基于开源Java技术的污水管网优化计算和三维仿真

摘要

遗传算法具有简单性、鲁棒性、并行性等优良特性,已经成功用于解决污水管网的优化问题.但是以往的开发首先都要求对遗传算法有透彻的了解,然后从头编写代码.实际上,遗传算法作为人工智能的一部分已经很成熟,利用Java<'TM>技术和开源开发模式,就可以在前人已经作出的软件包基础上,通过改造和扩展,使其符合工程需要.本文的第一个核心就是基于JGAP(Java Genetic Algorithms Package,Java遗传算法包)遗传算法软件开发包,结合传统的两相优化法,开发污水管网的优化计算模块,其中图形界面调用了JFreeChart软件开发包.本文的另一个核心就是基于Java3D实现了对整个污水管网的三维仿真,可以通过它对污水管网进行漫游、观察,为污水管网优化设计的最终决策提供了一个良好手段.另外,论文还在^JasperReports软件开发包的基础上开发出污水管网成果展示平台,可以方便地对优化结果进行浏览,并支持PDF、XLS、HTML等文件格式.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1研究背景

1.2研究意义和目标

1.3相关领域的发展与现状

1.3.1污水管网优化计算的发展与现状

1.3.2三维仿真(虚拟现实)的发展与现状

1.4研究内容和论文框架

1.4.1研究内容

1.4.2论文框架

第2章基于遗传算法和两相优化法的污水管网优化技术

2.1 JAVA技术概述

2.1.1 Java编程语言

2.1.2 Java平台

2.1.3 Java的功能与类库

2.2遗传算法概述

2.2.1遗传算法的发展过程

2.2.2遗传算法的特点和应用

2.2.3遗传算法的基本原理和运算过程

2.3 JAVA开源遗传算法包评述

2.3.1 JGAP(Java遗传算法包)

2.3.2 JAGA(遗传算法的Java应用程序接口)

2.3.3 JavaGALib

2.4两相优化法概述

2.4.1水力学公式

2.4.2两相优化法

2.5基于JGAP的污水管网优化计算

2.5.1管网的拓扑结构模型

2.5.2迭代法求管段计算顺序

2.5.3用解线性方程组的方法求解流量

2.5.4可行管径集的确定

2.5.5污水管网约束条件的处理

2.5.6费用函数

2.5.7 JGAP与两相优化法的组合优化算法

2.6本章小结

第3章基于JAVA 3D的污水管网三维仿真

3.1三维仿真技术概述

3.2 JAVA3D技术概述

3.2.1 Java3D的特性及与VRML的比较

3.2.2 Java3D运行环境

3.2.3 Java3D中的类

3.2.4 Java3D场景图的结构

3.3建立动态三维模型

3.3.1数据源的建立

3.3.2模型转换

3.4模型漫游

3.4.1使用KeyNavigatorBehavior对象实现场景漫游

3.4.2响应鼠标事件的漫游行为

3.4.3替身(Avatar)

3.4.4地形跟踪

3.5管网属性数据的动态展示

3.5.1拾取Shape3D对象

3.5.2拾取TransformGroup对象

3.5.3查询管段属性

3.6本章小结

第4章实例展示

4.1开发平台和软件结构

4.1.1硬件平台

4.1.2软件平台

4.1.3软件结构

4.2软件的架构和流程

4.3基于JASPERREPORT技术的成果展示

4.4本章小结

第5章结论和建议

5.1结论

5.2建议

致谢

参考文献