粒子群算法在化工设备可靠性分析中的应用

基于可靠度指标的几何含义,分析了粒子群算法的原理、模型和算法实现过程。通过算例用MATLAB语言编程进行计算,并与一次二阶矩法和蒙特卡罗法得出的结果进行了比较,证明了粒子群算法在化工设备可靠性分析中的有效性和可行性。     

利用粒子群算法求解管网污染源反向追踪模型

针对供水管网中突发污染事件的污染源识别问题,构建污染源反向追踪的模拟-优化数学模型,利用粒子群优化算法求解污染物的侵入位置、时间及侵入速度信息。分别以监测点处污染物模拟质量浓度与实际质量浓度为数据源,应用模型对试验供水管网进行污染源识别研究,分析管网拓扑结构、粒子群算法中种群规模及惯性权重参数设置对结果的影响。结果表明,当参数设置合理时,基于粒子群优化算法的污染源模拟-优化反向追踪模型具有较高的准确率和计算效率。     

基于粒子群算法的燃气管线泄漏疏散能力分析

为研究燃气管线泄漏事故人员疏散能力,统计分析近年国内燃气泄漏典型事故,得出第三方违章作业施工为燃气泄漏事故比例最高的直接原因及燃气泄漏事故伤亡人数发展趋势,在此基础上,引入粒子群PSO算法,以某施工引起的燃气管线泄漏事故为实例,研究领导者的领导能力和应急处置能力对员工之间信息交流及人员应急疏散能力的影响。分析实例显示现场领导者学习因子偏低,指挥能力差,直接影响事故现场的应急疏散自救行为,甚至改变疏散路径。并进一步分析模拟得出,学习因子提高后,现场领导者和员工的信息更新与交换效率大幅提升,应急疏散能力随之提高,进而提出实用性对策措施和建议,为提升燃气管线泄漏事故应急疏散能力提供技术参考。     

粒子群优化算法在源强反算问题中的应用研究

在危险化学品泄漏事故中泄漏源强是预测事故后果的主要影响参数,也是事故应急救援决策的基础。为了在化学品泄漏事故过程中快速准确地获取泄漏源强数据,将粒子群优化(PSO)算法应用于危险化学品泄漏源强的反算中。利用高斯烟羽扩散模型和下风向浓度测量数据,将计算浓度与测量浓度的误差平方和作为目标函数,采用粒子群算法来优化,以确定源强并通过模拟的测量浓度数据进行算法有效性验证。结果表明,PSO算法及其参数改进算法不依赖于初值的选择,计算速度快,能满足事故应急响应救援的需要。     

基于改进粒子群算法的儿童防护系统优化

为保障儿童乘车安全,采用改进多目标粒子群算法优化儿童约束防护系统。首先,开展40%偏置碰撞的台车试验,验证儿童座椅台车试验仿真模型的有效性,建立儿童安全气囊模型;然后,建立防护系统参数与儿童头部、胸部损伤指标的二阶响应曲面模型,融合遗传算法的交叉变异和精英保留策略,提出改进的多目标粒子群算法,并验证改进算法的有效性;最后,利用多目标模糊优选决策算法获得系统设计参数的最优值,结合台车试验仿真模型,验证优化模型及算法的有效性。结果表明：模型的最优值兼顾对儿童头部和胸部的防护;遗传算法和粒子群算法的融合算法,可提高模型的收敛速度。     

基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法

为提高铀尾矿库无线传感器网络(WSN)现有路由算法的网络寿命,提出一种基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法(EBPSO)。首先,在簇头(CH)选举阶段,考虑传感器节点的能量、簇内节点距离、CH到基站的距离等参数,利用粒子群优化(PSO)算法选出最合理的CH,并将筛选出来的CH节点应用于铀尾矿库核素监测组建WSN;其次,在数据传输阶段,提出转发节点的选择方法;然后,用能量阈值重分簇方案来减少能量消耗;最后,对比基于PSO优化模糊C均值的分簇路由算法(POFCA)、低功耗自适应分簇(LEACH)以及高效非均匀分簇算法(EEUC)性能。结果表明：在网络生命周期上,EBPSO算法比POFCA、LEACH、EEUC分别提升1.7%、24.7%、9.2%。EBPSO算法能够延长网络生命周期,适用于铀尾矿库核素监测应用场景。     

基于改进多目标粒子群算法的航空器改航研究

针对影响航行安全的动态危险天气,提出了一种基于改进多目标粒子群算法的改航路径规划方法。首先,获取实时动态气象数据,利用栅格法对改航环境进行建模并采集危险天气区域初始边界点的历史气象数据。然后采用灰色预测模型对上述初始边界点坐标进行位置预测,进而建立改进后的实时动态环境模型。最后利用改进环境模型的多目标粒子群算法对改航路径进行动态规划。在考虑改航路径角度和距离等约束条件的基础上,确定了改航路径危险系数和距离最优的双目标函数。对中东部沿海某次短时危险天气下的航空器改航进行仿真分析,仿真结果表明改进后算法具有一定的有效性和可行性。     

基于粒子群优化层次分析法的高校火灾风险评价

为降低高校火灾风险,提高高校消防管理能力,本文通过对高校日常消防管理工作探究与调查,选取17个高校火灾风险的影响因素,构建高校火灾风险评价指标体系;然后提出粒子群优化的层次分析法(即PSO-AHP法),对评价指标体系中各指标进行权重计算与分析;最后,将PSO-AHP法的计算结果与EW-AHP法计算结果进行准确性对比。结果表明：PSO-AHP法能更精确计算火灾风险体系中各指标的权重,帮助高校消防管理人员明确日常管理过程中的重点。     

基于粗糙集——粒子群神经网络的建设项目安全预测研究

回顾施工项目安全管理和安全管理研究现状,建立建设项目安全管理指标体系。利用人工神经网络非线性函数逼近能力,对项目风险因素程度预测。针对该网络当数据量大时,其结构复杂、收敛慢,易陷入局部最优的缺点,引入粗糙集对影响建设项目安全目标的不确定性因素进行约简,找出最小不确定性风险因素集,大大简化网络输入信息的表达空间维数。并结合粒子群算法收敛速度快、全局最优的寻优能力强的优点,建立基于粗糙集——粒子群神经网络的建设项目安全预测系统。通过实例验证该系统的科学性和有效性。     

基于粒子群优化的DGM（1,1）模型在基坑变形安全预测中的研究

为确保基坑施工期间发生变形后能够正常使用,将变权缓冲算子结合DGM(1,1)模型构造出变权离散灰色模型,利用相对误差、后验差比,灰色绝对关联度3种精度检验法作为粒子群算法适应度建立模型,构造PSO-VWDGM(1,1)模型,并结合实际工程监测数据研究不同适应度对基坑变形预测精度的影响。研究结果表明:不同适应度函数对预测精度存在较大影响,以灰色绝对关联度作为适应度建立模型预测精度较高,可以更好应用在工程中。研究成果可为工程施工阶段的基坑变形预测、稳定性分析与灾害评估、预警提供参考。     

Water Network Synthesis Using Mutation-Enhanced Particle Swarm Optimization

Different techniques for the synthesis of industrial water reuse/recycle networks have been developed in recent process integration research. These tools range from graphical pinch analysis approaches to mathematical programming models. The latter have the advantage of being flexible enough to incorporate various water network constraints, but in many cases these are often non-linear, thus making the identification of global optima difficult. Recent work has demonstrated the effectiveness of metaheuristic algorithms such as particle swarm optimization (PSO), for finding good solutions these problems. This work describes the use of a modified PSO for solving mixed integer non-linear programming (MINLP) models for water network synthesis. By incorporating a mutation operator for the binary variables in the model, the algorithm is able to escape sub-optimal network topologies and proceed towards better solutions than can be found with ordinary PSO. Two case studies involving water recycle/reuse are used to demonstrate the new design methodology.     

SRT影响MBR有机污染物去除速率研究

通过考察污泥停留时间(SRT)对膜生物反应器(MBR)和粉末活性炭膜生物反应器(PAc-MBR)降解有机物速率的影响,探讨了污泥活性与胞外聚合物(EPS)的关系.结果表明:MBR和.PAC-MBR中COD降解速率随SRT延长均呈先上升后下降的趋势,分别在39～48d和48d时达到最快,对应速率常数为2.586和3.856,PAC-MBR中COD降解速率普遍高于MBR,说明投加PAC使污泥活性提高,SRT对污泥活性影响较大;MBR和PAC-MBR中胞外聚合物质量浓度与COD降解速率常数K1变化趋势一致,且胞外聚合物质量浓度与K1呈良好正相关关系,说明系统的胞外聚合物质量浓度可以作为衡量污泥活性的指标.     

尼罗红荧光染色法的优化及应用

以自主筛选的小球藻为材料对尼罗红荧光染色进行条件优化,并用该方法追踪微藻在污水中的油脂含量变化。实验发现,微藻只有经过超声波破碎,染色才会出现荧光,DMSO的添加会增强荧光反应。最终确定其染色条件为:DMSO与藻液体积比为1∶5,超声波破碎5 min后染色5 min,NR质量浓度1.5μg/m L。在其应用方面发现,微藻的油脂积累量只有培养基的一半,说明污水不利于微藻油脂的积累;最佳采收时期为平稳期,此时微藻的产量和油脂含量达到最高。     

水浴消解--原子荧光光度法测定土壤中的汞

用原子荧光光度法测定土壤中的汞,样品的消解过程是保证结果准确的关键.作者对水浴消解的方法进行多次试验和完善,同时对多个国家标准土样进行分析,结果均符合要求,从而验证了该方法的准确度和精密度能满足监测质控要求.该方法简便快速,具有推广价值.     

煤层瓦斯流动数值解算时空步长的选取

对应用有限差分法解算煤层瓦斯流动时,如何选取合适的时间步长和空间步长、如何根据煤层瓦斯压力分布计算煤壁瓦斯涌出量等问题进行了分析和探讨。用煤壁处节点与煤层内相邻节点间的瓦斯压力梯度来求煤壁瓦斯涌出量的方法误差较大。根据煤层内各节点的瓦斯压力值对瓦斯压力进行拟合,用拟合曲线在煤壁处的斜率作为煤壁瓦斯压力梯度计算瓦斯涌出量,能得到可靠精确的结果。通过考察选取不同时间步长和空间步长时煤壁瓦斯压力梯度的变化,提出了选取合适的时间步长和空间步长的方法。     

多级除尘系统设计中的参数优化

在多级除尘系统设计中 ,应用灰色关联法进行除尘器优选 ,通过系统管路并联分流 ,将一部分粉尘直接进入二级除尘 ,降低了一级除尘器压损 ;在满足系统除尘效率的情况下 ,确定了除尘器经济入口风量 ,使系统经济运行     

中庭类高层建筑防排烟技术优化设计

理论分析了火源热释放速率对火灾产烟量的影响,对中庭类建筑的排烟方式进行了优化设计.提出火灾初期采用机械排烟、中后期采用自然排烟的优化排烟方案.以徐州某医院内科医技楼为例,通过建立火灾发展模型、设定火灾场景和采用火灾模拟软件FDS对其中庭火灾烟气温度和烟气的蔓延规律进行了数值模拟研究.分析比较了3种火灾烟气控制方案.数值模拟的结果表明,当火源最大热释放速率为4 MW时,火灾初期采用机械排烟、中后期采用自然排烟的排烟方式较只采用机械排烟、或只选取自然排烟排烟方式的效果好,与基于5种羽流模型理论推断的结果相吻合.     

基于MapXtreme的河流流域污染源信息查询与发布系统的设计

该系统是采用MaplInfo公司的MapXtreme软件,实现对河流流域污染源空间信息和非空间信息的管理,综合分析污染源的种类、分布特点和总量特征,并通过Internet网实现污染源信息发布,同时建立水体污染突发事故应急处理系统。对系统的组成、功能、数据库等的实现进行了概要介绍。     

电除尘器总体设计优化的研究

分析研究了火电厂烟尘排放标准、煤种、飞灰特性和锅炉运行等对电除尘器总体设计的影响;对总体设计中的主要技术参数如电场风速、板间距、线间距、驱进速度等进行了优化选择;研究了高比电阻和高含尘浓度烟气条件下本体结构的优化选型;通过实验研究,提出了最佳线间距,防风型电晕极和减弱反电晕的板线匹配,为电除尘器的设计和运行提供借鉴.