As people spend up to 87% of their time indoors, intelligent Heating, Ventilation, and Air Conditioning (HVAC) systems in buildings are essential for maintaining occupant comfort and reducing energy consumption. These HVAC systems in smart buildings rely on real-time sensor readings, which in practice often suffer from various faults and could also be vulnerable to malicious attacks. Such faulty sensor inputs may lead to the violation of indoor environment requirements (e.g., temperature, humidity, etc.) and the increase of energy consumption. While many model-based approaches have been proposed in the literature for building HVAC control, it is costly to develop accurate physical models for ensuring their performance and even more challenging to address the impact of sensor faults. In this work, we present a novel learning-based framework for sensor fault-tolerant HVAC control, which includes three deep learning based components for 1) generating temperature proposals with the consideration of possible sensor faults, 2) selecting one of the proposals based on the assessment of their accuracy, and 3) applying reinforcement learning with the selected temperature proposal. Moreover, to address the challenge of training data insufficiency in building-related tasks, we propose a model-assisted learning method leveraging an abstract model of building physical dynamics. Through extensive experiments, we demonstrate that the proposed fault-tolerant HVAC control framework can significantly reduce building temperature violations under a variety of sensor fault patterns while maintaining energy efficiency.


翻译:由于人们花在室内的时间高达87%,建筑物中的智能供暖、通风和空调系统对于维持住家舒适和减少能源消耗至关重要。智能建筑中的这些高频空调系统依赖实时传感器读数,实际上往往有各种缺陷,也可能易受恶意攻击。这种错误的传感器输入可能导致违反室内环境要求(如温度、湿度等)和能源消耗的增加。虽然文献中提出了许多基于模型的方法,用于建立高温空调控制,但开发精确的物理模型,以确保其性能,甚至更具挑战性地应对传感器故障的影响,成本很高。在这项工作中,我们提出了一个基于学习的新框架,用于感错控制高压空调系统,其中包括三个基于深层学习的构件,1)提出温度建议,同时考虑可能的传感器故障,2 根据对各种精确度的评估,选择一个建议,3 采用强化的温度学习方法。此外,在建设模型时,在建设模型时,在建设与机能性动态相关的模型时,我们可大幅学习一个模型,在构建高温控制方面,我们可大幅利用高温控制的方法。

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