分布式水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局優(yōu)化方法研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水污染問題日益突出，迫切需要建立完善的分布式水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，來對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，以保障居民的飲用水安全。由于供水管網(wǎng)系統(tǒng)的組成節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，而在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部署和運(yùn)維的預(yù)算十分有限，亟需研究在約束條件下的水質(zhì)傳感網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化問題，以滿足城市供水安全保障的需要。
　　鑒于以上需求，本文重點(diǎn)圍繞供水管網(wǎng)分布式水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的布局優(yōu)化問題展開研究，主要的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1

2、)針對(duì)現(xiàn)有的常規(guī)供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化研究方法存在忽視人口因素、管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水質(zhì)相似度計(jì)算不夠精確的不足，研究提出了基于覆蓋人口模型的優(yōu)化方法。該方法以人口覆蓋最優(yōu)為目標(biāo)，以節(jié)點(diǎn)水齡比例和部分覆蓋相結(jié)合的方式計(jì)算節(jié)點(diǎn)水質(zhì)相似度，優(yōu)化求解布局方案。對(duì)比結(jié)果表明，該方法提高了監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋人口數(shù)量，一定程度上提高了水質(zhì)預(yù)警的作用。
　　(2)針對(duì)基于“服務(wù)水平”概念的模型易受人為因素影響，普通的算法難以勝任大規(guī)模管網(wǎng)模型的求解的問題

3、，研究提出了基于污染事件檢測(cè)時(shí)間最短模型的方法。該方法，以污染事件檢測(cè)時(shí)間最短為目標(biāo)，避免了人為因素的引入，提高了模型的精度;同時(shí)采用基于多線程機(jī)制的并行粒子群算法優(yōu)化求解模型，提高了模型求解的效率。
　　(3)針對(duì)供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布局方案有效性評(píng)估的需求，研究提出了基于不確定性理論的供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布局方案有效性評(píng)估方法。該方法以蒙特卡洛模擬為基礎(chǔ)，通過隨機(jī)抽樣產(chǎn)生大量污染事件，以模擬污染事件影響值小于閾值的概

4、率來評(píng)估方案的有效性。該方法可為實(shí)際的布局方案有效性評(píng)估提供可行的技術(shù)支持。
　　(4)針對(duì)多目標(biāo)供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化的需求，研究提出了一種預(yù)警優(yōu)先的多目標(biāo)供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化方法。該方法將常見的目標(biāo)納入多目標(biāo)優(yōu)化體系，通過歸一化方法將不同量度的目標(biāo)轉(zhuǎn)化到統(tǒng)一尺度下優(yōu)化求解;并通過層次分析法確定不同目標(biāo)的權(quán)重值。該方法可滿足不同需求的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布局設(shè)計(jì)。
　　本文研究的內(nèi)容，在實(shí)際規(guī)劃監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，可為決策人員提