一种模块式全科热水机系统及实现方法与流程

本发明涉及数据分析监管，具体是一种模块式全科热水机系统及实现方法。

背景技术：

1、热水机系统是一种可以实现大量热水供应，满足大中小型场所热水供应需求的产品，主要适用于学校、酒店、洗浴桑拿、政府机关、工厂、医院等需要大量生活用水的场所使用；

2、现有的热水机系统通常设置有热水机组和保温水箱，由热水机组对水进行加热和升温，然后储存在保温水箱满足使用需求，但是，现有技术中对于热水机系统的使用通常存在以下问题：

3、1、热水机系统虽然可以实现全天候24小时的热水供应，但是用水点在用水时，需要对水温进行手动调节，而在进行水温调节的过程中，会造成大量水资源的浪费；

4、2、虽然有保温水箱对热水进行保温存储，但是保温水箱内部的热水难免会出现温度降低的情况，保温水箱内部储存大量的热水解决了全天候24小时热水供应的问题，但是随之带来的是加热水过程中能源浪费的问题；

5、所以，人们急需一种模块式全科热水机系统及实现方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模块式全科热水机系统及实现方法，以解决现有技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模块式全科热水机系统，该系统包括热水机组和保温水箱，热水机组对水进行加热升温后储存在保温水箱，保温水箱通过热水管道与若干个用水点连接，若干个所述用水点还连接有冷水管道，该系统还包括：

3、一用于根据历史热水用水数据，分析热水用量与时间之间关系模型的自主学习模块；使得可以在特定的时间段进行热水的储存，避免热水储存过早导致温度降低；

4、一用于根据历史用水数据分析任一用水点在某一时间段的用水温度和用水量的数据分析模块；使得可以根据任一用水点的历史用水记录，实现记忆水温和记忆出水量，精准的进行热水的供应，更加的智能化和人性化；

5、一用于根据任一用水点在某一时间段的用水温度，对冷水和热水的混合比例进行分析和控制的比例控制模块；使得可以根据特定的用水习惯进行用水温度的精准控制，使得可以在任一用水点用水前，对水温进行调节，避免了用水点调节水温过程中对水资源的浪费；

6、一用于对若干用水点的总热水用量与预测热水用量之间进行核对的数据核对模块。进一步提高热水机系统对于热水供应的精准度。

7、优选的，所述自主学习模块包括数据采集单元和模型建立单元；

8、所述数据采集单元用于对历史热水用水数据进行采集；所述模型建立单元用于建立整个热水机系统的热水用量与时间之间关系模型g。使得可以根据历史热水用水数据对任意时间段的热水用量进行预测，实现热水的提前储存以备供应。

9、优选的，所述数据分析模块包括用水点标记单元、用水温度分析单元和用水量分析单元；

10、所述用水点标记单元用于对整个热水机系统下的每一个用水点进行标记；所述用水温度分析单元用于对任一用水点在某一时间段的用水温度进行分析；所述用水量分析单元用于对任一用水点在某一时间段的用水量进行分析。

11、通过上述技术方案，可以在任一用水点的某一时间段，实现用水温度和用水量的精准供应，同时，还可以根据所有所有用水点的用水量数据对热水机组的人工供应量进行比对和核实，提高热水机组对于热水供应的精准度。

12、优选的，所述比例控制模块包括体积比例计算单元和用水温度控制中心；

13、所述体积比例计算单元用于根据任一用水点的用水温度计算用水点热水与冷水之间的混合体积比；所述用水温度控制中心控制分别安装在用水点的热水管道和冷水管道上的电磁阀和流量计进行冷水和热水混合体积比的控制。通过控制冷水与热水的混合体积比，即可实现对用水温度的精准调节，而且是在用水点用水前就进行了用水温度的调节，避免了用水点调节用水温度时造成的水资源浪费。

14、优选的，所述数据核对模块包括总热水用量分析单元和热水用量比对单元；

15、所述总热水用量分析单元用于对所有用水点的总热水用量进行计算；所述热水用量比对单元用于对总热水用量与预测热水用量之间进行比对。使得可以通过两个方向对所有用水点的热水供应量进行预测和分析，然后进行比对，进一步实现对热水用量的精准预测和评估，降低热水长时间储存的概率，提高热水的利用率，避免造成能源的浪费。

16、一种热水机系统的实现方法，该方法包括以下步骤：

17、s1、利用自主学习模块建立热水用量与时间之间的关系模型；

18、s2、根据关系模型和热水储存量启动热水机组对水进行加热并存储进入保温水箱；

19、s3、利用数据分析模块分析任一用水点在任意时间段的用水温度和用水量；

20、s4、利用比例控制模块对任一用水点在任意时间段的冷水和热水混合比例进行分析控制；

21、s5、利用数据核对模块对若干用水点的总热水用量与预测热水用量之间进行核对。

22、优选的，在s1中，采集历史热水用量数据，形成历史热水用量数据集x＝{x1,x2,x3,...,xm}，其中，m表示天数；xk＝{v1,v2,v3,...,vn}，其中，xk表示第k天的历史热水用量数据子集，n表示第k天被分割的时间段数量，对应的时间段集合为t＝{t1,t2,t3,...,tn}，根据上述数据，基于神经网络模型，建立热水用量与时间之间的关系模型g(vi,ti)；

23、在s2中，保温水箱的热水储存量为v(0)，根据s1建立的关系模型g(vi,ti)计算得出某一时间段tj的热水用量为vj；

24、当v(0)≥vj时，不启动热水机组对水进行加热；

25、当v(0)＜vj时，在tj-a时间段内启动热水机组对水进行加热，加热的水量大于vj-v(0)，并将热水机组加热的热水输送至保温水箱进行储存，其中，a表示设定的时间段差值数。使得保温水箱内部的热水存储量可以满足任意时间段的热水供应，实现全天候24h热水供应的同时，避免储存的热水量过多导致热水温度降度，造成能源的浪费。

26、优选的，在s3中，对热水机系统下的每个用水点进行标记，得到用水点的集合z＝{z1,z2,z3,...,ze}，其中，e表示该热水机系统下有e个用水点，每个用水点均设置有温度采集单元和流量计，用于对用水点的用水温度和用水量进行采集，根据采集的每个用水点的用水温度和用水量，分别建立每个用水点的用水温度与时间段之间的关系模型p(ti,ti)和每个用水点的用水量与时间段之间的关系模型q(vi,ti)；

27、根据关系模型p(ti,ti)和关系模型q(vi,ti)得到tj时间段任一用水点的用水温度为tj，用水量为vj。

28、优选的，在s4中，利用安装在保温水箱中的温度采集单元检测到保温水箱中的热水温度为t热，利用安装在冷水管道的温度传感器检测到冷水温度为t冷；

29、利用比例控制模块根据下列公式对任一用水点的热水与冷水混合的体积比例v热/v冷进行计算：

30、v热/v冷＝β*(t冷-tj)/α*(tj-t热)；

31、其中，α和β分别表示比例系数；

32、根据计算得到的体积比例，利用分别安装在用水点的热水管道和冷水管道上的电磁阀和流量计控制冷水和热水的供应比例，以保证用水点的用水温度为tj；

33、任一用水点均安装有回流管，在tj时间段前，完成冷水与热水的混合；

34、当用水点的混合水温度未达到用水温度tj时，将混合水通过回流管输送至热水机组进行加热，直至用水点的混合水温度达到用水温度tj，完成用水点的用水供应。

35、通过上述技术方案，使得任一用水点在用水的那一刻，即可使用温度最适宜的水，无需反复进行水温的调节，可以大量的节约调节水温过程中浪费的水资源，同时，由于混合水中混合有一定的热水，所以，混合水的温度会高于冷水，将未达到用水温度的混合水回流进入热水机组进行再次加热，也使得热水机组对于水的加热能源减少，使得热水机系统更加的节能环保。

36、优选的，在s5中，根据任一用水点在tj时间段的热水与冷水混合的体积比例v热/v冷以及任一用水点的用水量vj，得到任一用水点的热水用水量为vj*v热/(v热+v冷)；

37、组成所有用水点热水用水量的集合y＝{y1,y2,y3,...,ye}，对集合y中的所有子集进行求和得到总热水用量y总+b，其中，b表示总热水用量的误差值；

38、将总热水用量y总+b与预测热水用量vj进行比较；

39、当y总+b＞vj时，控制热水机组在预测用水量的基础上进一步加热y总+b-vj的水；

40、当y总+b＜vj时，控制热水机组保持加热vj的水，并完善关系模型g(vi,ti)。

41、通过上述技术方案，从两个方面对热水机组需要加热升温的热水用量进行预测，并对分别预测的热水用量进行比对，并根据比对比对结果不断的完善关系模型g，使得可以保证热水正常供应的情况下，提高热水用量预测的精准度，不断的完成自主学习，提高后期热水用量的预测精度，更加的节约能源和水资源。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

43、1、本发明通过对任一用水点在任意时间段的用水温度和用水量进行分析，并在任一用水点用水前，对冷水和热水的混合体积比进行分析，使得可以在用水点用水前完成对水温的调节，实现了记忆水温和记忆用水量，避免了用水点调节水温过程中造成水资源的浪费，更加的智能化和人性化。

44、2、本发明通过自主学习模块，使得可以根据历史热水用水数据，对任意时间段的热水用量进行预测，提前进行热水的供应和存储，避免了保温水量储存大量的热水，导致水温降低，造成对热水机组加热水的能源的浪费，同时，结合数据核对模块，可以不断的完善自主学习的过程，提高对于热水供应量的预测精度。