分布式水質監(jiān)測預警網絡監(jiān)測點布局優(yōu)化方法研究.pdf

1、隨著社會經濟的快速發(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監(jiān)測預警傳感網絡系統(tǒng)，來對管網水質進行實時的監(jiān)測，以保障居民的飲用水安全。由于供水管網系統(tǒng)的組成節(jié)點數(shù)量巨大，而在線監(jiān)測系統(tǒng)的部署和運維的預算十分有限，亟需研究在約束條件下的水質傳感網絡布局優(yōu)化問題，以滿足城市供水安全保障的需要。
　　鑒于以上需求，本文重點圍繞供水管網分布式水質監(jiān)測傳感器網絡的布局優(yōu)化問題展開研究，主要的研究工作和創(chuàng)新點如下:
　　(1

2、)針對現(xiàn)有的常規(guī)供水管網水質監(jiān)測網絡布局優(yōu)化研究方法存在忽視人口因素、管網節(jié)點水質相似度計算不夠精確的不足，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，以節(jié)點水齡比例和部分覆蓋相結合的方式計算節(jié)點水質相似度，優(yōu)化求解布局方案。對比結果表明，該方法提高了監(jiān)測網絡的覆蓋人口數(shù)量，一定程度上提高了水質預警的作用。
　　(2)針對基于“服務水平”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)模管網模型的求解的問題

3、，研究提出了基于污染事件檢測時間最短模型的方法。該方法，以污染事件檢測時間最短為目標，避免了人為因素的引入，提高了模型的精度;同時采用基于多線程機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)針對供水管網水質監(jiān)測網絡布局方案有效性評估的需求，研究提出了基于不確定性理論的供水管網水質監(jiān)測傳感器網絡優(yōu)化布局方案有效性評估方法。該方法以蒙特卡洛模擬為基礎，通過隨機抽樣產生大量污染事件，以模擬污染事件影響值小于閾值的概

4、率來評估方案的有效性。該方法可為實際的布局方案有效性評估提供可行的技術支持。
　　(4)針對多目標供水管網水質監(jiān)測網絡布局優(yōu)化的需求，研究提出了一種預警優(yōu)先的多目標供水管網水質監(jiān)測網絡布局優(yōu)化方法。該方法將常見的目標納入多目標優(yōu)化體系，通過歸一化方法將不同量度的目標轉化到統(tǒng)一尺度下優(yōu)化求解;并通過層次分析法確定不同目標的權重值。該方法可滿足不同需求的監(jiān)測網絡布局設計。
　　本文研究的內容，在實際規(guī)劃監(jiān)測系統(tǒng)時，可為決策人員提