[发明专利]基于周期变化的日用水量调节方法

权利要求书

1.一种基于周期变化的日用水量调节方法，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获取全年每天水箱每日初始液位H_初k及每日终止液位H_终k，通过补水测水表U获取全年每日初始读数Q_初k及全年每日终止读数Q_终k，其中k指一个完整年度的第k天，k=1，2，3，...，365；

（2）计算每日用水量，V_k=S×（H_终k-H_初k）-（Q_终k-Q_初k）

（3）采用傅里叶变换将一个完整年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，为一个完整年度的日用水量时间序列；

通过上述傅里叶变换公式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用水周期时间长度；

第三步

通过日常记录获取全年每日用水总人数W_k，全年每日男性用水人数W_男k，全年每日女性用水人数W_女k，其中W_男k+W_女k=W_k，计算每日男性用水使用率r_男k=W_男k/W_k，每日女性用水使用率r_女k=W_女k/W_k；

第四步

将第二步、第三步获取的全年每日的用水量V_k、全年每日用水总人数W_k，每日男性用水使用率r_男k，每日女性用水使用率r_女k按周期性分别分类至周期内对应的第j天，得到周期内对应的第j天每日的用水量V_uj，全年每日用水总人数W_uj，每日男性用水使用率r_男uj，每日女性用水使用率r_女uj；所述u是周期内第j天对应的天数；

第五步

计算周期内第j天日用水量平均值；

；

第六步

将第j天日用水量平均值作为第j天日水量基准值V_0j；

第七步

建立第j天日用水量V_j与用水人数与使用率的关系模型，有两种方法：

第一种方法

采用人工神经网络，选择周期内第j天所有数据，以W_uj，r_男uj，r_女uj为输入变量，V_uj为输出变量，建立第j天日用水量V_j与用水人数与使用率的关系模型V_j=f（W_j，r_男j，r_女j）；

输出周期性日用水量与用水人数和使用率之间的关系模型；

V₁=f（W₁，r_男1，r_女1）

V₂=f（W₂，r_男2，r_女2）

V₃=f（W₃，r_男3，r_女k3）

...

V_j=f（W_j，r_男j，r_女j）

第二种方法

建立第j天日用水量V_j与用水人数与使用率的关系模型V_j=V_0j×β_j，其中β_j=g（W_j，r_男j，r_女j）

采用人工神经网络，选择周期内第j天所有数据，以W_uj，r_男uj及r_女uj为输入变量，V_uj为输出变量，建立第j天日用水量V_j与用水人数与使用率的关系模型V_j=V_0j×β_j=V_0j×g（W_j，r_男j，r_女j）；

V₁=V₀₁×g（W₁，r_男1，r_女1）

V₂=V₀₂×g（W₂，r_男2，r_女2）

V₃=V₀₃×g（W₃，r_男3，r_女k3）

...

V_j=V_0j×g（W_j，r_男j，r_女j）

第八步

预测周期性第j天日用水量上限；获取上一周期第j天每日用水总人数W_上j，每日男性用水使用率r_男上j，每日女性用水使用率r_女上j，通过周期性第j天日用水量模型，预测计算第j天日用水量V_预j=f（W_上j，r_男上j，r_女上j）或V_预j=V_0j×g（W_上j，r_男上j，r_女上j），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j=e×f（W_上j，r_男上j，r_女上j）或V_预j=e×V_0j×g（W_上j，r_男上j，r_女上j），e设置为1-1.5范围内；

第九步

根据实际的用水情况，将第j天分成T个时段，T≥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T个时段的初始平均液位H_初jT及T个时段终止平均液位H_终jT,通过补水测水表U测得每个典型日初始平均读数Q_初jT及每个典型日终止平均读数Q_终jT；

第十步

计算T个时段的用水量，V_jT=S×（H_终jT-H_初jT）-（Q_终jT-Q_初jT）；通过公式，计算出的数值，0＜＜1，且λ_T≥λ_T+1,设置为1-1.1范围内；

第十一步

日用水量分时段下限预测，V_预jT=λ_T×V_预j；

第十二步

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