基于居民舒适度的家庭器具用水调度及智慧节水系统开发.pdf

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摘要

摘要

随着居民生活质量日益提高，家庭生活用水量不断增加，导致了家庭用水供

需失衡和用水浪费等问题，为保证居民日常用水需求，构建居民家庭器具用水调

度方案是必要的。目前，传统家庭器具用水调度采用“一刀切”的方式，无法满

足现阶段居民差异化用水需求，不能按照居民具体用水需求实时动态地调整供水

策略，造成居民用水的舒适度不匹配，不仅降低了不同类型居民用水舒适度，还

出现家庭器具用水浪费现象。为保障各类居民用水舒适度，提升家庭器具用水利

用率，将家庭居民的器具用水特征作为研究对象，提出了一种基于改进的原子搜

索算法的居民家庭器具用水调度方法。并通过智慧节水系统的需求分析和系统功

能设计与实现，构建居民家庭器具用水调度系统。本文的主要研究内容如下所示：

（1）针对居民家庭行为存在的用水时间习惯性和用水器具先后性等特点，提

出了在满足不同类型居民舒适度情况下基于改进的原子搜索算法的居民家庭器具

用水调度模型。在分析居民家庭用水习惯的基础上，提出了一种基于居民家庭器

具用水舒适度的器具动态优先级方法，对居民家庭器具用水的低峰期和高峰期进

行针对性的水量配置，实现水资源供需平衡，避免水资源浪费或供应不足等问题。

建立在满足居民舒适度条件下的家庭器具用水量数学模型，同时对居民家庭器具

用水调度模型求解过程中，设计了一种改进的原子搜索算法对家庭器具用水调度

模型的最优值进行寻优，引入新的共价键约束力来对信息融合更新加速度，提高

了算法的全局探索能力，并引入高斯变异策略，加快原子的收敛速度，提高原子

跳出早熟的能力。实例分析表明，与传统的原子搜索算法和灰狼优化算法模型相

比，改进的原子搜索算法模型在居民家庭器具用水调度上具有更好的寻优能力和

搜索能力。

（2）针对居民家庭器具用水调度中存在的用水调度不合理、数据检测与管理

不便利、系统安全性和隐私保护等问题，搭建了基于Flask框架的家庭器具节水系

统。该系统的功能需求包括器具用水量实时监测和数据采集、系统安全性和隐私

保护、数据分析和决策支持等方面。该系统不仅能根据居民用水舒适度习惯精确

地进行供水，能在满足不同时段供水需求的前提下有效地减少水资源浪费，为居

民在家庭器具用水的调度管理方面提供一个借鉴依据和有效的操作平台。

关键词：居民舒适度；家庭器具；居民生活用水调度；改进的原子搜索算法；节

水系统

I

Abstract

Abstract

Withtheincreasingqualityoflifeofresidents,householdwaterconsumption

continuestoincrease,leadingtotheimbalanceofhouseholdwatersupplyanddemand

andwaterwaste,etc.Inordertoensurethedailywaterdemandofresidents,itis

necessarytobuildawaterschedulingschemeforhouseholdappliances.Atpresent,the

one-size-fits-allmethodofwaterschedulingfortraditionalhouseholdappliances

cannotmeetthedifferentiatedwaterdemandofresidentsatthisstage,andthewater

supplystrategycannotbedynamicallyadjustedaccordingtothespecificwaterdemand

ofresidentsinrealtime,resultinginthemismatchofresidentswatercomfortlevel,

whichnotonlyreducesthewatercomfortlevelof

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