重新位于阈值范围内时，控制模块结束对垂直轴风机的控制，使其重新作为风能收集装置使用。