بهینه‌سازی چندهدفه جانمایی حسگر تشخیص آلودگی در سیستم توزیع آب شهری با استفاده از الگوریتم بهینه سازی چندهدفه جستجوی هماهنگ

Abstract

مقدمه و هدف: سیستم‌های توزیع آب به دلیل ماهیت گسترده جغرافیایی، نسبت به ورود آلودگی‌های عمدی و یا تصادفی بسیار آسیب‌پذیر هستند. وجود چنین تهدیدهایی می‌تواند اعتماد عمومی نسبت به سیستم توزیع آب را تحت تأثیر قرار دهد. سیستم هشدار آلودگی شامل استقرار حسگرهایی در شبکه توزیع آب است که باعث قطع شبکه آب‌رسانی در زمان وقوع آلودگی می‌شوند. با توجه به هزینه زیاد خرید، نصب و نگه‌داری چنین حسگرهایی، باید نسبت به انتخاب محل نصب آن‌ها دقت شود، به نحوی که نصب حسگرها باعث کاهش شدت تلفات و خسارات احتمالی شود. محاسبه محل استقرار این حسگرها بر اساس یکی از اهداف کاهش زمان تشخیص آلودگی، افزایش پوشش حسگرها، کاهش حجم آب آلوده مصرف شده و یا چند هدف همزمان، می تواند انجام شود. مواد و روش­ها: در این پژوهش با استفاده از مدل بهینه‌سازی چند هدفه الگوریتم جستجوی هماهنگ به محاسبه محل استقرار بهینه حسگرهای تشخیص آلودگی بر اساس دو معیار الف- کاهش زمان تشخیص آلودگی و ب- افزایش پوشش حسگرها پرداخته شده است. با اتصال نرم‌افزار EPANET و نرم افزار MATLAB، اقدام به تشکیل مدل یکپارچه شبیه سازی-بهینه سازی انتشار آلاینده شد و مثال دوم نرم افزار EPANET به عنوان مطالعه موردی بررسی شد. یافته­ها و بحث: نتایج منحنی بهینه پارتو نشان می‌دهد درحالی‌که زمان تشخیص آلودگی از حدود 13000 ثانیه تا حدود 26000 ثانیه در تغییر است، مقدار پوشش شبکه از حدود 15000 تا 36000 گالن بر دقیقه تغییرمی‌کند. به عبارت دیگر 100% افزایش زمان تشخیص آلودگی منجر به افزایش 140% در پوشش شبکه خواهد شد. همچنین با استفاده از روشهای انتخاب نقطه بهینه نهایی، زمان بهینه تشخیص آلودگی 19296 ثانیه و پوشش بهینه 26494 گالن در دقیقه محاسبه شد. نتیجه­گیری: نتایج نشان داد در شرایطی که دو هدف از اهمیت یکسان برخوردار باشند یکی از حسگرها درمکانی پر ازدحام به منظور کاهش زمان تشخصی آلودگی و دیگری در وسط شبکه به منظور افزایش پوشش شبکه قرار می گیرد.