جانمایی بهینه سنسورهای تشخیص آلاینده در شبکه های توزیع آب با درنظرگرفتن عدم قطعیت پارامترها

ورود آلودگی به شبکه های توزیع آب می تواند خسارات جبران ناپذیری به سلامت انسان وارد کند. نصب حسگرهای کیفی تشخیص آلودگی یکی از اقدامات موثر در مدیریت کیفی شبکه های توزیع آب می باشد. در این پژوهش از رویکرد بهینه سازی - شبیه سازی به منظور تعیین محل های بهینه قرارگیری سنسورهای کیفی استفاده شده است. نرم افزار EPANET به عنوان شبیه ساز و الگوریتم های ژنتیک چندهدفه و گرگ خاکستری به عنوان بهینه ساز، جهت کمینه کردن حداکثر خسارت محتمل و تعداد سنسورهای نصب شده در شبکه مورداستفاده قرار گرفته اند. جهت دستیابی به پاسخ های با تطابق بیشتر به واقعیت، گره و زمان ورود آلودگی به شبکه به صورت نامعین در نظر گرفته شده و عدم قطعیت پارامترهای موثر در فرآیند شبیه سازی - بهینه سازی نیز لحاظ گردید. شش سناریوی مختلف برای مدت زمان و غلظت آلاینده وارد شده مدنظر قرار گرفت. همچنین نوسانات برابر ±۲۰ درصد برای تقاضای گره ها و ۶± درصد برای ضرایب زبری لوله های شبکه در نظر گرفته شد. نتایج تحلیل نشان داد که جانمایی بهینه سنسورهای کیفی بر اساس روش ارائه شده در این پژوهش توانست تا حد زیادی خسارت ناشی از ورود آلاینده ها به صورت تصادفی و یا عمدی را کاهش دهد. نصب تنها یک حسگر در شبکه حداکثر خسارت وارد شده را در سناریوهای یک تا شش به ترتیب ۵/۴۲، ۵/۵۸، ۹۶/۵۳، ۹۴/۴۴، ۵۳/۵۳ و ۵۹ درصد کاهش داد. همچنین با افزایش تعداد سنسورها تا ۲۰ عدد، حداکثر خسارت تا ۹۹ درصد کاهش یافت. محل های بهینه قرارگیری سنسورها بر اساس سناریوهای مختلف، متفاوت می باشد؛ بااین وجود بعضی از گره های شبکه در سناریوهای مختلف مشترک بوده و بیشترین تکرار محل قرارگیری سنسورها را داشتند.

Keywords:

آلودگی سیستم های توزیع آب , بهینه سازی - شبیه سازی , حسگرهای کیفی , عدم قطعیت , EPANET