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。

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第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2论文主要研究内容

1.3论文结构安排

1.4论文创新点

第二章 基于物联网的城市生活垃圾收运系统理论基础

2.1物联网概述

2.2物联网技术在城市生活垃圾收运系统中的应用

2.3当前城市生活垃圾管理信息化中存在的不足

2.4本章小结

第三章 基于物联网的城市生活垃圾收运管理信息化平台构建

3.1基于物联网的城市生活垃圾收运信息化建设分析

3.2基于物联网的城市生活垃圾收运信息化建设原则和目标

3.3基于物联网的城市生活垃圾收运信息化建设模型

3.4基于物联网的城市生活垃圾收运信息化体系架构

3.5基于物联网的城市生活垃圾收运信息化系统集成

3.6本章小结

第四章 基于物联网的城市生活垃圾收运系统优化算法研究

4.1问题的提出与描述

4.2模型的假设与构建

4.3算法描述与设计

4.4本章小结

第五章 实际应用与算例分析

5.1实例研究区域

5.2算例设计与实现

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1研究结论

6.2研究展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢