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

背景技術：

電磁輻射是指能量以電磁波的形式通過空間傳播的現象。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施、移動通信設施、高壓輸變電設施、軌道交通設備及工科醫(yī)設備為主要電磁輻射源。我國經過改革開發(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雜，對某些局部地區(qū)表現日趨突出。因此對電磁環(huán)境質量進行長期監(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年就有專家預測，隨著城市經濟發(fā)展和人口增長，電子﹑通信﹑電氣設備大量進入家庭，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個月的匯整數據。目前國內大部分省區(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)、直轄市根據自身特點進行選取，多數均根據經驗進行監(jiān)測點位的選取。截至目前，尚未發(fā)現環(huán)境電磁輻射監(jiān)測點位優(yōu)化的相關文獻及資料。

技術實現要素：

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)測對每個網格進行電磁環(huán)境質量監(jiān)測。將監(jiān)測到的數據用于遺傳算法中，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)進行網格化劃分，通過網格化將該地區(qū)進行地理空間的劃分，實現管理區(qū)域劃分并實現管理區(qū)域的數字化；

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

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

進一步，在步驟S2中，每個網格的電磁數據融合了電場強度、磁場強度和人口密度，三者的權重比例不一樣。

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

S33：適應度函數構造：適應度函數的建立是選擇監(jiān)測位點的關鍵，首先電磁輻射檢測位點的目標函數和約束條件可表示為：

目標函數：

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代表劃分的網格數；λ、E和C前面的系數代表了他們對功能函數的重要程度；

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)測點位設置盡量遠離輻射源；c、監(jiān)測點位應設在有人居住的地方；

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矩陣網格的相對距離；

S34：選擇操作：根據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度的賭輪隨機選擇方式，每個體適應度值為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制，用這條復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構進行互換，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度大于或等于其原適應度；先選擇一個變異位進行變異，再計算它的適應度，看它是否大于或等于其原來的適應度，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，當某代得到的結果滿足要求或當前代數等于結束代數時算法結束得到結果，否則重復選擇、交叉、變異操作，直到得到滿意的結果為止。

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)明所述方法采用網格化劃分，對監(jiān)測到的電場強度、磁場強度數據進行綜合指標評價。根據網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)進行了網格化劃分。網格化是將該地區(qū)進行地理空間的劃分，實現管理區(qū)域劃分并實現管理區(qū)域的數字化。網格中的圓形代表輻射源，如：廣播電視設施、移動通信設施、高壓輸變電設施、軌道交通設備等。利用電磁輻射監(jiān)測車載系統(tǒng)及人工監(jiān)測對每個網格進行電磁環(huán)境質量監(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據。網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)進行網格化劃分，通過網格化將該地區(qū)進行地理空間的劃分，實現管理區(qū)域劃分并實現管理區(qū)域的數字化；S2：利用電磁輻射監(jiān)測車載系統(tǒng)及人工監(jiān)測對每個網格進行電磁環(huán)境質量監(jiān)測，獲得電磁監(jiān)測數據；S3：采用遺傳算法對監(jiān)測到的數據進行處理，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)產生遺傳編碼：采用二進制n維矢量解X作為解空間參數的遺傳編碼，串T的長度等于n，xi＝1表示電磁輻射監(jiān)測位點建于該網格中，xi＝0表示電磁輻射監(jiān)測位點沒有建于該網格中。例如x＝{0，1，0，1，0，0，1)表示第2、4、7這三個網格有監(jiān)測位點。這個遺傳編碼也需要隨機地產生，隨機地產生數字0或l，就構成一個染色體串，也就是一個遺傳編碼。每產生一個染色體，就對它進行一次檢驗，如果不滿足約束條件，則拒絕接受。重新產生一個新的染色體；如果產生的染色體滿足條件，則接受它作為種群的一名成員，經過有限次抽樣后，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)適應度函數構造：適應度函數的建立是選擇監(jiān)測位點的關鍵，首先電磁輻射檢測位點的目標函數和約束條件可表示為：

目標函數：

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代表劃分的網格數。λ、E和C前面的系數代表了他們對功能函數的重要程度。

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)測點位設置盡量遠離輻射源。

c、監(jiān)測點位應設在有人居住的地方。

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值最大。

4)選擇操作：根據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度的賭輪隨機選擇方式，每個體適應度值為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制，用這條復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構進行互換，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度大于或等于其原適應度。先選擇一個變異位進行變異，再計算它的適應度，看它是否大于或等于其原來的適應度，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，當某代得到的結果滿足要求或當前代數等于結束代數時算法結束得到結果，否則重復選擇、交叉、變異操作，直到得到滿意的結果為止。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，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)明權利要求書所限定的范圍。