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      方案優化步驟

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      方案優化步驟

      方案優化步驟范文第1篇

      【關鍵詞】VoLTE IP多媒體子系統 GSM 國際漫出

      doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2016.14.003 中圖分類號:TN919.8 文獻標志碼:A 文章編號:1006-1010(2016)14-0013-06

      引用格式:馬金蘭,楊征,林俐. VoLTE用戶通過GSM網絡國際漫出方案研究[J]. 移動通信, 2016,40(14): 13-18.

      Research on VoLTE Roaming Solutions via GSM

      MA Jin-lan1, YANG Zheng2, LIN Li3

      (1.Guangdong Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Guangzhou 510630, China;

      2. China Telecom Co., Ltd., Technology Management Department, Beijing 100033, China;

      3. China Telecom Co., Ltd., Guangdong Branch, Guangzhou 510081, China)

      [Abstract] To solve the roaming problem of VoLTE terminals via GSM, roaming solutions for VoLTE terminals of CDMA operators via GSM network was researched, and the technical realization procedures as well as the specific signaling procedures were analyzed.

      [Key words]VoLTE IP multimedia subsystem GSM roaming

      1 引言

      為了擺脫CDMA產業鏈的束縛,CDMA網絡運營商傾向于選擇不含CDMA模式的VoLTE終端,采用跟GSM網絡運營商相同的VoLTE終端。VoLTE用戶國際漫出至無VoLTE網絡國家時,將通過VoLTE終端包含的GSM模式,由GSM網絡提供國際漫出服務。因此,很有必要對VoLTE用戶通過GSM網絡國際漫出方案進行研究,尤其是要研究CDMA運營商VoLTE用戶如何通過GSM網絡進行國際漫出的技術實現方案與具體的信令流程。

      2 CDMA用戶GSM國際漫出現狀

      當CDMA用戶漫游到GSM網絡時,GC網關作為GSM HLR(Home Location Register,歸屬位置寄存器)/AUC,GSM SMSC以及CDMA MSC/VLR功能實體,對注冊鑒權、語音、短信等CDMA網絡和GSM網絡之間的信令進行轉換,從而實現CDMA用戶漫游到GSM網絡使用語音和短信業務。

      圖1是CDMA用戶在GSM網絡的被叫業務流程,GC網關作為GSM HLR/AUC和CDMA MSC/VLR功能實體,對CDMA網絡和GSM網絡被叫業務信令流程進行轉換。

      圖1 CDMA用戶在GSM網絡的被叫業務

      具體流程說明如下:

      (1)CDMA用戶漫游至GSM網絡,CDMA用戶呼叫該用戶,主叫所在CDMA MSC/VLR向該用戶歸屬CDMA HLR發送被叫用戶的路由請求消息LOCREQ。

      (2)CDMA HLR發現被叫CDMA用戶此時在GC網關中登記,向GC網關發送ROUTREQ消息,請求被叫用戶的漫游號碼。

      (3)GC網關根據被叫用戶MIN所對應的IMSI,查找該用戶在GSM網絡的位置信息,向用戶所登記的GSM MSC/VLR發送被叫用戶的路由請求消息PROVIDE_ROAMING_NO。

      (4)GSM MSC/VLR分配用戶漫游號碼MSRN,在PROVIDE_ROAMING_NO響應消息中返回給GC網關。

      (5)GC網關向CDMA HLR返回響應消息routreq(TLDN)。

      (6)CDMA HLR收到響應消息routreq(TLDN)后,向主叫用戶所拜訪的CDMA MSC/VLR發送響應消息locreq(TLDN)。

      (7)CDMA MSC/VLR收到locreq(TLDN)消息后,根據TLDN號碼,建立到GSM MSC/VLR的話音通路。

      圖2是CDMA用戶在GSM網絡的短信終發業務流程,GC網關作為GSM SMSC、CDMA MSC/VLR功能實體,對CDMA網絡和GSM網絡短信終發業務流程相關信令消息進行轉換。

      圖2 CDMA用戶在GSM網絡的短信終發業務

      具體流程說明如下:

      (1)CDMA MC收到投遞給該用戶的短消息,向用戶歸屬的CDMA HLR發送用戶的路由信息請求消息SMSREQ。

      (2)CDMA HLR返回響應消息smsreq。

      (3)CDMA MC向GC網關發送SMDPP消息。

      (4)GC網關將SMDPP消息轉換成ForwardShort-MessageReq消息,并將短消息內容的編碼格式由CDMA MAP轉換成GSM MAP,發送給用戶拜訪地的GSM MSC/VLR。

      (5)GSM MSC/VLR向GC網關發送響應消息ForwardShortMessageAck,指示短消息投遞成功。

      (6)GC網關向CDMA MC發送響應消息smdpp,指示短消息投遞成功。

      3 VoLTE用戶GSM國際漫出實現方案

      3.1 總體技術實現

      當VoLTE用戶漫游到GSM網絡時,VoLTE終端將通過GSM模塊接入GSM網絡,利用現有GC網關的GSM HLR/AUC、GSM SMSC以及CDMA MSC/VLR功能實體,通過GC網關接入CDMA網絡。VoLTE用戶需在CDMA網絡HLR放號,VoLTE用戶在CDMA網絡注冊鑒權,注冊鑒權流程同CDMA用戶漫游到GSM網絡。用戶短信業務由CDMA網絡短信中心提供,VoLTE用戶終發短信將被發送至用戶歸屬短信中心,由短信中心通過CDMA網絡發送至GC網關,GC網關發送至用戶。因此,該業務流程與CDMA用戶國際漫出業務流程并無差異,具體業務流程參見圖2。VoLTE用戶漫游到GSM網絡作為主叫,由漫游地GSM網絡完成接續。VoLTE用戶漫游到GSM網絡作為被叫,呼叫將會由CDMA網絡錨定至VoLTE IMS網絡,VoLTE IMS網絡需啟動域選擇功能,將呼叫路由至MGCF,由MGCF通過GC網關獲取用戶在GSM網絡的漫游號碼,MGCF根據漫游號碼將呼叫送至漫游地GSM網絡接續被叫用戶。

      3.2 國際漫出語音終呼業務流程

      為了簡化業務流程,減少對網絡設備的要求,SCC AS功能可由MMTEL AS實現,由MMTEL AS實現簡單的域選擇功能。采用簡單域選擇功能后,VoLTE用戶漫游到GSM網絡的被叫業務流程如圖3所示:

      圖3 VoLTE用戶在GSM網絡的被叫業務

      具體流程說明如下:

      (1)步驟1~4:I-CSCF接收到呼叫請求,查詢HSS,獲取到用戶能力集,根據能力集將呼叫請求發送至S-CSCF。

      (2)步驟5:S-CSCF根據iFC觸發完其他業務AS后觸發MMTEL AS。

      (3)步驟6:MMTEL AS判斷用戶未注冊,或者用戶注冊但是在一定時間內用戶不可及,將在被叫號碼前增加前綴,將呼叫送回至S-CSCF。

      (4)步驟7:S-CSCF根據前綴將呼叫送至MGCF。

      (5)步驟8:MGCF根據被叫字冠中的特定接入碼觸發至HLR的位置查詢,刪除特定接入碼后獲得被叫號碼,向HLR發送LOCREQ查詢位置信息。

      (6)步驟9:HLR根據用戶注冊信息向GC網關發送ROUTREQ查詢漫游碼。

      (7)步驟10~13:GC網關向GSM網絡MSC/VLR獲取用戶漫游號碼,并通過locreq返回至MGCF。

      (8)步驟14:MGCF根據用戶漫游號碼,經過國際網關局將呼叫送至GSM網絡MSC接續被叫用戶。

      4 VoLTE用戶GSM國際漫出優化方案

      4.1 總體思路

      上述技術實現方案,VoLTE終端采用GSM網絡國際漫游時,需要在CDMA HLR放號,語音呼叫需要GMSC(Gateway Mobile Switching Center,網關移動交換中心)進行路由,短信業務需經CDMA信令網,導致國際漫游對CDMA網絡設備的依賴,不利于實現擺脫CDMA網絡的戰略目標。同時,需要在VoLTE網絡部署域選擇服務器或者在MMTEL AS中實現域選擇功能,實現VoLTE終端通過GSM進行國際漫游時的被叫路由,業務流程復雜且浪費投資。因此,很有必要對現有GC網關國際漫出方案進行優化。

      對現有GC網關國際漫出方案的優化總體思路是:在GC網關中增加VoLTE IMS網絡SIP功能,由GC網關實現GSM與VoLTE IMS網絡注冊鑒權、短信、語音業務信令協議轉換,注冊鑒權、短信、語音業務流程不再經CDMA網絡,由VoLTE IMS網絡提供注冊鑒權、短信、語音業務。

      4.2 國際漫出注冊鑒權優化業務流程

      當VoLTE用戶漫游到GSM網絡發起鑒權注冊時,由GC網關VoLTE IMS網絡SIP發起在VoLTE IMS網絡的鑒權注冊,VoLTE IMS網絡將該用戶作為VoLTE用戶提供注冊管理與語音、短信業務。圖4為VoLTE用戶漫游到GSM網絡的優化注冊流程,當用戶進行重注冊或者注銷時,GC網關VoLTE IMS網絡SIP同樣要發起在VoLTE IMS網絡的重注冊、注銷,業務流程類似注冊流程,本文不再描述。

      圖4 VoLTE用戶在GSM網絡的優化注冊流程

      具體流程說明如下:

      (1)步驟1:GC網關接收到GSM網絡發送的鑒權請求SEND_AUTHENTICATION_INFO,完成GSM網絡鑒權請求。

      (2)步驟2:通過SIP模塊向IMS網絡I-CSCF發送注冊請求消息Register。

      (3)步驟3:I-CSCF根據現有機制獲取用戶服務S-CSCF,并將注冊情況發送至該S-CSCF。

      (4)步驟4:S-CSCF按現有機制向I-CSCF發送401響應,要求攜帶鑒權信息。

      (5)步驟5:I-CSCF將該響應轉發至GC網關。

      (6)步驟6:GC網關重新發起Register,攜帶用戶鑒權消息。

      (7)步驟7:I-CSCF將該Register消息轉發至S-CSCF。

      (8)步驟8:S-CSCF完成用戶鑒權與注冊登記,向I-CSCF發送200 OK響應,S-CSCF發起到MMTEL AS以及融合短信中心的第三方注冊。

      (9)步驟9:I-CSCF將該響應轉發至GC網關。

      (10)步驟10:GC網關接收到IMS網絡成功注冊登記響應后,向GSM網絡的MSC/VLR 21返回鑒權請求成功響應SEND_AUTHENTICATION_INFO_Ack。

      (11)步驟11:GC網關接收到GSM網絡發送的更新位置請求UPDATE_LOCATION。

      (12)步驟12:GC網關向GSM網絡發送插入用戶數據請求INSERT_SUB_DATA。

      (13)步驟13:GSM網絡返回響應INSERT_SUB_DATA_Ack。

      (14)步驟14:GC網關向GSM網絡返回更新位置請求響應UPDATE_LOCATION_Ack,GC網關生成用戶在GSM網絡與IMS網絡相關動態信息的映射表,包含用戶IMSI、MDN、GSM位置信息、用戶服務S-CSCF IP地址。

      4.3 國際漫出語音終呼優化業務流程

      當VoLTE用戶漫游到GSM網絡發起主叫業務,仍然由漫游地GSM網絡完成接續,無需經過VoLTE IMS網絡。VoLTE用戶漫游到GSM網絡作為被叫,呼叫將會由CDMA網絡錨定至VoLTE IMS網絡,由于該用戶已經在VoLTE IMS網絡注冊,因此,VoLTE IMS網絡將按VoLTE用戶正常接續,無需啟動域選擇功能。將呼叫路由至GC網關,GC網關獲取到用戶在GSM網絡的漫游號碼,根據漫游號碼將呼叫送至漫游地GSM網絡接續被叫用戶,并且INVITE消息的Record-Route頭域不包含本節點,后續業務信令不再經過GC網關。具體業務流程如圖5所示:

      圖5 VoLTE用戶在GSM網絡的優化被叫流程

      具體流程說明如下:

      (1)步驟1:GC網關接收到S-CSCF發送的被叫請求INVITE,根據MDN在映射表中查詢用戶在GSM網絡的位置。

      (2)步驟2:向用戶注冊登記的GSM網絡發送獲取漫游號碼請求消息PROVIDE_ROAMING_NO。

      (3)步驟3:GSM網絡返回響應PROVIDE_ROAMING_NO_Ack,攜帶GSM網絡漫游號碼(MSRN,Mobile Station Roaming Number)。

      (4)步驟4:GC網關獲取到GSM漫游號碼(MSRN)后,SIP模塊根據漫游號將呼叫路由至MGCF,將INVITE消息發送至MGCF。

      (5)步驟5:MGCF根據漫游號碼將呼叫路由至GSM網絡,GSM網絡按現有機制將呼叫路由至被叫用戶。GC網關收到被叫成功接續或者失敗的響應,直接轉發至S-CSCF。

      4.4 國際漫出短信終發優化業務流程

      VoLTE用戶漫游到GSM網絡的短信始發業務仍然由漫游地GSM網絡提供,無需經過VoLTE IMS網絡。VoLTE用戶漫游到GSM網絡的短信終發業務,短信將會被送至用戶歸屬短信中心。由于該用戶已經通過VoLTE IMS網絡在短信中心進行了第三方注冊,因此,短信中心將通過VoLTE IMS網絡按VoLTE用戶正常進行短信終發,將短信發送至GC網關,由GC網關通過GSM網絡下發至用戶。具體業務流程如圖6所示:

      圖6 VoLTE用戶在GSM網絡的優化短信終發流程

      具體流程說明如下:

      (1)步驟1:VoLTE終端通過GSM國際漫出,融合短信中心eSMSC需要向VoLTE終端發送短信,融合短信中心eSMSC向S-CSCF發送短消息請求MESSAGE(RP-DATA),Message Type為RP-DATA(Network to MS)。

      (2)步驟2:S-CSCF將短消息請求MESSAGE (RP-DATA)轉發至GC網關。

      (3)步驟3:GC網關接收到MESSAGE(RP-DATA),根據用戶MDN在映射表中查詢用戶在GSM網絡的位置信息,向GSM網絡發送短信發送請求ForwardShortMessageReq。

      (4)步驟4:GSM網絡按現有機制進行短信下發,完成后向GC網關返回短信發送成功響應ForwardShortMessageAck。

      (5)步驟5:GC網關接收GSM網絡短信成功發送響應ForwardShortMessageAck。

      (6)GC網關向S-CSCF返回200 OK。

      (7)步驟6:S-CSCF向融合短信中心eSMSC返回200 OK。

      (8)步驟7:GC網關向S-CSCF發送MESSAGE(RP-ACK)。

      (9)步驟8:S-CSCF將MESSAGE(RP-ACK)轉發至eSMSC。

      (10)步驟9:eSMSC接收到MESSAGE(RP-ACK)返回202 Accepted。

      (11)步驟10:S-CSCF將202 Accepted轉發至GC網關。

      5 結束語

      本文在對CDMA用戶GSM國際漫出現狀分析的基礎上,對采用GC網關實現CDMA網絡運營商VoLTE用戶GSM國際漫出方案進行研究,提出了VoLTE用戶GSM國際漫游實現方案及其優化方案,特別是分析并提出了具體的業務信令流程,解決了VoLTE用戶通過GSM網絡進行國際漫出的需求,具有很強的可操作性。

      參考文獻:

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      方案優化步驟范文第2篇

      【關鍵詞】超超臨界;汽輪機;安裝步驟;地腳螺栓

      江蘇某發電廠一期工程4×660MW超超臨界燃煤發電機組,采用的是超超臨界、單軸、三缸四排汽,一次中間再熱凝汽式汽輪機。型號:CCLN660-25/600/600。高中壓部分采用與日本三菱公司合作制造機組的成熟設計,低壓部分采用哈汽自主設計的600MW等級汽輪機設計結構。

      1、正常安裝步驟

      對于該類型汽輪機正常安裝的基本步驟如圖1所示:

      圖1

      從流程圖中可以看出要進行到A步驟條件是,高壓轉子、Ⅰ低壓轉子、Ⅱ低壓轉子都要放入到軸承上初找中心,待到中心調整合格后,高壓缸、Ⅰ低壓缸、Ⅱ低壓缸方可進行內部的調整工作。

      2、優化后的施工方案

      該工程#1機組設備供貨的實際情況:汽輪機設備除了三根汽輪機轉子以外,其他設備均較早的到達現場,而轉子的供貨順序:Ⅰ低壓轉子到貨后,間隔4個月后高中壓轉子,再間隔1個月后Ⅱ低壓轉子到貨。根據轉子到貨的情況,如果仍然采用這種安裝方案,勢必會造成一方面只有等到Ⅱ低壓轉子到貨后,才能進行的A步驟,造成嚴重的窩工現象;另一方面等到Ⅱ低壓轉子到貨,在A步驟完成后,同時分三個組進行缸內部部套的安裝,必然會帶來勞動力資源的緊張,在行車使用上也會存在嚴重沖突??紤]到這些困難,并結合設備特點,決定對安裝步驟進行調整。如圖2所示:

      圖2

      3、優化方案的條件

      通過優化的安裝方案不難看出,我們是把三個汽缸分別看做三個模塊,模塊之間的聯系就是對輪中心,所以當Ⅰ低壓轉子先到貨的情況下,可以直接進行Ⅰ低壓缸內部部套的調整安裝工作;之后高中壓轉子到貨,進行高中壓缸內部的調整安裝工作;Ⅱ低壓轉子最后到,接著進行Ⅱ低壓缸內部調整工作。將圖1中的A-B步驟減少至圖2中C-D步驟。

      但是在理論上我們可以將三個汽缸分別看做三個模塊;但嚴格意義上都不能稱之為模塊,因為這三個缸整體可調性非常差,如果對輪中心相差很大,就會造成由于調整量過大,導致最終汽缸無法調整到位。所以必須在無真轉子的情況下,盡最大可能控制對輪中心的偏差。我們的做法是:(1)首先將拉鋼絲,確保高中壓缸、Ⅰ低壓外缸、Ⅱ低壓外缸在左右方向上同心。(2)由于拉鋼絲本身精度較低,左右誤差在0.05mm左右;而且鋼絲在長跨距的情況下,鋼絲垂弧對精度的影響更大。為提高精度,我們采用激光準直儀再次精調,由于激光準直儀的分度值為0.01mm,而且激光沒有垂弧,這樣就大幅度的提高了對中的準確性。在內部部套的對中過程中,也采用激光準直儀,從而保證內部部套找中的精度。(3)為了驗證內部找中的準確性了,我們又使用假軸對汽缸內部部套同心度進行復測。

      采取以上措施,目的就是為了盡量減小對輪中心的調整量。

      在Ⅰ低壓轉子到貨后,根據理論計算揚度,調整Ⅰ低壓轉子揚度,落真轉子進行各內部部套找中工作,進行軸向、徑向通流間隙調整,后面工作做到除了連接凝汽器及抽汽管道外,Ⅰ低壓缸具備扣蓋條件。

      在高中壓轉子到貨后,以Ⅰ低壓轉子為基準,調整高中壓轉子,并依次調整高中外缸、內部部套,高中壓缸的工作向后一直做到除了與抽汽管道連接外,高中壓缸具備扣蓋條件。

      在Ⅱ低壓轉子到貨后,立即根據軸系找中圖的要求,調整Ⅱ低壓轉子揚度;之后一方面,低低對輪初找中心,并整體調整Ⅰ低壓缸(高低通過墊鐵,左右通過千斤頂調整),是中心符合要求,并通過同樣的方式調整高中壓缸。另一方面,Ⅱ低壓缸在落真轉子進行各內部部套找中工作,進行軸向、徑向通流間隙調整。

      4、優化方案的優點

      從實際安裝中的效果來看,采用優化方案可以帶來好處有兩點:(1)汽輪機設備安裝過程,設備缺陷在所難免。而在這些缺陷當中,有的是可以在現場通過手工處理,有的需要外送加工甚至返廠。如需返廠加工,設備缺陷處理起來周期較長。從實際情況來看,高中壓缸部分的設備缺陷比較多,往返制造廠路途至少需要超過1周的時間,而這些缺陷都可以在Ⅱ低壓轉子到貨前全部消除;由于三個缸的內部調整工作都可以分別開展,這樣在中低、低低對輪找中完成后,三個缸僅需整體調整,汽缸內部工作量較小,節約了工期。(2)資源的合理配置:通過方案的優化,將人力資源,機具(行車)資源得以充分利用,節約了原方案中Ⅱ低壓轉子到貨后趕工而產生的額外投入。

      但作為非常規方法,也存在不足:低壓外缸剛性差,整體調整還是比較困難的。因此,在汽缸找正過程中要盡量精確,尤其要減少左右方向的調整量;另外,在墊鐵布置階段要留有調整的余地,防止上下方向沒有調整余量。在整體調整時,會存在不同程度的墊鐵受力不均的現象,尤其在兩個軸承座臺板下的墊鐵,由于位置尷尬,調整起來非常困難,必須仔細檢查,保證墊鐵與臺板密實接觸,否則會給軸系振動帶來不利影響

      5、汽輪機安裝過程中出現的問題及解決方法

      在本工程1號機組低壓缸的安裝工作未發現異常,但在前軸承箱就位時,發現若按軸系找中圖的軸承標高定位時,地腳螺栓偏短7-8mm,導致螺栓無法露牙。

      隨后對各地腳螺栓的標高進行復測,結果均比圖紙要求高2-3mm,符合要求。在以往工程中,并未發現同類型問題。咨詢制造廠得到的答復,由于是同類型首臺機組,還未接到其它電廠有類似情況的反饋。通過對比分析幾種類型機組的軸系找中圖,發現了問題的癥結所在。

      圖3:軸系找中圖

      從表1和表2中可以看出,由于該型機組是以Ⅱ低壓轉子揚度為基準(即Ⅱ低壓轉子軸頸揚度大小一致,方向相反),再加上中低、低低對輪中心均要求為下張口,導致前軸承箱需要抬高近12mm。如表3所示

      從表3中可以看出,由于軸系中心的需要造成前軸承箱需要抬高;而相應的地腳螺栓未做相應的抬高,最終造成前軸承箱地腳螺栓偏短。

      針對這種情況,我們現場的處理方法:由于前軸承箱螺栓的標高已無法抬高,只能采用整體降低標高的方法,即保證前軸承箱螺栓露牙長度的情況下,降低低壓缸標高的辦法進行調整。由于Ⅰ低壓缸外缸找正工作已完成,所以進行調整的工作量較大。

      方案優化步驟范文第3篇

      關鍵詞:城鄉電網;電網規劃;電網改造

      中圖分類號:TM715 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)14-0120-02

      電網規劃成功與否關系著電網能否安全可靠運營,利于長遠發展。電網規劃和改造首先要做到規范化和標準化,方便運行后的維護和擴展,其次要符合城鄉地區實際發展狀況,盡量降低規劃和運營成本,節約土地資源和線路走廊資源,還要考慮地區的地形特征,優化線路的同時有效預防各種災害。本文通過分析電網規劃需要考慮的因素,從而明確規劃的指導原則,接著提出電網規劃的具體步驟,著重描述前期的準備工作,最后一部分針對電網改造,提出一些需要注意的問題,進而為整個電網規劃提供參考。

      1 電網規劃需要考慮的因素

      1.1 地區現狀

      電網規劃首要是分析規劃地區的具體狀況,諸如經濟、電力需求、地形特征、發展狀況等,從而確定電網的規模大小、可靠性等級、供電站位置、線路布局以及考慮長遠發展的因素,有效的現狀分析是規劃成功的基礎,能有效地減少規劃風險和缺陷。

      1.2 供電可靠性

      電網可靠性旨在保證供電不間斷性,主要是保證主接線路的穩定性,所以線路設計時一定要嚴格按照我國現行的設計技術規程和行業標準,結合以往設計經驗,很好地控制故障率,電網的可靠性是整個系統和各個設備可靠性的綜合,對于各個模塊和設備的可靠性不能忽視,減少各個環節的故障率就能有效提高整個電網的可靠性。

      1.3 擴展與可操作性

      擴展性主要是要降低電網內部各系統的耦合性,一是調度上,可以視情況靈活添加和卸除某些設備和線路,實時調配線路和負載;二是在對線路和保護設施進行檢修時,可以暫時實現局部點斷電;三是考慮未來擴建,要盡量減少設備成本和原系統改造量,且能很好滿足改造

      需求。

      1.4 成本與低耗

      成本是電網規劃最重要的一個因素,主要體現在,盡量節省土地資源,合理規劃線路布局;主線路架構簡單,控制和保護設備功能不冗余,減少一次設備投資,二次設備也要最大效率使用,適當選用設備,不盲目追求品牌和一些不必要的功能,設備按需選用而不是按統一性使用;減少多次變壓電能損耗,設備冗余損耗,合理選用變壓器等耗能設備。

      2 規劃的步驟方案和前期準備工作

      2.1 電網規劃的步驟

      電網規劃大概分為項目前期、建設施工、電網投運三個階段,針對三個階段的特征,電網規劃的步驟是:(1)前期調查和數據計算:分析歷史電網的各項參數、上戶調研收集新的需求和一些故障問題,計算電網供電量、變壓器等設備具體參數;(2)立項審批,選址征地,進行規劃設計,衡量各種標準生成多份規劃設計書,專家討論決定最終實施方案;(3)項目建設籌備,包括設備、資金、人力、用地等因素,開始施工建設;(4)項目建設結束進行驗收,確保各項能正常安全運行,最后項目投運。

      上述僅是一個簡單的過程描述,事實上電網的規劃到完成可能需要經歷數年的時間,尤其是前期準備工作更不是一蹴而就,周期比施工建設周期更長。

      2.2 電網規劃前期準備工作

      圖1 電網規劃流程

      電網規劃項目前期主要有:立項、選址、審批、核準、征地幾個階段,具有周期最長、內容最多、協調工作量最大的特點。圖1為電網規劃流程。

      其中周期長指前期工作量大,涉及多個部門,方案論證和審批文件時間久,例如,110kV電網規劃從前期準備到施工跨度達到兩年,而220kV需要兩年半,甚至達到五年以上,是整個建設周期的2~3倍;內容上前期分三個階段約十余項工作,整個電網建設七成的協調量發生在這個階段;協調范圍廣:從市縣政府到鄉鎮再到鄉村,牽扯數十個部門和眾多人員。

      電網建設前期工作指從項目立項規劃開始,逐步啟動各項工作到進行具體建設所要進行的全部工作;首先由上級電網公司和屬地發改委立項,進行電網規劃;接著進行設計招標、項目選址和可行性研究、支持性文件審批、站址和線路走廊的批復意見、項目初步設計和項目核準;然后是征地包括用地報批、土地登記、供地、征地協商等工作;最后完成可行性研究、初級設計、評估報告、核準報告的編制,取得政府部門支持性文件的批復,協調完成電網規劃涉及的多部門的溝通審批工作等。

      通過分析電網規劃前期工作的特性,總結多年實踐經驗,我們得出了一些加快推進前期工作的方法,即盡可能早規劃立項,審批征地;深入調研和分析計算參數;準確合理地確定實施方案;爭取地方、政府和上級部門的支持;從而縮短某些關鍵階段實施時間,加快前期準備工作進行。

      2.3 電網規劃實施方案

      電網規劃方法分為啟發式方法和數學優化方法兩類。

      啟發式方法:通過直觀分析,依照系統某性能指標對線路參數的靈敏度原則,對線路進行逐步迭代選擇,直到滿足方案要求為止。這種方法簡單、有效,使得人工直接參與決策,但得到的是實際允許參數,并非最優值。

      數學優化方法:就是將電網規劃問題轉換為相應數學參數模型,再通過數學優化算法得出方案實際參數,從而使規劃方案參數上最符合系統要求,該方法可以從理論上得到最優解,但計算量過大。

      表1 電網規劃實施方案

      步驟 主要內容

      設計方案 確定送電距離和容量;擬定多個規劃方案

      方案分析 技術比較:應進行潮流、暫態穩定、短路電流計算;對比各個方案的技術差異

      經濟比較:進行近期與遠期投資、運維成本

      綜合分析 綜合分析網絡結構的安全性、經濟性和擴展性,提出推薦方案。

      3 電網改造需要注意的問題

      3.1 淘舊換新,提高可靠性

      分析設備運行狀態,對缺陷故障較多和開放性差的產品進行更換,調換新電網運行后不能滿足新要求的設備;完善電網架構,降低電能損耗,減小電網供電半徑,實現負載轉供,此外增加電網抵御自然災害能力,加強電力設備防破壞,防偷盜,防電擊危害的改造,采用節能和新技術設備,保護環境。

      3.2 突破瓶頸,提升供電能力

      優化供電線路布局,進行設備擴容,應用低耗設備,提高節點和終端設備輸電儲電能力,進而解決供電網瓶頸,提高全網貫通能力,確保電網輸出量足、輸送耗低、用電不間斷。

      3.3 改造代價和運維成本低

      響應國家節能減排號召,淘汰高耗設備,改造高耗環節,合理發展無功補償系統,制定嚴格的節能減排機制,落實責任;配備檢修維護設備器具,儀器儀表,交通設施,培訓專業維護人員,實行分段分層管理,提高維護水平和效率,降低維護成本。

      4 結語

      城鄉電網的規劃是一項綜合性的工程,無論從前期調研、設計規劃、審批,還是后面施工實施,再到運營維護,都應按照計劃進行,些許的偏差就可能造成工程成本、工期、風險的提升,甚至造成無法挽回的損失,項目方案應該從多個備選方案中選出最合適的,具體實施過程應該考慮本地特色,也不能盲目套搬模板,本文列出了電網規劃的步驟和實施概要以及改造要注意的一些事項,希望能給大家帶來一些幫助。

      參考文獻

      [1] 麻秀范,鐘暉,王偉,張粒子.城市配電網接線模式研究[J].東北電力學院學報,2005,(2):32-36.

      [2] 孔濤,程浩忠,李鋼,謝歡.配電網規劃研究綜述

      [J].電網技術,2009,33(19):92-99.

      方案優化步驟范文第4篇

      關鍵詞:STEM;項目學習;化學實驗;圖像比色法

      文章編號:1005C6629(2016)11C0043C05 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

      1 基于項目的STEM學習概述

      STEM是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)和數學(Mathematics)四門學科的簡稱。它將四門學科內容組合成為有機整體,強調多學科的交叉融合,以培養學生在掌握知識和技能的同時,能夠將其遷移應用到解決實際問題的能力和創新精神。STEM最核心的特征是跨學科性,此外還包括趣味性、體驗性、情境性、協作性、設計性、藝術性、實證性和技術增強性等特征。

      STEM有兩種最基本的課程模式:相關課程模式和廣域課程模式[1],前者在課程形式上依然屬于分科教育,但在各學科內容編排上注重相互之間的聯系;后者是通過活動項目將各學科整合為有組織的課程結構。基于項目的STEM學習是STEM和基于項目的學習(Project-based learning:PBL)模式相結合的產物,是進行跨學科整合的一種基本取向[2]。PBL利用學生自主探究的過程來獲得與現實生活有關聯并且能付諸應用的學習結果[3],基本要素為內容、活動、情境和結果[4,5]。因此,基于項目的STEM學習可以理解為以PBL的基本要素為框架整合STEM內容的學習模式,是利用科學、數學知識和技術手段,通過工程設計活動解決工程問題的學習過程,其基本要素如表1所示。

      2 基于化學實驗的STEM項目開發

      2.1項目的開發過程

      化學實驗是科學探究活動的主要載體,基于項目的學習具有基于問題和基于探究的屬性,因此將化學實驗結合工程設計轉化為基于項目的STEM學習是可行的。對于化學分科課程的教師來說,開發STEM項目更具操作性,開發過程如圖1所示。

      本文選取高中化學教科書《實驗化學》(人教版)中比色法這一內容。經查閱文獻發現,基于手機攝像頭的圖像比色法在健康診斷與環境、醫藥、食品檢測等領域有廣泛應用[6]。在分析了圖像比色法中蘊含的跨學科知識和技術后,最終開發了“設計檢測Co2+濃度的技術方案”這一項目。

      2.2 項目的實驗設計

      該項目活動的技術核心為圖像比色法這一融合了信息技術的實驗方法,該方法較為新興,原理與目視比色法相同,即物質顯色的實質是對不同波長光的選擇性吸收,顯出的顏色是它所吸收光的互補色,溶液顏色的深淺取決于吸光物質濃度的高低[7]。但圖像比色法以手機等拍照設備作為圖像采集器,以計算機代替人眼,將顏色深淺轉化為RGB分量值,從而將色溶質的濃度與RGB分量值之間建立關聯,能夠更精確地檢測有色溶質溶液的濃度,且所需的器材便利、步驟簡單,具體步驟如圖2所示。

      實驗涵蓋了化學、物理、數學知識和信息技術,結合工程設計后轉化為“設計檢測Co2+濃度的技術方案”的STEM項目也必然涵蓋這些跨學科知識,體現了STEM的跨學科性,如表2所示。

      3 活動的實施過程設計

      STEM項目的實施主要是通過工程設計過程和探究學習的5E教學模型的整合來實現的,如ITEEA開發的基于設計的工程設計EbDTM項目、波士頓科學博物館創立的工程是基礎EiE項目、世界在運動AWIM項目[8]。工程設計過程包括“識別問題和制約因素”、“調查研究”、“形成概念”、“分析觀點”、“建立模型”、“測試和優化”、“溝通和反思”七個步驟。其中,“識別問題和制約因素”是指明晰問題和任務,知道制約因素和標準,比如時間、資源、經費、預期任務成品的特征;“調查研究”是指了解與主題相關的信息,如已有的解決方案,以防止做重復勞動;“形成概念”是指運用頭腦風暴想出多種解決方案,并識別每個方案的風險和利益;“分析觀點”是指依據數學、科學和技術原理和項目的標準以及限制篩選和精細化出前一步驟的方案;“建立模型”是指學生在分析觀點的基礎上建立一個工作模型或原型;“測試和優化”是指測試模型是否滿足要求,根據測試結果優化現有的設計;“溝通和反思”是指進行人際互動、口頭、視覺、書面方式的溝通,既適應于團隊工作環境,又用于對方案和產品的開發過程記錄和解釋[9]。

      本項目的活動實施過程兼顧了工程設計和探究學習兩大實踐系統,結合化學實驗的特性,以“問題聚焦和明確”、“思考和探究”、“解釋和方案確立”、“構建和實驗”、“測試和優化”、“溝通和評價”六個過程構成?!皢栴}聚焦和明確”包含了“識別問題和制約因素”的工程內涵,且強調從社會、環境、生活等問題聚焦到化學問題,將化學問題明確為具有制約因素和評估標準的工程問題;“思考和探究”的目的與“調查研究”相一致,同時強調學生在教師的引導下進行思考和實驗探究學習;“解釋和方案確立”包含“形成概念”和“分析觀點”的過程,同時強調對新方案原理性知識的解釋;“構建和實驗”是“建立模型”中的一種工作模型,是STEM項目中的化學實驗主體部分;“測試和優化”與工程設計標準過程相同;“溝通和評價”融合了“溝通和反思”與科學探究中的“反思與評價”環節。

      3.1 問題聚焦和明確:觀看圖文資料引發工程問題

      [教師]演示有關工廠排放含Co2+廢水、大量Co2+對生命體健康造成危害、Co2+廢水處理方法的圖文資料,提出問題:要確定Co2+處理達標與否需要環境檢測工程師做些什么?

      [學生]檢測處理前后的廢水中Co2+的濃度。

      [教師]某廠排放的含鈷污水只有Co2+有顏色,濃度范圍不超過0.1M。那么,如果你是一位環境監測工程師,如何設計一個檢測工業廢水中重金屬離子Co2+濃度的技術方案?制約因素是什么?什么樣的技術方案是好的?發放可用材料的清單:LED燈泡、液晶屏、拍照手機、白色A4紙、白色紙板、7mL離心管、25mL容量瓶、10mL量筒、燒杯、分析天平、藥匙、玻璃棒、蒸餾水、CoCl2?6H2O固體。

      [學生]交流討論,歸納:制約因素是含鈷污水只有Co2+有顏色,濃度范圍不超過0.1M。

      評估標準:要求檢測的相對誤差不超過10%,且誤差越小越好;需要自己設計和組裝裝置,裝置要滿足簡易、便宜的要求;制作方案文本,并進行方案設計的匯報。

      設計意圖:強調STEM學習中的工程思想,創設工程問題情境,幫助學生識別工程問題;通過提問促使學生對制約因素和評估標準進行交流討論,進一步明確任務。

      3.2 思考和探究:學習比色法和比色分析的化學史

      [教師]發給每組學生3種不同濃度的CoCl2溶液,提出問題:通過觀察現象能夠得出什么結論?

      [學生]不同濃度的有色溶液,顏色深淺與溶液的濃度有關,顏色越深,濃度越高。

      [教師]告訴學生3種CoCl2溶液中顏色最淺和最深的溶液的濃度,提出問題:如何知道待測溶液的大致濃度?

      [學生]思考得出:大致濃度是另兩種溶液濃度的平均值。

      [教師]講解比色法的原理:物質顯色的實質就是對不同波長光的選擇性吸收,顯出的顏色是它所吸收光的互補色,CoCl2溶液顯粉紅色就是因為它選擇性吸收青色光。溶液顏色的深淺決定于溶液吸收光的量的多少,即取決于吸光物質濃度的高低[10]。CoCl2溶液的濃度越高,對青色光的吸收就越多,透過的紅色光越強,顏色就越深,在一定濃度范圍內,其顏色深淺與濃度成正比。講述目視比色法的操作步驟和誤差的計算方法。提出問題:誤差大小的范圍是多少,如何進一步確定待測溶液濃度?引導并輔助學生進行實驗探究。

      [學生]進行實驗活動:配制中間濃度的溶液,再次對比待測溶液的顏色,通過顏色的不斷漸進,最終確定待測溶液濃度。

      [教師]告訴學生待測溶液的實際濃度,組織學生交流實驗結果。

      [學生]交流各自測得的濃度和誤差,得出目視比色法受到人眼識別顏色能力限制和半定量分析的特點。

      [教師]進一步講述比色分析發展的化學史,提出問題:目視比色法、分光光度法的特點和利弊分別是什么?

      [學生]比較目視比色法、分光光度法的特點和利弊。

      設計意圖:進行STEM項目中科學知識的教學,通過問題串刺激學生思考和探究,發現目視比色的實驗方法,引導學生基于實驗證據了解比色法的原理和優缺點,進而傳授比色法和比色分析發展的化學史的知識,引導學生從各方面綜合考慮使用不同方法和儀器檢測有色物質的利弊,為工程設計過程中方案的確立做鋪墊。

      3.3 解釋和方案確立:學習圖像的數字化,“發明”并采納圖像比色法

      [教師]講解:由于不同人識別顏色的能力不同,故剛才同學們測得待測溶液的濃度不盡相同,但計算機能夠高精度地識別顏色,是通過圖像的數字化處理實現的,它是指將一幅圖像從其原來的形式轉換為數字形式的處理過程[11]。對于彩色圖像,量化步驟能夠獲得RGB三原色的分量值[12]。

      提出問題:如何讓計算機代替我們的眼睛讀出且量化有色溶液的顏色深淺?

      [學生]理解計算機識別顏色的原理:圖像的數字化。結合目視比色法和圖像數字化技術,“發明”圖像比色法。

      [教師]總結性地講述圖像比色法的原理和步驟(圖2所示)。引導學生再次綜合比較各濃度檢測方法,確立問題解決方案。

      [學生]圖像比色法綜合了目視比色法和分光光度法的優點,故采納圖像比色法作為項目問題的解決方案。

      設計意圖:繼續講解STEM項目中的跨學科知識:圖像的數字化,引導學生進行方法和技術的聯用,從而“發明”圖像比色法;引導學生學習STEM項目中工程設計原則,結合評估標準綜合對比各個方法的利弊,使得學生關注到圖像比色法的應用。

      3.4 構建和實驗:構建圖像比色法的檢測裝置并進行實驗

      [教師]確定了圖像比色法作為解決方案后,就要構建圖像比色法的檢測裝置進行實驗。提出問題:根據Co2+濃度范圍不超過0.1M的制約因素,如何配制一定濃度梯度的標準溶液?濃度范圍應如何?

      [學生]交流討論:用容量瓶配制一定濃度的標準溶液,再通過稀釋的方法配制其他濃度的標準溶液。濃度范圍可以是0M到0.1M之間。

      [教師]提出問題:影響圖像比色法可靠性的重要條件是什么?

      [學生]交流討論:圖像清晰與否、顏色是否失真、RGB分量值提取時注意圖像范圍的選取等。

      [教師]講述:重要條件之一是獲取樣品溶液顏色的真實信息,照片圖像顏色能真實地體現溶液顏色。因此,在構建圖像比色法檢測Co2+濃度的裝置時,要注意選擇白光作為光源,且光源均勻穩定;所有溶液樣品的前景和背景都應是白色;拍攝的像素不能過低;手機攝像頭或相機攝像頭應與桌面垂直,高度與樣品高度一致,置于中央的樣品前方至少30cm處[13]。其次,用專業的生物圖像處理軟件ImageJ提取RGB分量值,使用矩形選框工具,點擊菜單欄中的Analyze?Histogram,即可讀出矩形選框中的灰度值和RGB分量值。應采用移動矩形選框的方式讀取各溶液樣品中心區域的RGB分量值。

      [學生]按小組合作構建裝置、配制溶液、進行圖像比色法的實驗。

      設計意圖:強調STEM項目中的技術學習,講述使用圖像比色法的操作注意事項和ImageJ軟件的操作要領,為學生自主構建和實驗提供必要的腳手架支持。

      3.5 測試和優化:測試檢測方案的檢測誤差,采用控制變量法優化解決方案

      [教師]提出問題:如何測試基于圖像比色法所構建的裝置能夠準確地檢測Co2+濃度?

      [學生]交流討論:用某已知濃度的CoCl2溶液作為待測樣品,與空白樣品、標準樣品一起進行圖像采集,進行實驗確定檢測誤差。

      [教師]提出問題:如果對檢測結果不滿意,如何優化解決方案?

      [學生]交流討論:采用控制變量法,可以優化的條件包括光源的選擇、RGB分量值的選擇、加顯色劑與否等。

      [教師]請根據測試結果進一步優化解決方案,最后設計出條件明確的檢測Co2+濃度的技術方案,制作方案文本。

      設計意圖:引導學生進一步學習STEM項目中的工程設計原則,以測試結果為導向優化目前的解決方案,以呈現方案結果為導向體驗工程思想解決問題的過程。

      3.6 溝通和評價:展示方案設計成果,多角度評價活動表現

      [教師]要求學生匯報技術方案的設計、測試和優化過程,展示技術方案文本,同時鼓勵學生交流方案設計構成中所遇到的挫折,引導學生進行合作態度、計劃安排、結果表達、方案制作、跨學科知識和工程設計原理掌握方面的自評和互評。

      [學生]各小組匯報技術方案的設計、測試和優化過程,展示最終的技術方案,并用數據、圖表展示方案的檢測誤差、成本大小等預期結果,最后進行自我評價,其他學生對其技術方案的設計過程、小組分工合作和計劃安排、方案制作等方面提出質疑、意見或積極評價,小組成員對這些評價進行反思和溝通。

      [教師]總結各小組在方案設計過程中的表現和技術方案的合理性,鞏固本STEM項目中涉及的跨學科知識,強調工程設計需要識別問題和制約因素、調查研究、形成概念、分析觀點、建立模型、測試和優化、溝通和反思的過程。

      設計意圖:促進學生的合作意識,體會STEM項目學習的跨學科性。

      4 結語

      “設計檢測Co2+濃度的技術方案”項目基于圖像比色法,涵蓋了化學定量實驗技能和定量思想、信息的數字化技術及Excel軟件操作、函數模型的建立、工程設計思想,融合性高,思維性強,切實地指向了信息時代背景下中學生STEM素養的培養。

      參考文獻:

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      [6][7] Kate Grudpan. Applications of Everyday IT and Communications Devices in Modern Analytical Chemistry: A Review [J]. Talanta,2015:84~94.

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      [9]王玲玲.基于STEM的小學科學課程設計研究[D].上海:華東師范大學碩士學位論文,2015:40~59.

      方案優化步驟范文第5篇

      [關鍵詞] 遺傳算法; 頻率分配; 優先級

      1 引言

      在移動通信網絡建設中,劃分了若干小區,每個小區需要分配若干固定的頻率來滿足話務量的需求。隨著用戶數量的不斷增長,有限的頻率資源與不斷增長的頻率分配要求之間的矛盾日益突出。但是,由于無線電波在空間傳播的開放特性,造成多個發射機和接收機在工作時間、地點和頻率上如果相同或相近,會造成不同程度的干擾,影響通話質量和用戶感受。所以,采用一種好的頻率分配策略來生成頻率分配方案就成為了一種行之有效的方法。

      頻率分配問題,本質上屬于算法的NP-Complete問題。求取最優解的過程可能需要花費大量時間,所以,許多文獻提出了基于啟發式規則的求取近似解的算法,比如遺傳算法、神經網絡算法、模擬退火算法和粒子群算法等等。但是這些算法都存在著收斂速度慢,容易陷入局部最優解的缺陷。遺傳算法雖然已經有了相應的解決方案,但是遺傳算法本身運作機理的可靠性不足,又影響到其結論的可信賴程度?;谝陨显?,本文提出一種增強遺傳算法。該算法根據頻率分配模型出發,從優先級權重的角度自適應地選擇進化路徑,保證群體收斂性與個體多樣性之間的動態平衡,快速推進搜索過程,得到最終解。仿真結果表明,該算法比起普通的遺傳算法而言,具有更高的收斂速度和更優的求解結果,能夠更好地解決頻率分配問題。

      2 頻率分配模型

      某地圖區域范圍內,有n個小區,每個小區根據客戶的需要,分配m各不同的固定頻率,計作Fk=(fk1,fk2,…,fkm)。為了便于計算機描述,將該區域地圖描述成如下形式:

      Aera =

      其中:

      V表示一個節點的集合,每個節點代表一個小區,記為V1,V2,…,Vn;

      E表示小區與小區之間邊的結合,每條邊的權重,代表著由于頻率干擾所產生的“違約值”;

      定義:違約值(Default Value)是指同一個小區內部,或是不同小區之間,由于頻率分配相同或相近造成的頻率干擾影響量化單位值,記做D[i][j],例如D[2][3]表示小區2與小區3之間頻率干擾的違約值。

      有了以上的設定,求取固定頻率最優分配方案的問題就可以建立如下數學模型:

      固定頻率分配問題,本質上可以看做根據不同的區域鄰接矩陣Aera=,考慮不同的頻率分配方案Fk=(fk1,fk2,…,fkm),并基于這種分配方案計算出:

      (公式1)

      從中尋找至少一個方案Fmin,使得該方案的DArea 具有最小值。

      顯然,這個問題是一個動態規劃的NP-Complete問題。為了使得這個模型利于簡化處理,不失一般性,可以做如下設定:

      (1)同頻限制(co-channel constrain,CCC):同一個小區的頻率不能相同或相似,否則會產生極大的違約值,既D[i][i] = +∞;直接相鄰小區的頻率也不能相同,否則會產生較大的違約值,且該違約值會因為相鄰小區的物理距離遠近,產生不同的違約值,既D[i][i+1] = F(distance(i,i+1));

      (2)鄰頻限制(adjacent-channel constrain,ACC):直接相鄰小區的頻率也不能相似,否則會產生較小的違約值,且該違約值會因為相似程度和物理距離遠近,產生不同的違約值,既D[i][i+1] = G(similar(i,i+1));間接相鄰小區的頻率相似也可能造成違約值,但是由于這種情況的違約值與前面3種情況相比小很多,計算時可以忽略不計,既如果|i-j| >= 2,那么D[i][j] = 0;

      3 增強的遺傳算法

      對于NP-Complete問題,目前還沒有找到多項式時間復雜程度的求解算法。所以退一步,尋找次優解的方案就變得可以接受。經典遺傳算法(Standard Genetic Algorithm, SGA)利用染色池中隨機選擇染色體,使得染色體不斷地提高適應度,最終得到一個“最優”的方案。

      SGA的算法步驟可以一般化為如下步驟:

      步驟1:初始化一個L維的向量(稱作染色體),以及一個評價函數f(x),用以評價某個染色體的適應度。

      步驟2:定義一系列的復制、雜交和突變操作,用以更新染色池中的染色體。

      步驟3:取某染色體進行復制、雜交和突變操作,生成新的染色體。并計算這些染色體的適應度,保留那些適應度高的染色體。

      步驟4:如果該染色體適應度達到求解精度,那么輸出該染色體所代表的求解結果,算法結束。否則進入步驟5。

      步驟5:如果染色池已滿,那么刪去適應度最低的染色體,然后將步驟4求得的染色體加入到染色池中。如果染色池未滿,那么直接將染色體加入染色池。

      步驟6:返回步驟4,重復執行。

      容易發現,SGA算法的本質是一種定向隨機搜索算法,這樣的隨機搜索沒有考慮到每個染色體個體的多樣性與搜索的群體收斂性之間的動態平衡問題,容易陷入局部搜索,且可能引起收斂速度慢的問題,針對固定頻率問題就可能得不到一個較優的解,需要加入調節機制。

      針對這一特點,有意識地篩選步驟3中產生的“優秀基因”,會對整個搜索的迭代次數產生重要影響,同時,也更能夠求得更好的結果。為了達到這個目的,必須為隨機生成的染色體進行評價,評價它們的基因是否優秀。這個評價既要考慮到染色體的適應度問題,也要考慮到收斂速度,設定該評價指標為“進化優先級”。

      增強遺傳算法(EGA)與經典遺傳算法(SGA)的區別,就體現在對步驟3改進為如下形式:

      (新的)步驟3:取某染色體進行復制、雜交和突變操作,生成新的染色體。并計算這些染色體的適應度,保留那些“進化優先級”高的染色體。

      4 頻率分配算法描述

      將上面描述的EGA算法應用到固定頻率分配的仿真測試中,設定程序按如下流程檢驗運行結果。

      (1)初始化一個50行,50列的鄰接矩陣,模擬巨大的小區范圍進行頻率分配。

      (2)隨機生成每個小區內客戶所需要的頻率數量。

      (3)任意設定一個染色體作為祖先基因,作為頻率分配的最初方案。

      (4)以EGA算法的描述,對染色體進行復制、雜交和突變。產生優先級更高的染色體,構建染色池。

      (5)計算染色池中的染色體違約值,如果違約值無法再降低(說明分配方案已經難以繼續優化),則輸出該染色體作為計算結果,程序退出。否則,返回第(4)步循環進行。

      5 仿真測試

      本文設計仿真軟件進行測試。假定可用的固定頻率范圍非常狹窄(用1到100的自然數表示),假定服務的小區范圍非常巨大(設定值為50×50的鄰接矩陣)。之所以選擇如此嚴格的測試環境,就是要使得仿真環境遠遠超出了對實際應用環境下固定頻率分配的可用資源,使得算法在更加寬泛的實際環境中切實可用。測試軟件運行結果如下圖所示:

      上圖:

      (1)頂部居中的紅色框線內的數字代表每次仿真測試運行所需花費的時間。

      (2)中間的工作表區域代表的仿真的小區范圍,其中每個單元格表示一個小區,單元格內的數字代表分配到的頻率,數字的個數,是隨機生成的客戶頻率需求數。

      (3)左下角的紅色框線內的數字,代表了算法運行時迭代的次數。

      (4)右下角的紅色框線內的數字,表示仿真運行得到分配方案的違約值結果(按照公式1的設定計算得出)。

      本文隨機測試了10次頻率分配要求,得到結果如下圖:

      從仿真測試的圖2可以看出:算法的迭代次數和運行時長之間基本成正比例關系,且迭代的次數比預計的結果好,都在6、7次迭代之后就求得了系統近似最優解。從圖3可以看出:EGA算法在仿真測試過程中得到的近似最優解都在45000左右,符合預期,且運行狀態穩定,沒有出現局部最優解造成的最終結果突變。

      6 結論

      增強遺傳算法(EGA)通過對染色體的優先級評價函數,動態平衡染色體個體選擇與群體收斂性之間的關系,在固定頻率的實際應用來仿真應用。避免經典遺傳算法(SGA)的隨機搜索可能出現的搜索速度慢,陷入局部最優解的問題,使得算法的性能得以提升,仿真測試表明,該方法有著更快的收斂速度,以及較好的求解結果,說明改進方案是有效的。

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