[發明專利]基于多目標混合遺傳算法的多層次城市污水再生回用配置數據動態處理方法

有效

• 申請號: 201610883619.0
• 申請日: 2016-10-10
• 公開（公告）號: CN106600025B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 鄭一新;萬琪;李中杰;張大為;楊智;侍寬;王春香;徐怡蕾;李云峰
• 申請（專利權）人: 昆明市環境科學研究院(昆明環境工程技術研究中心;昆明低碳城市發展研究中心;昆明市環境污染損害鑒定評估中心）
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06N3/12;G06K9/62
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;李銳

本發明公開了一種基于多目標混合遺傳算法的多層次城市污水再生回用配置數據動態處理方法，包括步驟：1、獲取多層次水資源關系基本信息數據，建立基于城市集中式污水處理廠、集中式再生水廠間多層次數據配置關系；2、獲取城市集中式污水處理廠、集中式再生水廠基本信息數據等數據信息；3、根據以上基本信息數據建立考慮水量平衡、供水能力、輸水能力、需水能力、風險約束條件下的多目標數據配置模型，其中的目標函數為以水資源利用總量最大、水資源再生回用效益最大、子區人均缺水量最小建立的多目標函數；4、采用基于多目標混合遺傳算法的多層次城市污水再生回用配置數據動態處理方法求解得到不同情景下數據配置方案。本發明滿足城市多目標多層次污水再生回用數據配置要求。

技術領域

本發明涉及城市集中式污水再生回用領域，涉及多層次城市污水數據動態處理方法，尤其涉及一種基于多目標混合遺傳算法的多層次城市污水再生回用配置數據動態處理方法。

技術背景

城市集中式污水再生回用是一個涉及多個空間分散水源、多種水資源類型和多種回用途徑的復雜數據處理問題，首先，城市集中式污水廠處理后的出水尾水可直接作為集中式再生水廠的水源，在水資源短缺的城市還存在長距離調配再處理回用的途徑，再次，城市集中式再生水廠的出水可回用于城市雜用、工業、景觀、農業等類別，故城市集中式污水再生回用涉及多層次的調配數據及其數據間關系，其回用途徑及配置量決策問題最終可概化為一個多約束多階段的動態、長期、復雜線性系統的控制問題。尤考慮到污水水源性質的特殊性，其回用過程中可能引發的生態環境、社會及經濟投資影響間的利益決策，更增加了其優化求解的復雜程度。現針對于集中式污水再生回用數據配置方法的研究較少，多集中于水庫水資源數據處理及配置問題，問題所解決目標也從單一因素過渡至多因素協同最優，多目標優化調度問題的求解先后有傳統算法及各類仿生智能算法，傳統算法在解決多目標問題時需要通過賦予各目標權重以形成單一目標才可求解，且最終將只產生一個解，該方法多適用于最終決策問題；研究者現多應用智能算法通過仿生原理以解決多目標問題的協同最優，具有代表性的包括遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法等，智能算法在解決多目標優化問題時具有全局尋優效果較好的特點。

遺傳算法(Genetic Algorithm)由John H.Holland于1975年提出，是以自然選擇和遺傳理論為基礎的算法，模擬自然界生物進化過程，采用人工進化的方式對目標空間進行隨機優化搜索，它將問題域中的可行解看做是群體的一個個體或染色體，并將每一個個體編碼成符號串形式，模擬達爾文的遺傳選擇和自然淘汰的生物進化過程，對群體反復進行基于遺傳學的操作(遺傳、交叉和變異)，從而達到高效全局尋優的目的。后逐步發展的改進遺傳算法通過應用動態存檔的方法，提高了原有算法在解決多目標問題上存在的全局優化不理想等問題，是應用于水資源多目標優化配置領域的熱點算法。但該遺傳算法在解決多目標多約束問題時仍存在全局收斂慢、所得解可能不為全局最優的問題。且由于遺傳算法將產生不只一個解，不利于決策者提供規劃年城市集中式污水再生回用具體方案。而在遺傳算法解決多目標多約束城市集中式污水再生回用配置的線性規劃問題并縮小最終解集范圍為決策提供參考方面的相關文獻目前仍沒有。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，針對城市集中式污水多層次再生回用的多目標多約束線性控制問題，通過建立多目標函數及相關約束模型，引入混合遺傳算法對模型進行求解并對解集進行預篩分，提供一種基于多目標混合遺傳算法的多層次城市污水再生回用配置數據動態處理方法，實現城市集中式污水再生回用的多層次長期優化控制，為城市污水再生回用配置提供客觀依據。