陳聰帥 楊公立

摘要：校園供水系統(tǒng)是公用設施的重要組成部分。隨著學校的水利系統(tǒng)檢測方面采用了智能水表的實時監(jiān)測，可以合理使用大量準確的數(shù)據(jù)分析解決供水系統(tǒng)中存在問題。本文通過SPSS軟件對智能水表實時數(shù)據(jù)和各個功能區(qū)每個時間段用水情況進行數(shù)據(jù)挖掘分析，以得出出校園用水情況，并利用智能水表提供的數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型觀察供水系統(tǒng)中存在的漏損情況以及維修策略，達到智能管理，節(jié)約用水的目的。

關鍵詞： SPSS;漏損位置模型;數(shù)據(jù)挖掘

中圖分類號：TU 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-06-389

一、問題的背景分析

校園屬于人口密集場所，學校為了保障供水系統(tǒng)的正常運作投入了大量的精力，隨著技術的發(fā)展學校普遍采用了智能水表，這樣可以獲得大量的實時供水系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)。提高校園生活的品質(zhì)同時可以更好的管理校園。

依據(jù)智能水表返回的大量數(shù)據(jù)，利用校區(qū)水表層級關系，建立水表數(shù)據(jù)之間的關系模型，并利用已有的數(shù)據(jù)分析模型的誤差。以良好的公共供水網(wǎng)絡（平均失水在5%）為基準，利用已有智能水表提供的數(shù)據(jù)，建立數(shù)學模型，分析該校園供水管網(wǎng)的漏損情況。確定漏損點，達到及時有效的控制管理校園水系管網(wǎng)。

二、模型的的建立及求解

2.1模型假設

（1）校園智能水表數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，且數(shù)據(jù)可信度較高。

（2）假設所有的管道網(wǎng)都處在相同的環(huán)境下，排除惡劣氣候和天氣的影響。

（3）假設水龍頭不出現(xiàn)滴漏現(xiàn)象。

2.2問題分析

針對問題一，依據(jù)用水層級關系對用戶水表進行劃分，對上層水表用水量和它的下級所有水表用水量匯總，求出兩個季度的上下層級用水數(shù)據(jù)。通過MATLAB進行最小二乘擬合分析【1】，得出擬合曲線表達式y(tǒng)=1.0099x-9.23114*103。

針對問題二，對輸水管漏水情況，定義一個漏損率l=1-y下層y上層，通過分析發(fā)現(xiàn)校園管網(wǎng)中漏損情況隨著管網(wǎng)等級增加而變大。符合現(xiàn)實情況，并對校園用水系統(tǒng)維修提出一定數(shù)據(jù)支持。

2.3 問題解決

針對問題一、對水表數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：層級中有存在無記錄的一級表問題也有沒有耳機水表的一級表。對水表層級關系網(wǎng)研究：計算水表第一季度和第二季度水表用水總和建立 上級表對下級表數(shù)據(jù)的關系模型。通過MATLAB采用線性最小二乘法進行數(shù)據(jù)擬合，得出擬合函數(shù)【2】。

驗證問題：通過查詢?nèi)募径?，上級水表的用水量，來預測下級水表的用水量。并和實際數(shù)據(jù)作對比。得出數(shù)據(jù)方差。經(jīng)檢驗，方差效果處于可接受范圍內(nèi)。

針對問題二、定義一個漏損率l， 表達式為：l=1-y下層y上層。通過對大量水表數(shù)據(jù)挖掘分析整理，結合層級表網(wǎng)絡，得到以季度為基礎，進行漏損率研究。

研究規(guī)則：上級分出來的所有下級水表數(shù)據(jù)都要統(tǒng)計。上級表對下級表是一對一或者一對多。通過excle數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出：

從上述數(shù)據(jù)可以看出。校園中存在漏損嚴重的現(xiàn)象是在底級表網(wǎng)絡中。所以對于水管

網(wǎng)絡維修系統(tǒng)要著重留意底層部分。為我們下一步的校園水系的智能管理提供了可以參考的價值。

三、模型的評價與推廣

本模型中對于校園供水系統(tǒng)的檢測與管理，采用了判別函數(shù)的數(shù)學模型，通過智能水表的數(shù)據(jù)判斷各個區(qū)域的用水情況，提高了用水質(zhì)量。但是在涉及模型的缺陷是在數(shù)據(jù)擬合的表達方式上存在一些數(shù)據(jù)的漏洞，處理數(shù)據(jù)比較模糊。本模型運用了判別函數(shù)的方法，采用分布對用數(shù)據(jù)制作出的表格和圖形進行分析，或者在模型中運用數(shù)據(jù)擬合方式對數(shù)據(jù)進行處理分析。使用本模型可以對校園供水系統(tǒng)中出現(xiàn)了漏損現(xiàn)象診斷位置具有良好的實際作用，更加智能的管理校園用水系統(tǒng)，達到節(jié)約用水的目的。

參考文獻

[1]姜啟源.數(shù)學模型（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]覃權，李慧民.利用管網(wǎng)疊壓（無負壓）供水設備改造供水系統(tǒng)[J].

作者簡介：陳聰帥，男，專科，山東協(xié)和學院，工學院軌道交通機電技術專業(yè)。

指導教師：楊公立，男，山東協(xié)和學院，講師，研究方向：數(shù)學建模。

山東協(xié)和學院