【摘 要】
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我国水资源调度已从单纯满足供水需求转变为追求供需平衡、保障水质达标、兼顾生态和经济效益的有机结合,部署科学合理的调度方案和开发智慧节水系统是实现供需平衡、水质达标、兼顾生态和经济效益目标的前提。高校作为城市中的用水大户,是市政的重要输送对象。然而,传统的高校生活用水调度能力有限,不能根据用户需求适配动态调整策略,缺乏智慧节水系统进行可视化管控,导致我国部分高校用水存在严重的浪费现象。为了提高高校生
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我国水资源调度已从单纯满足供水需求转变为追求供需平衡、保障水质达标、兼顾生态和经济效益的有机结合,部署科学合理的调度方案和开发智慧节水系统是实现供需平衡、水质达标、兼顾生态和经济效益目标的前提。高校作为城市中的用水大户,是市政的重要输送对象。然而,传统的高校生活用水调度能力有限,不能根据用户需求适配动态调整策略,缺乏智慧节水系统进行可视化管控,导致我国部分高校用水存在严重的浪费现象。为了提高高校生活用水的调度能力和开发出符合用户用水规律的节水系统,将高校用户的行为特征作为研究对象,根据生活用水来源,提出了一种基于改进的樽海鞘算法(ISSA)的“净水-再生水”多目标高校生活用水调度方法;通过对智慧节水系统的需求分析和系统功能设计与实现,构建了高校生活用水调度系统。本文的主要研究内容如下所示:(1)针对高校用户行为存在的用水时间周期性和用水地点固定性等特点,提出了可变时隙(10min+50min+1h)视角下基于ISSA算法的“净水-再生水”生活用水调度模型。在分析高校用户行为的基础上,提出了一种可变时隙(10min+50min+1h)调度方法用来对生活用水的底峰期和高峰期进行针对性的水量配置,实现水资源供需平衡,避免水资源浪费或供应不足。同时,在对模型求解过程中,设计了一种ISSA算法对生活用水调度模型的最优值进行寻优,引入SPM混沌映射来增加传统樽海鞘算法生成种群的随机性,并在搜索过程中加入适应度函数、自适应算子、圆圈搜索机制来提高传统樽海鞘算法的全局和局部搜索能力。实例分析表明,与传统樽海鞘模型、粒子群模型相比,ISSA模型在高校生活用水调度上具有更好的收敛能力和搜索能力。(2)针对高校供水调度中存在的数据信息综合管理和调度方案编制问题,搭建了高校智慧节水系统。首先,通过分析系统需求确定了高校智慧节水系统所需数据及对数据的分类管理;然后,提出了系统的详细设计方案,设计了智慧节水系统的主要功能模块以及高校生活用水调度中涉及到的功能模块。论文提出了系统的详细设计方案,包括系统总体设计、各功能模块设计以及数据库设计方案;在系统总体设计中,细化功能模块需求,并对常规调度和优化调度计算过程中采用的模型和算法进行了封装设计;在各功能模块设计中,从软硬件架构、系统架构、系统功能模块三个维度进行了详细设计;在数据库设计中,详细设计了主要涉及到的数据库表。最后,运用Flask框架、VUE框架、云平台技术开发了高校智慧节水系统,该系统能够确保在满足不同时段供水需求的前提下有效的减少水资源浪费,为高校在生活用水资源的调度管理方面的决策及实施过程提供一个有效的操作平台。
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