市政管网无线监测系统中位置选择的优化方法.pdf

《市政管网无线监测系统中位置选择的优化方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第6期2012年11月机电产品开崖与钊崭Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．25．No．6NOV．，2012文章编号：1002—6673(2012)06—131-04市政管网无线监测系统中位置选择的优化方法张利强(机械科学研究总院，北京100044)摘要：研究了国内外监测节点优化方法，根据市政管网具体应用环境，结合市政管网无线监测系统应用特点，提出了一种基于敏感系数算法的监测节点部署位置优化选择方法。关键词：无线传感器网络；市政管网；监测位置；敏感点算法；欧氏距离中图分类号：TP23文献标识码：Ado

2、i：lO．3969／j．issn．1002—6673．2012．06．052OptimizationMethodofMonitoringLocationSelectioninMunicipalPipeNetworksWirelessMonitoringSystemZHANGLi—Qiang(ChinaAcademyofMachineryScience&Technology，Bering100044，China)Abstract：Thispapersmdiesontheoptimizationmethodsofmonitoringlocationselectionathomeandab

3、road．Andit7Sproposedanopti—mizationmethodbasedonsensitivecoefficientalgorithmofallpossiblepositionnodes，whichisaccordingtOtheapplicationenvironmentofmunicipalpipenetworkandthewirelessmonitoringsystem．Keywords：wirelesssensornetwork；municipalpipenetwork；monitoringlocation；sensitivecoefficientalgo

4、rithm；euchdeandistance0引言当前我国市政管网监测领域，普遍存在监测设备数量少、只设在极少数重点位置的特点，因此监测数据无法满足对全网状态的系统分析要求。随着物联网技术的发展，作为其重要应用的无线监测系统，逐渐应用于市政管网领域，使得全网监测节点数量大大增多．新增的监测节点位置选择成为首要问题。针对无线传感器网络布点问题，国内外已经有多种优化算法，但多数仅从理论角度考虑无线传感网络的节点覆盖问题，并没有针对被监测对象的特点来考虑节点的布设问题。本文通过一种敏感点计算方法．分析寻找管网中最优化的节点布设位置．从而达到监测节点的最合理利用。1国内外研究国外研究者将市政

5、管网系统的监测节点优化设计定义为寻找监测点最优位置组合的过程。YU和Powell通过建立管网状态参数的协方差矩阵．对管网状态进行评收稿日期：2012—11—21基金项目：国家科技支撑计划课题(2012BAJllB03)作者简介：张利强(1984一)，男，硕士研究生，工程师。主要从事物联网、市政管网监控系统的设计开发研究工作。估，应用决策树的方法寻找最优监测点位置；Burrows等人提出了DMA管理的方法，该方法耦合了数据库、GIS数据、监测数据和管网压力模型．可以分析评价DMA．同时还提出了基于节点压力的影响矩阵并通过分析计算用以指导DMA的分区管理：Kang和Lansey建立了监测

6、节点优化问题的多目标优化模型，三个目标分别为节点用水量评价不确实性最小、节点压力预测不确实性最小、用水量评价和预期值绝对误差最小，利用多目标遗传算法求解监测点的最优布置。国内学者对供水管网流量监测的研究刚刚起步，流量监测点布置着眼于两个方向：以DMA区域计量为目的或以监测管网流量变化为目的。基于分区计量、分区管理的流量监测研究，主要是为了降低管网漏损率和产销差，其研究局限于宏观评价和小区域管网的应用。周书葵等提出了基于灵敏度的供水管网流量监测点优化布置方法和基于有效监测矩阵的流量监测点优化选址方法。综上．国外对监测节点优化布置的研究多偏向于DMA计量和管理方向。国内DMA分区计量与管

7、理的研究还停留于理论模型阶段，缺乏成功的案例支持。基于有效监测矩阵的流量监测节点优化布置方法，其优点是能够直观地确实监测的范围，同时可以全面监测管网中的每一个节点，但其缺点也较为明显：有效监测矩阵法是一种对全管网的数学抽象计算，没有考虑部分节点合理性及13l·测试与控制·实际工程条件，而且对于大型管网的计算过于复杂。2市政管网无线监测系统2．1无线监测系统架构与工作原理市政管网无线监测系统采用三层网络架构。第一层为上位机数据服务器与其它服务器及终端之问的I