1.一种基于分级响应机制的家庭智慧节水系统,包括水流量传感器、终端节点、协调器、服务器、智能手机和智能水流量控制阀门,协调器和终端节点建立ZigBee网络;连接水流量传感器的ZigBee终端节点周期性地收集家庭水流量数据;协调器通过串口向服务器发送从ZigBee终端节点采集的数据信息,并将服务器传达的命令发送到指定的终端节点或通过终端节点发送给智能水流量控制阀门;服务器是整个系统的核心,通过它实现信息输入、数据分析处理、信息输出、集中控制等功能;智能手机是系统的控制中心,用户通过相应操作实时了解家中用水情况并对水流量控制阀门进行远程控制;智能水流量控制阀门是系统的受控元件,手机对阀门进行远程控制。
2.一种基于分级响应机制的家庭智慧节水方法,所述方法在权利要求1所述的系统中实现,其特征在于:协调器接收终端节点定时发送的住户家庭用水数据,并将数据上传至服务器;服务器对数据进行保存,并根据分级响应机制对接收的住户用水数据进行处理;对处理后的数据进行分析,判断应当触发分级响应机制的哪一级响应;服务器根据所判定的响应级别,给相关设备发送所应采取的控制指令;相关设备接收到服务器的控制指令后,对住户家庭用水进行相应的控制和监测。
3.根据权利要求2所述的方法,系统硬件模块上电后,程序进行相应的初始化,协调器选择一个适当的信道创建网络,其他终端节点通过主动扫描发现并加入已创建的网络;组网成功后,协调器每经过一小时接收一次来自ZigBee网络内各终端节点所发送的用水量,并将该数据通过串口发送至服务器,服务器根据所保存的该住户用水历史数据计算出该住户前30日的平均每小时用水量 ,并计算出每小时用水量 和 的比值系数K,再将该系数K和相对应住宅类别的小时变化系数Kh进行对比,判断是否达到触发分级响应的条件,根据响应措施发送相关指令。
4.根据权利要求3所述的方法,服务器将一天连续步长为1个小时的24个数据进行处理,将当日作为最后一天,分别计算出每个住户此前连续三十日内平均每小时的用水量 :,
其中 为一天连续的24个时段;Qi为每个时段住户的用水量。
5.根据权利要求3所述的方法,小时变化系数是通过实地实验测量得到的结果,是为了建立最大时与平均时用水量的关系而人为设定的量,,
其中Qh为最高日最大时用水量,Qmd为最高日24小时的总用水量。
6.根据权利要求3所述的方法,若K未超过小时变化系数Kh的最小值,启动三级响应,继续监测。
7.根据权利要求3所述的方法,若K值超过小时变化系数的最小值但未超过最大值,启动二级响应,服务器通过网络发送信息给用户手机APP,提醒用户家中用水超标,并给出相关合理化建议,或建议用户通过手机APP远程控制减小水流量控制阀门甚至关闭阀门以消除家中漏水的事故隐患。
8.根据权利要求3所述的方法,当K值超过小时变化系数的最大值,启动一级响应,服务器直接下达命令给协调器,减少水流量控制阀门的出水量以达到节约用水的目的或关闭阀门以消除家中漏水隐患。
9.根据权利要求3所述的方法,为了和当地居民合理用水区间结合起来,服务器通过与 的对比来确定该住户用水量是否处于合理的区间,其中 是不同住宅类别最高日生活用水定额,为利用服务器所保存的该住户历史用水数据,以月为单位计算出住户该月的日平均用水量,住户通过手机设定家中常住人数n;若 的值低于 ,按照正常的分级响应机制运行即可;若 的值高于 ,需要通过按比例递减的算法合理地将住户的用水量过渡到正常的范围,将 替换为 ,,N=0.8,0.6,0.4,0.2,0
其中N的初始值设置为0.8,当 降为原先的80%时,N的取值改为0.6,当 降为初始值的
60%时,N的取值改为0.4,当 降为初始值的40%时,N的取值改为0.2,以此类推,直到 与持平。