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

مقدمه و هدف: سیستم های توزیع آب به دلیل ماهیت گسترده جغرافیایی، نسبت به ورود آلودگی های عمدی و یا تصادفی بسیار آسیب پذیر هستند. وجود چنین تهدیدهایی می تواند اعتماد عمومی نسبت به سیستم توزیع آب را تحت تاثیر قرار دهد. سیستم هشدار آلودگی شامل استقرار حسگرهایی در شبکه توزیع آب است که باعث قطع شبکه آب رسانی در زمان وقوع آلودگی می شوند. با توجه به هزینه زیاد خرید، نصب و نگه داری چنین حسگرهایی، باید نسبت به انتخاب محل نصب آن ها 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 بهینه سازی 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 نرم افزار 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 می دهد درحالی که زمان تشخیص آلودگی از حدود ۱۳۰۰۰ ثانیه تا حدود ۲۶۰۰۰ ثانیه در تغییر است، مقدار پوشش شبکه از حدود ۱۵۰۰۰ تا ۳۶۰۰۰ گالن بر دقیقه تغییرمی کند. به عبارت دیگر ۱۰۰% افزایش زمان تشخیص آلودگی منجر به افزایش ۱۴۰% در پوشش شبکه خواهد شد. همچنین با استفاده از روشهای انتخاب نقطه بهینه نهایی، زمان بهینه تشخیص آلودگی ۱۹۲۹۶ ثانیه و پوشش بهینه ۲۶۴۹۴ 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.

کلیدواژه ها:

سیستم هشدار آلودگی ، حملات بیولوژیکی ، شبکه آب رسانی ، EPANET