1.一种传感器布局优化方法,其特征在于,该方法包括:构建用于计算第一特征项的第一目标函数,所述第一特征项用于表征物料管道系统中的传感器布局的可观测性;
构建用于计算第二特征项的第二目标函数,所述第二特征项用于表征物料管道系统中的传感器布局的冗余性;
构建用于计算第三特征项的第三目标函数,所述第三特征项用于表征物料管道系统中的传感器布局的传感器个数;
对于物料系统预设的所有所述传感器布局中的每一个,分别计算其对应的所述第一目标函数的第一函数值,所述第二目标函数的第二函数值和所述第三目标函数的第三函数值;
基于所有所述传感器布局分别对应的所述第一函数值、所述第二函数值和所述第三函数值,构建决策矩阵;其中所述决策矩阵中的一个行向量对应为一个所述传感器布局对应的所述第一函数值、所述第二函数值和所述第三函数值;
根据所述决策矩阵中不同行向量之间的数值关系,标记和删除所述决策矩阵中的被支配解,以得到帕累托解集,并根据所述帕累托解集得到优化的传感器布局;
根据所述优化的传感器布局对物料管道系统中的传感器布局进行优化。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一特征项为在一种所述传感器布局下,可观测到的物料管道内的物料流量的个数;所述第二特征项为在一种所述传感器布局下,物料管道系统内冗余的传感器个数;所述第三特征项是指在一种所述传感器布局下,物料管道系统内的传感器个数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述物料管道系统中的传感器布局由二进制数值构成的向量表示;
所述向量中的数值0表示在一种所述传感器布局下一个物料管道内未放置传感器直接测量所述物料管道内的物料流量;
所述向量中的数值1表示在所述传感器布局下一个物料管道内放置有传感器直接测量所述物料管道内的物料流量,所述物料管道内的物料流量是可观测的。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述在一种所述传感器布局下,可观测到的物料管道内的物料流量用单方程解法和联立方程解法标记;
其中,所述单方程解法包括:
获取一种所述传感器布局,构建所述物料管道系统中的n个结点处的物料流量平衡方程,构建所述流量平衡方程的系数矩阵An×m,其中m表示所述物料管道系统中的物料管道的个数,所述系数矩阵An×m中的元素ai×j取‑1至1的整数,所述结点是指所述物料管道系统中的管件;
对所述系数矩阵An×m中的每个行向量执行如下操作:统计在所述系数矩阵An×m中第i行第j列的取值不为0,而对应所述传感器布局中第j列为0的元素的个数;
响应于确定所述元素的个数等于1,将所述传感器布局中第j列为0的元素的值标记为
1;
响应于确定所述元素的个数不等于1,则将所述传感器布局中第j列为0的元素的值标记为0;
确定所述传感器布局中值为1的元素所对应的所述物料管道内的物料流量可观测;
所述联立方程解法包括:
获取一种所述传感器布局;
获取所述流量平衡方程的系数矩阵An×m;
通过所述单方程解法标记所有所述在所述系数矩阵An×m中第i行第j列的取值不为0,而对应所述传感器布局中第j列为0的元素;
寻找经过所述单方程解法标记后在所述传感器布局中所有值仍为0的元素,将其中一个所述仍为0的元素作为待执行项,依次对所有所述待执行项进行如下操作:根据所述系数矩阵An×m导出第一矩阵B和第二矩阵C,所述第一矩阵B由所有在所述传感器布局中值为0的元素所对应的所述系数矩阵An×m中的列向量组成,其中所述待执行项对应的所述系数矩阵An×m中的列向量与所述传感器布局中最后一个为0的元素所对应的所述系数矩阵An×m中的列向量位置是互换的,所述第二矩阵C是在所述第一矩阵B中去掉最后一列的列向量得到;
计算所述第一矩阵B的秩和所述第二矩阵C的秩;
响应于确定所述第二矩阵C的秩小于所述第二矩阵C的行数和所述第二矩阵C的秩不等于所述第一矩阵B的秩,将所述待执行项的值标记为1;
响应于确定所述第二矩阵C的秩不小于所述第二矩阵C的行数或所述第二矩阵C的秩小于所述第二矩阵C的行数但所述第二矩阵C的秩等于所述第一矩阵B的秩,将所述待执行项的值标记为0;
确定所述传感器布局中值为1的元素所对应的所述物料管道内的物料流量可观测。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述第一目标函数的表达式为:其中fo为在一种传感器布局XL,k下,所述可观测到的物料管道内的物料流量的个数,XL,k″为所述传感器布局XL,k依次经过所述单方程解法标记和所述联立方程解法标记后的传感器布局, 表示传感器布局XL,k″中第i个元素的值,e=[1,1,...,1,1],所述e的列数为m。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述第二目标函数的表达式为:其中,fr为在一种所述传感器布局XL,k下,所述物料管道系统内冗余的传感器个数,t表示所述传感器布局XL,k中元素为1的个数,loci表示在所述传感器布局XL,k中第i个值为1的元素所在的列数,Xi为在所述传感器布局XL,k中将第i个值为1的元素置为0后得到的新的传感器布局,X″i是对传感器布局Xi用所述单方程解法和所述联立方程解法标记后得到的,表示在X″i中,第loci个元素的取值,行向量ei的列数为m,所述行向量ei中第loci列的元素值为1,其他元素值皆为0。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第三目标函数的表达式为:其中fn为在一种所述传感器布局XL,k下,所述物料管道系统内的传感器个数, 表示向量 中第i个元素的值,e=[1,1,...,1,1],所述e的列数为m。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,计算所述第一目标函数的第一函数值,所述第二目标函数的第二函数值和所述第三目标函数的第三函数值,具体包括:计算所述第一目标函数的第一函数值的步骤包括:获取一种所述传感器布局XL,k;
执行循环过程直至满足预设条件;所述循环过程包括:将所述传感器布局XL,k用所述单方程解法标记,得到传感器布局XL,k′;
将所述传感器布局XL,k′用所述联立方程解法标记,得到所述传感器布局XL,k″;
将所述传感器布局XL,k″中的所述元素的值赋予所述传感器布局XL,k;
比较所述传感器布局XL,k′和所述传感器布局XL,k″中值为1的元素的个数;
确定所述传感器布局XL,k″中1出现的次数为所述第一目标函数的第一函数值;
其中,所述预设条件为所述传感器布局XL,k′中值为1的元素的个数与所述传感器布局XL,k″中所述值为1的元素的个数相等;
计算所述第二目标函数的第二函数值的步骤包括:获取一种所述传感器布局XL,k,令物料系统中的所述传感器布局XL,k中所述冗余的传感器个数Nr=0;
执行循环过程直至满足预设条件;所述循环过程包括:从所述传感器布局XL,k中的所述t个值为1的元素中选择一个未重置数值的元素作为待执行项,将所述待执行项的值置为0,得到传感器布局Xi;
用所述单方程解法和所述联立方程解法对所述传感器布局Xi进行所述可观测性标记,得到传感器布局Xi″;
响应于确定所述传感器布局Xi″中置为0的待执行项的值被标记为1,令Nr=Nr+1;
响应于确定所述传感器布局Xi″中置为0的待执行项的值被标记为0,令Nr=Nr+0;
确定Nr的值为所述第二目标函数的第二函数值;
其中所述预设条件为所述传感器布局XL,k中的所述待执行项全部被执行过所述重置数值命令;
计算所述第三目标函数的第三函数值的步骤包括:获取一种所述传感器布局XL,k;
统计所述传感器布局XL,k中1出现的次数;以及确定所述传感器布局XL,k中1出现的次数为所述第三目标函数的第三函数值。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述决策矩阵中不同行向量之间的数值关系,标记和删除所述决策矩阵中的被支配解的方法包括:获取所述决策矩阵;
对所述决策矩阵中的所有行向量进行如下处理:比较所述决策矩阵中的一个行向量的所述第一函数值、所述第二函数值和所述第三函数值与所述决策矩阵中其余各个行向量中的所述第一函数值、所述第二函数值和所述第三函数值的大小;
响应于确定一组行向量la中的所述第一函数值小于或等于一组行向量lb中的所述第一函数值、所述行向量la中的所述第二函数值小于所述行向量lb中的所述第二函数值和所述行向量la中的所述第三函数值大于或等于所述行向量lb中的所述第三函数值,则标记所述行向量la对应的一种所述传感器布局为被支配解;
响应于确定一组所述行向量la中的所述第一函数值小于一组所述行向量lb中的所述第一函数值、所述行向量la中的所述第二函数值小于或等于所述行向量lb中的所述第二函数值和所述行向量la中的所述第三函数值大于或等于所述行向量lb中的所述第三函数值,则标记所述行向量la对应的一种所述传感器布局为被支配解;
响应于确定一组所述行向量la中的所述第一函数值小于或等于一组所述行向量lb中的所述第一函数值、所述行向量la中的所述第二函数值小于或等于所述行向量lb中的所述第二函数值和所述行向量la中的所述第三函数值大于所述行向量lb中的所述第三函数值,则标记所述行向量la对应的一种所述传感器布局为被支配解;
将所述传感器布局中的被支配解删除,得到所述帕累托解集,生成传感器布局优化方案。
10.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9中任意一项所述的方法。