一种基于云的HVAC控制的隐私保护框架

本文的目标是：(i) 开发一个加密的基于云的HVAC控制框架，以确保占用信息的隐私；(ii) 降低加密HVAC控制的通信和计算成本；(iii) 减少通过触发时间实例泄露的隐私信息。建筑物的占用情况是敏感且私密的信息，基于云的HVAC控制器可以准确推断出这些信息。为确保隐私信息的私密性，在我们的框架中，HVAC系统的测量值在与云控制器通信之前先通过全同态加密进行加密。我们首先开发了一种加密算法，使云控制器能够调节建筑物的室内温度和CO₂。接下来，我们开发了一种事件触发控制策略，以降低加密HVAC控制的通信和计算成本。我们将事件触发策略的最优设计视为一个最优控制问题。利用贝尔曼最优性原理，我们研究了最优事件触发策略的结构性质，并展示了最优触发策略所需的必要信息。我们还表明，通过引入新状态，事件触发策略的最优设计可以转化为马尔可夫决策过程。由于触发时间实例未加密，存在云利用它们推断敏感信息的风险。为减轻此风险，我们引入了两种随机化触发策略。最后，我们使用TRNSYS模拟器研究了所开发的加密HVAC控制框架的性能。我们的数值结果表明，所提出的框架不仅确保了室内温度和CO₂的有效控制，还将加密HVAC控制的计算和通信成本降低了至少60%。