[发明专利]基于室外气温和用水人数的日用水量分段周期性调节方法

权利要求书

1.一种基于室外气温和用水人数的日用水量分段周期性调节方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步

安装室外温湿度传感器TH、水箱液位传感器L及补水测水表U，并测量水箱的横截面积S；

第二步

（1）通过水箱液位传感器L分别获取春、夏、秋、冬每个季度每天水箱每日初始液位H_初ik及每日终止液位H_终ik，通过补水测水表获取每日初始读数Q_初ik及每日终止读数Q_终ik，其中k指一个完整年度的第k天，k=1，2，3，...，365，i=1，2，3，4，i是1时代表春季，i是2时代表夏季，i是3时代表秋季，i是4时代表冬季；

（2）分别计算每个季度每日用水量，V_ik=S×（H_终ik-H_初ik）-（Q_终ik-Q_初ik）；

（3）采用傅里叶变换分别将每一个完整季度的日用水量时间序列进行计算获取日用水量的周期；

其中为角频率，为功率谱函数，为第i个完整季度的日用水量时间序列；

上式所示的傅里叶变换，将一个完整年度的日用水量时间序列分离为多种不同用水周期的正、余弦波之和，得到不同用水周期的正、余弦波对应的振幅，振幅最大对应的正、余弦波的用水周期即为建筑用水周期时间长度j；

第三步

通过日常记录获取每个季度每日用水总人数W_ik，全年每日男性用水人数W_男ik，全年每日女性用水人数W_女ik，其中W_男ik+W女ik=W_ik，计算每日男性用水使用率r_男ik=W_男ik/W_ik，每日女性用水使用率r_女ik=W_女ik/W_ik；

第四步

通过室外温湿度传感器TH分别获取春、夏、秋、冬每个季度每日的室外平均温度T_室外ik；将第二步、第三步获取的全年每日的用水量V_ik、全年每日用水总人数W_ik，每日男性用水使用率r_男ik，每日女性用水使用率r_女ik以及第四步获取的每日室外平均温度T_室外ik按周期性分别分类至周期内对应的第j天，得到第i个季度周期内对应的第j天每日的用水量V_iuj、室外平均温度T_室外iuj、每日用水总人数W_iuj，每日男性用水使用率r_男iuj，每日女性用水使用率r_女iuj；所述u是周期内第j天对应的天数；

第五步

用水量随季度、室外温度、用水人数以及男女使用率的变化而变化，通过数据驱动的方式，采用机器学习算法，选择第i个季度第j个周期内所有数据，建立每个季度周期内日用水量与室外温度之间的关系V_ij=f（T_室外ij，W_ij，r_男ij，r_女ij），以T_室外iuj，W_iuj，r_男iuj，r_女iuj为输入变量，V_iuj为输出变量，建立第i个季度周期内第j天日用水量V_ij与室外气温、用水人数与使用率的关系模型；

第六步

输出每个季度每个周期日用水量与室外气温、用水人数与使用率的关系模型；

V_ij

V_1j=f（T_室外1j，W_1j，r_男1j，r_女1j）

V_2j=f（T_室外2j，W_2j，r_男2j，r_女2j）

V_3j=f（T_室外3j，W_3j，r_男3j，r_女3j）

V_4j=f（T_室外4j，W_4j，r_男4j，r_女4j）

j=1，2，3，4…；

第七步

日用水量上限控制；获取第i季度上一周期第j天每日用水总人数W_上ij，每日男性用水使用率r_男上ij，每日女性用水使用率r_女上ij，天气预报第二日第i个季度室外平均温度T_预ij，通过第i个季度周期性第j天日用水量模型，预测计算第二日用水量V_预ij=f（T_预ij，W_上ij，r_男上ij，r_女上ij）, 为防止日用水量不够，给定一个安全系数e进行调节设置，日用水量上限预测值V_预ij=e×f（T_预ij，W_上ij，r_男上ij，r_女上ij），e设置为1-1.5范围内；

第八步

根据实际的用水情况，将每i季度的第j天分成S个时段，S≥1的整数，g表示中间时段，g≥1的整数；通过水箱液位传感器L获得S个时段的初始平均液位H_初ijs及S个时段终止平均液位H_终ijs,通过补水测水表U测得每个典型日初始平均读数Q_初ijs及每个典型日终止平均读数Q_终ijs；

第九步

计算S个时段的用水量，V_ijs=S×（H_终ijs-H_初ijs）-（Q_终ijs-Q_初ijs）；

通过公式，计算出的数值，0＜λ_s＜1，且λ_s≥λ_s+1,设置为1-1.1范围内；

第十步

日用水量分时段下限预测，V_预ijs=λ_s×V_预ij；

第十一步

通过日用水量上限预测的V_预ij及每个时段日用水下限预测V_预ijs来控制日用水量。