Tối ưu hóa vị trí lắp đặt các cảm biến cảnh báo chất lượng nước trên mạng lưới cấp nước dựa vào thuật toán Harmony Search

Các tác giả Trần Thị Vân Thư (ĐH Bách khoa TP.HCM) và Hồ Minh Thông (Công ty TNHH MTV Cấp nước Trung An) thực hiện nghiên cứu thiết kế một sơ đồ bố trí các cảm biến đo đạc chất lượng nước trên mạng lưới cấp nước có khả năng phát hiện các sự kiện ô nhiễm ngẫu nhiên xâm nhập vào mạng lưới.
 

Hình minh họa.

Nhóm nghiên cứu phát triển thuật toán tìm kiếm hòa âm Harmony Search kết hợp với chương trình Epanet để tính toán thủy lực mạng lưới và phương pháp xếp hạng Pareto-ranking để phân bố hợp lý vị trí các cảm biến chất lượng nước trên mạng lưới.

Bài toán được xây dựng dựa vào một hàm đa mục tiêu mà lời giải của nó thỏa mãn tốt nhất đồng thời hai mục tiêu thiết kế gồm: thời gian phát hiện sự kiện gây ô nhiễm của hệ thống các cảm biến theo thiết kế là nhanh nhất; khả năng phát hiện sự kiện gây ô nhiễm là lớn nhất.

Ngoài ra, tổng lượng người bị nhiễm do uống nước có chất gây hại trước khi phát hiện sự kiện gây ô nhiễm và sự chồng chéo lên nhau giữa các miền làm việc của các cảm biến trong mạng lưới được xem như là một yếu tố để tham khảo chọn ra lời giải tối ưu thể hiện sự phân bố hợp lý các cảm biến đo đạc.

So sánh kết quả với mô hình nghiên cứu cam nang nhung quan an ngon khác cho thấy, khả năng phát hiện sự kiện ô nhiễm xâm nhập vào mạng lưới là tương đương, trong khi thời gian phát hiện các sự kiện này của mô hình được đề cập sớm hơn so với kết quả từ mô hình nghiên cứu trước.

Như vậy, thuật toán tìm kiếm hòa âm Harmony Search không những làm giảm thời gian tính toán cho chương trình mà góp phần tìm ra lời giải tối ưu của các tổ hợp vị trí lắp đặt các cảm biến trong không gian tìm kiếm rộng lớn của bài toán đa mục tiêu.