基于Python+随机森林算法+Echarts的家庭用电量预测可视化系统设计与实现-优快云博客

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一.前言

随着智能电网的普及与物联网技术的飞速发展，家庭用电数据呈现出海量、高维且动态变化的特征。传统用电预测方法多依赖线性模型或单一时间序列分析，难以捕捉用电行为中复杂的非线性模式与多因素交互影响。同时，家庭用户对用电管理的精细化需求日益增长，亟需一种兼具高精度预测与直观可视化展示的解决方案，以辅助能源规划、节能优化及异常用电监测。
系统采用 Python 语言开发，结合 Django 框架实现高性能的后端服务，并利用 MySQL 数据库存储用户数据、用电记录及预测模型参数等信息。功能模块涵盖个人中心、用户管理、家庭成员信息维护、多种用电类型分类、详细的用电记录查询、用电数据分析、个性化的用电建议以及核心的用电预测功能。通过深度学习算法对历史用电数据进行学习和建模，系统能够准确预测未来用电趋势，帮助用户优化用电行为，降低能源消耗。系统管理模块提供权限控制、数据备份与恢复等功能，确保系统的稳定运行。该系统不仅提升了家庭用电管理的智能化水平，也为节能减排提供了有力支持。

二.技术环境

开发语言：Python
Python框架：Django
数据库：mysql 5.7或更高版本
数据库工具：Navicat11
开发软件：Pycharm
前端框架:vue.js
可视化技术：Echarts

三.功能设计

本统在设计与实现时，采取了模块性的设计理念，把相似的系统的功能整合到一个模组中，以增强内部的功能，减少各组件之间的联系，从而达到减少相互影响的目的。
系统主要包括个人中心、用户、家庭成员、用电类型、用电记录、用电数据、用电建议、用电预测、系统管理等功能。系统总体功能结构图如图所示。
在这里插入图片描述

四.部分效果展示

4.1管理员功能实现效果

管理员主页面作为系统控制中心，提供全面的管理功能。页面通常详细列出所有管理模块，包括个人中心、用户、家庭成员、用电类型、用电记录、用电数据、用电建议、用电预测、系统管理等，确保管理员能够高效地进行日常管理工作。整个页面布局清晰，功能模块化，便于管理员快速定位和操作。管理员主页界面如图所示：

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在系统中，管理员点击“用电类型”模块后，可输入用电类型名称进行查询操作。查询结果以列表形式展示，管理员可在此列表中添加新的用电类型，或删除现有类型。管理员还能点击列表中的用电类型，查看其详细信息，包括类型描述、关联设备等。支持对用电类型详细信息进行修改或删除操作，以满足系统管理需求；用电类型界面如图所示：
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管理员点击“用电记录”模块，输入天气状况后，可查询与之相关的用电记录。查询结果显示为列表，管理员可在此基础上添加新的用电记录，或删除现有记录。列表中包含类型耗电、电器耗电和天气分析等信息。管理员还可点击具体记录，查看其详细信息，系统会提供用电建议。管理员能够对用电记录的详细信息进行修改或删除操作，以满足管理需求；用电记录界面如图所示：
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管理员点击“用电预测”模块，可输入用户账号、用电类型或日期进行查询。查询结果以列表形式展示，管理员能在此基础上添加新的预测记录或删除现有记录。系统根据输入条件生成预测图表，直观展示用电趋势。管理员点击具体记录，可查看用电预测的详细信息，包括预测值、置信区间等，并可进行预测操作。管理员还能对用电预测的详细信息进行修改或删除，以满足管理需求；用电预测界面如图所示：

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管理员点击“用电数据”模块，可输入用电类型、月份或季节进行查询。查询结果以列表形式呈现，包含用户用电金额、月电表数和季节用电等数据。管理员可在此基础上添加新记录或删除现有记录。点击具体记录，可查看用电数据的详细信息，如用户用电明细、费用构成等。管理员还能对用电数据的详细信息进行修改或删除操作，以满足数据管理需求，确保系统数据的准确性和完整性；用电数据界面如图所示：

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该看板集成了家庭用电管理的核心数据展示功能。它包括用户统计、类型耗电、电器耗电、用户总数、用电记录总数、用电数据总数等关键指标，提供天气分析、用电预测和月电表数等可视化信息。通过直观的图表和数据呈现，管理员可以快速了解系统的整体运行情况，便于高效管理和决策。看板界面如图所示：
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4.2用户功能实现效果

用户主页面提供个人中心、家庭成员管理、用电记录查询、用电数据分析、用电建议、用电预测及公告信息等功能，满足用户日常用电管理与节能需求。用户主页界面如图所示：

在这里插入图片描述

五.部分功能代码

def yonghu_register(request):
    if request.method in ["POST", "GET"]:
        msg = {'code': normal_code, "msg": mes.normal_code}
        req_dict = request.session.get("req_dict")


        error = yonghu.createbyreq(yonghu, yonghu, req_dict)
        if error != None:
            msg['code'] = crud_error_code
            msg['msg'] = "用户已存在,请勿重复注册!"
        return JsonResponse(msg)

def yonghu_login(request):
    if request.method in ["POST", "GET"]:
        msg = {'code': normal_code, "msg": mes.normal_code}
        req_dict = request.session.get("req_dict")
        datas = yonghu.getbyparams(yonghu, yonghu, req_dict)
        if not datas:
            msg['code'] = password_error_code
            msg['msg'] = mes.password_error_code
            return JsonResponse(msg)

        try:
            __sfsh__= yonghu.__sfsh__
        except:
            __sfsh__=None

        if  __sfsh__=='是':
            if datas[0].get('sfsh')!='是':
                msg['code']=other_code
                msg['msg'] = "账号已锁定，请联系管理员审核!"
                return JsonResponse(msg)
                
        req_dict['id'] = datas[0].get('id')


        return Auth.authenticate(Auth, yonghu, req_dict)


def yonghu_logout(request):
    if request.method in ["POST", "GET"]:
        msg = {
            "msg": "登出成功",
            "code": 0
        }

        return JsonResponse(msg)


def yonghu_resetPass(request):
    '''
    '''
    if request.method in ["POST", "GET"]:
        msg = {"code": normal_code, "msg": mes.normal_code}

        req_dict = request.session.get("req_dict")

        columns=  yonghu.getallcolumn( yonghu, yonghu)

        try:
            __loginUserColumn__= yonghu.__loginUserColumn__
        except:
            __loginUserColumn__=None
        username=req_dict.get(list(req_dict.keys())[0])
        if __loginUserColumn__:
            username_str=__loginUserColumn__
        else:
            username_str=username
        if 'mima' in columns:
            password_str='mima'
        else:
            password_str='password'

        init_pwd = '123456'
        recordsParam = {}
        recordsParam[username_str] = req_dict.get("username")
        records=yonghu.getbyparams(yonghu, yonghu, recordsParam)
        if len(records)<1:
            msg['code'] = 400
            msg['msg'] = '用户不存在'
            return JsonResponse(msg)

        eval('''yonghu.objects.filter({}='{}').update({}='{}')'''.format(username_str,username,password_str,init_pwd))
        
        return JsonResponse(msg)

为什么选择我们

大学毕业那年，曾经有幸协助指导老师做过毕业设计课题分类、论文初选（查看论文的格式）、代码刻录等打杂的事情，也帮助过同界N多同学完成过毕业设计工作，毕业后在一家互联网大厂工作8年，先后从事Java前后端开发、系统架构设计等方面的工作，有丰富的编程能力和水平，也在工作之余指导过别人完成过一些毕业设计的工作。2016年至今，团队已指导上万名学生顺利通过毕业答辩，目前是csdn特邀作者、优快云全栈领域优质创作者，博客之星、掘金/华为云/B站/知乎等平台优质作者,计算机毕设实战导师，专注于大学生项目实战开发,讲解,毕业答疑辅导，欢迎咨询~✌