本技術(shù)涉及建筑供水，尤其是涉及一種適用于高層建筑的供水系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前高層建筑供水主要依賴固定功率的供水泵，雖然它們通常能滿足平均用水需求，但在面對特殊用水工況時(shí)，如夏季或一天內(nèi)的高峰用水時(shí)段，其供水能力往往顯得不足。

2、現(xiàn)有的解決方案是在用水量增加時(shí)一般是增加備用泵，但這些方法要么成本高昂，要么在用水量激增時(shí)仍難以滿足需求。由上述描述可以看出，現(xiàn)有供水系統(tǒng)缺乏靈活性，無法根據(jù)實(shí)際用水量實(shí)時(shí)調(diào)整供水能力，導(dǎo)致能源浪費(fèi)或供水不足。

3、且隨著高層建筑的不斷增多，傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)控制方式已無法滿足各樓層差異化的用水需求?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用單一的供水泵配合簡單的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)建筑的供水。這種方式無法根據(jù)各樓層的實(shí)際用水需求進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，容易導(dǎo)致供水效率低下、能耗高以及水壓波動(dòng)大等問題。

4、因此，如何在高層建筑面臨特殊用水工況時(shí)，既能精準(zhǔn)滿足供水需求，又能實(shí)現(xiàn)供水過程的高效節(jié)能是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種適用于高層建筑的供水系統(tǒng)及方法，適用于高層居民樓、寫字樓之類的高層建筑，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析用水?dāng)?shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整供水泵的功率輸出，以滿足不同時(shí)段的供水需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，旨在通過智能化手段實(shí)現(xiàn)供水需求的精準(zhǔn)匹配與高效節(jié)能。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種適用于高層建筑的供水系統(tǒng)，采用了如下的技術(shù)手段：

3、一種適用于高層建筑的供水系統(tǒng)，包括供水系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集層、處理分析層、決策控制層，所述供水系統(tǒng)中設(shè)置有多個(gè)可變頻供水泵，每個(gè)樓層都有相對應(yīng)的所述可變頻供水泵；

4、所述數(shù)據(jù)采集層連接有多個(gè)水量傳感器，所述水量傳感器用于實(shí)時(shí)收集當(dāng)前高層建筑的用水量數(shù)據(jù)并匯總至所述數(shù)據(jù)采集層；

5、所述處理分析層用于對所述用水量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理并生成用水曲線；所述處理分析層存儲有歷史用水?dāng)?shù)據(jù)，結(jié)合所述用水量數(shù)據(jù)和所述用水曲線構(gòu)建各所述樓層的用水量預(yù)測模型，對各所述樓層的用水需求進(jìn)行預(yù)測；

6、所述決策控制層用于依據(jù)所述用水量預(yù)測模型生成各所述樓層的供水計(jì)劃，并依據(jù)所述供水計(jì)劃對各所述樓層對應(yīng)的所述可變頻供水泵進(jìn)行輸出功率調(diào)節(jié)。

7、通過采用上述技術(shù)方案，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析，確保供水系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果構(gòu)建用水量預(yù)測模型，對用水量進(jìn)行預(yù)測并生成供水計(jì)劃，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果自動(dòng)調(diào)整可變頻供水泵的功率輸出，實(shí)現(xiàn)按需供水，有效降低能耗。

8、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集層集成有氣象數(shù)據(jù)接口、節(jié)假數(shù)據(jù)接口以及居民數(shù)據(jù)接口，所述氣象數(shù)據(jù)接口用于采集季節(jié)性的溫度以及濕度的變化數(shù)據(jù)，所述節(jié)假信息接口用于采集當(dāng)前日期與節(jié)假日信息，所述居民數(shù)據(jù)接口用于采集各所述樓層的居民人數(shù)。

9、通過采用上述技術(shù)方案，在數(shù)據(jù)采集層集成多種影響因素的接口，采集可能會(huì)對用水量產(chǎn)生影響的因素，有助于更加精準(zhǔn)地預(yù)測用水需求，并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供水。

10、第二方面，本技術(shù)提供了一種適用于高層建筑的供水方法，采用了如下的技術(shù)手段：

11、基于上述任意一項(xiàng)所述的一種適用于高層建筑的供水系統(tǒng)，具體包括如下步驟：

12、從水量傳感器中實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前高層建筑中每個(gè)樓層的用水量數(shù)據(jù)，所述水量傳感器有多個(gè)，分別布置在每個(gè)所述樓層中的供水節(jié)點(diǎn)；

13、獲取每個(gè)所述樓層的歷史用水?dāng)?shù)據(jù)，結(jié)合所述用水量數(shù)據(jù)與所述歷史用水?dāng)?shù)據(jù)生成用水曲線；

14、調(diào)用影響因素接口獲取影響因素信息，依據(jù)所述歷史用水?dāng)?shù)據(jù)、所述用水曲線以及所述影響因素信息，結(jié)合預(yù)設(shè)的預(yù)測算法建立用水量預(yù)測模型；

15、依據(jù)所述用水量預(yù)測模型生成當(dāng)前所述樓層的供水計(jì)劃，每個(gè)所述樓層都有相對應(yīng)的可變頻供水泵，依據(jù)所述供水計(jì)劃調(diào)節(jié)相應(yīng)的所述可變頻供水泵的功率輸出。

16、通過采用上述技術(shù)方案，能夠通過實(shí)時(shí)監(jiān)測用水量，結(jié)合歷史用水?dāng)?shù)據(jù)生成具有代表性的用水曲線，并結(jié)合采集到的影響因素信息，對高層建筑的用水量進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果調(diào)節(jié)可變頻供水泵，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供水，避免高峰時(shí)段供水不足和低谷時(shí)段能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能供水的目的。

17、優(yōu)選地，所述獲取每個(gè)所述樓層的歷史用水?dāng)?shù)據(jù)，結(jié)合所述用水量數(shù)據(jù)與所述歷史用水?dāng)?shù)據(jù)，生成用水曲線，具體包括如下步驟：

18、獲取每個(gè)所述樓層的歷史用水?dāng)?shù)據(jù)，所述歷史用水?dāng)?shù)據(jù)包括每個(gè)預(yù)設(shè)的時(shí)間點(diǎn)的用水量，將所述歷史用水?dāng)?shù)據(jù)按照時(shí)間順序進(jìn)行排序和整理，生成歷史用水曲線，將所述用水量數(shù)據(jù)與所述歷史用水曲線進(jìn)行整合，生成用水曲線，每采集到一次新的用水量數(shù)據(jù)，就對所述用水曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

19、通過采用上述技術(shù)方案，隨著時(shí)間的推移，不斷采集新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)更新用水曲線，用水曲線就能夠動(dòng)態(tài)地展示從過去到現(xiàn)在乃至未來的用水情況并可以根據(jù)歷史趨勢對未來的用水情況進(jìn)行一定程度的預(yù)測，對于后續(xù)用水的精準(zhǔn)預(yù)測十分有利。

20、優(yōu)選地，所述調(diào)用影響因素接口獲取影響因素信息，具體包括如下步驟：

21、所述影響因素信息包括氣象數(shù)據(jù)、節(jié)假數(shù)據(jù)以及居民數(shù)據(jù)，調(diào)用氣象數(shù)據(jù)接口獲取所述氣象數(shù)據(jù)，所述氣象數(shù)據(jù)包括外界的溫度、濕度以及降水量；調(diào)用節(jié)假數(shù)據(jù)接口獲取指定時(shí)間段的所述節(jié)假數(shù)據(jù)，所述節(jié)假數(shù)據(jù)包括節(jié)假日名稱和節(jié)假日期；調(diào)用居民數(shù)據(jù)接口獲取所述居民數(shù)據(jù)，所述居民數(shù)據(jù)包括每個(gè)所述樓層的居民人數(shù)，將所述居民人數(shù)整理成時(shí)間序列數(shù)據(jù)；并與所述用水量數(shù)據(jù)、所述氣象數(shù)據(jù)以及所述居民數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行分析，

22、將所述氣象數(shù)據(jù)、所述節(jié)假數(shù)據(jù)以及所述居民數(shù)據(jù)按照時(shí)間維度進(jìn)行融合，形成影響因素?cái)?shù)據(jù)集，利用統(tǒng)計(jì)方法分析各因素與用水量之間的相關(guān)性，確定哪些因素對用水量有顯著影響。

23、通過采用上述技術(shù)方案，從外部調(diào)取了氣象數(shù)據(jù)、節(jié)假日數(shù)據(jù)和居民數(shù)據(jù)來構(gòu)造用水預(yù)測模型，為水資源管理和調(diào)度提供有力支持，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的用水預(yù)測。

24、優(yōu)選地，所述依據(jù)所述歷史用水?dāng)?shù)據(jù)、所述用水曲線以及所述影響因素信息，結(jié)合預(yù)設(shè)的預(yù)測算法建立用水量預(yù)測模型，具體包括如下步驟：

25、從所述歷史用水?dāng)?shù)據(jù)中提取構(gòu)建特征，所述構(gòu)建特征包括時(shí)間戳以及所述用水量數(shù)據(jù)，結(jié)合所述影響因素?cái)?shù)據(jù)集構(gòu)建特征向量；

26、依據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間序列分析算法構(gòu)建用水量預(yù)測模型，將所述特征向量作為所述用水量預(yù)測模型的輸入，將所述歷史用水?dāng)?shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，對所述預(yù)設(shè)的用水量預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練；依據(jù)所述用水量預(yù)測模型生成預(yù)測用水曲線。

27、通過采用上述技術(shù)方案，歷史用水?dāng)?shù)據(jù)以及外部影響因素共同作用于樓層用水預(yù)測模型，為供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度和高效運(yùn)行提供了有力支持。

28、優(yōu)選地，在所述結(jié)合預(yù)設(shè)的預(yù)測算法建立用水量預(yù)測模型之后，還包括如下步驟：

29、對所述預(yù)測用水曲線進(jìn)行平滑性檢驗(yàn)，所述平滑性檢驗(yàn)包括判斷所述預(yù)測用水曲線在時(shí)間序列上是否平滑，若所述預(yù)測用水曲線沒有出現(xiàn)異常的跳躍與波動(dòng)，則認(rèn)定所述平滑性檢驗(yàn)通過；

30、對所述預(yù)測用水曲線和所述用水曲線進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，所述一致性檢驗(yàn)包括判斷所述預(yù)測用水曲線與所述用水曲線的時(shí)間節(jié)點(diǎn)是否一一對應(yīng)，若二者的所述時(shí)間節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)，則所述一致性檢驗(yàn)通過；

31、若所述平滑性檢驗(yàn)和所述一致性檢驗(yàn)中任意一項(xiàng)不通過，重新依據(jù)所述歷史用水?dāng)?shù)據(jù)對所述用水量預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu)化，直到所述平滑性檢驗(yàn)和所述一致性檢驗(yàn)通過為止。

32、通過采用上述技術(shù)方案，采用上述驗(yàn)證邏輯，可以確保預(yù)測用水模型生成的預(yù)測用水曲線既與用水曲線保持一定的一致性和連續(xù)性，從而提高了預(yù)測結(jié)果的合理性和可靠性。

33、優(yōu)選地，所述依據(jù)所述用水量預(yù)測模型生成當(dāng)前所述樓層的供水計(jì)劃，具體包括如下步驟：

34、分析各所述樓層的高度，依據(jù)每個(gè)所述樓層所對應(yīng)的所述可變頻供水泵確定每個(gè)所述可變頻供水泵能夠控制的全部所述樓層，將受同一所述可變頻供水泵控制的全部所述樓層的所述預(yù)測用水曲線進(jìn)行加權(quán)平均，得到每個(gè)所述可變頻供水泵的供水曲線；

35、分別計(jì)算每個(gè)所述樓層在預(yù)設(shè)周期內(nèi)的總用水量，每個(gè)所述預(yù)測用水曲線的權(quán)重依據(jù)對應(yīng)的所述樓層的所述總用水量確定。

36、通過采用上述技術(shù)方案，為每個(gè)可變頻供水泵生成了獨(dú)有的供水曲線，既滿足各樓層用水需求又能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能，能夠隨著用水需求的變化而不斷調(diào)整，具有靈活性、適應(yīng)性和可持續(xù)性，。

37、優(yōu)選地，在所述得到每個(gè)所述可變頻供水泵的供水曲線之后，還包括如下步驟：

38、實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)所述可變頻供水泵所對應(yīng)的所述供水曲線的供水?dāng)?shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整所述可變頻供水泵的功率輸出；

39、通過時(shí)間序列分析方法，識別每個(gè)所述可變頻供水泵所對應(yīng)的所述供水曲線的用水峰谷時(shí)段，設(shè)置平均閾值范圍，將所述供水?dāng)?shù)據(jù)高于所述平均閾值范圍的最大值的時(shí)段標(biāo)記為高峰時(shí)段，將所述供水?dāng)?shù)據(jù)低于所述平均閾值范圍的最小值的時(shí)段標(biāo)記為低谷時(shí)段；

40、在所述供水曲線的所述高峰時(shí)段，增加當(dāng)前所述可變頻供水泵的輸出功率，在所述供水曲線的所述低谷時(shí)段，降低當(dāng)前所述可變頻供水泵的所述輸出功率。

41、通過采用上述技術(shù)方案，識別出供水曲線的用水峰谷時(shí)段，根據(jù)用水峰谷時(shí)段調(diào)節(jié)可變頻供水泵的輸出功率，能夠精準(zhǔn)匹配不同時(shí)段的用水需求，既能滿足高峰時(shí)段的用水需求，又能在低谷時(shí)段實(shí)現(xiàn)節(jié)能，也能減少設(shè)備磨損。

42、綜上所述，本技術(shù)至少包括以下有益效果：

43、1.本技術(shù)通過智能分層控制策略，實(shí)現(xiàn)了對高層建筑各樓層供水需求的精準(zhǔn)匹配和智能控制，提高了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

44、2.本技術(shù)利用預(yù)測模型進(jìn)行用水量預(yù)測，為供水計(jì)劃的制定提供了科學(xué)依據(jù)，提高了供水的精準(zhǔn)度和前瞻性。

45、3.本技術(shù)通過對變頻水泵的智能調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對各樓層供水量的精確控制，有效降低了能耗和水資源的浪費(fèi)，為高層建筑物業(yè)管理方帶來了更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。