[發明專利]一種基于超啟發式算法的智慧城市智能感知終端選址方法

有效

• 申請號: 202011384816.0
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112488343B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 李尚函;潘星;李大慶;陳云豐;李躍虹;鄧宏旭;蘇涵;朱德寶
• 申請（專利權）人: 云南省設計院集團有限公司;北京航空航天大學云南創新研究院
• 主分類號: G06Q10/02
• 分類號: G06Q10/02;G06Q50/26;G06N3/006
• 代理公司: 昆明順新圖盛專利代理事務所(特殊普通合伙) 53213
• 代理人: 廖萍

本發明公開了一種基于超啟發式算法的智慧城市智能感知終端選址方法步驟包括：步驟A：根據智慧城市應用場景的需求和限制條件建立智能感知終端選址模型；步驟B：采用基于傳感器位置的編碼方式生成選址方案的初始解；步驟C：使用超啟發式算法求解獲取智能感知終端選址方案。該方法可在較短時間內獲得選較優的選址方案，提升智慧城市建設效率，降低建設成本。在實際中提高智能感知終端選址的合理性，為智慧城市的建設提供很好的支撐。

技術領域

本發明提出了一種基于超啟發式算法的智慧城市智能感知終端選址方法，它涉及一種基于超啟發式算法的智慧城市智能感知終端選址方法，屬于運籌學及選址優化技術領域。

背景技術

智慧城市的建設與發展，往往與物聯網技術密不可分，物聯網系統借助各種先進的傳感設備，對連接對象的諸如位置、生物、光等信息進行實時采集，傳送至互聯網，且進行通信與交換，以此來監控、管理、定位與識別連接對象。近年來，信息技術高速發展，為了滿足智慧城市中復雜應用場景的需求，往往會在現有標準物聯網架構的基礎上進行改進，采用具備感知能力，同時也具備強大的計算能力的智能感知終端對信息進行收集、處理、分析和控制，即原始數據的加工、處理、協同等任務不再只依靠云端的軟硬件系統，智能感知終端也可承擔數據預處理、運算、簡單決策等任務。為此，如何高效控制前端傳感器，并盡可能降低智能感知終端的建設成本，是智慧城市提高運行效率和服務質量的關鍵。

智慧城市在建設的過程中，每個應用場景都有其自身的特點，要做到合理配置智能感知終端資源，就需要根據特定場景的約束條件有針對性地進行智慧城市應用場景建模，并設計相應的方法進行求解。目前智慧城市智能感知終端的相關選址方法還很少，不過智慧城市智能感知終端選址問題可以簡單地描述為在滿足終端計算能力、通信方式、終端體積的應用場景備選終端建設位置中，部署一定數量的智能感知終端，使得所有傳感器都與至少一臺終端相連，并盡可能滿足城市管理者的需求，譬如最小化智能感知終端建設成本。由此可見該選址問題屬于一類典型的帶復雜約束集合覆蓋問題，對于該問題目前的求解方法主要分為兩類，一類是采用分支定界和拉格朗日松弛等精確算法進行求解，一類是采用遺傳算法、變領域搜索算法等元啟發式算法進行求解。這兩類方法都有其各自的弊端：

1、精確算法在面對小規模問題時雖然可以保證求得問題的最優解，但是在面對大規模問題時求解時間過長，難以在短時間內獲得問題的滿意解。

2、元啟發式算法通常采用某種固定的搜索框架，并在其中融合特定的局部搜索操作，此類求解算法對算法參數的設置依賴較大，需要根據特定問題精心調整參數才可能獲得較好的解。

3、用元啟發式算法求解時通常要建立排序模型，根據約束條件確定編解碼方式。目前使用元啟發式算法求解集合覆蓋問題時，大多采用基于行的二進制編碼方法，編碼串每一位代表一個備選點，若值為1則代表被選中，為0則代表不選，這種編碼方式在進行解的更新時會產生大量非法解，導致算法收斂較慢且容易陷入局部最優。

本發明針對以上問題提出一種有效的選址方法。本發明對智慧城市智能感知終端建設過程建立一種選址模型，在此基礎上設計一種基于傳感器位置的編碼方式，進而使用一種超啟發式算法對智能感知終端選址問題進行求解，可在較短時間內獲得選較優的選址方案，提升智慧城市建設效率，降低建設成本。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于超啟發式算法的智慧城市智能感知終端選址方法。本發明基于實際智慧城市應用場景的需求和約束條件建立智能感知終端的選址模型，在此基礎上使用一種基于傳感器位置的編碼方法來表示選址模型的解，進而使用一種超啟發式算法對智能感知終端選址問題進行求解。該方法即考慮到智慧城市建設過程中不同場景的實際限制，也考慮到兼顧求解問題的速度和質量，可有效提升智慧城市建設效率，降低建設成本。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于超啟發式算法的智慧城市智能感知終端選址方法，其步驟如下：

步驟A：根據智慧城市應用場景的需求和限制條件建立智能感知終端選址模型；