جانمايي بهينه حسگرها در شبكه‌هاي توزيع آب با استفاده از الگوريتم جامعه مورچه‌ها: چشم‌انداز كاربرد دوگانه

Optimum Layout for Sensors in Water Distribution Networks through Ant Colony Algorithm: A Dual Use Vision

ورود آلودگي به هر نحو (تصادفي يا عمدي) يا كاهش خود به‌خودي كيفيت آب در شبكه توزيع، مي‌تواند به‌شدت روي سلامت جامعه تاثير بگذارد. پايش كيفيت آب به‌صورت موثر و كارآمد يكي از مهم‌ترين ابزارها براي تضمين تامين آب آشاميدني قابل اطمينان به مصرف كننده، در يك سيستم توزيع آب آشاميدني است. با توجه به هزينه‌هاي بسيار زياد خريد، نصب و نگهداري از حسگرها در شبكه‌هاي توزيع آب، طراحي چندين شبكه پايش مستقل در يك سيستم توزيع آب علاوه بر محدوديت شرايط فيزيكي، مقرون به‌صرفه هم نخواهد بود. لذا نياز به ادغام اهداف گوناگون پايش شبكه و طراحي شبكه پايش به‌منظور برآورد همزمان اين اهداف، احساس مي‌شود. طراحي بهينه جانمايي حسگرها در شبكه‌هاي توزيع آب با امكان كاربرد دوگانه حسگرها، مي‌تواند گامي مثبت در كاهش هزينه‌ها و محدوديتهاي فيزيكي باشد. به‌عبارت ديگر نوع حسگرها و جانمايي آن‌ها در شبكه بايد به‌گونه‌اي انتخاب شود كه نه تنها اهداف امنيتي بلكه ساير اهداف مورد نياز در شبكه، مانند ارضاي ملزومات معمول پايش (حفظ مقدار كلر باقي مانده، مديريت نتايج جانبي ضد عفوني كردن، مقررات معمول نمونه برداري) را برآورد نمايد. در اين مطالعه، مسيله جانمايي حسگرها در شبكه‌هاي آب شهري، با نگاهي به استفاده دوگانه از شبكه پايش، فرموله شد و توسط الگوريتم فراكاوشي كلوني مورچگان حل شد.

The accidental or intentional entry of contaminants or self-deterioration of the water quality within the network itself can severely harm public health. Efficient water quality monitoring is one of the most important tools to guarantee a reliable potable water supply to consumers of drinking water distribution systems. Considering the high purchase, installation and maintenance cost of sensors in water distribution networks deploying two independent sensor networks within one distribution system is not only bounded by physical constraints but also is not a cost-effective approach. Therefore, need for combining different objectives and designing sensor network to simultaneity satisfying these objectives is felt. Sensors should comply with dual use benefits. Sensor locations and types should be integrated not only for achieving water security goals but also for accomplishing other water utility objectives, such as satisfying regulatory monitoring requirements or collecting information to solve water quality problems. In this study, a dual use vision for the sensor layout problem in the municipal water networks, is formulated and solved with the ant colony algorithm.