جانمایی بهینه حسگرها در شبکه‌های توزیع آب با استفاده از الگوریتم جامعه مورچه‌ها: چشم‌انداز کاربرد دوگانه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی آب، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 استاد دانشکده مهندسی عمران، دانرشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

ورود آلودگی به هر نحو (تصادفی یا عمدی) یا کاهش خود به‌خودی کیفیت آب در شبکه توزیع، می‌تواند به‌شدت روی سلامت جامعه تأثیر بگذارد. پایش کیفیت آب به‌صورت مؤثر و کارآمد یکی از مهم‌ترین ابزارها برای تضمین تأمین آب آشامیدنی قابل اطمینان به مصرف کننده، در یک سیستم توزیع آب آشامیدنی است. با توجه به هزینه‌های بسیار زیاد خرید، نصب و نگهداری از حسگرها در شبکه‌های توزیع آب، طراحی چندین شبکه پایش مستقل در یک سیستم توزیع آب علاوه بر محدودیت شرایط فیزیکی، مقرون به‌صرفه هم نخواهد بود. لذا نیاز به ادغام اهداف گوناگون پایش شبکه و طراحی شبکه پایش به‌منظور برآورد همزمان این اهداف، احساس می‌شود. طراحی بهینه جانمایی حسگرها در شبکه‌های توزیع آب با امکان کاربرد دوگانه حسگرها، می‌تواند گامی مثبت در کاهش هزینه‌ها و محدودیتهای فیزیکی باشد. به‌عبارت دیگر نوع حسگرها و جانمایی آن‌ها در شبکه باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که نه تنها اهداف امنیتی بلکه سایر اهداف مورد نیاز در شبکه، مانند ارضای ملزومات معمول پایش (حفظ مقدار کلر باقی مانده، مدیریت نتایج جانبی ضد عفونی کردن، مقررات معمول نمونه برداری) را برآورد نماید. در این مطالعه، مسئله جانمایی حسگرها در شبکه‌های آب شهری، با نگاهی به استفاده دوگانه از شبکه پایش، فرموله شد و توسط الگوریتم فراکاوشی کلونی مورچگان حل شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimum Layout for Sensors in Water Distribution Networks through Ant Colony Algorithm: A Dual Use Vision

نویسندگان [English]

  • Seyed Mehdi Miri 1
  • Abbas Afshar 2
چکیده [English]

The accidental or intentional entry of contaminants or self-deterioration of the water quality within the network itself can severely harm public health. Efficient water quality monitoring is one of the most important tools to guarantee a reliable potable water supply to consumers of drinking water distribution systems. Considering the high purchase, installation and maintenance cost of sensors in water distribution networks deploying two independent sensor networks within one distribution system is not only bounded by physical constraints but also is not a cost-effective approach. Therefore, need for combining different objectives and designing sensor network to simultaneity satisfying these objectives is felt. Sensors should comply with dual use benefits. Sensor locations and types should be integrated not only for achieving water security goals but also for accomplishing other water utility objectives, such as satisfying regulatory monitoring requirements or collecting information to solve water quality problems. In this study, a dual use vision for the sensor layout problem in the municipal water networks, is formulated and solved with the ant colony algorithm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sensors
  • Urban Water Distribution Networks
  • optimization
  • the Ant Colony Optimization Algorithm (ACO)