突发危险化学品泄漏源定位蚁群方法研究

发布时间：2017-04-07 22:06

  本文关键词：突发危险化学品泄漏源定位蚁群方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国石化行业的发展,所涉及的危险化学品无论是种类还是数量均大幅增加,危险化学品引发的各类事故也是居高不下,造成大量的环境事件乃至社会恐慌。危险化学品事故发生后快速定位危险化学品泄漏源对于事故应急处理至为关键,直接影响着事故的应急处置和人员疏散,从而减少危险化学品事故带来的经济财产损失,降低人员伤亡。本文构建了近似于自然条件的开放式蚁群觅食试验—仿真系统,以食物源物质分子在实验系统内的扩散迁移模拟危险化学品泄漏源,将食物分子在空间的浓度梯度分布看作化学物质浓度梯度的空间分布,开展蚁群觅食实验研究,以寻找影响蚂蚁觅食速率的因素。实验用日本弓背蚁(Camponotus japonicas)平和弓背蚁(Camponotusmitis)、红足厚结猛蚁(pachycondylarufipes)作为试验—模拟群体,探索蚂蚁觅食过程规律,研究影响蚂蚁觅食过程的各类因素。通过近200组实验研究,主要发现如下：蚂蚁觅食时间与蚁巢与食物源距离、食物的量、蚂蚁数目密切相关。蚁巢与食物源距离是影响蚂蚁觅食时间主要因素,其相关性系数一般均达到0.9,并且距离与觅食时间成正比；食物量多寡通过改变气味浓度分布对觅食时间有一定的影响,食物量越大,对应浓度水平增大,从而缩短觅食时间；蚂蚁数目在一定范围内增加,使得觅食时间减少,但个体的持续增加反而会增加觅食时间,即整体影响呈现为V字型。通过追踪并分析蚂蚁觅食轨迹：蚂蚁觅食时具备总体明确的方向选择性,即在消除信息素情况下随机倾向性,蚁群表现出显著的“右倾”性,60%以上的蚂蚁均选择‘右”方向开始觅食。三种觅食过程中,均表现出3个阶段,可划分为：初始迷茫阶段、机会搜寻阶段和目标确定阶段等。进而开展了人群验证实验：在158个参试个体中,发现81%“右倾”现象,即优先选择从右侧路径开始搜索。同时,人在寻找泄漏源过程中,也表现了三阶段特性。多人实验中,个体的交流改变了寻找规律,初始迷茫阶段表现不明显,机会搜寻阶段和目标确定阶段仍然十分突出。最后本文将各个研究成果与泄漏源反算结合,对泄漏源反算提出若干改进意见。
【关键词】：事故源定位 群智能 觅食过程 搜索方向 阶段性 搜索效率
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ086.52
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 泄漏源确定应用背景17-18
• 1.2 泄漏源确定研究现状18
• 1.3 群智能算法概述18-19
• 1.4 本课题研究的意义及研究内容19-21
• 1.4.1 课题的研究意义19-21
• 1.4.2 课题研究的内容21
• 1.5 本文结构安排21-23
• 第二章 泄漏源确定方法及发展23-33
• 2.1 泄漏源反算方法23-28
• 2.1.1 数学方法泄漏源反算23-25
• 2.1.2 泄漏源确定的智能方法25-26
• 2.1.3 群智能方法确定泄漏源26-28
• 2.1.4 各类算法比较28
• 2.2 蚁群方法在泄漏源反算方法发展28-32
• 2.2.1 蚁群方法的发展28-29
• 2.2.2 蚁群算法的原理29-32
• 2.2.3 蚁群方法在泄漏源反算应用可行性32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章. 蚁群方法源确定的实验—仿真研究33-57
• 3.1 实验方案33-38
• 3.1.1 实验平台构建33-37
• 3.1.2 实验方案设计37-38
• 3.2 实验数据统计分析38-52
• 3.2.1 日本弓背蚁实验数据统计分析38-43
• 3.2.2 平和弓背蚁实验数据统计分析43-47
• 3.2.3 红足厚结猛蚁实验数据统计分析47-52
• 3.2.4 对比分析52
• 3.3 对比试验52-54
• 3.4 小结54-57
• 第四章. 蚂蚁觅食过程特性研究57-71
• 4.1 蚂蚁觅食选择性分析57-59
• 4.1.1 单个食物源选择性分析57-58
• 4.1.2 三个食物源选择性分析58-59
• 4.1.3 总结分析59
• 4.2 蚂蚁觅食轨迹分析59-65
• 4.2.1 日本弓背蚁觅食轨迹分析59-61
• 4.2.2 平和弓背蚁觅食轨迹分析61-63
• 4.2.3 红足厚结猛蚁觅食轨迹分析63-64
• 4.2.4 总体分析64-65
• 4.3 验证试验65-70
• 4.3.1 实验说明65-66
• 4.3.2 选择性分析66
• 4.3.3 阶段性分析66-69
• 4.3.4 总结分析69-70
• 4.4 小结70-71
• 第五章. 结论与展望71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 研究成果及发表的学术论文79-81
• 作者和导师简介81-82
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吴斌,史忠植;一种基于蚁群算法的TSP问题分段求解算法[J];计算机学报;2001年12期

  本文关键词：突发危险化学品泄漏源定位蚁群方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：291408