一种校园公共澡堂节水控水的方法及系统与流程

1.本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种校园公共澡堂节水控水的方法及系统。


背景技术：

2.目前各个高校推进智慧校园建设，在校园内实现一卡多用，多个场景下使用校园卡直接付费。常见的在澡堂内学生只需要插卡就能够享受到热水浴，读卡机根据时间进行计费的即从插上卡之后便随着时间开始扣费，不随水流量的变化作为参考，会在不同位置进行洗浴的同学体验是不一样的，在水流量比较大的位置上，相同洗浴时间下，同比浪费的水量要更多，不控制淋浴的水流量和水温会导致部分人员会存在水资源浪费的行为。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种校园公共澡堂节水控水的方法及系统，所采用的技术方案具体如下：
4.第一方面，本发明一个实施例提供了一种校园公共澡堂节水控水的方法，该方法包括以下步骤：
5.采集淋浴的数据信息，包括：淋浴的出水流量、澡堂环境温度、出水水温和用水时长；
6.结合所述用水时长和所述出水水温，对淋浴者的洗澡时的水浪费行为进行评价得到习惯评价因子；基于各个位置上的澡堂环境温度，对其进行冷热点分析，确定澡堂环境温度的分布情况，得到各位置的环境温度得分；根据所述环境温度得分的差异以及所述出水流量的差异，确定当前系统谅解系数；
7.基于所述出水水温和所述用水时长对淋浴者的行为进行判断得到判断系数，当淋浴者存在浪费水的行为时，基于所述习惯评价因子和所述当前系统谅解系数对最大出水流量和出水水温进行调整。
8.优选的，所述结合所述用水时长和所述出水水温，对淋浴者的洗澡时的水浪费行为进行评价得到习惯评价因子，包括：
9.所述习惯评价因子的计算公式为：
[0010][0011]
其中，w为所述习惯评价因子；e为自然常数；time
wash
为用水时长；count(time
wash
)为开关淋浴的次数；为用水时长序列中第i个奇数项的用水时长；t
wi
为出水水温序列中第i 个出水水温；t
std
为标准出水水温；α为第一修正系数；max odd为用水时长序列中奇数项的数量；tanh为双曲正切函数；count为计数函数。
[0012]
优选的，所述根据所述环境温度得分的差异以及所述出水流量的差异，确定当前
系统谅解系数，包括：
[0013]
根据出水流量的差异计算初始系统谅解系数；所述初始系统谅解系数和环境温度得分的绝对值的乘积为所述当前系统谅解系数。
[0014]
优选的，所述根据出水流量的差异计算初始系统谅解系数，包括：
[0015]
所述初始系统谅解系数的计算公式为：
[0016][0017]
其中，y为所述初始系统谅解系数；β为第二修正系数；qi为出水流量序列中第i个出水流量；median为取中值函数；median(q)为出水流量序列的中值。
[0018]
优选的，所述基于所述出水水温和所述用水时长对淋浴者的行为进行判断得到判断系数，包括：
[0019]
所述判断系数的计算公式为：
[0020]
h＝max(sign(tanh(mean((t
′
wi-t
std
)2)*α)-0.4),sign(t1*γ-t
1-参
))
[0021]
其中，h为所述判断系数；sign为符号函数；tanh为双曲正切函数；mean为均值函数；t
std
为标准出水水温；t
′
wi
为实时的出水水温；α为第一修正系数；t1为用水时长序列中第1段的用水时长；γ为第三修正系数；t
1-参
为用水时长系列中第1段用水时长的参考时间。
[0022]
优选的，基于所述习惯评价因子和所述当前系统谅解系数对最大出水流量进行调整，包括：
[0023]
调整后的最大出水流量的计算公式为：
[0024][0025]
其中，q
change
为调整后的最大出水流量；max为最大值函数；q
max
为出水流量序列中的最大出水流量；w为所述习惯评价因子；e为自然常数；j为当前系统谅解系数。
[0026]
优选的，基于所述当前系统谅解系数对出水水温进行调整，包括：
[0027]
调整后的出水水温的计算公式为：
[0028]
t
change
＝t
wi
(t
std-t
wi
)*e-j
[0029]
其中，t
change
为调整后的出水水温；t
wi
为出水水温序列中第i个出水水温；t
std
为标准出水水温；e为自然常数；j为当前系统谅解系数。
[0030]
第二方面，本发明一个实施例提供了一种校园公共澡堂节水控水的系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种校园公共澡堂节水控水的方法。
[0031]
本发明实施例至少具有如下有益效果：
[0032]
本发明实施例利用人工智能技术，该方法首先采集淋浴的数据信息，包括：淋浴的出水流量、澡堂环境温度、出水水温和用水时长；结合用水时长和出水水温，对淋浴者的洗澡时的水浪费行为进行评价得到习惯评价因子，习惯评价因子反映了淋浴者的用水习惯，并结合用水习惯对其进行后续分析；基于各个位置上的澡堂环境温度，对其进行冷热点分析，确定澡堂环境温度的分布情况，得到各位置的环境温度得分；根据环境温度得分的差异以及出水流量的差异，确定当前系统谅解系数，该当前系统谅解系数以及淋浴者当前位置的澡堂环境温度进行了修正，避免了因澡堂环境温度的差异对淋浴者是否浪费水资源的误
判；基于出水水温和用水时长对淋浴者的行为进行判断得到判断系数，当淋浴者存在浪费水的行为时，基于习惯评价因子和系统谅解系数对最大出水流量和出水水温进行调整，根据淋浴者的用水习惯、受位置的影响、受澡堂环境温度的影响，进而对最大出水流量和出水水温进行调整，避免因个人习惯导致的水资源浪费问题。本发明实施例通过对采集到的数据信息进行分析，实现对最大出水流量和出水水温的调整控制，以达到节水节能的目的。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0034]
图1为本发明一个实施例所提供的一种校园公共澡堂节水控水的方法的方法流程图。
具体实施方式
[0035]
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种校园公共澡堂节水控水的方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0036]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
[0037]
本发明实施例提供了一种校园公共澡堂节水控水的方法及系统的具体实施方法，该方法适用于校园公共澡堂淋浴控制场景。该场景下每个澡堂内有多个淋浴间，每个淋浴间的位置不同，有的靠近暖气，有的靠近窗户，每个淋浴间内均安装有淋浴头，淋浴者可自行调控淋浴头出水流量和出水水温，当系统检测到淋浴者存在浪费水的行为时，对其对应的淋浴间的最大出水流量和出水水温进行控制。为了解决有的淋浴者存在用水浪费的问题，本发明实施例通过对采集到的数据信息进行分析，实现对最大出水流量和出水水温的调整控制，以达到节水节能的目的。
[0038]
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种校园公共澡堂节水控水的方法及系统的具体方案。
[0039]
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种校园公共澡堂节水控水的方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：
[0040]
步骤s100，采集淋浴的数据信息，包括：淋浴的出水流量、澡堂环境温度、出水水温和用水时长。
[0041]
首先对当前淋浴系统的出水流量进行计量。
[0042]
由于位置的不同，以及使用淋浴喷头不一样，最终在进行洗浴时，淋浴的出水流量不同。为了达到节水的目的，在出水时的对水流量进行检测并进行控水是很有必要的。
[0043]
出水处的水流量可以通过现有的流量计，安装在淋浴的出水管道上进行检测，从
而能够实时监测出水流量的大小q(l/min)。
[0044]
由此确定淋浴进行时出水流量的大小q，得到出水流量序列。
[0045]
进一步的，确定当前淋浴者附近环境的澡堂环境温度大小。
[0046]
在进行洗浴时，如果澡堂环境温度比较低时，淋浴者会不由自主的调大热水比例，使身体周围温度升起来，这种温度低的情况下，有大部分热水资源被用于提升澡堂环境温度，对于这种情况情有可原，但如果在周围环境温度比较高的情况下，仍使用比例比较高的热水，则可以视为一种浪费，需要进行控制。
[0047]
澡堂环境温度的采集使用分布式放置，即整个浴室内多个位置部署温度传感器，形成一个网状结构，采集各个位置上的温度信息。
[0048]
由此，根据澡堂的分布状况，获得多个位置上的澡堂环境温度，根据位置的变化，得到澡堂环境温度的数据集，也即澡堂环境温度序列r＝{ra,rb,rc……rmore
}。
[0049]
进一步的，确定当前淋浴者使用的出水水温大小。
[0050]
出水水温是由淋浴者按照自己习惯进行调整后流出的，由于每个人对水温感知的舒适度不一样，因此最终产生水流时，其出水水温可能不同。
[0051]
如果出现某一处流出的出水水温异常高，或者异常低，并且持续时间比较长，能够一定程度说明当前位置的使用存在浪费的问题。
[0052]
对出水水温的温度确定为：将温度传感器安装在管道内侧，与流动的洗澡水直接接触进行检测，以此获得每个水流出口处的出水水温大小。需要说明的，温度传感器已做好防水措施。
[0053]
对出水水温进行长时间监测，即从淋浴者开始使用，到淋浴结束，得到出水水温变化情况，形成各个位置下的出水水温序列tw＝{t
w1
,
……
t
wi
}，序列的采样频率为0.2hz，即每5 秒采集一次出水水温信息。
[0054]
进一步的，确定每个位置上用水时长。
[0055]
一般而言，在洗澡过程中，需要其他一些清洗步骤是不需要开水的，如果一直为开放流水状态，则能够认定当前存在浪费水的状态。
[0056]
如果当前水流是断断续续的状态，说明当前的淋浴者进行了其他的清洗步骤，间歇式的使用水，则能够认定当前淋浴者为节约水状态。
[0057]
由于洗澡的启用是通过插卡后进行相关操作，因此，可以作为一个开始判断状态，对淋浴者的用水时长进行统计。
[0058]
由此确定在淋浴者淋浴时的用水时长，得到用水时长序列time
wash
＝{t1,t2,t3……
tn}。
[0059]
需要说明的是，上述用水时长为一个淋浴者多次开启和关闭流水时产生的数据集。因此最终数据集的数量n是不确定的。该数据集和淋浴者的洗浴习惯相关。而其中，偶数位置中的数值，表示淋浴者关闭流水的时长，即淋浴者操作一次流水开关，即确定一次时长数据，奇数位置中的数值为淋浴者的每段用水时长。
[0060]
步骤s200，结合用水时长和出水水温，对淋浴者的洗澡时的水浪费行为进行评价得到习惯评价因子；基于各个位置上的澡堂环境温度，对其进行冷热点分析，确定澡堂环境温度的分布情况，得到各位置的环境温度得分；根据环境温度得分的差异以及出水流量的差异，确定当前系统谅解系数。
[0061]
确定淋浴者洗澡时，对水浪费的行为习惯因子进行评价。
[0062]
首先，如果淋浴者从开启到结束一直未关闭流水，这一定存在着水资源浪费的行为，因此，根据淋浴者在用水时的用水时长，对当前的淋浴者对水浪费的习惯评价因子进行衡量。
[0063]
如果淋浴者使用的出水水温不在合适的区间内，并且长期稳定该出水水温，可以判断为异常状况，可以确定当前淋浴者有浪费水的动机。需要说明的是，为了避免在每天开始营业时，由于管道内存在大量的冷水，从而对最终结果造成误判，故在澡堂开始营业后的半个小时内，该套系统不启用。
[0064]
结合用水时长和出水水温，对淋浴者的洗澡时的水浪费行为进行评价得到习惯评价因子。
[0065]
该习惯评价因子的计算公式为：
[0066][0067]
其中，w为习惯评价因子；e为自然常数；time
wash
为用水时长序列；count(time
wash
)为开关淋浴的次数；为用水时长序列中第i个奇数项的用水时长；t
wi
为出水水温序列中第i 个出水水温；t
std
为标准出水水温；α为第一修正系数；max odd为用水时长序列中奇数项的数量；tanh为双曲正切函数；count为计数函数。在本发明实施例中第一修正系数的取值为 0.03，标准出水水温为37℃，在其他实施例中实施者可根据实际情况调整该取值。
[0068]
其中，计数函数用于统计函数内参数的个数，这里是统计用水时长中元素个数，该元素数量即为开关淋浴次数，计的个数越多，说明淋浴者对水的开关越频繁，进一步说明淋浴者对水资源的重视程度。
[0069]
其中，t
i奇
用水时长序列中的奇数项。该习惯评价因子的计算公式的第二项为计量淋浴者有效的流水时长，该项能够反应淋浴者的当前洗浴时的总用水量。该项大小越小，更能够说明当前的淋浴者节水意识强，当下对水的浪费比较少。
[0070]
由此，得到对当前淋浴者对水浪费的行为的习惯评价因子。
[0071]
需要说明的是，该习惯评价因子可以通过相关历史数据进行处理得到，为了避免因节水观念的快速转变，造成最终评价过于保守，历史数据仅参考最近三次数据，每一次均进行衡量，再对其求取均值。
[0072]
进一步，根据澡堂内的环境温度分布差异，以及水流速的差异，确定当前系统谅解系数。
[0073]
先基于各个位置上的澡堂环境温度，对其进行冷热点分析，确定澡堂环境温度的分布情况，得到各位置的环境温度得分。
[0074]
如果澡堂内澡堂环境温度均一致，即都是一个衡定的合适洗澡的澡堂环境温度，这时候各个洗浴位置上的出水水温理应相近；相反，如果有一片区域温度特别高，比如冬季有暖气位置，以至于淋浴者将水温调低，有一片区域温度特别低，比如冬季有靠窗位置，以至于淋浴者将水温调高，这些情况可以给予一定程度的谅解，对后续系统控水进行干涉。
[0075]
基于各个位置上的澡堂环境温度，对其进行冷热点分析，确定温度的分布情况。
[0076]
使用冷热点分析的目的是，避免了单个区域温度异常，即可能是淋浴者开启热水，
导致传感器误判了当前位置的澡堂环境温度大小。冷热点分析能够将参考附近的温度，对澡堂环境温度分布做出更详细的分析。
[0077]
其中，设置评估字段为当前澡堂内部的澡堂环境温度t，概念化模型为反距离模型，距离计算方法为欧式距离，对空间权重矩阵进行标准化，其他保持默认。
[0078]
上述的空间权重矩阵，由实施者根据澡堂结构分布确定下的位置权重，参考设定方式可以将中心位置权重设定为1，靠近窗户，门通风处的位置设定为0.3等，权重设定方式不唯一。该反距离模型为冷热点分析中常用的一种模型，为本领域技术人员公知技术。
[0079]
最终，根据所采集得到的澡堂环境温度数据集，返回相关参数，包括当前的z得分，p 值，当前得分的置信度。其中，z得分即为环境温度得分，p值为概率值。
[0080]
如果区域的z得分大于1，说明该区域被高值所包围，呈现出高值聚类，由此形成了温度比较高的区域空间聚集的分布特征。相反，如果区域的z得分小于-1，说明该区域被低值所包围，呈现出低值聚类，由此形成了温度比较低的区域空间聚集的分布特征。
[0081]
其中，上述的z得分服从统计学上的正态分布特征，即在z为0处，p值最大。z得分需要实施者根据当前澡堂的实际布局，长期的观测数据进行进一步设定，以能够对当前的温度异常区域进行发现。
[0082]
由此能够发现，区域越异常，环境温度得分z得分的绝对值越大，而符号表示冷热点的方向，即表示与当前温度差异高或低。
[0083]
其次，由于位置分布和管道部署的差异，各个位置上的出水流量q会形成明显差异，并且由于维护等，各个淋浴喷头不一样也会形成差异，同时这种差异会随着淋浴开启数量，差异也会发生变化。这个淋浴者是无法把控的一个因素，因此也将此列入系统谅解系数之中。
[0084]
对所有淋浴位置上的水流量进行分析，确定一个位置上的水流量的差异系数。并根据环境温度得分的差异以及出水流量的差异确定当前系统谅解系数。具体的：根据出水流量的差异计算初始系统谅解系数；初始系统谅解系数和环境温度得分的绝对值的乘积为当前系统谅解系数。
[0085]
初始系统谅解系数的计算公式为：
[0086][0087]
其中，y为初始系统谅解系数；β为第二修正系数；qi为出水流量序列中第i个出水流量； median为取中值函数；median(q)为出水流量序列的中值。在本发明实施例中第二修正系数的取值为10，在其他实施例中实施者可根据实际情况调整该取值。
[0088]
如果该位置下的出水流量与澡堂内的中值相近，其大小为1，即如果发生浪费事件，这里对其谅解比较低。
[0089]
由此，基于各处的水流速度的分布状态，确定在水流速度上的初始系统谅解系数。
[0090]
基于得到的初始系统谅解系数，确定当前系统谅解系数。
[0091]
当前系统谅解系数的计算公式j为：
[0092]
j＝|z|*y
[0093]
其中，z为环境温度得分；y为初始系统谅解系数。
[0094]
其中，由于环境温度得分存在方向，对其进行绝对值处理；初始系统谅解系数y表
示澡堂内水流速分布差异的评价分，如果两个差异分数均很低，说明当前区域为正常区域，即谅解系数很低，如果两个差异分数比较高，系统可以对当前的淋浴者的用水行为纠正进行一定程度谅解。
[0095]
步骤s300，基于出水水温和用水时长对淋浴者的行为进行判断得到判断系数，当淋浴者存在浪费水的行为时，基于习惯评价因子和当前系统谅解系数对最大出水流量和出水水温进行调整。
[0096]
基于当前淋浴者的历史行为得到水浪费行为习惯评价因子w，同时结合当前淋浴者在澡堂内的位置和澡堂环境温度，确定当前系统谅解系数j。
[0097]
结合当前淋浴者的出水温度，以及澡堂内大数据分析得到的最佳用水间隔时间，确定淋浴者是否有水浪费行为。需要说明的是，最佳用水间隔时间是参考依据为水浪费行为对应的习惯评价因子w比较小的人群综合得到的。
[0098]
基于出水水温和用水时长对淋浴者的行为进行判断得到判断系数。
[0099]
该判断系数的计算公式为：
[0100]
h＝max(sign(tanh(mean((t
′
wi-t
std
)2)*α)-0.4),sign(t1*γ-t
1-参
))
[0101]
其中，h为判断系数；sign为符号函数；tanh为双曲正切函数；mean为均值函数；t
std
为标准出水水温；t
′
wi
为实时的出水水温；α为第一修正系数；t1为用水时长序列中第1段的用水时长；γ为第三修正系数；t
1-参
为用水时长系列中第1段用水时长的参考时间。在本发明实施例中第三修正系数的取值为0.8，在其他实施例中实施者可根据实际情况调整该取值。
[0102]
其中，判断系数的计算公式的第一项为对于水温的衡量，对水温的检测为实时进行的，均值是本次开始洗浴到监测时刻所有数据的均值，上限是5分钟，如果五分钟内温度仍未降到标准以下，则有理由说明是对热水资源的浪费。简单的说，就是判断是否达到阈值，进行判断。
[0103]
其中，判断系数的计算公式的第二项为洗浴第一个时间长度的判断，t
1-参
是根据澡堂内的大数据分析得到的第一阶段比较合适的用水时间，如果第一阶段过度超时，说明当前存在浪费水的行为。为了淋浴者留出一定的空余时间，故将其第三修正系数的大小设定为0.8。
[0104]
如果判断系数h的大小为正值，则说明当前淋浴者存在浪费水的行为，即刻采取控水措施，也即基于习惯评价因子和系统谅解系数对最大出水流量和出水水温进行调整。
[0105]
基于习惯评价因子和系统谅解系数对最大出水流量进行调整。
[0106]
调整后的最大出水流量的计算公式为：
[0107][0108]
其中，q
change
为调整后的最大出水流量；max为最大值函数；q
max
为出水流量序列中的最大出水流量；w为习惯评价因子；e为自然常数；j为当前系统谅解系数。
[0109]
基于系统谅解系数对出水水温进行调整。
[0110]
调整后的出水水温的计算公式为：
[0111]
t
change
＝t
wi
(t
std-t
wi
)*e-j
[0112]
其中，t
change
为调整后的出水水温；t
wi
为出水水温序列中第i个出水水温；t
std
为出水水温序列的标准差；e为自然常数；j为当前系统谅解系数。在本发明实施例中标准出水水
温的取值为37℃，调节出水水温是向着标准出水水温进行调节的。
[0113]
需要说明的是，出水水温的调整方式为通过电动阀门控制冷热水比例完成调整，具体调整方式为本领域技术人员的公知技术。
[0114]
即完成了对出水水温和最大出水流量的调整，达到节水节能的目的。
[0115]
综上所述，本发明实施例利用人工智能技术，该方法首先采集淋浴的数据信息，包括：淋浴的出水流量、澡堂环境温度、出水水温和用水时长；结合用水时长和出水水温，对淋浴者的洗澡时的水浪费行为进行评价得到习惯评价因子；基于各个位置上的澡堂环境温度，对其进行冷热点分析，确定澡堂环境温度的分布情况，得到各位置的环境温度得分；根据环境温度得分的差异以及出水流量的差异，确定当前系统谅解系数；基于出水水温和用水时长对淋浴者的行为进行判断得到判断系数，当淋浴者存在浪费水的行为时，基于习惯评价因子和系统谅解系数对最大出水流量和出水水温进行调整。本发明实施例通过对采集到的数据信息进行分析，实现对最大出水流量和出水水温的调整控制，以达到节水节能的目的。
[0116]
本发明实施例还提出了一种校园公共澡堂节水控水的系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。由于一种校园公共澡堂节水控水的方法在上述给出了详细描述，不再赘述。
[0117]
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0118]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0119]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。