本發(fā)明屬于電磁輻射監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種優(yōu)化電磁輻射監(jiān)測點位的方法。

背景技術(shù)：

電磁輻射是指能量以電磁波的形式通過空間傳播的現(xiàn)象。從物理概念而言，凡是有溫度的物體都會以電磁波的形式向外輻射能量。環(huán)境電磁輻射主要來源于自然界的輻射和人為輻射，而人為電磁輻射已成為人類最大的環(huán)境電磁輻射來源。人為電磁輻射中以廣播電視設(shè)施、移動通信設(shè)施、高壓輸變電設(shè)施、軌道交通設(shè)備及工科醫(yī)設(shè)備為主要電磁輻射源。我國經(jīng)過改革開發(fā)三十余年的迅速發(fā)展，環(huán)境電磁輻射水平顯著增加，不同行業(yè)對電磁環(huán)境水平的影響日顯復(fù)雜，對某些局部地區(qū)表現(xiàn)日趨突出。因此對電磁環(huán)境質(zhì)量進行長期監(jiān)測，掌握環(huán)境電磁輻射水平是必要的。

目前國內(nèi)外多個城市都面臨著與日俱增的電磁輻射問題。早在1975年就有專家預(yù)測，隨著城市經(jīng)濟發(fā)展和人口增長，電子﹑通信﹑電氣設(shè)備大量進入家庭，城市空間人為電磁能量每年增長7％-14％，如此推算，25年后環(huán)境電磁能量密度最高可增加26倍，50年后最高可增加700倍。電磁輻射看不見、摸不著，無色無味無形，加上公眾對電磁輻射源頭認識不夠，部分監(jiān)測信息不透明，已成為了潛在的社會不安定因素。原國家環(huán)境保護總局輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中心自2007年開始，要求各省、自治區(qū)、直轄市環(huán)境輻射監(jiān)測機構(gòu)對轄區(qū)環(huán)境電磁輻射進行定期監(jiān)測，監(jiān)測頻次為每6個月1次，每6個月上報一次最近12個月的匯整數(shù)據(jù)。目前國內(nèi)大部分省區(qū)都配備有較為齊全的環(huán)境電磁輻射監(jiān)測儀器設(shè)備，基本可滿足環(huán)境電磁輻射監(jiān)測的要求。但在監(jiān)測點位選取方面，由各省、自治區(qū)、直轄市根據(jù)自身特點進行選取，多數(shù)均根據(jù)經(jīng)驗進行監(jiān)測點位的選取。截至目前，尚未發(fā)現(xiàn)環(huán)境電磁輻射監(jiān)測點位優(yōu)化的相關(guān)文獻及資料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)化電磁輻射監(jiān)測點位的方法,該方法通過對區(qū)域進行網(wǎng)格化劃分，利用電磁輻射監(jiān)測車載系統(tǒng)及人工監(jiān)測對每個網(wǎng)格進行電磁環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測。將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)用于遺傳算法中，從而選出最優(yōu)的監(jiān)測點位。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種優(yōu)化電磁輻射監(jiān)測點位的方法，該方法包括以下步驟：

S1：對某地區(qū)進行網(wǎng)格化劃分，通過網(wǎng)格化將該地區(qū)進行地理空間的劃分，實現(xiàn)管理區(qū)域劃分并實現(xiàn)管理區(qū)域的數(shù)字化；

S2：利用電磁輻射監(jiān)測車載系統(tǒng)及人工監(jiān)測對每個網(wǎng)格進行電磁環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測，獲得電磁監(jiān)測數(shù)據(jù)；

S3：采用遺傳算法對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行處理，從而選出最優(yōu)的監(jiān)測點位。

進一步，在步驟S2中，每個網(wǎng)格的電磁數(shù)據(jù)融合了電場強度、磁場強度和人口密度，三者的權(quán)重比例不一樣。

進一步，在步驟S3中，所述遺傳算法包括：

S31：群體的初始化：確定種群規(guī)模M、交叉概率Pc、變異概率pm染色體長度N及最大進化代數(shù)maxgen；隨機初始化染色體，給出人口密度、電場強度和磁場強度；

S32：產(chǎn)生遺傳編碼：采用二進制n維矢量解X作為解空間參數(shù)的遺傳編碼，串T的長度等于n，xi＝1表示電磁輻射監(jiān)測位點建于該網(wǎng)格中，xi＝0表示電磁輻射監(jiān)測位點沒有建于該網(wǎng)格中；

S33：適應(yīng)度函數(shù)構(gòu)造：適應(yīng)度函數(shù)的建立是選擇監(jiān)測位點的關(guān)鍵，首先電磁輻射檢測位點的目標函數(shù)和約束條件可表示為：

目標函數(shù)：

其中，λ代表監(jiān)測點位周圍的人口密度，E代表監(jiān)測點位的周圍電場強度，C代表監(jiān)測點位的周圍磁場強度；N代表劃分的網(wǎng)格數(shù)；λ、E和C前面的系數(shù)代表了他們對功能函數(shù)的重要程度；

監(jiān)測點位的限制條件如下：a、監(jiān)測點位與監(jiān)測點位之間不能相鄰；b、監(jiān)測點位設(shè)置盡量遠離輻射源；c、監(jiān)測點位應(yīng)設(shè)在有人居住的地方；

因此約束條件：

|d(m)-d(n)|＞S m≠n

其中m和n是選中的監(jiān)測位點，S是2*2矩陣網(wǎng)格的相對距離；

S34：選擇操作：根據(jù)選擇概率選擇染色體，將上述的個體作為第1代，這里采用以正比于適應(yīng)度的賭輪隨機選擇方式，每個體適應(yīng)度值為f_i，則i被選中的概率p_si為：

對于初始化后的種群，先計算出每條染色體的適應(yīng)度值，再計算出其被選擇的概率，將它們進行比較，把選擇概率最小的一條染色體淘汰掉，并把選擇概率最大的一條染色體進行復(fù)制，用這條復(fù)制的來替代淘汰的染色體位置，這樣，就完成了對種群的選擇操作；

S35：交叉操作：判斷染色體是否為活的染色體，若為活的染色體，則將染色體進行交叉，采用一點交叉方式，交叉概率為Pc，具體操作是在個體串中隨機設(shè)定一個交叉點，實行交叉時，該點前或后的兩個個體的部分結(jié)構(gòu)進行互換，并生成兩個新個體。

S36：變異操作：染色體變異采用位點變異的方式，把染色體的變異位1變?yōu)?，0變?yōu)?，其它位都保持不變；變異概率為Pm，變異的目的是使其變異后的適應(yīng)度大于或等于其原適應(yīng)度；先選擇一個變異位進行變異，再計算它的適應(yīng)度，看它是否大于或等于其原來的適應(yīng)度，若不是的話就重新選擇變異位進行變異；

S37：對種群依次進行選擇、交叉、變異后就檢驗得到的新個體，當某代得到的結(jié)果滿足要求或當前代數(shù)等于結(jié)束代數(shù)時算法結(jié)束得到結(jié)果，否則重復(fù)選擇、交叉、變異操作，直到得到滿意的結(jié)果為止。

進一步，在步驟S35中，采用“與/或"交叉方法，這一交叉方法使子代繼承了雙親的同型基因，對于雙親的雜型基因，“與/或"交叉方法采取了兩種不同的“支配"方式，“與”運算是一種0支配l的方式，而“或"運算是一種1支配0的方式，采用“與/或”交叉策略能使優(yōu)化過程更加迅速的達到全局最優(yōu)解，獲得全局最優(yōu)解的時間僅為“一點交叉"策略的1/9到1/3。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所述方法采用網(wǎng)格化劃分，對監(jiān)測到的電場強度、磁場強度數(shù)據(jù)進行綜合指標評價。根據(jù)網(wǎng)格中的人口密度和與輻射源之間的距離。綜合評判出電磁輻射監(jiān)測的最優(yōu)點位。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發(fā)明所述方法的測量系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中遺傳算法流程圖；

圖3為本發(fā)明所述方法的整體流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。

圖1為本發(fā)明所述方法的測量系統(tǒng)示意圖，圖3為本發(fā)明所述方法的整體流程圖，如圖所示，在該方法中首先對某地區(qū)進行了網(wǎng)格化劃分。網(wǎng)格化是將該地區(qū)進行地理空間的劃分，實現(xiàn)管理區(qū)域劃分并實現(xiàn)管理區(qū)域的數(shù)字化。網(wǎng)格中的圓形代表輻射源，如：廣播電視設(shè)施、移動通信設(shè)施、高壓輸變電設(shè)施、軌道交通設(shè)備等。利用電磁輻射監(jiān)測車載系統(tǒng)及人工監(jiān)測對每個網(wǎng)格進行電磁環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測。電磁輻射監(jiān)測車載系統(tǒng)及人工監(jiān)測能獲取有效的電磁輻射數(shù)據(jù)。網(wǎng)格中的三角形代表該地區(qū)的人口密度。監(jiān)測點位的選取人口密度占主要因素。

具體來說，本方法包括以下步驟：S1：對某地區(qū)進行網(wǎng)格化劃分，通過網(wǎng)格化將該地區(qū)進行地理空間的劃分，實現(xiàn)管理區(qū)域劃分并實現(xiàn)管理區(qū)域的數(shù)字化；S2：利用電磁輻射監(jiān)測車載系統(tǒng)及人工監(jiān)測對每個網(wǎng)格進行電磁環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測，獲得電磁監(jiān)測數(shù)據(jù)；S3：采用遺傳算法對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行處理，從而選出最優(yōu)的監(jiān)測點位。

圖2為本發(fā)明實施例中遺傳算法流程圖，如圖所示，在本實施例中具體步驟如下：

1)群體的初始化：確定種群規(guī)模M、交叉概率Pc、變異概率pm染色體長度N及最大進化代數(shù)maxgen。隨機初始化染色體，給出人口密度。電場強度和磁場強度。

2)產(chǎn)生遺傳編碼：采用二進制n維矢量解X作為解空間參數(shù)的遺傳編碼，串T的長度等于n，xi＝1表示電磁輻射監(jiān)測位點建于該網(wǎng)格中，xi＝0表示電磁輻射監(jiān)測位點沒有建于該網(wǎng)格中。例如x＝{0，1，0，1，0，0，1)表示第2、4、7這三個網(wǎng)格有監(jiān)測位點。這個遺傳編碼也需要隨機地產(chǎn)生，隨機地產(chǎn)生數(shù)字0或l，就構(gòu)成一個染色體串，也就是一個遺傳編碼。每產(chǎn)生一個染色體，就對它進行一次檢驗，如果不滿足約束條件，則拒絕接受。重新產(chǎn)生一個新的染色體；如果產(chǎn)生的染色體滿足條件，則接受它作為種群的一名成員，經(jīng)過有限次抽樣后，得到M個可行的染色體。

具體說來，最終會產(chǎn)生M條染色體，而每條染色體又有N個基因，也就是每條染色長度是N。所以，初始化后的種群應(yīng)該是一個M*N的二維矩陣。如果M＝5、N＝10，那么初始化后的種群可以看作一個5行10列的矩陣。比如，初始化后的種群可以是如下所示：

0 1 1 0 0 0 1 0 1 1

1 1 1 1 0 1 0 0 0 1

1 0 0 1 1 0 1 0 0 0

0 0 0 1 1 0 0 1 1 1

0 0 1 0 1 1 0 0 1 0

3)適應(yīng)度函數(shù)構(gòu)造：適應(yīng)度函數(shù)的建立是選擇監(jiān)測位點的關(guān)鍵，首先電磁輻射檢測位點的目標函數(shù)和約束條件可表示為：

目標函數(shù)：

其中，λ代表監(jiān)測點位周圍的人口密度，E代表監(jiān)測點位的周圍電場強度，C代表監(jiān)測點位的周圍磁場強度。N代表劃分的網(wǎng)格數(shù)。λ、E和C前面的系數(shù)代表了他們對功能函數(shù)的重要程度。

監(jiān)測點位也受到一些限制條件：

a、監(jiān)測點位與監(jiān)測點位之間不能相鄰。

b、監(jiān)測點位設(shè)置盡量遠離輻射源。

c、監(jiān)測點位應(yīng)設(shè)在有人居住的地方。

因此約束條件：

|d(m)-d(n)|＞S m≠n

其中m和n是選中的監(jiān)測位點，S是2*2矩陣網(wǎng)格的相對距離。

在本實例中，在滿足約束條件下，找出z個電磁輻射檢測點使得目標函數(shù)值最大。

4)選擇操作：根據(jù)選擇概率選擇染色體，將上述的個體作為第1代，這里采用以正比于適應(yīng)度的賭輪隨機選擇方式，每個體適應(yīng)度值為f_i，則i被選中的概率p_si為：

對于初始化后的種群，先計算出每條染色體的適應(yīng)度值，再計算出其被選擇的概率，將它們進行比較，把選擇概率最小的一條染色體淘汰掉，并把選擇概率最大的一條染色體進行復(fù)制，用這條復(fù)制的來替代淘汰的染色體位置。這樣，就完成了對種群的選擇操作。

5)交叉操作：判斷染色體是否為活的染色體，若為活的染色體，則將染色體進行交叉，一般采用一點交叉方式，交叉概率為Pc，具體操作是在個體串中隨機設(shè)定一個交叉點，實行交叉時，該點前或后的兩個個體的部分結(jié)構(gòu)進行互換，并生成兩個新個體。這里嘗試用“與/或"交叉方法，這一交叉方法使子代繼承了雙親的同型基因，對于雙親的雜型基因，“與/或"交叉方法采取了兩種不同的“支配"方式，“與”運算是一種0支配l的方式，而“或"運算是一種1支配0的方式，采用“與/或”交叉策略能使優(yōu)化過程更加迅速的達到全局最優(yōu)解，獲得全局最優(yōu)解的時間僅為“一點交叉"策略的1/9到1/3。

6)變異操作：染色體變異采用位點變異的方式。位點變異比較簡單，針對本問題來說，就是把染色體的變異位1變?yōu)?，0變?yōu)?就可以了，其它位都保持不變。變異概率為Pm，變異的目的是使其變異后的適應(yīng)度大于或等于其原適應(yīng)度。先選擇一個變異位進行變異，再計算它的適應(yīng)度，看它是否大于或等于其原來的適應(yīng)度，若不是的話就重新選擇變異位進行變異。

7)對種群依次進行選擇、交叉、變異后就檢驗得到的新個體，當某代得到的結(jié)果滿足要求或當前代數(shù)等于結(jié)束代數(shù)時算法結(jié)束得到結(jié)果，否則重復(fù)選擇、交叉、變異操作，直到得到滿意的結(jié)果為止。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。