基于物联网的城市生活垃圾收运系统优化研究

发布时间：2017-07-04 21:04

本文关键词：基于物联网的城市生活垃圾收运系统优化研究

【摘要】：新世纪以来,提高环境质量成为我国经济发展战略的重要组成部分。十八大报告更是把生态文明建设放在突出地位,强调“要将生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,走一条科技含量高、经济效益好、资源消费低、环境污染少、人力资源得到发挥的新型工业化路子”,实现社会经济的全面、高效、健康发展。城市生活垃圾作为影响环境的重要因素,对其高效、生态化的处理成为人们关注的焦点。本文以中新天津生态城的生活垃圾收运系统为研究对象,主要研究工作如下:(1)对城市生活垃圾收运系统的信息化建设做了研究,通过了解城市生活垃圾收运信息化的发展历程和技术手段,利用物联网技术构建城市生活垃圾收运系统信息化平台,划分顶层功能模块,设计每个功能模块中硬件与软件的集成,指出各功能模块所要实现的功能与作用,并提出收运调度模块为本研究中的核心功能模块。(2)针对收运调度模块所依据的核心模型和算法进行深入详细的剖析,建立以路程最短、油耗最低为目标的收运优化模型。经过对油耗影响因素的分析,认为车重、路面摩擦力、行驶的坡度是影响油耗的重要因素,同时确定将油耗转化为车辆做功,以此对其进行量化。(3)选择蚁群算法对模型求解,并结合实际对算法进行改进,利用车载重量、路面状况和行驶坡度设计启发函数,全局信息素与局部信息素结合使用,为模型提供求解方案。随后通过简单旅行商问题探讨参数的设置,经过实验,确定信息素挥发系数ρ、信息启发因子α和期望启发因子β的取值范围分别为[0.5,0.8],[1,3],[2,5],蚂蚁数量与要解决的问题规模比例达到[0.6,2.0]时,算法的整体性能处于最佳状态。(4)以中新天津生态城为例,结合城区的整体规划要求,根据文献与中国道路规范标准,设计算例与参数,在以路程最短、油耗最低为目标的模型中,分别向启发函数中添加收运车载重量因子、路面状况因子和行驶坡度因子,经matlab7.0运行程序,同不改变启发函数的算法相比,得到的油耗降低比重分别为5.20%、11.69%和8.90%,路程增加比重分别为2.31%、0.90%和8.69%,说明算法的改进是有效的。另外,利用改进的算法对仅以路程最短为目标的模型进行求解,与以路程最短、油耗最小为目标的模型对比,结果发现,后者比前者的最短路程多了约9.02%,但油耗降低了约30.20%,说明以车辆总路程、油耗最小化为目标规划垃圾收运路线,能够减少能源消耗,减轻环境污染,对城市可持续发展和人民身体健康有积极作用。
【关键词】：城市生活垃圾收运 信息化 物联网 车辆路径问题 蚁群算法
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3;TP391.44;TN929.5
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