استفاده از الگوريتم ژنتيك در تعيين جانمايي بهينه حسگر به‌منظور افزايش پوشش شبكه توزيع آب

Using Genetic algorithm for finding the optimal location of sensor with the aim of increasing the coverage of the water distribution network

در حالت كلي شبكه‌هاي آبرساني به‌منظور ارائه آب به مصرف‌كنندگان مختلف با كيفيت و كميت مناسب طراحي مي‌شوند. ولي مجموعه وسيعي از تهديد‌ها مي‌تواند باعث كاهش امنيت شبكه آب و نارضايتي و حتي باعث آسيب‌رساندن به مصرف‌كنندگان شود. براي نمونه شبكه‌هاي توزيع آب شرب، مستعد انتشار آلودگي‌هايي با منشا‌هاي مختلف اعم از آلودگي عمدي يا غير‌عمدي مي‌باشند كه موجب به‌خطر افتادن سلامت مصرف‌كنندگان و محيط زيست، قطعي آب و شيوع بيماري‌ها مي‌شود. بدين منظور لازم است كه ابتدا وجود آلودگي تشخيص داده شود. به‌عبارت ديگر انواع آلودگي‌هاي احتمالي منتشر‌شده در شبكه توزيع آب بايد بررسي و پايش شود تا علاوه‌بر جلوگيري از عواقب انتشار آلودگي، از هزينه‌هاي ناشي از تصفيه‌هاي مكمل آب جلوگيري شود. از‌ جمله روش‌هاي پايش‌كيفي شبكه‌هاي توزيع آب وكنترل و اطلاع‌رساني سريع ورود آلاينده‌هاي مختلف مي‌توان به استفاده از حسگر‌هاي تشخيص آلودگي‌ها اشاره نمود. در اين راستا لازم است كه جانمايي بهينه حسگرهاي تشخيص آلودگي تعيين شود. در اين تحقيق، تعداد حسگرهاي كيفي، به‌منظور افزايش ميزان‌ پوشش در شبكه توزيع آب در الگوهاي مصرف مختلف، تعيين مي‌شود. بدين‌منظور، از ارتباط مدل شبيه‌ساز و تحليل كيفي EPANET و الگوريتم بهينه‌سازي ژنتيك استفاده مي‌شود. به‌عنوان مطالعه ‌موردي، شبكه لي و دينينگر در حالت استفاده از يك حسگر در الگو‌هاي ‌مصرف متفاوت، انتخاب و عملكرد روش ‌پيشنهادي بررسي مي‌شود. بررسي نتايج نشان‌دهنده آن است كه ميزان ‌پوشش شبكه لي و دينينگر، در حالت يك حسگر در يك الگو‌ي مصرف مقدار70 درصد و در حالت دو الگو‌ي مصرف مقدار50 درصد مي‌باشد.

In general, water supply networks are designed to supply water to different consumers with quality and appropriate quantity. However, a wide range of threats can reduce the security of the water network and cause dissatisfaction and even damage to consumers. Generally, drinking water distribution networks are prone to the spread of pollution with different origins, either intentional or unintentional, which endangers the health of consumers and the environment, water shortages and the spread of diseases. Therefore, at first, the pollution should be detected. In other words, the types of possible pollution of the water distribution network should be investigated and monitored for preventing the consequences of spreading pollution, and avoiding the costs of additional water treatment. Therefore, using pollution detection sensors is one of the proposed method for quality investigation of water distribution network and control and quick notification of pollution entire. It is necessary is to determine the optimal location of pollution detection sensors. In this research, the minimum number of qualitative sensors, to increase the amount of coverage is determined in different consumption patterns in the water distribution network. For this purpose, relationship between simulator model and qualitative analysis of EPANET and algorithm Genetic optimization is done. As a case study, Lee and Deininger, network is selected considering a sensor in different consumption patterns, and performance of the proposed method are investigation of the results shows that the network coverage of Lee and Deininger, in the case of a sensor in one consumption pattern, the amount is 70% and in the case of two consumption patterns is about 50%.