基于改进FWA-NN的污水处理过程溶解氧浓度预测

为实现对污水处理过程溶解氧质量浓度的实时准确预测,提出了一种改进的混沌烟花混合优化算法并构建了基于改进算法的神经网络在线软测量模型.结合污水处理过程的数据特征,定义了一项新的样本相似度衡量指标用于提取更具代表性的建模数据.在改进算法中,为提高基本烟花算法初始成员的质量,定义了一种改进的两级正弦混沌映射并利用混沌运动的遍历性精选烟花算法的初始群成员;通过融合混沌算法改进了基本烟花算法的搜索机制,基于设定准则将寻优过程分为两阶段并采用两分群同时进行.测试结果表明改进算法的收敛速度和收敛精度有较大程度提高.将改进的软测量建模方法和样本数据提取方法用于污水处理过程溶解氧质量浓度软测量建模,应用结果表明该模型的均方根误差和平均泛化误差分别为0.0175和0.0118,具有较强的泛化性能.     

基于熵权TOPSIS模型的青岛市海洋资源环境承载力评价研究

为深度了解和把握海洋资源环境承载力水平与演变趋势,从海洋经济发展、海洋资源承载和海洋环境承载3个系统选取28个指标构建海洋资源环境承载力评价体系,运用熵权TOPSIS模型对青岛市2004年~2015年海洋资源环境承载力及内部承载力水平进行评价。实证结果表明:2004年~2007年青岛市海洋资源环境承载力水平呈现下降趋势,2008年~2011年上升趋势明显,2012年又呈现下滑趋势,海洋资源环境承载力仍面临较大的威胁,承载力水平总体评价指数不高。其中,海洋经济发展水平呈稳步上升趋势;海洋资源承载波动起伏,2004年达到最大值0.3251;海洋环境承载水平整体呈波动上升趋势,且与青岛市海洋资源环境承载力变化趋势基本吻合。     

城镇油气管道事故应急疏散决策优化

为实现油气管道事故中城镇大规模应急疏散的智慧决策,构建基于改进的自适应蚁群算法的应急疏散路径优化模型,开发基于油气管道典型事故后果分析的城镇大规模应急疏散决策优化系统平台(LSSED)。LSSED在地理信息系统平台上,针对油气管道泄漏引起的扩散、喷射火、池火、BLEVE、蒸气云爆炸等典型事故进行事故后果分析,对疏散通道当量长度和疏散时间成本函数进行定量评价,实现大规模应急疏散方案的智慧决策和避难方案的全局优化。案例分析表明,LSSED平台实现了基于地理信息系统的典型事故时变环境信息和应急疏散路径优化算法的数据传递及系统集成,实现了基于事故后果分析的城镇大规模人群疏散路径和避难方案优化,可为城镇安全规划和应急管理提供参考和借鉴。     

基于多目标分布估计算法的地铁网络化应急站点选址

为提升地铁网络的应急救援能力,提出兼顾地下和地面交通两种运输方式的应急资源网络化共享模式,并建立多目标优化模型,对应急站点进行优化选址。模型以应急站点数量最少和总响应时间最短为优化目标,地铁车站重要程度为关键因素,求解各地铁车站的优化覆盖方案。提出了一种多目标分布估计算法,该算法采用拥挤比较算子和锦标赛选择算法获取优势群体,借助概率模型描述可行解的离散分布,并不断更新概率模型来实现种群的进化。运用建立的模型和算法求解北京市局部地铁网络应急站点选址问题,最终获得满足地面交通运输时效、并符合问题优化目标的Pareto最优解集。与NSGE-Ⅱ算法相比,多目标分布估计算法提前123代开始收敛,且针对最小化问题,多目标分布估计算法最优解的两个目标函数值较NSGE-Ⅱ算法分别减小64%和29%。可见,模型符合地铁应急站点选址问题的决策规则;多目标分布估计算法有效地缩小了决策空间,它比NSGE-Ⅱ算法更快地收敛,且能够获得更为优化的应急站点选址方案。     

混合多目标遗传算法求解地下水污染修复管理模型

为了提高多目标遗传算法Pareto解的局部最优性,本文将快速非支配遗传算法(NSGAII)与一种迭代式的局部搜索算法(Hill Climber with Step,HCS)相结合,开发了一种新的混合多目标遗传算法NSGAII-HCS.利用CONV1和ZDT6两个经典的多目标优化函数对NSGAII-HCS的性能进行测试,与传统的多目标算法NSGAII相比,CONV1得到的Pareto锋面与真实Pareto最优解锋面的平均距离由5.49减小到1.74,ZDT6则由0.16减小到0,表明NSGAII-HCS在保证解多样性的前提下,能使解接近或收敛到真实的Pareto最优解锋面.最后,将NSGAII-HCS与地下水流模拟软件MODFLOW和溶质运移模拟软件MT3DMS相耦合,并应用到一个理想的二维地下水污染修复管理模型中,结果分析表明该方法可为地下水污染治理提供多样的和收敛的Pareto管理策略,是一种稳定可靠的多目标优化方法.     

基于熵权TOPSIS模型的航道引航环境风险评价

为对航道引航环境相对风险进行定量评价,建立了基于TOPSIS法的航道引航环境风险评价模型,并采用熵权法确定指标权重。选取长江江苏段4段航道作为实例,运用熵权TOPSIS模型,求得各评价对象的风险贴近度并进行排序,以此为依据评判各段航道引航环境风险,并与引航员主观评价结果进行比较,验证了模型的有效性。     

粒子群算法在锚拉桩桩身参数优化设计中的应用

锚拉桩结构的桩身设计参数组合的求解是锚拉桩优化设计的重要内容,在所有满足要求的设计参数组合中,必定存在一组设计参数,可使锚拉桩的造价最低,因此获得这组设计参数对于锚拉桩桩身设计具有十分显著的工程实用价值。基于粒子群优化算法(PSO)的特点,通过一个滑坡治理的工程实例,以单位宽度的滑坡土体设置的锚拉桩的造价作为目标函数,对锚拉桩的桩截面宽b、桩截面长a、桩身长l、桩间距d这4个关键设计参数进行迭代搜索求解;采用MATLAB编写PSO的计算程序,并创建粒子群优化算法(PSO)的用户图形界面(GUI),即PSO-GUI,获得4个关键设计参数的组合;应用Visual C++编程计算优化前和优化后的锚拉桩桩身内力和变形,并与各自的桩身内力设计值和变形允许值进行比较。结果表明:在安全储备相同的条件下,两种参数组合设计的锚拉桩桩身内力和变形均在安全控制范围之内,但优化后设计的锚拉桩与优化前设计的相比,还能节省一定的工程造价,可取得较好的经济效益,且PSO的优化效果明显,也说明采用PSO对锚拉桩桩身进行优化设计具有可行性,为锚拉桩的优化设计提供了新的思路和借鉴。     

基于Zigbee的矿山井下人员定位技术研究

针对矿山井下人员定位及巷道特点,设计了一种电源节能算法的ZigBee无线传感器节点布设拓扑及井下人员无线定位系统模型,在此基础上提出了一种改进型无线双重质心人员定位算法。经矿山井下实地调研,并通过Matlab软件进行仿真试验,结果表明改进型无线双重质心人员定位算法比传统质心算法、RSSI算法的定位精度提高了近50%,可有效解决节点能量受限问题,并延长系统寿命。该Zigbee井下人员无线定位系统技术简便、定位精度较高、成本较低,且节约巷道空间、算法简单,适合矿山井下矿工人员定位和考勤。     

基于改进TOPSIS模型的西部河谷型城市生态安全时空分异及障碍因子诊断

西部河谷型城市生态安全及障碍因子诊断对协调西部地区城市生态环境保护与社会经济产业持续发展具有重要意义。基于PSR模型集成改进TOPSIS和障碍度诊断模型,选取2005-2015年西部地区20个典型河谷型城市为评价单元,对生态安全系统时空演化规律及障碍因子进行实证分析。结果表明:1)西部河谷型城市生态安全水平整体呈上升趋势,但总体处于临界安全级(Ⅲ)水平;2)生态安全呈西高东低、北高南低的空间格局特征,生态安全空间差异性明显,但随着时间推移,各城市生态安全差异有缩小趋势,生态安全水平下降的城市数量在减少,生态安全水平上升的城市数量在增加;3)准则层中用地状态和经济响应是制约生态安全的主要障碍因子,指标层中环保投入占财政支出比重、人均公园绿地面积、人均水资源占有量、人均耕地面积、人均城市道路面积、科技投入占财政支出比重、城镇化水平7项因子成为主要的障碍因子。因城市规模不同,西部河谷型城市生态安全主要障碍因子变化特征不一。     

考虑年维护费用的多目标规划城市应急疏散中心选址研究

通过考虑城市应急疏散中心的"通达性"与"经济性"原则,提出城市应急场所选址的多目标规划模型,利用NSGA-Ⅱ算法对模型进行算法求解,从而得到应急疏散中心选址模型的最优解群。最后以某地区应急疏散中心选址为例,验证了该模型与NSGA-Ⅱ算法的合理性与实用性。