陳森森

近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)村人口的不斷增加，鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，居民生活水平的也在不斷提高。為了滿足日益遞增的農(nóng)村用水需求，各地政府都積極進(jìn)行農(nóng)村自來(lái)水廠的新建、擴(kuò)建或改建。城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，自來(lái)水廠的規(guī)劃選址關(guān)系到整個(gè)農(nóng)村地區(qū)供水系統(tǒng)的安全和合理性，本文以上海市模農(nóng)村地區(qū)為例建立選址決策的模糊評(píng)價(jià)矩陣，利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行處理確定最優(yōu)選址方案。

來(lái)水廠選址

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 模糊評(píng)價(jià)矩陣

引言

上海市境內(nèi)河流眾多，隨著上海市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城區(qū)和農(nóng)村地區(qū)人口不斷增加自來(lái)水用水量急劇增長(zhǎng)，現(xiàn)有水廠供水規(guī)模已經(jīng)接近極限，同時(shí)人們對(duì)水質(zhì)和服務(wù)的要求也越來(lái)，由于各種原因上海市在各種方面的規(guī)劃明顯滯后由此帶來(lái)的水資源浪費(fèi)等問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。因此為保障農(nóng)村地區(qū)人們的用水急需新建水廠，擴(kuò)大供水規(guī)模，以滿足人們的用水需求。

合理的自來(lái)水廠選址能節(jié)省費(fèi)用，滿足人們的供水需求，也能增加水廠的收入避免資源浪費(fèi)。因此水廠的選址對(duì)整個(gè)新農(nóng)村建設(shè)起到了至關(guān)重要的作用。近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，其選址問(wèn)題逐漸引起了務(wù)實(shí)界的高度關(guān)注以及理論界的探究研究。在西方國(guó)家已有的研究中，Nelson、Grune等人提出并不斷完善的列舉法，Cohen、Applebaum等提出繪圖法用于獲取所選位置的描述信息。本文在層次分析法的基礎(chǔ)上，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)行選址決策，確定最優(yōu)方案。

自來(lái)水廠選址的原則

選擇水廠廠址時(shí)，應(yīng)從全面、科學(xué)、協(xié)調(diào)發(fā)展的視角融合多學(xué)科知識(shí)；充分考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況；盡量靠近農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展地區(qū)以便于方便地獲取相關(guān)服務(wù)；同時(shí)也不應(yīng)離水源地過(guò)遠(yuǎn)避免水資源運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的浪費(fèi)；充分考慮到現(xiàn)實(shí)可行性和可操作性，動(dòng)態(tài)規(guī)劃。滿足綜合性、協(xié)調(diào)性、安全性、科學(xué)前瞻與現(xiàn)實(shí)可行性相結(jié)合的四大選址原則。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法

BP算法是一種有導(dǎo)師學(xué)習(xí)算法，單個(gè)樣本學(xué)習(xí)方法如下：

BP算法是一種有導(dǎo)師學(xué)習(xí)算法，單個(gè)樣本學(xué)習(xí)方法如下：

（1）預(yù)處理

1.確定訓(xùn)練的樣本集Xp，p=1，2取其中一個(gè)樣本進(jìn)行編碼；

2.給出期望輸出值（教室值）。

（2）初始化權(quán)值Wij Wjk。

（3）前向計(jì)算

1.隱含層的輸入為hj= ∑iWijxi，輸出為vj=f（hi），其中f（x）=1/（1+e^（-x））為sigmoid函數(shù)。

2.輸出層的輸人為hk=∑jWjkvkj，輸出為yk=f（hk）∑jWjkf（∑iWijxi）。

ε=1/2∑k（tk-yk）^2

（4）誤差的反向傳播

1.更新規(guī)則

利用梯度下降法調(diào)整權(quán)值，學(xué)習(xí)速率為η。

2.更新權(quán)值

至此，一個(gè)樣本的一次州算完成。

當(dāng)需要訓(xùn)練的樣本數(shù)目為P時(shí)，更新規(guī)則如下：

ΔWjk=η∑pδpkvpj；

δpk=f（hpk）（tpk-ypk）；

δpj=f（hpj）∑kδpkWjk

應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析進(jìn)行自來(lái)水廠選址決策分析

自來(lái)水廠選址跟其他設(shè)施選址一樣包括兩個(gè)層次的問(wèn)題：其一是定位，即選擇什么樣的地區(qū)設(shè)置設(shè)施。其二是定址，即在地區(qū)選定后，具體該在該地區(qū)什么位置建立水廠。

自來(lái)水廠選址屬于設(shè)施選址的一種。設(shè)施選址的影響因素與選址決策的目標(biāo)和原則直接相關(guān)。因此進(jìn)行選址影響因素分析，必須首先明確選址決策的目標(biāo)和原則。自來(lái)水廠的選址的影響因素有很多，本文根據(jù)上海市農(nóng)村地區(qū)的的實(shí)際情況，結(jié)合自來(lái)水廠本身建設(shè)時(shí)要考慮的因素，選擇其中的一些重要指標(biāo)，作為進(jìn)行決策的指標(biāo)。這些因素大致可分為自然環(huán)境、交通條件、建設(shè)費(fèi)用、當(dāng)?shù)厝丝诿芏纫约肮苍O(shè)施這幾大類。指標(biāo)選擇的好壞對(duì)自來(lái)水廠選址的正確決策起到十分重要的作用。

在上海市某一農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，收集要進(jìn)行選址決策的指標(biāo)的具體數(shù)值，確定出六個(gè)可行的方案，得出每個(gè)方案要考慮的指標(biāo)的值。本文選取典型自來(lái)水廠建設(shè)資料為學(xué)習(xí)的樣本。首先將樣本進(jìn)行預(yù)處理，使得各指標(biāo)的效應(yīng)值在[0，1]區(qū)間；將各個(gè)指標(biāo)的效應(yīng)值作為因變量，用網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點(diǎn)表達(dá)，自來(lái)水廠的選址決策的結(jié)果則由網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點(diǎn)表達(dá)。根據(jù)待選的水廠決策結(jié)果決策。由于篇幅限制，這里省略計(jì)算過(guò)程，直接列出計(jì)算結(jié)果。

在本文中我們?cè)O(shè)計(jì)出七個(gè)可行方案，由于方案的指標(biāo)體系有五個(gè)指標(biāo)，故輸出層單元數(shù)設(shè)計(jì)為五個(gè)。中間層設(shè)計(jì)為一層，單元數(shù)設(shè)計(jì)為三個(gè)，輸出層的單元數(shù)設(shè)計(jì)為一個(gè)。通過(guò)運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法對(duì)自來(lái)水廠選址進(jìn)行評(píng)價(jià)，看出采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行自來(lái)水廠決策是有效的、合理的。

結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)自來(lái)水廠選址問(wèn)題日益突出的情況下，本文以層次分析法為基礎(chǔ)建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以彌補(bǔ)現(xiàn)有相關(guān)理論研究的欠缺和不足。盡管BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)性能和學(xué)習(xí)效率會(huì)受到樣本數(shù)量、質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)層次及隱含層神經(jīng)元數(shù)的影響，但本文通過(guò)一定的樣本學(xué)習(xí)和訓(xùn)練所建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在分析自來(lái)水廠的不同選擇位置時(shí)顯現(xiàn)出較強(qiáng)的可行性和有效性。因此在自來(lái)水廠選擇決策中，如有一定的歷史數(shù)據(jù)可供參考，則使用基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的綜合評(píng)價(jià)法較好，能對(duì)備選方案作出快速、客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，提高選址決策的利學(xué)性和效率性。

[1]韓慶蘭，梅運(yùn)先.基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的物流配送中心選址決策[J].中國(guó)軟件學(xué)；2004（6）

[2]宮尚寶，郭玉翠.基于人工BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的社區(qū)醫(yī)院選址決策[M].北京郵電大學(xué)