long8-龙8无线远程智能水表监测系统pdf

　　本发明公开了无线远程智能水表监测系统，涉及用水监测技术领域，包括：设备层、控制层、数据存储层；所述设备层包括流量传感器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及阀门传感器；所述数据存储层用于存储所述监测系统工作中采集的数据；所述控制层包括CPU、智能水表数据获取模块、智能水表数据分析模块、区域数据分析模块、用水异常分析模块、路径数据分析模块、阀门控制模块、报警模块。本发明能够提前规避因为水管故障导致的水资源浪费，对于区域面积较大，水管的管网较为复杂的区域能够及时发现水管故障，并生成最优检修路径。

　　1.无线远程智能水表监测系统，其特征在于：所述系统包括：设备层、控制层、数据存储

　　层；所述设备层包括流量传感器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及阀门传感器；所述

　　流量传感器用于监测每次用水时，流经智能水表的水流速度；所述时钟芯片用于监测每次

　　用水的起始时间和结束时间；所述温度传感器用于监测每次用水时，流经智能水表的水流

　　的温度；所述压力传感器用于监测每次用水时，水流流经智能水表时智能水表所在供水管

　　道的水压；所述阀门传感器用于监测和控制供水管道的开关状态，还用于实现远程开关供

　　所述控制层包括CPU、智能水表数据获取模块、智能水表数据分析模块、区域数据分析

　　模块、用水异常分析模块、路径数据分析模块、阀门控制模块、报警模块；所述CPU用于对所

　　述监测系统的运行进行管理控制，所述智能水表数据获取模块用于获取设备层中流量传感

　　器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及阀门传感器监测到的各种数据；所述智能水表

　　数据分析模块用于分析历史用水数据和实时用水数据，还用于基于历史用水数据、实时用

　　水数据计算智能水表所在供水管道的故障风险值；所述区域数据分析模块用于对智能水表

　　所在的供水管道区域进行不同等级的划分；所述用水异常分析模块用于对智能水表所在供

　　水管道是否出现故障进行分析；所述路径数据分析模块用于基于出现故障的智能水表所在

　　供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距离，生成检修路径；所述阀门控制模块用于控

　　制供水管道上电动阀门的开关状态；所述报警模块用于当智能水表所在供水管道出现故障

　　2.根据权利要求1所述的无线远程智能水表监测系统，其特征在于：所述智能水表数据

　　S101、基于智能水表数据获取模块获取的流量传感器监测到的每次用水时，流经智能

　　水表的水流速度、时钟芯片监测到的每次用水的起始时间和结束时间、温度传感器监测到

　　的每次用水时，流经智能水表的水流的温度、压力传感器测量到的每次用水时，水流流经智

　　能水表时智能水表所在供水管道的水压建立历史用水数据集合和实时用水数据集合，所述

　　S102、建立历史用水数据集合His＝{His}，用于存储历史上n次用水数据；其中His为

　　为第i次用水时所在的季节；V为第i次用水时，流经智能水表的水流速度；为第i次用水

　　的起始时间；为第i次用水的结束时间；T为第i次用水时，流经智能水表的水流的温度；

　　Wp为第i次用水时，水流流经智能水表时智能水表所在供水管道的水压；i为1至n中任一

　　S103、建立实时用水数据集合Rt＝{S，V，t，t，T，Wp}，用于存储本次用水数据；其中S为

　　本次用水时所在的季节；V为本次用水时，流经智能水表的水流速度；t为本次用水的起始

　　时间；t为本次用水的结束时间；T为本次用水时，流经智能水表的水流的温度；Wp为本次用

　　水时，水流流经智能水表时智能水表所在供水管道的水压；其中S的取值包括：春、夏、秋、

　　3.根据权利要求2所述的无线远程智能水表监测系统，其特征在于：所述智能水表数据

　　分析模块还用于基于历史用水数据、实时用水数据计算智能水表所在供水管道的故障风险

　　S105、提取实时用水数据集合中S的取值；根据S的取值，提取历史用水数据集合中所有

　　与实时用水数据集合中季节相同的用水数据集合，即S＝S的用水数据集合；设共提取到历

　　史用水数据集合中m次S＝S的用水数据集合；根据m次S＝S的用水数据集合计算实时用水

　　中第i次用水数据集合中流经智能水表的水流速度；为m次S＝S的用水数据集合中第i次

　　用水数据集合中的起始时间；为m次S＝S的用水数据集合中第i次用水数据集合中的结

　　S106、基于S105中提取到的历史用水数据集合中m次S＝S的用水数据集合，计算实时用

　　水温度偏离值i为1至m中任一项，其中T为m次S＝S的用水数据集合中第i次

　　S107、基于S105中提取到的历史用水数据集合中m次S＝S的用水数据集合，计算实时用

　　水水压偏离值i为1至m中任一项，其中Wp为m次S＝S的用水数据集合中第i

　　4.根据权利要求3所述的无线远程智能水表监测系统，其特征在于：所述故障风险值的

　　S108、计算智能水表所在供水管道的故障风险值W＝λ×Z+λ×Z+λ×Z+λ×Z，其

　　中λ为用水速度偏离值占比系数、λ为用水量偏离值占比系数、λ为用水温度偏离值占比系

　　数、λ为用水水压偏离值占比系数，λ+λ+λ+λ＝1且λ、λ、λ、λ均大于0。

　　5.根据权利要求4所述的无线远程智能水表监测系统，long8唯一官方网站其特征在于：所述区域数据分析

　　模块用于对智能水表所在的供水管道区域进行不同等级的划分的具体划分策略包括：

　　S201、将供水管道网络均匀划分为q个区域，其中每个区域中均存在至少一个智能水

　　表；获取q个区域中每个智能水表的历史用水数据集合；获取每个区域中智能水表的数量；

　　S202、根据不同季节对每次用水时的水流速度、用水量、水流的温度、水压进行分类；得

　　到在季节为S时每次用水时的水流速度集合V，并提取V中数据数量，设为numV；在季节为S

　　时每次用水时的用水量集合L＝{L}，并提取L中数据数量，设为numL；在季节为S时每次用

　　水时的水流的温度集合T，并提取T中数据数量，设为numT；在季节为S时每次用水时的水压

　　集合Wp，并提取Wp中数据数量，设为numWp；其中S的取值包括：春、夏、秋、冬；其中第i次用

　　S203、根据S202中得到的V、L、T、Wp，分别求每个智能水表在季节为S时的水流速度均

　　6.根据权利要求5所述的无线远程智能水表监测系统，其特征在于：所述区域数据分析

　　模块用于对智能水表所在的供水管道区域进行不同等级的划分的具体划分策略还包括：

　　S204、基于每个智能水表在季节为S时的各项均值、每个区域中智能水表的数量计算每

　　温度均值，表示第j个区域中每个智能水表在季节为S时的水流的温度均值求和，

　　能水表在季节为S时的水压均值求和，numj表示第j个区域中智能水表的数量；

　　S206、当大于LS且numj大于num时，将第j个区域等级划分为高用水区域等级；当

　　大于LS且num小于等于num时，将第j个区域等级划分为中用水区域等级；当小于等于LS

　　7.根据权利要求6所述的无线远程智能水表监测系统，其特征在于：所述用水异常分析

　　S301、预设智能水表故障风险阈值θ，提取智能水表所在供水管道的故障风险值W大于θ

　　时对应的智能水表所在供水管道的区域等级、区域基线、提取智能水表故障风险值W大于θ时对应的智能水表的实时用水数据集合Rt＝

　　8.根据权利要求7所述的无线远程智能水表监测系统，其特征在于：所述用水异常分析

　　模块用于对智能水表所在供水管道是否出现故障进行分析的具体分析策略还包括：

　　表所在供水管道所在区域在季节为S时的用水量均值，表示智能水表所在供水管道所

　　在区域在季节为S时的水压均值，表示智能水表所在供水管道所在区域在季节为S时的

　　水流的温度均值，α为季节为S时区域用水量差异阈值，β为季节为S时区域水压差异阈值，δ

　　S304、当判断公式F成立时，输出true，表示对应的智能水表所在供水管道出现故障，并

　　9.根据权利要求8所述的无线远程智能水表监测系统，其特征在于：所述路径数据分析

　　模块用于基于出现故障的智能水表所在供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距离，

　　S401、构建不同等级区域供水管道网络拓扑图，基于供水管道网络拓扑图，将供水管道

　　网络中每个智能水表所在位置分别设置为拓扑图中的一个节点，以拓扑图左下角为坐标原

　　S402、提取出现故障的供水管道对应的所有智能水表所在位置对应的拓扑图节点，并

　　所述路径数据分析模块用于基于出现故障的智能水表所在供水管道的位置，分析供水

　　S404、进行最优路径搜索，任意选择其中一个故障节点作为起始节点，并将起始节点作

　　S405、设选择的当前节点的坐标为(x,y)，添加到最优路径序列中；将所有未选择的故

　　S407、重复S405‑S406，直到所有的目标故障节点都被标记为已访问节点，结束本次路

　　径搜索，将得到的路径距离D作为最优检修距离，按照最优路径序列中故障节点的前后顺

　　序，生成检修路径，其中起始节点为检修路径的起点，最后一个已访问节点为检修路径的终

　　所述阀门控制模块用于控制供水管道上电动阀门的开关状态包括：基于检修路径的起

　　点和终点，控制离起点最近且不在检修路径中的阀门关闭以及离终点最近且不在检修路径

　　中的阀门关闭；当检修结束后，控制离起点最近且不在检修路径中的阀门开启以及离终点

　　10.无线远程智能水表监测方法，基于权利要求1‑9中任一项所述的无线远程智能水表

　　S1、获取流量传感器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及阀门传感器监测到的各

　　S2、分析历史用水数据和实时用水数据，基于历史用水数据、实时用水数据计算智能水

　　S5、基于出现故障的智能水表所在供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距离，生

　　S7、当智能水表所在供水管道出现故障时向系统管理员进行报警，并反馈检修路径。

　　[0001]本发明涉及用水监测技术领域，特别是涉及无线远程智能水表监测系统。

　　[0002]随着智能水表的不断更新迭代，智能水表的功能也日趋完善。智能水表除了可对

　　用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对用水量进行控制，并且自动完成阶梯水

　　价的水费计算，同时可以进行用水数据存储，并对用水数据进行分析。但现有的智能水表在

　　进行用水分析时并没有将季节性用水、用水水压、用水区域结合起来进行动态分析，无疑增

　　大了进行用水分析时产生的误差，尤其是在一些老旧小区中，因为水管管网的老旧、生锈和

　　堵塞，造成的水管内部杂质较多，导致智能水表产生故障，并且在一些商业建筑区域和大型

　　公园区域中常常会出现因为水管故障导致的水资源浪费，而且因为区域面积较大，水管的

　　[0003]如公开号为CN113267229A的中国专利公开了一种家庭智能用水监测系统及其监

　　测方法，其包括用于采集总水表用水信息的水表监测仪和若干个用于采集不同终端用水信

　　息的终端水流信息采集装置；水表监测仪内设置有无线信息采集模块、用于采集总水表中

　　用水信息的流量监测模块和数据分析模块；每个终端水流信息采集装置内设置有信息传输

　　模块，无线信息采集模块用于将用水终端的用水信息传递至数据分析模块，数据分析模块

　　用于推演每个用水终端的用水信息，用户可以通过移动终端远程获知家庭用水的情况，清

　　楚的了解哪些用水终端的用水方式导致用水量增加，也可以具体了解居民日常的水消费类

　　[0004]如授权公告号为CN205485536U的中国专利公开了一种基于互联网的自来水物联

　　网管理系统，包括水力发电系统、自控阀门、多功能远传水表系统和互联网应用系统，所述

　　水力发电系统由微型水力发电机、整流器、蓄电池和逆变器组成；所述多功能远传水表系统

　　由水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元和无线通讯单元组成；所述

　　互联网应用系统由在线支付单元、数据查询单元、统计分析单元、远程监控单元、用水预警

　　单元和信息通讯单元组成。利用自来水管道中水流的富余水力动能进行水力发电，为多功

　　能远传水表系统及用户家用供给电能，实现水量、水压、水质的在线监测，以及阀门自控和

　　无线通讯中的零消耗，实现自动化控制，有利于提高供水安全性和便捷性，使用水管理集成

　　[0005]以上专利都存在本背景技术提出的问题：没有将季节性用水、用水水压、用水区域

　　结合起来进行动态分析，没有考虑到一些老旧小区中，因为水管管网的老旧、生锈和堵塞，

　　造成的水管内部杂质较多，导致智能水表产生故障，并且也没有考虑到在一些商业建筑区

　　域和大型公园区域中常常会出现因为水管故障导致的水资源浪费，而且因为区域面积较

　　大，水管的管网较为复杂，这些水资源的浪费往往很难及时的发现。为解决这些问题，本发

　　[0006]针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供无线远程智能水表监测系统，能

　　[0007]无线远程智能水表监测系统，包括：设备层、控制层、数据存储层；所述设备层包括

　　流量传感器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及阀门传感器；所述流量传感器用于监

　　测每次用水时，流经智能水表的水流速度；所述时钟芯片用于监测每次用水的起始时间和

　　结束时间；所述温度传感器用于监测每次用水时，流经智能水表的水流的温度；所述压力传

　　感器用于监测每次用水时，水流流经智能水表时智能水表所在供水管道的水压；所述阀门

　　传感器用于监测和控制供水管道的开关状态，还用于实现远程开关供水管道上安装的电动

　　[0009]所述控制层包括CPU、智能水表数据获取模块、智能水表数据分析模块、区域数据

　　分析模块、用水异常分析模块、路径数据分析模块、阀门控制模块、报警模块；所述CPU用于

　　对所述监测系统的运行进行管理控制，所述智能水表数据获取模块用于获取设备层中流量

　　传感器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及阀门传感器监测到的各种数据；所述智能

　　水表数据分析模块用于分析历史用水数据和实时用水数据，还用于基于历史用水数据、实

　　时用水数据计算智能水表所在供水管道的故障风险值；所述区域数据分析模块用于对智能

　　水表所在的供水管道区域进行不同等级的划分；所述用水异常分析模块用于对智能水表所

　　在供水管道是否出现故障进行分析；所述路径数据分析模块用于基于出现故障的智能水表

　　所在供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距离，生成检修路径；所述阀门控制模块用

　　于控制供水管道上电动阀门的开关状态；所述报警模块用于当智能水表所在供水管道出现

　　[0010]本发明进一步的改进在于，所述智能水表数据分析模块用于分析历史用水数据和

　　[0011]S101、基于智能水表数据获取模块获取的流量传感器监测到的每次用水时，流经

　　智能水表的水流速度、时钟芯片监测到的每次用水的起始时间和结束时间、温度传感器监

　　测到的每次用水时，流经智能水表的水流的温度、压力传感器测量到的每次用水时，水流流

　　经智能水表时智能水表所在供水管道的水压建立历史用水数据集合和实时用水数据集合，

　　[0012]S102、建立历史用水数据集合His＝{His}，用于存储历史上n次用水数据；其中

　　其中S为第i次用水时所在的季节；V为第i次用水时，流经智能水表的水流速度；为第i

　　次用水的起始时间；为第i次用水的结束时间；T为第i次用水时，流经智能水表的水流的

　　温度；Wp为第i次用水时，水流流经智能水表时智能水表所在供水管道的水压；i为1至n中

　　[0013]S103、建立实时用水数据集合Rt＝{S，V，t，t，T，Wp}，用于存储本次用水数据；其

　　中S为本次用水时所在的季节；V为本次用水时，流经智能水表的水流速度；t为本次用水的

　　起始时间；t为本次用水的结束时间；T为本次用水时，流经智能水表的水流的温度；Wp为本f

　　次用水时，水流流经智能水表时智能水表所在供水管道的水压；其中S的取值包括：春、夏、

　　[0014]本发明进一步的改进在于，所述智能水表数据分析模块还用于基于历史用水数

　　据、实时用水数据计算智能水表所在供水管道的故障风险值，所述故障风险值的计算策略

　　[0016]S105、提取实时用水数据集合中S的取值；根据S的取值，提取历史用水数据集合中

　　所有与实时用水数据集合中季节相同的用水数据集合，即S＝S的用水数据集合；设共提取

　　到历史用水数据集合中m次S＝S的用水数据集合；根据m次S＝S的用水数据集合计算实时

　　集合中第i次用水数据集合中流经智能水表的水流速度；为m次S＝S的用水数据集合中

　　第i次用水数据集合中的起始时间；为m次S＝S的用水数据集合中第i次用水数据集合中

　　[0017]S106、基于S105中提取到的历史用水数据集合中m次S＝S的用水数据集合，计算

　　实时用水温度偏离值i为1至m中任一项，其中T为m次S＝S的用水数据集合中

　　[0018]S107、基于S105中提取到的历史用水数据集合中m次S＝S的用水数据集合，计算

　　据集合中第i次用水数据集合中水流流经智能水表时智能水表所在供水管道的水压。

　　[0020]S108、计算智能水表所在供水管道的故障风险值W＝λ×Z+λ×Z+λ×Z+λ×

　　Z，其中λ为用水速度偏离值占比系数、λ为用水量偏离值占比系数、λ为用水温度偏离值

　　占比系数、λ为用水水压偏离值占比系数，λ+λ+λ+λ＝1且λ、λ、λ、λ均大于0。

　　[0021]本发明进一步的改进在于，所述区域数据分析模块用于对智能水表所在的供水管

　　[0022]S201、将供水管道网络均匀划分为q个区域，其中每个区域中均存在至少一个智能

　　水表；获取q个区域中每个智能水表的历史用水数据集合；获取每个区域中智能水表的数

　　[0023]S202、根据不同季节对每次用水时的水流速度、用水量、水流的温度、水压进行分

　　类；得到在季节为S时每次用水时的水流速度集合V，并提取V中数据数量，设为numV；在季

　　节为S时每次用水时的用水量集合L＝{L}，并提取L中数据数量，设为numL；在季节为S时

　　每次用水时的水流的温度集合T，并提取T中数据数量，设为numT；在季节为S时每次用水时

　　的水压集合Wp，并提取Wp中数据数量，设为numWp；其中S的取值包括：春、夏、秋、冬；其中第

　　[0024]S203、根据S202中得到的V、L、T、Wp，分别求每个智能水表在季节为S时的水流

　　[0025]本发明进一步的改进在于，所述区域数据分析模块用于对智能水表所在的供水管

　　[0026]S204、基于每个智能水表在季节为S时的各项均值、每个区域中智能水表的数量计

　　流速度均值，表示第j个区域中每个智能水表在季节为S时的水流速度均值求和，

　　温度均值，表示第j个区域中每个智能水表在季节为S时的水流的温度均值求和，

　　能水表在季节为S时的水压均值求和，numj表示第j个区域中智能水表的数量；

　　[0028]S206、当大于LS且numj大于num时，将第j个区域等级划分为高用水区域等级；

　　当大于LS且numj小于等于num时，将第j个区域等级划分为中用水区域等级；当小于

　　[0029]本发明进一步的改进在于，所述用水异常分析模块用于对智能水表所在供水管道

　　[0030]S301、预设智能水表故障风险阈值θ，提取智能水表所在供水管道的故障风险值W

　　大于θ时对应的智能水表所在供水管道的区域等级、区域基线、提取智能水表故障风险值W大于θ时对应的智能水表的实时用水数据集合Rt

　　[0032]本发明进一步的改进在于，所述用水异常分析模块用于对智能水表所在供水管道

　　表所在供水管道所在区域在季节为S时的用水量均值，表示智能水表所在供水管道所

　　在区域在季节为S时的水压均值，表示智能水表所在供水管道所在区域在季节为S时的

　　水流的温度均值，α为季节为S时区域用水量差异阈值，β为季节为S时区域水压差异阈值，δ

　　[0034]S304、当判断公式F成立时，输出true，表示对应的智能水表所在供水管道出现故

　　障，并在供水管道网络中标注出现故障的供水管道对应的所有智能水表所在位置。

　　[0035]本发明进一步的改进在于，所述路径数据分析模块用于基于出现故障的智能水表

　　所在供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距离，生成检修路径的具体生成策略包括：

　　[0036]S401、构建不同等级区域供水管道网络拓扑图，基于供水管道网络拓扑图，将供水

　　管道网络中每个智能水表所在位置分别设置为拓扑图中的一个节点，以拓扑图左下角为坐

　　[0037]S402、提取出现故障的供水管道对应的所有智能水表所在位置对应的拓扑图节

　　[0038]本发明进一步的改进在于，所述路径数据分析模块用于基于出现故障的智能水表

　　所在供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距离，生成检修路径的具体生成策略还包

　　[0040]S404、进行最优路径搜索，任意选择其中一个故障节点作为起始节点，并将起始节

　　[0041]S405、设选择的当前节点的坐标为(x,y)，添加到最优路径序列中；将所有未选择

　　[0043]S407、重复S405‑S406，直到所有的目标故障节点都被标记为已访问节点，结束本

　　次路径搜索，将得到的路径距离D作为最优检修距离，按照最优路径序列中故障节点的前后

　　顺序，生成检修路径，其中起始节点为检修路径的起点，最后一个已访问节点为检修路径的

　　[0044]本发明进一步的改进在于，所述阀门控制模块用于控制供水管道上电动阀门的开

　　关状态包括：基于检修路径的起点和终点，控制离起点最近且不在检修路径中的阀门关闭

　　以及离终点最近且不在检修路径中的阀门关闭；当检修结束后，控制离起点最近且不在检

　　[0045]无线远程智能水表监测方法，基于所述的无线远程智能水表监测系统实现，包括

　　[0046]S1、获取流量传感器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及阀门传感器监测到

　　[0047]S2、分析历史用水数据和实时用水数据，基于历史用水数据、实时用水数据计算智

　　[0050]S5、基于出现故障的智能水表所在供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距

　　[0051]S6、根据生成的检修路径，控制供水管道上电动阀门的开关状态；

　　[0052]S7、当智能水表所在供水管道出现故障时向系统管理员进行报警，并反馈检修路

　　[0054]获取流量传感器、时钟芯片、温度传感器、long8唯一官方网站压力传感器以及阀门传感器监测到的各

　　种数据；分析历史用水数据和实时用水数据，基于历史用水数据、实时用水数据计算智能水

　　表所在供水管道的故障风险值；对智能水表所在的供水管道区域进行不同等级的划分；对

　　智能水表所在供水管道是否出现故障进行分析；基于出现故障的智能水表所在供水管道的

　　位置，分析供水管道的最优检修距离，生成检修路径；根据生成的检修路径，控制供水管道

　　上电动阀门的开关状态；当智能水表所在供水管道出现故障时向系统管理员进行报警，并

　　反馈检修路径。本发明能够提前规避因为水管故障导致的水资源浪费，对于区域面积较大，

　　[0057]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对

　　[0058]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以

　　采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的

　　[0059]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方

　　式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指

　　[0061]本实施例通过无线远程智能水表监测系统将季节性用水、用水楼层、用水场所结

　　合起来进行动态分析，具体方案为，如图1所示，无线远程智能水表监测系统，包括：设备层、

　　控制层、数据存储层；所述设备层包括流量传感器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及

　　阀门传感器；所述流量传感器用于监测每次用水时，流经智能水表的水流速度；所述时钟芯

　　片用于监测每次用水的起始时间和结束时间；所述温度传感器用于监测每次用水时，流经

　　智能水表的水流的温度；所述压力传感器用于监测每次用水时，水流流经智能水表时智能

　　水表所在供水管道的水压；所述阀门传感器用于监测和控制供水管道的开关状态，还用于

　　[0063]所述控制层包括CPU、智能水表数据获取模块、智能水表数据分析模块、区域数据

　　分析模块、用水异常分析模块、路径数据分析模块、阀门控制模块、报警模块；所述CPU用于

　　对所述监测系统的运行进行管理控制，所述智能水表数据获取模块用于获取设备层中流量

　　传感器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及阀门传感器监测到的各种数据；所述智能

　　水表数据分析模块用于分析历史用水数据和实时用水数据，还用于基于历史用水数据、实

　　时用水数据计算智能水表所在供水管道的故障风险值；所述区域数据分析模块用于对智能

　　水表所在的供水管道区域进行不同等级的划分；所述用水异常分析模块用于对智能水表所

　　在供水管道是否出现故障进行分析；所述路径数据分析模块用于基于出现故障的智能水表

　　所在供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距离，生成检修路径；所述阀门控制模块用

　　于控制供水管道上电动阀门的开关状态；所述报警模块用于当智能水表所在供水管道出现

　　[0064]在本实施例中，所述智能水表数据分析模块用于分析历史用水数据和实时用水数

　　[0065]S101、基于智能水表数据获取模块获取的流量传感器监测到的每次用水时，流经

　　智能水表的水流速度、时钟芯片监测到的每次用水的起始时间和结束时间、温度传感器监

　　测到的每次用水时，流经智能水表的水流的温度、压力传感器测量到的每次用水时，水流流

　　经智能水表时智能水表所在供水管道的水压建立历史用水数据集合和实时用水数据集合，

　　[0066]S102、建立历史用水数据集合His＝{His}，用于存储历史上n次用水数据；其中

　　其中S为第i次用水时所在的季节；V为第i次用水时，流经智能水表的水流速度；为第i

　　次用水的起始时间；为第i次用水的结束时间；T为第i次用水时，流经智能水表的水流的

　　温度；Wp为第i次用水时，水流流经智能水表时智能水表所在供水管道的水压；i为1至n中

　　[0067]S103、建立实时用水数据集合Rt＝{S，V，t，t，T，Wp}，用于存储本次用水数据；其

　　中S为本次用水时所在的季节；V为本次用水时，流经智能水表的水流速度；t为本次用水的

　　起始时间；t为本次用水的结束时间；T为本次用水时，流经智能水表的水流的温度；Wp为本

　　次用水时，水流流经智能水表时智能水表所在供水管道的水压；其中S的取值包括：春、夏、

　　[0068]在本实施例中，所述智能水表数据分析模块还用于基于历史用水数据、实时用水

　　数据计算智能水表所在供水管道的故障风险值，所述故障风险值的计算策略包括：

　　[0070]S105、提取实时用水数据集合中S的取值；根据S的取值，提取历史用水数据集合中

　　所有与实时用水数据集合中季节相同的用水数据集合，即S＝S的用水数据集合；设共提取

　　到历史用水数据集合中m次S＝S的用水数据集合；根据m次S＝S的用水数据集合计算实时

　　据集合中第i次用水数据集合中流经智能水表的水流速度；为m次S＝S的用水数据集合

　　中第i次用水数据集合中的起始时间；为m次S＝S的用水数据集合中第i次用水数据集合

　　[0071]S106、基于S105中提取到的历史用水数据集合中m次S＝S的用水数据集合，计算

　　实时用水温度偏离值i为1至m中任一项，其中T为m次S＝S的用水数据集合中

　　[0072]S107、基于S105中提取到的历史用水数据集合中m次S＝S的用水数据集合，计算

　　[0074]S108、计算智能水表所在供水管道的故障风险值W＝λ×Z+λ×Z+λ×Z+λ×

　　Z，其中λ为用水速度偏离值占比系数、λ为用水量偏离值占比系数、λ为用水温度偏离值

　　占比系数、λ为用水水压偏离值占比系数，λ+λ+λ+λ＝1且λ、λ、λ、λ均大于0；需要说明

　　[0075]在本实施例中，所述区域数据分析模块用于对智能水表所在的供水管道区域进行

　　[0076]S201、将供水管道网络均匀划分为q个区域，其中每个区域中均存在至少一个智能

　　水表；获取q个区域中每个智能水表的历史用水数据集合；获取每个区域中智能水表的数

　　[0077]S202、根据不同季节对每次用水时的水流速度、用水量、水流的温度、水压进行分

　　类；得到在季节为S时每次用水时的水流速度集合V，并提取V中数据数量，设为numV；在季

　　节为S时每次用水时的用水量集合L＝{L}，并提取L中数据数量，设为numL；在季节为S时

　　每次用水时的水流的温度集合T，并提取T中数据数量，设为numT；在季节为S时每次用水时

　　的水压集合Wp，并提取Wp中数据数量，设为numWp；其中S的取值包括：春、夏、秋、冬；其中第

　　[0078]S203、根据S202中得到的V、L、T、Wp，分别求每个智能水表在季节为S时的水流

　　[0079]在本实施例中，所述区域数据分析模块用于对智能水表所在的供水管道区域进行

　　[0080]S204、基于每个智能水表在季节为S时的各项均值、每个区域中智能水表的数量计

　　流速度均值，表示第j个区域中每个智能水表在季节为S时的水流速度均值求和，

　　温度均值，表示第j个区域中每个智能水表在季节为S时的水流的温度均值求和，

　　智能水表在季节为S时的水压均值求和，num表示第j个区域中智能水表的数量；

　　[0082]S206、当大于LS且num大于num时，将第j个区域等级划分为高用水区域等级；

　　当大于LS且num小于等于num时，将第j个区域等级划分为中用水区域等级；当小于

　　[0083]在本实施例中，所述用水异常分析模块用于对智能水表所在供水管道是否出现故

　　[0084]S301、预设智能水表故障风险阈值θ，提取智能水表所在供水管道的故障风险值W

　　大于θ时对应的智能水表所在供水管道的区域等级、区域基线用水数据集合；需要说明的

　　[0085]S302、提取智能水表故障风险值W大于θ时对应的智能水表的实时用水数据集合Rt

　　[0086]在本实施例中，所述用水异常分析模块用于对智能水表所在供水管道是否出现故

　　表所在供水管道所在区域在季节为S时的用水量均值，表示智能水表所在供水管道所

　　在区域在季节为S时的水压均值，表示智能水表所在供水管道所在区域在季节为S时的

　　水流的温度均值，α为季节为S时区域用水量差异阈值，β为季节为S时区域水压差异阈值，δ

　　为季节为S时区域温度差异阈值；需要说明的是，α、β、δ均由本领域技术人员根据具体应用

　　[0088]S304、当判断公式F成立时，输出true，表示对应的智能水表所在供水管道出现故

　　障，并在供水管道网络中标注出现故障的供水管道对应的所有智能水表所在位置。

　　[0090]本实施例在实施例1所述的基础上提供无线远程智能水表监测系统的控制层中关

　　于路径数据分析模块和阀门控制模块所要实现的功能，路径数据分析模块用于基于出现故

　　障的智能水表所在供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距离，生成检修路径的具体

　　[0091]S401、构建不同等级区域供水管道网络拓扑图，基于供水管道网络拓扑图，将供水

　　管道网络中每个智能水表所在位置分别设置为拓扑图中的一个节点，以拓扑图左下角为坐

　　[0092]S402、提取出现故障的供水管道对应的所有智能水表所在位置对应的拓扑图节

　　[0093]在本实施例中，所述路径数据分析模块用于基于出现故障的智能水表所在供水管

　　道的位置，分析供水管道的最优检修距离，生成检修路径的具体生成策略还包括：

　　[0095]S404、进行最优路径搜索，任意选择其中一个故障节点作为起始节点，并将起始节

　　[0096]S405、设选择的当前节点的坐标为(x,y)，添加到最优路径序列中；将所有未选择

　　[0098]S407、重复S405‑S406，直到所有的目标故障节点都被标记为已访问节点，结束本

　　次路径搜索，将得到的路径距离D作为最优检修距离，按照最优路径序列中故障节点的前后

　　顺序，生成检修路径，其中起始节点为检修路径的起点，最后一个已访问节点为检修路径的

　　[0099]需要说明的是生成检修路径的具体方法可以通过如下一段示例代码实现：

　　[0104]在本实施例中，所述阀门控制模块用于控制供水管道上电动阀门的开关状态包

　　括：基于检修路径的起点和终点，控制离起点最近且不在检修路径中的阀门关闭以及离终

　　点最近且不在检修路径中的阀门关闭；当检修结束后，控制离起点最近且不在检修路径中

　　[0106]本实施例提供一种无线远程智能水表监测方法，基于上述实施例中所述的无线远

　　[0107]S1、获取流量传感器、时钟芯片、温度传感器、压力传感器以及阀门传感器监测到

　　[0108]S2、分析历史用水数据和实时用水数据，基于历史用水数据、实时用水数据计算智

　　[0111]S5、基于出现故障的智能水表所在供水管道的位置，分析供水管道的最优检修距

　　[0112]S6、根据生成的检修路径，控制供水管道上电动阀门的开关状态；

　　[0113]S7、当智能水表所在供水管道出现故障时向系统管理员进行报警，并反馈检修路

　　[0114]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术

　　人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本

　　发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变

　　化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其

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