快掘面抽风口集尘参数变化下粉尘场优化模型研究

为了解决长压短抽通风方式下传统抽风口集尘效果不适应掘进速度快、产尘量大的工作面集尘需求等问题,提出设计抽风筒集尘口装置及系统布局,以降低快掘面高粉尘危害和污染等隐患。利用Fluent建立集尘系统的粉尘场有限元模型,分析单集尘参数对粉尘场影响并确定参数取值范围,设计二次回归正交试验,建立司机和人行道呼吸带粉尘质量浓度双目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法求解模型。以陕西某矿快掘面为研究对象,求解得到该集尘布局下最佳集尘参数方案。搭建集尘系统试验平台来测试最佳集尘参数方案,研究结果表明:试验测试值和预测值误差小于8%,优化后的司机处粉尘质量浓度和人行道呼吸带平均粉尘质量浓度分别降低79.3%,58.7%,证明优化模型准确且有效。研究结果可为实现快掘面空气净化目标提供参考。

城市河网工程群多目标联合调度优化模型

城市河网工程群联合调度优化是一项复杂的系统工程,涉及多种闸、泵、堰等水利工程,是多时段、多对象、多约束、多目标非线性优化问题。基于此,提出了面向河网水环境改善目标的水工程群多目标联合调度优化模型,综合运用了“水量水质模型—优化调度模型—优化求解算法—方案优选方法”耦合方式,构建面向河网水环境改善的工程群多目标联合调度优化模型,并采用EMMOPSO算法的优化模型求解、基于AHP-TOPSIS的联合调度方案优选,以实现对河网水工程群联合调度的优化与决策支持,选择了长三角地区某城市河网开展了优化模型关键技术的数值试验与案例分析。结果表明:相较于水工程常规调度方式,本优化模型可以减少河网生态引水量23.9%~28.5%、提升河网水体水质达标度11.8%~90.4%,优化模型能够支撑平原城市河网地区取得显著的防洪除涝、水资源调配、水环境改善等多方面的综合效益。

电动汽车双层优化模型的充放电调度策略

传统的分时电价策略虽然一定程度上可以改善电动汽车无序充电所产生的电网日负荷峰谷差加大、负荷率降低等状况,但易产生新的负荷高峰,并且当前多目标优化等策略削峰填谷效果欠佳或用户参与度不高。针对上述问题,提出一种基于双层优化模型的调度策略以充分考虑电网和用户两侧需求。第1层模型以优化电网日负荷方差最小为目标函数;第2层优化模型建立以车主充电成本最小以及保证用户出行需求的目标函数,然后用改进的粒子群-模拟退火算法对双层优化模型进行循环迭代求解,并将第2层优化后的结果反馈给第1层,以此循环优化,输出最终结果。对比优化前后的负荷曲线,结果表明:与当前优化策略相比,所提出的基于双层优化模型的V2G调度策略能有效降低新的负荷高峰及负荷峰谷差,减少参与V2G的用户成本,实现两侧双赢。

一种多用户频谱分配优化模型建立与求解

为解决多区域多用户在通信过程中的频谱最优分配与激励问题,本文首先在考虑多个通信运营商及多个小区用户的情况下,通过区块链理论对不同小区不同用户的频谱分配问题进行分析建模,并建立频谱最优分配优化模型;其次,针对优化模型的约束条件,通过引入拉格朗日及二分法理论对其进行求解,进而得出不同小区用户人数与频谱分配之间的数学关系;最后,通过仿真证明了容纳小区人数与频谱持有量近似地呈线性关系,且基站功率越大,近似直线的斜率越大。当基站的持有频谱量较少时,提高功率对可容纳人数的增加影响较小,随着频谱量的增加,提高基站功率,可容纳人数随之近似线性增加。

“双碳”背景下林纸绿色供应链利益分配优化模型及应用研究

在“双碳”发展背景下,考虑核心竞争能力、主观投入水平、客观贡献程度、生态绩效贡献度、风险承担强度等影响因素,构建优化夏普利值法模型,应用算例并结果分析,从研究结果可知,在林纸绿色供应链发展及利益分配过程中,首先要认识到影响因素对林纸绿色供应链的发展及利益分配的重要性。其次,要始终将绿色化贯穿林纸绿色供应链整个发展过程,充分体现林纸绿色供应链发展与“双碳”发展的目标一致性。

基于时空优化模型的PM_(2.5)遥感估测研究

为了获得连续的PM_(2.5)浓度时空分布并提高估算精度,提出了一种新的基于时空因子优化的PM_(2.5)估测模型(SFRF).SFRF模型是时空因子通过卷积特征融合到随机森林算法(RF)体系中,通过集成高分辨率(1km)卫星反演的气溶胶光学厚度(AOD)产品以及气象数据、夜间灯光数据和植被数据构建SFRF模型来进行对2019年的山东省地区PM_(2.5)浓度的准确预测,生成山东省高空间分辨率(1km)的PM_(2.5)浓度.采用十折交叉验证法,评估了SFRF模型的性能,并与BPNN、SVM、XGBoost、RF、PCA-RF模型进行对比.结果表明:SFRF模型验证的决定系数和均方根误差(RMSE)值分别为0.85和8.10µg/m^(3),优于其他模型.SFRF模型可以在日、季、年尺度上以较高的空间分辨率来估测山东省PM_(2.5)浓度.

面向冲突化解的双线交汇区段列车编队双层优化模型

针对虚拟编组列车在双线交汇区段上面临的冲突与通过效率问题,提出了多种速度组编协调策略。将列车汇入时间、次序、编队组合和速度序列决策集成在双层优化模型中,上层模型优化通过效率,下层模型提高编队质量;设计双层嵌套粒子群算法,将汇入时间作为双层模型的中间交互变量,使列车群能根据环境需求收敛于不同队形。仿真结果表明,加入协调速度优化可以提高组编过程效率,双层编队模型可以在确保编队结构稳定性和均衡性的同时提高既有线路通过率。

可再生能源配额制下电力市场发电主体决策优化模型

随着可再生能源发电技术的进步以及人们环保意识的提高,政府机构开始利用市场手段和激励政策来促进可再生能源的消纳。基于绿色证书交易的可再生能源配额制是国内外普遍实施的政策。该文分析了配额制下电力市场各个发电交易主体的交易架构,并详细阐述了传统能源发电商与可再生能源发电商之间的电力和绿证供需关系;以电力市场各发电交易主体的收益最大化为目标,构建决策优化模型;结合NSGA-Ⅱ算法与灰色关联投影法,求解出均衡状态下各市场交易主体的最优交易电量和成交价格。算例重点分析了配额比例调整对电力成交价格,以及火力发电商和风电生产商的电力交易量、收益所产生的影响。通过仿真实验可知:配额比例的提高,能有效地增加风电生产商的发电量,并减少火力发电商的发电量;火力发电商与风电生产商博弈的同时,提高了电力与绿证市场的交易价格。

拥挤约束型城市应急物资储备库网络功能优化模型——以河北省石家庄市为例

应急物资的合理储备和运输分配是应急管理中防灾减灾救灾的基础。重大风险处置过程中,应急物资调配极易因拥挤而发生时间延迟,故考虑其拥挤情景的约束极为必要。然而,当前考虑拥挤约束以及结合区域加以实证的应急物资调配研究成果偏少,其研究广度和深度有待加强。因此,该文提出了拥挤约束型城市应急物资储备库网络功能优化问题。基于排队理论设计拥挤约束条件,并从覆盖半径内需求满意距离递减、交通方式多样化、交通通达程度复杂化等视角,对传统应急物资储备库功能优化模型加以改进,构建了拥挤型单目标无容量限制设施选址模型,并设计了求解的启发式算法。把所构建模型应用于河北省石家庄市应急物资储备库网络优化,并从城市群、多影响以及等级优化视角提出拓展研究的方向。

考虑路径关系的干线多路径绿波优化模型

针对协调路径数目增加后绿波带宽变窄问题,本文提出一种考虑路径关系的多路径协调控制优化模型。分析路径的相关关系,构建上下行分区和路径分解模型;引入子区划分参数,改进经典多路径模型,构建子区内部协调约束;分析路径在相邻子区之间的衔接特征,构建子区间连接性约束条件;综合考虑子路径长度和流量构建权重系数,以各子路径绿波带宽加权和最大为优化目标,建立多路径协调控制优化模型。为验证模型的有效性,选取南京市典型干道为研究对象开展案例分析。实验结果表明,本文提出的模型可以有效增大绿波带宽,相较于对比模型,加权绿波带宽和提高49.44%。利用VISSIM验证了方案的应用效果,仿真结果表明,本文模型方案可以获得更高的通行效益。相较于对比方案,关键路径车均延误和车均停车次数明显降低,干道车均延误和车均停车次数分别降低了20%和27%,车辆平均速度提高了17%。本文模型可为城市道路干线协调控制提供理论基础。

流程型制浆造纸企业循环经济价值流优化模型研究

制浆造纸企业是我国典型的排放大户,也是生态环境压力较大的企业之一。在国家“十二五”规划纲要中,提出要发展循环经济,这为制浆造纸企业转型升级、走可持续发展之路指明了方向。而制浆造纸企业循环经济价值流优化研究是实现企业经济效益和生态效益双赢的重要途径。在分析制浆造纸企业循环经济价值流的基础上,对其价值流进行了分类和分析。在此基础上,构建了基于生态效益最大化的制浆造纸企业循环经济价值流优化模型,并进行了实例研究。在不考虑环境成本的情况下,优化后的制浆造纸企业循环经济价值流比优化前增加,改善效果明显。研究成果可为我国流程型制浆造纸企业实现循环经济价值流优化提供理论支持和实践指导。

装配式建筑预制构件配送成本优化模型及应用效果研究

现代装配式建筑预制件因其体积质量大、配送频率高、无规则等特性,运输中存在物流效率低下、成本高等问题。将运输成本、时间惩罚成本和等待时间成本纳入考虑,构建了现代装配式建筑预制构件配送成本优化模型。结合某预制板材生产厂的物流信息,对比分析常规配送方法与配送成本优化模型,结果表明:所构建的配送成本优化模型可以很好地降低预制构件的实际配送成本,可使预制构件物流配送计划更具科学性和合理性。

高速公路收费广场通行能力优化模型

对高速公路收费广场的通行能力进行优化。基于M/M/c排队系统,将车辆通过收费广场的过程分为进站系统和出站系统两部分,考虑到公路交通流量逐年增加的情况,提出两种优化模型,模型1通过最小化平均等待时间来获得最大通行能力,模型2通过确定快速路径和正常路径的最佳比例来最大化系统流量。结果表明,随着收费站数量的增加,收费站前的平均等候队伍呈现下降趋势,而收费站后的平均等候队伍呈现上升趋势,在收费站数量为12个时出现交叉现象,说明高速公路收费广场在给定条件下达到了最佳效率或最大通行能力;每个收费站的平均交通负载不超过0.7,仍有可用资源用于响应额外的输入交通流增加。

主动配电网源网荷储一体化协调优化模型研究

常规主动配电网源网荷储一体化协调优化模型采用局部协调的方法,导致协调优化结果能源利用效率不高,因此提出主动配电网源网荷储一体化协调优化模型研究。结合支路电流值分析模型约束条件,构建协调优化模型,分析主动配电网源网荷储的出力情况。实验表明:该模型应用后表现出的功率曲线与配电需求高度一致,能源利用效率较高,满足主动配电网的实际运行需求。

基于专业相关系数的维修人员配置优化模型

装备维修专业人员是战时装备维修保障活动的主体,但目前关于战时维修人员优化配置的研究与实际情况还存在差距。以高功率微波武器装备为例,首先以各维修专业需求工时为标准,预测维修机构战时面临的维修任务量;其次,在考虑有效维修时间的基础上,分析估计维修机构的维修能力;再次,在各专业能完成战时相应维修任务的条件下,预计各维修专业人员需求;最后,利用专业相关系数对各维修专业人员进行优化配置,并通过已知维修任务对各维修专业工时需求实例,验证了维修专业人员优化配置模型的有效性。

基于可再生能源的配电网电力调度优化模型研究

为了降低线路损耗与运行越限风险,构建基于可再生能源的配电网电力调度优化模型。针对可再生能源的波动性,以最低线路损耗与运行越限风险为目标函数,以电压约束、储能功率约束、潮流约束、结构调整约束为约束条件,建立配电网电力调度优化模型,利用基于帝国分裂的帝国竞争算法求解电力调度优化模型,获取最低线路损耗与运行越限风险对应的电力调度策略。实验证明:该模型可有效完成配电网电力调度,降低线路损耗与运行越限风险,抑制电压波动;在不同可再生能源渗透率时,该模型也可有效完成配电电力调度,提升电能质量。

道路网络多阶段抗灾能力优化模型构建与应用

为了降低路网抗灾成本并保障路网快速连通,研究道路交通网络多阶段灾害应对能力优化的问题.建立综合灾前应急工作站点选址和灾后路网恢复决策的3层规划模型,其中特别考虑了应急救援设施和后勤保障资源在耗尽性、运输方式和恢复作用上的差异,定量建模了两者间的相互协作关系.通过综合双层遗传算法和FrankWolfe算法,获得模型的近似最优解.研究结果表明,与未考虑灾后恢复过程的灾前布设决策和未考虑后勤保障资源的灾前布设决策相比,最优决策可以分别降低10.96%的后勤保障资源运输成本和11.51%的加权恢复成本.后勤保障资源和应急救援设施布设数量共同影响路网的恢复效果,忽略两者间的协作关系,将会高估应急救援设施布设数量增加对恢复效果的影响.

基于GA-BP优化模型的红外CO分析仪温度补偿研究

光谱分析法是煤矿气体定量分析的重要技术手段。然而,当前广泛采用的便携式红外气体分析仪在现场测试过程中受环境温度影响较大,为提高气体分析仪的分析精度和适用性,围绕红外气体分析仪恒温加热的必要性、合理加热温度范围、测试数据误差优化模型等问题,开展了理论分析和实验研究。首先,搭建了涵盖温度补偿前、恒温加热测试、温度补偿后以及不同测试环境温度条件的红外气体分析仪实验平台,提出了实验步骤以及相应的分析方法;其次,在环境温度为25~45℃时,测试的CO气体体积分数为800×10^(-6),通过多次测试发现加热温度为45℃时,CO气体分析仪精度最佳,测试值最接近气体体积分数真实值;同时,选用CO(体积分数为10×10^(-6)~500×10^(-6))标准气体进行了精度测试,计算CO气体绝对误差仅为0~9×10^(-6),优于标准规定的误差范围;最后,设置-15~45℃的变温环境,对加热后的CO气体分析仪进行了温度补偿验证,测试得出环境温度越低,待测气体体积分数越高,则分析仪检测误差越大,最大误差可达110×10^(-6)。基于此,建立了BP、GA-BP神经网络误差分析模型,将环境温度、测试体积分数和标准气体体积分数与优化模型进行融合。对比发现:采用GA-BP神经网络模型得到的MAE值相较于BP神经网络降低了12.9823×10^(-6),且MSE、RMSE计算结果也验证了GA-BP模型在气体分析中的稳定性和可行性。

露天矿台阶爆破参数优化模型与求解研究

在保证露天矿台阶爆破质量的同时,如何快速优化爆破参数达到低钻爆成本是矿山开采面临的一个实际问题。提出了一种新的爆破参数优化方案,首先,结合现场爆破数据,利用最小二乘法得到修正后的Kuz-Ram预测模型;其次,建立了以钻爆成本最小为目标,大块率、爆破方量和爆破参数(最小抵抗线、孔距等)合理取值等为约束的优化模型,并对优化模型进行了等价简化;最后,提出了自动判敛的快速差分进化算法以加速模型求解速度。数值仿真结果展示了优化方案的合理性及求解速度,现场试验结果进一步证明了优化方案的可行性和有效性,即优化后花岗岩爆区大块率减少至2.5%,理论成本降低约2%;赤铁矿爆区大块率减少至0.3%,理论成本降低约15%。

面向IED攻击的多变电站防御-攻击-防御鲁棒优化模型

变电站的网络安全对提升系统抵御大停电的能力具有重要意义。首先,利用贝叶斯攻击图分析变电站网络入侵过程,量化规划者、攻击者、调度中心交互作用下系统遭受的网络风险,从而建立基于变电站入侵成功概率的防御-攻击-防御模型,模型上层以网络风险最小为目标制定变电站防御策略,中层以网络风险最大为目标制定变电站和线路攻击策略,下层以负荷损失最小为目标制定调度方案;然后,通过定制的列与约束生成算法求解所提模型;最后,仿真结果表明所提模型能够有效减小系统存在的网络风险。