[發明專利]一種基于遺傳算法的加熱井布局優化方法及裝置

在審

• 申請號: 202111255396.0
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN113987935A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 石巖;芮樹旺;楊麗曼;許少峰;王一軒;王娜;孫治博;牛燕霞;蔡茂林
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/12;G06F111/08;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發明公開了一種基于遺傳算法的加熱井布局優化方法及裝置，該方法包括：獲取目標區域的形狀面積，根據分割規則將目標區域劃分成多個規則塊；根據布置規則在每一個規則塊上均布k個加熱井作為初始群體P(0)；設置進化代數計數器t＝0，設置最大進化代數T；假設k個加熱井在每一次循環中均有p的概率沿其周圍隨機一個方向移動；計算P(t)k個加熱井在移動后新的位置覆蓋面積，以覆蓋面積最大的方案作為下一代的方案P(t+1)；當t＝T時，當前所對應的方案為相對最優的布局方案。該方法針對熱強化SVE過程中加熱井的布局進行優化，減少加熱井作用范圍的重疊，最大化加熱井覆蓋的有效面積，從而達到減少能源浪費，控制溫室氣體排放的目的。

技術領域

本發明涉及氣相抽提技術領域，特別涉及一種基于遺傳算法的加熱井布局優化方法及裝置。

背景技術

氣相抽提技術(SVE)是一種應用廣泛的土壤原位修復技術，其原理是利用加熱井對周圍土壤進行加熱，然后向土壤中鼓入大量氣體或者從土壤中抽離氣體，從而造成土壤中的氣體流動。運用這種方法，可以有效清除土壤中的揮發性和半揮發性有機物。

然而我國的SVE技術起步晚而且發展滯后，多停留在單因素實驗、淺層機理和動力學模型研究，相關領域技術起步晚，且自主研發能力落后，難以形成規模效應。尤其是針對氣象抽提加熱井布局方向的研究更是少之又少。

傳統的氣象抽提過程中往往需要將土壤溫度加熱到五六百度，這個過程將會極大地耗費能源，同時也會產生一些溫室氣體。

如何合理安排一片區域中加熱井的布局，使得能夠用更少的加熱井覆蓋更大的有效面積，提高燃料使用效率以及加熱效率，減少燃料的消耗和溫室氣體排放，成為了亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于，為了解決上述現有技術存在的不足之處，提出一種基于遺傳算法的加熱井布局優化方法及裝置，該方法針對熱強化SVE過程中加熱井的布局進行優化，減少加熱井作用范圍的重疊，最大化加熱井覆蓋的有效面積，從而達到減少能源浪費，控制溫室氣體排放的目的。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

第一方面，本發明實施例提供一種基于遺傳算法的加熱井布局優化方法，包括：

S1、獲取目標區域的形狀面積，根據分割規則將所述目標區域劃分成多個規則塊；

S2、根據布置規則在每一個規則塊上均布k個加熱井作為初始群體P(0)；設置進化代數計數器t＝0，設置最大進化代數T；

S3、假設k個加熱井在每一次循環中均有p的概率沿其周圍隨機一個方向移動；

S4、計算P(t)k個加熱井在移動后新的位置覆蓋面積，以覆蓋面積最大的方案作為下一代的方案P(t+1)；

S5、當t＝T時，當前所對應的方案為相對最優的布局方案。

進一步地，所述步驟S1，包括：

S11、獲取目標區域的形狀面積，從目標區域邊界位置開始，圈定1個或多個加熱井的區域作為有效塊，其余區域作為冗余塊；多個加熱井為相鄰的加熱井；計算加熱井覆蓋面積百分比；

S12、將所述冗余塊按就近原則與有效塊組合到一起，補足不規則復雜圖形的外部邊界；計算新的加熱井覆蓋面積百分比，減去步驟S11的百分比作為選擇狀態的獎賞；

S13、假設每一步均為最優決策，則選擇獎賞最大的狀態作為下一狀態，實現將所述目標區域劃分成多個規則塊。

進一步地，所述步驟S2中布置規則為：

在每一個規則塊上均布排列k個加熱井；每個加熱井的有效覆蓋面積直徑為d；將k個加熱井的覆蓋總面積達到每一個規則塊圖形面積的1.3倍。

進一步地，所述步驟S4，包括：