(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210762115.9 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 浙江树人 学院 地址 312028 浙江省绍兴 市柯桥区杨汛桥 镇江夏路2016号 (72)发明人 吴建锋　徐振宇　蒋燕君　王金铭　 (74)专利代理 机构 杭州昱呈专利代理事务所 (普通合伙) 33303 专利代理师 雷仕荣 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种城市管网多传感器优化部署方法 (57)摘要 本发明公开了一种城市管网多传感器优化 部署方法， 至少包括以下步骤： 步骤S1： 对城市排 水管网监测传感器部署进行建模； 步骤S2： 针对 步骤S1建立的模型设定优化目标； 步骤S3： 对步 骤S2设立的优化目标进行求解得到优化部署方 案。 采用本发明的技术方案， 在资源有限的前提 下布置最优传感器网络对城市管道网络进行实 时监测以获得最佳的监测效率， 从而有效解决管 网多传感器优化部署问题。 权利要求书2页 说明书10页 附图6页 CN 115048804 A 2022.09.13 CN 115048804 A 1.一种城市管网多传感器优化部署方法， 其特 征在于， 至少包括以下步骤： 步骤S1： 对城市排水管网监测传感器部署进行建模； 其中， 采用无向图模型对排水管网 进行建模， 模型包括顶点集V＝{(xi,yi)|i＝1,2, …,M}和边集E＝{eij|i＝1,2, …,M； j＝1, 2,…,M}， 其中M为节点编号； eij表示节点间的距离， 若节点i和节点j不连接， 则eij＝0， 组成 图G＝(V,E)； 将城市排水 管网监测传感器的部署问题数 学模型表述 为如下形式： max{z1＝f1(x),z2＝f2(x),…zq＝fq(x)}    (1) s.t.gi(x)≤0,i＝1,2,…,m     (2) 其中， x＝[x1,x2,…xn]T是决策变量的向量， zq是q个线性或非线性目标函数， gi(x)是线 性或非线性约束条件函数； [x,y]为所在管道位置编号和距离节点距离[i ndex,dist]； 步骤S2： 针对步骤S1建立的模型设定优化目标： 在尽量减少传感器放置数量的前提下， 使目标函数f＝(f1,f2,…,fM)最大化； 其中， 目标函数f1～fM‑1用于描述传感器网络对排水 管网指定区域的监测覆盖情况， 目标函数fM用于描述传感器网络对排水管网的整体监测覆 盖情况； 假设Ci表示第i个传感器的监测覆盖范围， Cj表示第j个指定监测区域排水管网的管道 总长度， 指定监测区域内放置的传感器数量 为n， 则目标函数f1～fM‑1表示为： 假设传感器总数为m， Ci表示第i个传感器的监测覆盖情况， Call表示整个排水管网的管 道总长度， 则目标函数fM表示为： 步骤S3： 对步骤S2设立的优化目标进行求 解得到优化部署方案， 包括以下步骤： 步骤S31： 对种群和算法参数的初始化； 种群中每个个体的初始化分为距离节点距离 dist和所处管道编号index， 算法参数的初始化包括种群规模npop、 最大迭代次数maxiter； 初始化成功后计算各目标函数适应度值并按支配层进行划分； 步骤S32： 根据目标函数构建超平面并生成参 考点； 首先求出目标函数的理想点 并对目标函数进行归一化预处理得到的适应度值f ’i (x)， 参见 下式5和6， 其中M为目标函数维度值； 其次求得构建超平面所需的额外点， 根据式7和8， 计算得到截距zi,max， 通过M个截距构 建超平面： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115048804 A 2最后根据建立的超平面选定参考点， 事先将每个目标函数尺度等距离划分H份， 根据目 标函数数量M利用式9在 超平面上生成数量为P且均匀分布的参考点并与归一化后的原 点连 接构建参 考线； 步骤S33： 基于二进制交叉和多项式变异策略产生后代个体 和 以保 证种群的多样性， 后代个 体通过式10 ‑12得到； 二进制交叉算子中子代个体和参数β 需要满足式12 ‑14， 其中η为分布指数， η值越大， 产 生的子代与父代的相似度就越高； γ为变异操作参数； β ～B(n,p)           (14) 将得到的后代种群和原种群进行合并得到新种群； 步骤S34： 对目标函数归一化并进行非支配排序， 归一化具体过程参见式15； 依据个体 依据排序等级填充至临界前沿； 步骤S35： 联系个体和参考点； 查找关联度最小 的个体填充至新种群， 直到种群规模达 到npop； 步骤S36： 重复步骤S3 3～步骤S3 5直至最大迭代次数， 得到优化部署方案 。 2.根据权利要求1所述的城市管网多传感器优化部署方法， 其特 征在于， 2< M<5。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115048804 A 3