第一篇：數(shù)學建模深圳杯禁摩限電

數(shù)學建模

“禁摩限電”政策效果綜合分析

一、摘要

問題: 本文從深圳的交通資源總量（即道路通行能力）、交通需求結構、各種交通工具的效率及對安全和環(huán)境的影響這5 個不同的方面，建立了不同的數(shù)學模型，定量的分析了“禁摩限電”的影響。

模型：

模型一（混合交通流元胞自動機模型）以右轉機動車和直行摩托車、電動車為研究對象，通過 matlab 編程，仿真交叉口混合交通流特性和非機動車（電動車）的干擾特性，從而直觀的反映了深圳某一路段道路通行能力的變化情況。

模型二（基于非集計模型的交通需求結構預測模型）基于效用最大化假說，以出行者個體為研究對象，結合部分數(shù)據(jù)，預測深圳交通需求結構在未來幾年中的變化。

模型三（基于交通工具安全性的的平均人口加權死亡率模型）由于缺乏更加詳細的數(shù)據(jù)，這里主要比較分析了摩托車、客車、自行車這三種交通工具的安全性，主要以計算得到的平均人口加權死亡率的數(shù)值體現(xiàn)其安全性能。其次用層次分析法建立評價模型，實現(xiàn)對上述安全性模型的穩(wěn)定性檢驗。

最后針對環(huán)境污染問題，從排放污染和噪聲污染兩方面入手，通過 excel求和、均值，計算出不同污染物和噪聲聲級的具體數(shù)值，然后通過繪制圖像，更加直觀的反映了摩托車對環(huán)境的影響。

結論：

從而我們得出結論：隨著車輛駛入概率的不斷增加，車輛自由通行的概率逐漸下降，車輛擁堵的概率明顯上升。這就說明隨著現(xiàn)實中車輛總數(shù)的日益上升，很可能導致城市道路無法承受現(xiàn)有的交通總量，出現(xiàn)普遍的交通擁堵狀況。所以，禁摩限電政策有助減少交通總量，從而在不改變總體道路承載能力的情況下緩解交通擁堵問題。摩限電政策有助于減少非公共交通類的交通工具，從而促進公共交通的發(fā)展，從而保證城市各方面的發(fā)展。這也說明了禁摩限電政策的正確性。

關鍵字：Matlab 混合交通流元胞自動機 交通需求結構 層次分析法

數(shù)學建模

五、模型的建立與求解

為了使“禁摩限電”這一政策得到大多數(shù)人的支持，我們從深圳的交通資源總量（即道路通行能力）、交通需求結構、各種交通工具的效率及對安全和環(huán)境的影響等因素和指標出發(fā)，建立數(shù)學模型對其進行定量分析。

1.模型一

1.1.1混合交通流元胞自動機模型

模型的建立與求解：

要分析摩托車與電動車對城市道路通行能力的影響，就要建立合理的微觀混合交通流元胞自動機模型，仿真分析交叉路口混合交通流的特性和非機動車干擾特性。這里主要以右轉機動車和直行電動車為研究對象。

仿真元胞如圖 2 所示.Lane1 為右轉機動車入口車道, 長度 L1 = 799 元胞;Lane3 為右轉機動車出口車道, 長度 L3 = 200 元胞;Lane2 為直行車道, 長度 L2= 1000 元胞.元胞 T 是電動車和右轉機動車的沖突區(qū), 設置在自行車道和機動車道上的第 800 個元胞格子交叉處;元胞 X 和元胞 Y 則分別表示緊鄰沖突元胞 T 的電動車道元胞和機動車道元胞，每個元胞的大小為 3.5m×3.5m，機動車占據(jù) 2個元胞, 一個元胞最多容納 3 輛電動車.模型仿真步長為 1 s, 采用開口邊界條件.為獲取研究所需的流量數(shù)據(jù), 在距離元胞 T 上游的機動車道和非機動車道的第 100 個元胞內(nèi)設置虛擬探測器,測 10000 個時步內(nèi)通過探測器的機動車和自行車數(shù)量.機動車流量 qm(輛/時步)為通過機動車道上第700 個元胞的機動車數(shù)量, 電動車流量 qn(輛/時步)?！?車道)為自行車道上從第 699 個元胞進入到第700個元胞內(nèi)自行車的數(shù)量之和, 最后均取平均值.pm 和 pn 分別為機動車和電動車的到達率.圖3為機動車流量 qm 與到達率 pm 和 pn 的關系.由圖可知, 存在一個臨界機動車

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到達率 pmc將機動車流分成自由流和飽和流, 流量 qm 先隨 pm 的增加而線性增長.但當 p > pc時, 流量 q 變?yōu)榕R界值 qc,表明機動車道由自由流變成飽和流, 流量趨于穩(wěn)定.隨著到達率 pn 繼續(xù)增加, 機動車飽和流量qmc降低, 當 pn > 0:44時,機動車的飽和流量 qmc趨于穩(wěn)定.圖4為電動車流量 qn 與到達率 pn 和 pm 的關系.由圖可知, 存在一個臨界到達率 pnc將電動車流分成自由流和飽和流，流量qn 先隨Pn 的增加而線性增長，但是當pn > pnc時, 流量 qn 變?yōu)榕R界值qnc,自由流變成飽和流，然后趨于穩(wěn)定.當pm 繼續(xù)增加, 電動車飽和流量 qnc越來越小.pm > 0.12 時,qnc趨于穩(wěn)定.通過圖 3和圖 4 可以看出, 只有當 pm > pmc(pn > pnc)時, 機動車和電動車之間才會產(chǎn)生明顯的干擾.

圖5

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從圖中可以看出，電動車到達率越高，機動車飽和流量越小，即車道道路通行越小。

2.模型二

2.1基于非集計模型的交通需求結構預測

通過查閱相關資料，我們發(fā)現(xiàn)一個城市的交通需求結構的結果是出行者個人交通選擇的綜合反映。我們通過以出行者是個體為研究對象，結合<<深圳市公共交通客運規(guī)劃>>中的部分數(shù)據(jù)，將 2007 年調(diào)查數(shù)據(jù)作為現(xiàn)狀，預測 2012 交通出行比例，再與2012 年的實際所得數(shù)據(jù)對比，分析評價此模型是否合理。

2.2.1 模型的建立與求解

模型的基本原理：非集計模型的理論基礎效用最大化假說。其中選擇枝為可以選擇的交通方式，若選擇枝個數(shù)為 2，則為 BL模型，若選擇枝個數(shù)大于等于 2，則為ML 模型。

模型的建立：

1.隨機效用函數(shù)表達式為 Uin=Vin +εin，Uin 是個人 n 關于選擇枝i 的效用；Vin 是

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設置檢驗水平a 為 0.05，利用非集計模型通過實測數(shù)據(jù)對參數(shù)θ1~θ13進行t檢驗。

ML模型數(shù)據(jù)結果參數(shù)θ1~θ13 的 t檢驗值

從檢驗結果中可以看到，Θ8的 t 檢驗值小于 1.96，即有 95%的可靠性可以認為特性變量 Xin8 是不對選擇概率造成影響的因素.所以，我們將特性變量 Xin8 從影響因素中剔除.選取2012 年調(diào)查值作為實測數(shù)據(jù)，并將得到的個人選擇概率值集計化為全體居民的選擇概率值.結果分析：

通過模型分析結果與實際值對比，發(fā)現(xiàn)數(shù)值基本接近，誤差不大。說明此模型的合理性可用于未來城市交通方式結構的預測。

011121314n)/(n-1)=0.045

通過查表，R.I=0.52 所以 C.R= C.I / R.I= 0.087 <0.1 即通過一致性檢驗，安全性評價模型合理。

六、參考文獻

[1]米糧川;楊洪瀾;王世剛，Matlab基礎的教學思想，高師理科學刊。[2]邵偉，蒙特卡洛方法及在一些統(tǒng)計模型中的應用。[3]陸東鑫，計算機工程與應用，浙江大學，2011。

[4]陳東彥，李冬梅，王樹忠；數(shù)學建模，科學出版社2007年版 [5]馬莉：MATLAB數(shù)學實驗與建模，清華大學出版社2010年版

[6]姜啟源，謝金星，葉??；數(shù)學模型（第4版），高等教育出版社2011年版 [7]薛運強，劉彤；基于ML的樣本量研究，濟南公交科技研究學院，2012

七、模型的評價

7.1模型的優(yōu)點

此模型對問題進行系統(tǒng)性分析，層次分明，定性定量綜合分析了各因素“禁摩限電”的影響，并且所需要的定量數(shù)據(jù)信息較少，所得結果簡單明確，容易為決策者了解和掌握。

7.2 模型的缺點

指標過多時數(shù)據(jù)統(tǒng)計量大，且權重難以確定，特征值和特征向量的精確求法比較復雜，不容易發(fā)現(xiàn)指標的相對重要性的取值里到底是哪個有問題，哪個沒問題。

八、附錄

double RandomNumber::fRandom(void){ return Random(maxshort)/double(maxshort);}

fitness = @first_multi;b = [-6,-6];A = [];b = [];lity constraints；

function [new_matrix_cells,new_v]=leadcarupdate(matrix_cells,v)n=lh(matrix_cells);if v(n)~=0 matrix_cells(n)=0;v(n)=0;end new_matrix_cells=matrix_cells;new_v=v;

v = 0;p=0;d=0;nl = 150;nc = 1;dt=0.02;nt=500;fp = 0.4;% 車流密度不變下的單車道仿真 % nc:車道數(shù)目（1）

v(i-j+1)=randslow(v(i-j+1));new_v=v(i-j+1);n=100;%數(shù)據(jù)初始化z=zo(2,n);%元胞個數(shù) z=roadstart(z,8);%道路狀態(tài)初始化，路段上隨機分布 8輛cells=z;vmax=3;%最大速度

v=speedstart(cells,vmax);%速度初始化 memor_cells=zeros(3000,n);memor_v=zeros(3000,n);imh=imshow(cells);%初始化圖像

set(imh, 'erasemode', 'none')axis equal axis tight stop=0;%等待車輛到達 freeze=0;for j=1:i if matrix_cells(i-j+1)~=0 location_frontcar=i-j+1;break;else location_frontcar=0;end end while(1){ if(l>=r)while(a[--j]>pivot);if(i>=j)break;Swap(a[i], a[j]);} if(j-l+1==k)return pivot;

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第二篇：“禁摩限電”是公共管理低能的無奈

“禁摩限電”是公共管理低能的無奈

3月31日深圳以杜絕涉摩涉電交通事故、保障機動車順利通行和營運車輛公平競爭的名義開展“禁摩限電”行動。深圳交警官方微博發(fā)文稱，4月1日起，對違規(guī)使用電動（機動）三輪車的重點區(qū)域、重點企業(yè)進行摸底排查和宣傳引導，并設立15天的教育過渡期。4月16日起，對違規(guī)上路的電動（機動）三輪車一律查扣，應拘留的一律拘留。

此舉引發(fā)很大爭議。這已不是全國第一例禁摩限電的行動，截至2014年5月，全國共有178個城市采取了各種方式的禁摩限電措施，占全國城市總數(shù)的8%。其中地級市140個，占全國地級市40%。必須指出的是，中國是世界各國唯一禁摩限電的國家。

在目前的整治行動中，受“沖擊”最大的，應該屬于快遞業(yè)。由于當前快遞業(yè)普遍采用電動三輪車配送，快遞業(yè)“首當其沖”并不讓人意外；而鑒于電動三輪所存在的“交通隱患”，進行必要的治理、規(guī)范也無可非議。只是，作為一項公共治理政策，不能不考慮其所帶給社會的“連鎖反應”。原本“禁摩限電”，從公共秩序保障層面來看，或許沒大問題，但要拿捏好善治分寸，要治不能只治末端使用者，讓快遞員、普通民眾等承受“限電”成本，也不能忽略電動車設計、生產(chǎn)和銷售等環(huán)節(jié)存在的問題，乃至對電動車國標加以必要的重新評估。簡單粗暴地用禁止、限購、限行的方式管理摩托車、電動車，這又與十八大提出的國家治理現(xiàn)代化的要求是背道而馳的。

規(guī)范電動車上路，單純的靠打擊上路的不合標電動車，也有避重就輕之嫌。且不說當前電動車國標早有過時之虞，電動車生產(chǎn)企業(yè)更是良莠不齊，加之監(jiān)管的疏漏，大量不合標的電動車在市場“合法”銷售。因此在某種程度上說，普通民眾與一些特殊行業(yè)正如有媒體所言，在城市管理部門眼里，電動三輪車是制造交通事故的罪魁禍首；在快遞企業(yè)眼中，它是降低企業(yè)成本、提高運營效率最有效的交通工具。這一點恰好揭示了“禁電限摩”行動所必須要考慮的政策張力。如果政策的執(zhí)行對社會影響預估不足，實行單方面的“一刀切”，難免增大阻力，影響認同。而鑒于快遞業(yè)與民生的重大關聯(lián)，這種行動牽涉的便是電商、消費者、快遞行業(yè)等在內(nèi)的整體產(chǎn)業(yè)鏈條，已經(jīng)影響到社會正常的運轉秩序。

當然，此番治理行動對于快遞等特殊行業(yè)的用車需求并非沒有考慮。如深圳目前對快遞等行業(yè)實行了用車的配額制，即主管部門對這部分行業(yè)的電動用車實行統(tǒng)一標準和總量限制。這種做法的初衷無疑是好的。但是，問題在于配額制的透明度、公平性如何保障？總量控制與快遞業(yè)本身發(fā)展需要之間的矛盾又該如何解決？這樣的治理能力不跟上，該項制度的正當性就將大打折扣。

使用不合標準的電動車，其實也是電動車行業(yè)發(fā)展失序與標準滯后的被動承受者。若治理的“嚴厲”只指向他們，不僅有失公平，也難以展現(xiàn)治理的誠意與能力。

縱觀近年來各地對于電動車的治理，都不同程度遭遇爭議與民眾的抵觸。關鍵在于，輕便、低成本的電動車，早成為相當一部分普通市民的出行甚至是謀生工具。對之治理，難免讓人聯(lián)想到政府部門對于社會“弱勢群體”的公共態(tài)度。若不能展現(xiàn)最大的公平性與人性溫度，治理本身就很可能形成對一部分群體“生存權利”的相對剝奪。在我看來，深圳“禁摩限電”的本質是因噎廢食。摩托車或電動車作為交通體系的一個有機組成部分，不是細分地加以管理，只是進行禁止或限制，就會產(chǎn)生許多不良后果。特別需要強調(diào)的是，簡單地禁摩限電限制了公民的自由，在接受交通管理的前提下，憲法賦予了公民自由出行的權利。這是基本一個社會價值取向，在不妨礙社會秩序的情況下，人的個性和自由應該充分地彰顯。

電動車有問題，確實需要規(guī)范，但其和普通民眾的生活需要并不只能是“對立”狀態(tài)，在兩者之間找到最佳平衡點，是城市管理者必須兌現(xiàn)的責任，也最是考驗治理水平。加強治理的同時，也要顧慮社會共性訴求，在施治策略上注重充分溝通與人文分寸，這是減緩“最嚴”執(zhí)法瞬時沖擊力的柔性“氣墊”。而這也提示著相關治理者要呼應社會對正義的復合訴求：這既包括對那些質量差、違規(guī)改裝的電動車等及其橫沖直撞亂象的依法整治，也包括執(zhí)法實踐要以裨益民生為落點。

社會治理不能陷入一種“理想幻覺”與“治理潔癖”之中?，F(xiàn)代社會，任何治理都不可避免的牽涉到公民權利的公平分配問題，一切良治都只能從平衡各方權利的角度出發(fā)，這注定了任何政策都會留有現(xiàn)實的模糊地帶。電動車治理上，嚴格標準、規(guī)范行業(yè)生產(chǎn)與民眾使用，是治理之必須與大方向，但若期望達到一種高度理想化的絕對“規(guī)范”的秩序，不僅有失“地氣”，也將陡增治理的“副作用”與“破壞性”，導向“矯枉過正”。類似的教訓，早已有“歷史經(jīng)驗”給出。就此而言，當前各地在“禁摩限電”上，務必少一些“理想幻覺”，多一點“現(xiàn)實平衡能力”。

其實現(xiàn)在摩托車、電動車真正的問題所在是監(jiān)管不到位，而政府直接采取禁止限制的方式無疑是一種懶政。對摩托車、電動車的基本管理很簡單，交通管理部門保證每輛上路車輛有合法駕照和牌照，并確保其做好了安全措施，而這也是政府交通管理的應有之義。

摩托車的管理完全可以參照汽車管理的模式，假如城市中摩托車過多，政府也可參照機動車管理模式，用搖號、牌照拍賣等方式進行對其總量加以限制；對兩輪電動車設置相關行業(yè)規(guī)范，設定某個功率值為基線，將在其之下的電動車視為助力車，按照自行車形式進行管理；將基線之上的電動車按照摩托車規(guī)則進行管理。摩托車管理問題同樣困擾著世界上其他國家和地區(qū)，但摩的、電動車在泰國、印度、越南、臺灣等地區(qū)和國家都有很好的管理。在兩輪車的管理上，他們也為我們提供了很多非常好的管理經(jīng)驗和案例。例如日本摩托車管理嚴格，推行比東京大學入學考試還難的考證制度。

電動車也不應該一棒子打死，它是節(jié)能環(huán)保的象征。電動車亂象，不是源于民眾的惡意動機，本質是快遞業(yè)急速發(fā)展需求與民眾出行訴求向非規(guī)范交通渠道的自行外溢。所以，禁摩限電，要多些對情與法的平衡，多些包容性，考慮到“癥結”背后深植于現(xiàn)實的權利糾葛，進而在平衡現(xiàn)實中拿捏好善治力道。對深圳這座開放的現(xiàn)代化都市來說，更應如此。地方在對“超標”電動車加以整治時，不能只整治末端使用者，整治“超標”電動車的成本，不宜只讓末端使用者承受，更要在事先監(jiān)管上著力，以免落得個養(yǎng)魚執(zhí)法之虞。像深圳龍華新區(qū)出臺文件，以查處普通三輪電動車每輛獎勵100元、拘留一人獎勵500元的“激勵機制”，鼓勵執(zhí)法人員多扣車、多拘人，就廣受詬病。

很多地方大氣污染已經(jīng)很嚴重，如果沒有電動車消化一部分出行，如果騎電動車的人都被趕去買汽車，城市只會更擁堵，空氣質量只會更差。所謂交通亂象，或許也要從管理科學的角度找原因。宏觀看，電商平臺的勃興勢不可擋，物流這個短板必須有人來補，互聯(lián)網(wǎng)技術對物流的改變也會塑造一個全新的行業(yè)和社會，甚至可以說，正是物流的快速增長倒逼深圳這座城市不得不騰出手來解決道路上的車流問題。深圳曾經(jīng)是改革開放的窗口，今天在新經(jīng)濟形勢下又來到一個新窗口，我希望深圳能夠再次貢獻改革的智慧，為摩托車、電動自行車的未來探出一條明路。

第三篇：2014年“深圳杯”數(shù)學建模夏令營的通知

附件

1關于舉辦2014年“深圳杯”數(shù)學建模夏令營的通知

數(shù)模競賽[2014-03]號

各賽區(qū)組委會，各高等院校，愛好數(shù)學建模的大學教師和同學們：

為了進一步促進全國數(shù)學建模活動的開展，培養(yǎng)和鍛煉學生的社會實踐能力和創(chuàng)新精神，全國大學生數(shù)學建模競賽組委會和深圳市科協(xié)決定共同舉辦2014年“深圳杯”數(shù)學建模夏令營，現(xiàn)將有關事項通知如下，請各賽區(qū)做好相應的宣傳和組織工作。

一、夏令營的時間和地點

夏令營將于2014年8月底在深圳舉行（具體報到時間、地點和注意事項另行通知）。

二、活動形式及參加人員

全國組委會將于2014年4月中旬在競賽網(wǎng)站（http://）公布夏令營數(shù)學建模問題，有興趣的學生以隊為單位參加（每隊最多三人，可以是大學生、也可以是研究生，但必須來自同一所學校），任選一題，經(jīng)過1個多月的研究，向賽區(qū)組委會提交研究論文。賽區(qū)組委會向全國組委會推薦參加夏令營的論文（每個賽區(qū)每個問題推薦一篇），全國組委會從中選擇赴深圳參加夏令營的學生和教師。在深圳夏令營期間，將評選優(yōu)秀論文并對獲獎者給予適當獎勵。

特別說明：夏令營活動不是競賽，因此在完成夏令營論文時，同學可以向教師甚至專家請教，并可以與教師甚至專家一起完成論文。

三、活動經(jīng)費的分擔

參加夏令營人員的差旅費由各賽區(qū)自行解決，夏令營期間的全部活動經(jīng)費（包括參加活動的全體人員的食宿費）由活動主辦方承擔。

四、具體時間安排

4月15日前，全國組委會網(wǎng)站公布夏令營建模問題（初步定為四個問題）。

6月16日前，各賽區(qū)將候選隊論文報全國組委會（每個問題一篇）。學生將論文提交給所在賽區(qū)組委會的時間由所在賽區(qū)組委會自行決定并通知學生。

7月1日前后，全國組委會網(wǎng)站公布正式參加深圳夏令營的名單。

全國大學生數(shù)學建模競賽組織委員會

2014年4月8日

第四篇：2014深圳杯數(shù)學建模C題 思想攻略

2014深圳杯數(shù)學建模C題 思想攻略 ?

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? 瀏覽：1844 | 更新：2014-05-07 17:19 | 標簽： 數(shù)學

2014年“深圳杯”數(shù)學建模夏令營C題 垃圾焚燒廠的經(jīng)濟補償問題“垃圾圍城”是世界性難題，在今天的中國顯得尤為突出。2012年全國城市生活垃圾清運量達到1.71億噸，比2010年增長了1300萬噸。數(shù)據(jù)顯示，目前全國三分之二以上的城市面臨“垃圾圍城”問題，垃圾堆放累計侵占土地75萬畝。因此，垃圾焚燒正逐步成為中國垃圾處理的主要手段之一。城市垃圾經(jīng)過分類處理，剔除可回收垃圾和有害垃圾后將剩余垃圾在焚燒爐中焚燒處理，既可避免垃圾填埋侵占大量的土地，又可利用垃圾焚燒產(chǎn)生的能量進行發(fā)電等獲得可觀的經(jīng)濟效益。然而，由于政府監(jiān)管不力、投資者目光短淺等多方面的原因，致使前些年各地建設的垃圾焚燒電廠在運營中出現(xiàn)了環(huán)境污染問題，給垃圾焚燒技術在我國的推廣造成了很大阻力，許多城市的新建垃圾焚燒廠選址都出現(xiàn)因居民反對而難以落地的局面。

事實上垃圾焚燒廠對環(huán)境的污染風險與建設投資規(guī)模、運行監(jiān)管力度有直接關系。小型垃圾焚燒廠由于沒有規(guī)模效應，在污染治理方面的投入也會受到影響，致使其污染物排放比較嚴重，難以達到國家新的排放標準，對環(huán)境的危害較大。尤其是目前建廠選址尤為困難，所以國內(nèi)各大城市目前均傾向于采用新型大型焚燒爐的焚燒廠取代分散的小型焚燒爐的舉措。然而大型焚燒廠又存在需要考慮垃圾運輸成本與道路建設成本等問題，因此對于不同城市來說，究竟該把大型焚燒

廠的建設規(guī)?？刂圃谑裁此?，這是一個值得研究的課題。在垃圾焚燒廠運行監(jiān)管方面，目前主要是在垃圾焚燒廠內(nèi)進行測量監(jiān)控，缺少從周邊環(huán)境視角出發(fā)的外圍動態(tài)監(jiān)控，因而難以形成為民眾所信服的全方位垃圾焚燒廠環(huán)境監(jiān)控體系。深圳市某地點計劃建立一個中型的垃圾焚燒廠，計劃處理垃圾量1950噸/天（設置三臺可處理垃圾650噸/天的焚燒爐，排煙口高度80米，每天24小時運轉）。從構建環(huán)境動態(tài)監(jiān)控體系、并根據(jù)潛在污染風險對周圍居民進行合理經(jīng)濟補償?shù)男枨蟪霭l(fā)，有關部門希望能綜合考慮垃圾焚燒廠對周圍帶來環(huán)境污染以及其他危害的多種因素（例如，焚燒爐的污染物排放量、居住點離開垃圾焚燒廠的距離、風力和風向及降雨等氣象條件、地形地貌以及建筑物的遮擋程度等等），在進行科學定量分析的基礎上，確立一套可行的垃圾焚燒廠環(huán)境影響動態(tài)監(jiān)控評估方法，并針對潛在環(huán)境風險制定出合理的經(jīng)濟補償方案。

請你在收集相關資料的基礎上考慮以下問題：

(1)假定焚燒爐的排放符合國家新的污染物排放標準（參見附件1），根據(jù)垃圾焚燒廠周邊環(huán)境設計一種環(huán)境指標監(jiān)測方法，實現(xiàn)對垃圾焚燒廠煙氣排放及相關環(huán)境影響狀況的動態(tài)監(jiān)控。以你設計的環(huán)境動態(tài)監(jiān)控體系實際監(jiān)控結果為依據(jù)，設計合理的周圍居民風險承擔經(jīng)濟補償方案。

(2)由于各種因素焚燒爐的除塵裝置（如袋式除塵器）損壞或出現(xiàn)其他故障導致污染物的排放增加，致使相關各項指標將嚴重超標（如：煙塵濃度、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二惡英類及重金屬等排放超標，附件2給出了一臺可處理垃圾350噸/天的焚燒爐正常運作時的在線排放監(jiān)測記錄）。請在考慮故障發(fā)生

概率的情況下修正你設計的監(jiān)測方法和補償方案。附件1．污染物排放新標準 顆粒物20 mg/m3（日均），30 mg/m3（時均）HCL50 mg/m3（日均），60 mg/m3（時均）SO280 mg/m3（日均），100 mg/m3（時均）NOx250 mg/m3（日均），350 mg/m3（時均）汞0.1 mg/m3 鉛1.0 mg/m3 二惡英0.1 ngTEQ/m3

附件2．可處理垃圾350噸/天的焚燒爐正常運行在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

附件3．生活垃圾焚燒污染控制標準附件4．焚燒廠選址處的風向、風速資料（一年）（焚燒廠地點為Google地圖經(jīng)緯度22.686033，114.097586）附件4中風向按照焚燒廠地點為中心分為八個方向來風給出：東、東南、南、西南、西、西北、北、東北，風速為十分鐘平均風速，單位為 米/秒。一年內(nèi)每天的雨量（若下雨）、氣溫（最高、最低）可參考深圳市氣象局網(wǎng)站資料：http:///article/QiHouYeWu/附件5．垃圾焚燒發(fā)電介紹資料

思想攻略：

模型準備

模型假設

數(shù)理統(tǒng)計、最優(yōu)化、圖論、微分方程、計算方法、神經(jīng)網(wǎng)絡、層次分析法、模糊數(shù)學

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第五篇：2012年深圳杯全國大學生數(shù)學建模夏令營

2012年“深圳杯”全國大學生數(shù)學建模夏令營

C題：3Ｄ仿真機房建模

問題背景：由于高密度計算、多任務計算的需要，越來越多的高性能數(shù)據(jù)中心或互聯(lián)網(wǎng)中心（DC、IDC）正逐漸建成。在現(xiàn)代的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，由于刀片服務器成本與性價比高，體積小而被廣泛使用。由于自身能源與冷卻條件限制，這類大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心或許每年需要花費數(shù)百萬美元，主要用于計算設備及系統(tǒng)冷卻所需的能源費用。因此有必要提高數(shù)據(jù)中心設備的能效，極大化數(shù)據(jù)中心的能源利用率及計算能力。大約在上世紀90年代后期，IBM、HP等公司首先提出綠色數(shù)據(jù)中心的概念，并受到世界各國的廣泛重視。

綠色數(shù)據(jù)中心的主要目標包括：

? 最佳PUE（數(shù)據(jù)中心基礎設施能源利用效率）實現(xiàn) ? 實現(xiàn)動態(tài)智能制冷，精確送配風系統(tǒng) ? 優(yōu)化的場地設計、電氣系統(tǒng)設計

? 支持全球領先環(huán)保節(jié)能標準LEED（美國領先能源和環(huán)境設計規(guī)范）? 實現(xiàn)最佳系統(tǒng)部署

? 區(qū)域化和模塊化設計－－高熱區(qū)和低熱區(qū)，采用不同的散熱方式，實現(xiàn)對不同負載的有效支持。對大型數(shù)據(jù)中心，模塊化設計理念。

? 整合的智能的機房監(jiān)控系統(tǒng)(動力設施,環(huán)境與IT設施,平臺統(tǒng)一)實現(xiàn)自動化管理。

綠色數(shù)據(jù)中心的設計在我國處于剛起步階段，相關的工作很少，資源缺乏。作為綠色數(shù)據(jù)中心設計的一個重要環(huán)節(jié)是利用源自服務器及環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)，刻畫數(shù)據(jù)中心的熱循環(huán)過程。機房內(nèi)熱環(huán)境分析是綠色機房設計的主要步驟之一。為了保證機房內(nèi)設備健康運行，數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)必須根據(jù)機房內(nèi)熱點的溫度（室內(nèi)最高溫度）向機房送配冷氣。而合理地給服務器分配工作任務，能夠降低機房內(nèi)熱點的溫度，達到節(jié)能目的。圖1是較典型的一類數(shù)據(jù)中心機房虛擬示意圖。

圖1 虛擬機房示意圖

該類機房采用獨立的空調(diào)通風制冷系統(tǒng)（HVAC），機房機柜的布置通常按一定的行業(yè)設計規(guī)范要求布置。相鄰機柜的出風口面對同一個通道。形成熱通道。機房內(nèi)熱氣流經(jīng)循環(huán)進入HVAC頂部，在經(jīng)過水冷系統(tǒng)冷卻后從地下冷風槽通過中孔板送入機柜進風口，形成冷通道。對于此類機房，往往由于機柜布置的不合理，以及各機柜服務器任務分配的不合理，造成機房內(nèi)局部溫度過高（形成熱點）。為了保證服務器的健康工作，通常需要HVAC降低送風溫度或加大送風量，造成耗能增加。綠色數(shù)據(jù)中心的主要任務之一就是根據(jù)機房的基礎設施狀態(tài)，按照行業(yè)規(guī)范要求合理地布置機柜，分布任務，盡量避免局部地區(qū)過熱。該問題數(shù)學上處理起來比較困難，圖2是一個測試案例，部分測試數(shù)據(jù)見附件1及附件2。供你們隊參考。

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圖2 測試機房虛擬示意圖

該測試機房高3.2米，每個機柜群長6.4米，深0.8米，高2米，由8個同樣的機柜組成，每個機柜由5個機架構成（共160個機架）。通道2與4是冷通道，空調(diào)制冷系統(tǒng)將冷氣送到冷通道，各機柜的服務器從冷通道吸入冷氣。通道1,3,5是熱通道，服務器將熱量排入熱通道，再通過排風系統(tǒng)排出，循環(huán)進入空調(diào)頂部。機柜群與側邊墻距離1.6米，兩個空調(diào)布置在冷通道的一端靠墻處。空調(diào)幾何尺寸為寬1.8米，厚度為0.9米，高度為2米?；仫L孔位于空調(diào)頂部，幾何尺寸約為0.5米乘1.4米?？照{(diào)的進風風速與溫度由機房室內(nèi)溫度與風速確定，送風溫度為送風槽出口溫度，風速不詳。可以將機房近似看作封閉系統(tǒng)（一般情況下機房門不開的的，不允許人進出）。

出風槽的寬度約為0.4米（冷通道寬度的三分之一），長度約為6.4米，孔隙率約為50%，與機柜并行排列。

你們隊需要解決的問題如下：

（1）根據(jù)附件1的數(shù)據(jù)，繪出冷、熱通道的熱分布及流場分布及室內(nèi)最高溫度位置。（2）建立描述該問題熱分布的數(shù)學模型及算法，并與測試案例進行比較。

（3）如果定義該機房的總體任務量為1，根據(jù)你的模型及附件1的流場數(shù)據(jù)，確定服務器實際任務量為0.8及0.5的最優(yōu)任務分配方案，并給出室內(nèi)最高溫度。（4）如果按照《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》（附件3）C級要求控制機房溫度，討論服務器設計任務量一定條件下，如何控制空調(diào)的送風速度或送風溫度（可以通過送風槽的出口風速與溫度來描述）。