下一次用水溫度的樣本。在本例中，選擇前30次用水的最終出水溫度作為樣本，使用BP算法逼近獲得用戶用水溫度趨勢函數，預測出下一次用水可能溫度T = 20°C。
[0023]另外，在模糊控制器中設定如下規則:
[0024]連續兩天溫差值為[0，1)°C，相應的用水溫度的環境溫度影響因子為_0.2°C，
[0025]連續兩天溫差值為[I，2)°C，相應的用水溫度的環境溫度影響因子為-0.3°C，
[0026]連續兩天溫差值為[2，4)°C，相應的用水溫度的環境溫度影響因子為-1°C，
[0027]連續兩天溫差值為[4，6]°C，相應的用水溫度的環境溫度影響因子為_2°C，
[0028]連續兩天溫差值為[_1，0)°C，相應的用水溫度的環境溫度影響因子為0.2°C，
[0029]連續兩天溫差值為[_1，_2)°C，相應用水溫度的環境溫度影響因子為0.2°C，
[0030]連續兩天溫差值為[_2，_4)°C，相應的用水溫度的環境溫度影響因子為1°C，
[0031]連續兩天溫差值為[-4，_6]°C，相應的用水溫度的環境溫度影響因子為2°C，
[0032](連續兩天溫差計算為當前日平均溫度減前一日平均溫度，升溫則略微降低預測溫度，降溫略微提高預測溫度)
[0033]而本例中的當前兩天溫差為2攝氏度，則相應的用水溫度的環境溫度影響因子為Λ t = -1°C。所以最終的預測的用水溫度修正為Τ+Λ t = 20-1 = 19 °C。
[0034]則單片機將預測溫度顯示在屏幕上:預測需求水溫19°C。設熱水器加熱水至40°C，冷水為5°C，單片機算出需要30%的熱水和70%的冷水混合才能滿足19°C，單片機控制兩個流量控制器，冷、熱水混合得到滿足要求的出水。
[0035]然后人們在使用水龍頭的時候，一打開水龍頭，水龍頭就按默認的19攝氏度的需求溫度出水。本設計通過智能的方法，預測出人們需要使用的溫度，避免多次調試，麻煩又浪費水。
[0036]假設預先設定溫度調整的閾值為10°C，如果用戶使用此水溫一會兒發現并不滿足要求，通過直接點擊顯示屏，微調水溫到22°C。該微調數據傳入單片機，當微調溫度小于10°(:時，水龍頭的出水口和回流口的電磁閥狀態保持不變。單片機根據需求22°C，重新控制兩個流量控制器，使得出水溫度達到要求，且用水不中斷。當設定溫度與預測溫度差距大于預先設定的閾值，如用戶在顯示屏上輸入所需水溫為30°C，則單片機控制第一電磁閥關閉，同時開啟第二電磁閥實現回流，重新控制兩個流量控制器，直到當前水溫與設定溫度差距小于預先設定的閾值，則單片機控制關閉第二電磁閥，開啟第一電磁閥，實現出水。
[0037]此外，在用水過程中可同時開啟單片機內定時器，當用水超過5分鐘會在顯示屏上提醒是否繼續使用，同時蜂鳴器響起。如果繼續則只需在30秒內在顯示屏中選擇確定，否則將關閉水龍頭。具體可通過中斷的方式實現，如果達到5分鐘，則跳入中斷程序，在30秒內，顯示屏會提醒是否使用，蜂鳴器會響起，若沒有選擇，則會終止用水，如果選擇繼續用水則跳出中斷程序，繼續用水。
[0038]本發明的智能節水水龍頭通過預測用戶可能需求水溫，提高用戶體驗，且減少因為微調而流逝的水、通過回流而減少因為等待加熱而流逝的水、通過定時關閉，減少因為忘記關閉水龍頭而浪費的水，最終極大地達到節水的目的。
【主權項】
1.一種基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭，其特征在于，包括具有冷、熱兩路進水的水龍頭本體，還包括單片機、觸摸顯示屏、蜂鳴報警器;在水龍頭出水口設有第一電磁閥，在出水口前端設有回流管，回流管管口設有第二電磁閥，在第二電磁閥前端設有用于檢測水溫的第一溫度傳感器，水龍頭外設有用于檢測環境溫度的第二溫度傳感器，水龍頭本體上冷水進水處及熱水進水處各設有一只流量控制器;所述的第一電磁閥、第二電磁閥、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、兩只流量控制器、觸摸顯示屏、蜂鳴報警器分別與單片機連接;所述的單片機通過BP算法預測下次出水所需溫度，計算出所需冷、熱水流量比例并控制兩只流量控制器使水龍頭內水溫達到該預測溫度。2.根據權利要求1所述的基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭，其特征在于，所述的第一電磁閥、第二電磁閥均為常閉電磁閥。3.根據權利要求1所述的基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭，其特征在于，所述的單片機采用ARMLPC2210單片機。4.根據權利要求1所述的基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭，其特征在于，所述的預測下次出水所需溫度的具體方法如下: 單片機記錄每次實際出水溫度，并將下次出水的前10-30次用水溫度記錄作為樣本，使用BP算法逼近獲得用戶用水溫度趨勢函數，并用此函數預測出下一次用水可能溫度T;采用模糊控制器設定規則:設連續兩天溫差值為AT，根據經驗對不同的AT設定相應的環境溫度影響因子At，將當前兩天的溫差作為輸入寫入模糊控制器，模糊控制器根據預先設定的規則，輸出相應的At，單片機得出最終的預測結果為T+At。5.根據權利要求1所述的基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭，其特征在于，當水龍頭以最終預測溫度出水，但出水溫度不滿足用戶需求時，用戶通過觸摸顯示屏設定其所需溫度，單片機重新計算所需冷、熱水比例并控制兩個流量控制器，且當設定溫度與預測溫度差距小于或等于預先設定的閾值，則兩電磁閥狀態不變，出水不中斷；當設定溫度與預測溫度差距大于預先設定的閾值，則單片機控制第一電磁閥關閉，同時開啟第二電磁閥實現回流，直到當前水溫與設定溫度差距小于預先設定的閾值，則單片機控制關閉第二電磁閥，開啟第一電磁閥，實現出水。
【專利摘要】本發明公開了一種基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭，包括水龍頭本體、單片機、觸摸顯示屏、蜂鳴報警器；在水龍頭出水口設有第一電磁閥，在出水口前端設有回流管，管口設有第二電磁閥，在第二電磁閥前端設有用于檢測水溫的第一溫度傳感器，水龍頭外設有用于檢測環境溫度的第二溫度傳感器，水龍頭本體上冷水進水處及熱水進水處各設有一只流量控制器；所述的第一電磁閥、第二電磁閥、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、兩只流量控制器、觸摸顯示屏、蜂鳴報警器分別與單片機連接；本發明的水龍頭可通過BP算法和模糊控制智能地預測出需求水溫，無需多次調試，可快速智能地滿足人們的需求，通過設置回流功能極大地避免了水資源的浪費。
【IPC分類】F16K31/02, F16K37/00
【公開號】CN105673908
【申請號】CN201610135909
【發明人】吳昊天
【申請人】浙江大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月10日