本說明書涉及智能控制領(lǐng)域，更具體地說，本技術(shù)涉及一種智能水表箱體溫度控制方法及智能水表箱體。

背景技術(shù)：

1、隨著居民對私密性和安全性的重視，水表出戶甚至出樓勢在必行，但是在寒冷地區(qū)水表及管道的冬季防凍問題已經(jīng)成為供水企業(yè)極為棘手的問題。即使采用各種物理措施，如用棉絮、草墊等保暖物品覆蓋在水表井內(nèi)的供水設(shè)施上；下雪后及時(shí)將水表井蓋上的積雪清除；露在外面的管道和閘閥及時(shí)用專業(yè)保暖材料或舊棉衣加以包裹等，也無法阻止隆隆寒冬水表及水管因受凍而損壞的故障發(fā)生。

2、目前最常用的方案有更換防凍水表、覆蓋保溫材料、增加加熱組件3種方案：

3、1、目前防凍水表大都采用干式機(jī)制，水和計(jì)量裝置分離，有效提高防凍強(qiáng)度，易于實(shí)現(xiàn)水表的智能化。但容易受磁場影響，精度差。

4、2、水表及水管裸露部分采用保溫材料包裹。這些外加保溫措施屬于被動(dòng)保暖措施，能滿足短時(shí)間的保溫需求，一旦超過其保溫程度，還是會(huì)出現(xiàn)水表被撐爆的現(xiàn)象。

5、3、水表箱內(nèi)水表的溫度與水表及水管與水管的位置布置以及水管內(nèi)水的流動(dòng)情況和地理位置相關(guān)，如果僅僅通過實(shí)際測量到的溫度再去進(jìn)行加熱，當(dāng)出現(xiàn)極寒的惡劣天氣的情況下，可能會(huì)存在表箱溫度調(diào)節(jié)能力有限而無法有效進(jìn)行加熱的現(xiàn)象。

6、上述方法降低水表及水管因受凍而損壞的故障的風(fēng)險(xiǎn)的效果有限，因此有必要提出一種智能水表箱體溫度控制方法，以至少解決上述部分問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本技術(shù)的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

2、第一方面，本技術(shù)提出一種智能水表箱體溫度控制方法，包括：

3、獲取目標(biāo)水表箱體對應(yīng)的目標(biāo)水表的流量預(yù)測信息；

4、獲取目標(biāo)水表對應(yīng)的內(nèi)部環(huán)境信息和外部環(huán)境信息；

5、基于上述內(nèi)部環(huán)境信息、上述外部環(huán)境信息和上述流量預(yù)測信息通過溫度智能預(yù)測模型確定目標(biāo)水表對應(yīng)的管道預(yù)測溫度信息和箱體內(nèi)預(yù)測溫度信息；

6、基于上述管道預(yù)測溫度信息、上述流量預(yù)測信息和上述箱體內(nèi)預(yù)測溫度信息確定目標(biāo)水表箱體加熱組件的工作狀態(tài)。

7、在一種可行的實(shí)施方式中，上述獲取目標(biāo)水表箱體對應(yīng)的目標(biāo)水表的流量預(yù)測信息，包括：

8、獲取目標(biāo)區(qū)域的管網(wǎng)中的水表位置信息；

9、獲取目標(biāo)區(qū)域的管網(wǎng)分布信息；

10、獲取所有水表對應(yīng)的歷史用水量信息；

11、通過上述水表位置信息、上述管網(wǎng)分布信息和上述歷史用水量信息基于圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，確定上述目標(biāo)水表的流量預(yù)測信息。

12、在一種可行的實(shí)施方式中，上述通過上述水表位置信息、上述管網(wǎng)分布信息和上述歷史用水量信息基于圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，確定上述目標(biāo)水表的流量預(yù)測信息，包括：

13、將上述水表位置信息、上述管網(wǎng)分布信息和上述歷史用水量信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理操作，以獲取標(biāo)準(zhǔn)化后的水表位置信息、標(biāo)準(zhǔn)化后的管網(wǎng)分布信息和標(biāo)準(zhǔn)化后的歷史用水量信息；

14、根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)化后的水表位置信息和上述標(biāo)準(zhǔn)化后的管網(wǎng)分布信息構(gòu)建圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

15、基于上述歷史用水量信息進(jìn)行歸一化處理操作，以獲取歸一化的歷史用水量信息；

16、基于上述管網(wǎng)分布信息構(gòu)建鄰接矩陣；

17、根據(jù)上述圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、上述歸一化的歷史用水量信息和上述鄰接矩陣進(jìn)行多次圖卷積操作，以獲取水表節(jié)點(diǎn)流量特征；

18、基于上述水表節(jié)點(diǎn)流量特征進(jìn)行回歸預(yù)測，以獲取上述目標(biāo)水表的流量預(yù)測信息。

19、在一種可行的實(shí)施方式中，上述鄰接矩陣用于表示相鄰水表之間的連接權(quán)重，上述連接權(quán)重基于管道長度、管道直徑和連接緊密度確定；

20、上述鄰接矩陣基于下式確定：

21、；

22、其中，矩陣元素表示水表和水表之間的連接權(quán)重，表示水表和水表之間的連接緊密度，連接緊密度表示它們的交互強(qiáng)度或重要性，；表示水表和水表之間的管道直徑，表示水表和水表之間的管道長度。

23、在一種可行的實(shí)施方式中，上述內(nèi)部環(huán)境信息包括表箱內(nèi)溫度信息和表箱內(nèi)濕度信息，上述外部環(huán)境信息包括箱體外空氣溫度信息、箱體外濕度信息、箱體外風(fēng)速信息、箱體外風(fēng)向信息和箱體外天氣狀況信息，上述溫度智能預(yù)測模型包括管道溫度預(yù)測單元和箱體溫度預(yù)測單元；

24、基于上述內(nèi)部環(huán)境信息、上述外部環(huán)境信息和上述流量預(yù)測信息通過溫度智能預(yù)測模型確定目標(biāo)水表對應(yīng)的管道預(yù)測溫度信息和箱體內(nèi)預(yù)測溫度信息，包括：

25、將上述外部環(huán)境信息和上述流量預(yù)測信息輸入至上述管道溫度預(yù)測單元，以獲取上述管道預(yù)測溫度信息；

26、將上述內(nèi)部環(huán)境信息和上述外部環(huán)境信息輸入至上述箱體溫度預(yù)測單元，以獲取上述箱體內(nèi)預(yù)測溫度信息。

27、在一種可行的實(shí)施方式中，上述管道溫度預(yù)測單元是基于lstm模型構(gòu)建的，上述箱體溫度預(yù)測單元是基于xgboost智能算法構(gòu)建的。

28、在一種可行的實(shí)施方式中，上述加熱組件工作狀態(tài)包括加熱組件加熱功率和加熱組件加熱時(shí)間；

29、上述基于上述管道預(yù)測溫度信息、上述流量預(yù)測信息和上述箱體內(nèi)預(yù)測溫度信息確定目標(biāo)水表箱體加熱組件的工作狀態(tài)，包括：

30、基于下式確定上述目標(biāo)水表箱體加熱組件的工作狀態(tài)h（t）：

31、；

32、式中，為上述加熱組件加熱功率，為上述加熱組件加熱時(shí)間，為上述管道預(yù)測溫度信息，為上述箱體內(nèi)預(yù)測溫度信息，為上述流量預(yù)測信息，為溫度閾值下限，為流量閾值下限，滯后控制溫差。

33、在一種可行的實(shí)施方式中，還包括：

34、基于下式確定上述加熱組件加熱功率：

35、；

36、基于下式確定上述加熱組件加熱時(shí)間：

37、；

38、式中，為上述加熱組件加熱功率，為加熱組件的最大功率，為基礎(chǔ)加熱時(shí)間，為上述管道預(yù)測溫度信息，為上述箱體內(nèi)預(yù)測溫度信息，為上述流量預(yù)測信息，為加熱組件的最大功率，為溫度閾值下限，為流量閾值下限，為上述加熱組件加熱時(shí)間，α1為管道溫度權(quán)重系數(shù)，α2為箱體溫度權(quán)重系數(shù)。

39、在一種可行的實(shí)施方式中，還包括：

40、獲取上述目標(biāo)水表對應(yīng)的管道管徑信息、管道材料信息和目標(biāo)水表箱體材料信息；

41、基于上述管道管徑信息、上述管道材料信息和上述目標(biāo)水表箱體材料信息確定上述管道溫度權(quán)重系數(shù)和上述箱體溫度權(quán)重系數(shù)。

42、第二方面、本技術(shù)提出一種智能水表箱體，其特征在于，包括溫度智能控制單元，所述溫度智能控制單元存儲(chǔ)有第一方面任一項(xiàng)所述的智能水表箱體溫度控制方法的步驟。

43、綜上，本公開通過溫度智能預(yù)測模型，結(jié)合內(nèi)部環(huán)境信息、外部環(huán)境信息和流量預(yù)測信息，精確預(yù)測水表箱體內(nèi)和管道的溫度趨勢。相較于現(xiàn)有的單純依靠溫度測量后再進(jìn)行加熱的方案，本公開提出的方法通過預(yù)測溫度來預(yù)先判斷溫度變化，提前進(jìn)行溫度控制和加熱調(diào)整，避免由于極寒天氣或溫度突變造成加熱響應(yīng)不及時(shí)的問題。這種預(yù)防性控制可以更有效防止水表及管道因溫度過低而凍結(jié)損壞。本公開提出的方案不僅獲取水表箱體內(nèi)部的溫度和濕度信息，還通過傳感器獲取箱體外部的空氣溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向以及天氣狀況信息。這些外部環(huán)境信息，尤其是天氣狀況，可以通過遠(yuǎn)程通信從服務(wù)端實(shí)時(shí)獲取，確保預(yù)測的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。這種多維數(shù)據(jù)輸入使得溫度預(yù)測模型能夠全面掌握環(huán)境的變化，尤其在應(yīng)對寒潮、強(qiáng)風(fēng)等極端天氣條件時(shí)，能更精準(zhǔn)地調(diào)整加熱策略。本公開提出的方案通過遠(yuǎn)程通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對水表箱體的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取和控制，尤其是流量預(yù)測信息和天氣狀況信息，使得水表箱體能夠根據(jù)實(shí)際需求和天氣預(yù)報(bào)來動(dòng)態(tài)調(diào)整加熱組件的工作狀態(tài)。與現(xiàn)有的物理覆蓋保溫方法相比，本方案可以動(dòng)態(tài)調(diào)整加熱功率和加熱時(shí)間，根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境信息進(jìn)行靈活調(diào)控，避免能源浪費(fèi)，同時(shí)確保水表和管道的安全性?，F(xiàn)有的解決方案中，常見的物理保溫材料需要定期維護(hù)和更換，尤其在極端天氣下需要人工進(jìn)行監(jiān)測和清理。而本方案中的自動(dòng)化溫度控制系統(tǒng)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)決策和控制，減少了人為操作的需求，顯著降低了維護(hù)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。該系統(tǒng)可以根據(jù)不同區(qū)域的氣候、地理環(huán)境以及管道安裝情況進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整，提供個(gè)性化的溫度控制方案。通過精確預(yù)測和實(shí)時(shí)控制水表箱體的加熱組件，使得加熱組件的加熱功率和加熱時(shí)間得到精細(xì)控制，僅在需要時(shí)開啟加熱組件，避免長時(shí)間不必要的加熱操作。相比傳統(tǒng)的持續(xù)加熱方案或單純的物理覆蓋保溫方案，本方法可以靈活應(yīng)用于不同地理環(huán)境和氣候條件下的水表箱體溫度控制系統(tǒng)，尤其在寒冷地區(qū)具有顯著的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的防凍水表方案對磁場敏感性較高、精度差的問題在本方案中得到有效解決。此外，本方案通過根據(jù)水表的管徑信息和材料信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整管道溫度權(quán)重系數(shù)和箱體溫度權(quán)重系數(shù)，使得溫度控制方案可以根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整，提升了適應(yīng)性。綜上，本公開通過引入智能預(yù)測和控制技術(shù)，結(jié)合遠(yuǎn)程通信、溫度預(yù)測模型和多維環(huán)境數(shù)據(jù)，大幅提升了水表箱體及管道的溫度控制能力。相比于傳統(tǒng)的物理保溫措施，本公開提出的方法不僅更高效節(jié)能，還能夠根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，提供了更為智能和全面的防凍解決方案，從而有效避免了水表及管道在寒冷條件下的損壞風(fēng)險(xiǎn)。

44、本技術(shù)提出的智能水表箱體溫度控制方法，本技術(shù)的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本技術(shù)的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。