陳溥 楊貺

摘要：本文根據(jù)2020年高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽E題中提供的某校區(qū)用水?dāng)?shù)據(jù)，首先，對(duì)附件中用水量異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行了校正處理，其次，利用MATLAB對(duì)四季度用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行篩選和統(tǒng)計(jì)，得到了各個(gè)水表每月的用水總量和各個(gè)水表在每天中各個(gè)時(shí)刻一年的用水總量，隨后繪制對(duì)應(yīng)的圖像，發(fā)現(xiàn)了各個(gè)水表數(shù)據(jù)每月和每天中各個(gè)時(shí)刻的變化規(guī)律，最后，對(duì)上述得到的兩個(gè)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類（按功能區(qū)）匯總，并繪制對(duì)應(yīng)的圖像，發(fā)現(xiàn)了各個(gè)功能區(qū)每月和每天中各個(gè)時(shí)刻的用水特征。

關(guān)鍵詞：MATLAB 變化規(guī)律 用水特征

一、前言

校園供水系統(tǒng)是校園公用設(shè)施的重要組成部分，學(xué)校為了保障校園供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要投入大量的人力、物力和財(cái)力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，校園內(nèi)已經(jīng)普遍使用了智能水表，從而可以獲得大量的實(shí)時(shí)供水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)[1]。后勤部門希望基于這些數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)學(xué)建模和數(shù)據(jù)挖掘及時(shí)了解供水系統(tǒng)中各水表的變化規(guī)律和各功能區(qū)的用水特征，從而來(lái)提高校園服務(wù)和管理水平。

二、各個(gè)水表數(shù)據(jù)的變化規(guī)律

對(duì)附件中一、二、三、四季度的用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)存在用水量異常（即當(dāng)前讀數(shù)減去上次讀數(shù)不等于用量）的數(shù)據(jù)，二季度異?？偭枯^大，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行校正得到新的用水?dāng)?shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下圖所示：

之后對(duì)各季度用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行研究，利用MATLAB[2，3]軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和統(tǒng)計(jì)，得到各個(gè)水表每月的用水總量表和每個(gè)水表在每天各個(gè)時(shí)刻一年的用水總

量表，最后利用MATLAB軟件繪制相應(yīng)的圖像如下：

XXX第三學(xué)生宿舍每天各個(gè)時(shí)刻及每月用水情況如下圖所示，觀察圖像可以發(fā)現(xiàn)，該宿舍早上6點(diǎn)開始出現(xiàn)一個(gè)用水小高峰，原因?yàn)閷W(xué)生起床洗漱用水，之后晚上8點(diǎn)后出現(xiàn)用水高峰，原因?yàn)閷W(xué)生晚上集中洗澡洗衣，用水量大;一年中該宿舍2月和7月用水量較少，原因?yàn)閷W(xué)生放寒暑假。

XXX教學(xué)大樓每天各個(gè)時(shí)刻及每月用水情況如下圖所示，觀察圖像可以發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)大樓用水主要集中在上午6點(diǎn)45分至12點(diǎn)和下午2點(diǎn)30分至6點(diǎn)，原因主要為學(xué)生上課期間衛(wèi)生間用水;一年中該教學(xué)大樓1月和2月用水量較少，原因?yàn)閷W(xué)生放寒假。

XXX第二食堂每天各個(gè)時(shí)刻及每月用水情況如下圖所示，觀察圖像可以發(fā)現(xiàn)，在早中晚就餐期間，食堂用水量較多，最高峰段在上午6點(diǎn)45至11點(diǎn)，原因主要為食堂為了準(zhǔn)備中晚餐進(jìn)行食材的清洗與制作;一年中該食堂2月用水量較少，原因?yàn)閷W(xué)生放寒假。

三、不同功能區(qū)的用水特征

對(duì)于得到的各個(gè)水表每月用水量和每天中各個(gè)時(shí)刻一年用水總量的數(shù)據(jù)，按照不同功能區(qū)進(jìn)行分類匯總得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)并作圖，得到各個(gè)功能區(qū)的用水特征如下：

宿舍每天各個(gè)時(shí)刻及每月用水情況如下圖所示，觀察圖像可以發(fā)現(xiàn)，宿舍早上6點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)用水小高峰，原因?yàn)閷W(xué)生起床洗漱用水，之后晚上8點(diǎn)后出現(xiàn)用水高峰，原因?yàn)閷W(xué)生晚上集中洗澡洗衣，用水量大;一年中宿舍2月用水量較少，原因?yàn)閷W(xué)生放寒假。

食堂每天各個(gè)時(shí)刻及每月用水情況如下圖所示，觀察圖像可以發(fā)現(xiàn)，在早中晚就餐期間，食堂用水量較多，最高峰段在上午6點(diǎn)45至9點(diǎn)45，原因主要為食堂為了準(zhǔn)備中晚餐進(jìn)行食材的清洗與制作;一年中該食堂2月用水量較少，原因?yàn)閷W(xué)生放寒假。

教學(xué)樓每天各個(gè)時(shí)刻及每月用水情況如下圖所示，觀察圖像可以發(fā)現(xiàn)，教學(xué)樓用水高峰期為上午7點(diǎn)至12點(diǎn)，最高峰大約為7點(diǎn)45分，原因主要為學(xué)生上課前的衛(wèi)生間用水;一年中該教學(xué)大樓2月用水量較少，原因?yàn)閷W(xué)生放寒假。

廁所每天各個(gè)時(shí)刻及每月用水情況如下圖所示，觀察圖像可以發(fā)現(xiàn)，廁所用水主要集中在上午7點(diǎn)45分至12點(diǎn)和下午5點(diǎn);一年中廁所2月和8、9月用水量較少，原因?yàn)閷W(xué)生放寒暑假。

結(jié)束語(yǔ)

本文利用MATLAB軟件，通過(guò)數(shù)學(xué)建模和數(shù)據(jù)挖掘統(tǒng)計(jì)并分析了各個(gè)水表數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，并給出校園內(nèi)不同功能區(qū)的用水特征，有助于提高后勤部門的校園服務(wù)和管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì).2020年高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽賽題E題[EB/OL].（2020-09-08）.

[2]李伯德，李振東等.MATLAB與數(shù)學(xué)建模[M].北京：科學(xué)出版社，2017.

[3]姜啟源，謝金星，葉俊.數(shù)學(xué)模型[M].北京：高等教育出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：陳溥 性別：男 出生年月：1988.12 籍貫：湖南岳陽(yáng) 學(xué)歷：碩士 職稱：講師 研究方向：應(yīng)用數(shù)學(xué)

基金項(xiàng)目：柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)項(xiàng)目（2021-JGB01）