城市生活垃预测及管理模型.doc

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1、城市生活垃圾预测及管理模型摘要本文讨论了徐州市未来十年生活垃圾产量的预测和垃圾收运问题。针对问题一，运用灰色预测思想建立徐州市年垃圾产量的多元线性回归模型。此问分三步进行：第一，根据所查的1999-2007年影响徐州市垃圾产量变化的五个因素，分别建立模型，并解得其时间响应序列表达式，以此预测出未来十年影响徐州市生活垃圾产量变化的各因素值；第二，根据1999-2007年徐州市的垃圾产量数据及影响垃圾产量变化的因素，运用MATLAB回归解得徐州市年垃圾产量的多元线性回归模型；第三步，将所预测的徐州市未来十年影响城市生活垃圾变化

2、的因素代入回归模型，预测出未来十年徐州市城市生活垃圾产量。由预测结果来看，徐州市未来十年城市生活垃圾产量呈逐年上涨趋势，用MATLAB计算回归模型的统计量并作残差图知，模型的准确性达90.5%且拟合程度良好，实用性较高。针对问题二，运用贪心算法建立垃圾收集车收运垃圾的优化模型。为使行车里程最短，垃圾收集车早上八点从车库出发驶向离车库最近的垃圾收集点，在该垃圾点收集完垃圾后驶向离此垃圾收集点最近的收集点，以此类推，直到所收集垃圾达到垃圾收集车的最大负载量后驶向中转站卸载垃圾，卸载完之后又驶向离中转站最近的收集点（没有垃圾的收

3、集点除外）收集垃圾，如此循环，直到所有手机点的垃圾收集完，垃圾车返回车库，运用MATLAB根据附录一表1所给数据设计程序，运行得当车库每天早上派出11辆垃圾车时，垃圾收集点的垃圾可一次性收集完，所有垃圾车不必从中转站重新返回垃圾收集点手机垃圾，而是直接返回车库，具体路径见图。此过程所花费总时间为2.52小时，所行驶总路程为2576792feet。关键词灰色预测；多元线性回归模型；模型；贪心算法；优化模型一、问题重述城市生活垃圾的产生对人类生活存在着极大的威胁，其产生受多方面影响，包括地理位置、人口、经济发展水平（生产总值）

4、、居民收入以及消费水平、居民家庭能源结构等等。城市生活垃圾的管理包括计划、组织、行政、金融、法律和工程等多方面，并涉及到城市生活垃圾收集、运输和处置。在处置之前，需要环卫部门对其进行收集与运输，即垃圾的收运。在求解问题时，都要求建立模型、对模型进行求解，并对模型的实用性和准确性进行分析。在垃圾的收运过程中，要求辆垃圾收集车从车库出发，在遍历个垃圾收集点、将每个垃圾收集点的垃圾收集完的基础上使行车里程尽可能小，或者行车时间尽可能短，除此之外，垃圾收集车只能在在垃圾收集点的工作区间内手机垃圾。问题一：查阅有关城市垃圾产量即影响

5、垃圾产量的因素，预测此城市中短期内的垃圾产量变化，并分析模型的准确性和实用性。问题二：在收运过程中已知下述（1）（2）（3）（4）等条件下，安排垃圾收运车的收运路线，使垃圾收运车的行车里程尽可能少，或者垃圾收运时间尽可能短：（1）车库和收集点、收集点与中转站、中转站与车库的距离；（2）各收集点每天的垃圾产量；（3）每辆垃圾收运车的最大载荷；（4）垃圾收集点、车库、中转站的工作区间[a,b]；建立以上规划的数学模型，并根据所给的数据（见附录一）对模型进行求解，对模型的实用性，准确性进行分析。二、问题分析对问题一，首先这是一个

6、灰箱问题。徐州市中短期内城市生活垃圾产量及影响城市生活垃圾变化的因素是未知的，而1999-2007年城市生活垃圾产量及影响城市生活垃圾的因素可查阅得到，因此将采用灰色预测法预测未来十年影响徐州市生活垃圾产量的因素；其次，此问题的讨论对象为中短期内徐州市生活垃圾产量，而其生活垃圾产量受地理位置、人口、经济发展水平（生产总值）、居民收入以及消费水平、居民家庭能源结构等共同影响，因此将建立徐州市生活垃圾产量的多元线性回归模型，并通过MATLAB回归求解；最后，需将预测所得未来十年影响徐州市生活垃圾产量变化的因素代入回归模型，预测

7、未来十年徐州市的垃圾产量变化。对比1999-2007年徐州市生活垃圾产量的预测值与真实值，求相对误差，参照精度检验等级表即得精度等级。对问题二，若要尽可能使垃圾收集车总的整体行车里程最短，则垃圾收集车在任何几个垃圾收集点的行车里程也要尽可能最短，因此将根据此思想运用贪心算法建立垃圾收运的优化模型，使垃圾收集车每次都驶向最近的垃圾收集点，最后只需用MATLAB设计程序画出垃圾车行驶路径并求出最短时间和路程。三、模型假设1.忽略除题目所给影响因素外其他因素对生活垃圾产量的影响；2.对徐州市来说，地理位置不随时间发生变化，因此垃

8、圾生产量不受地理位置的影响；2.假设每辆垃圾收集车在装载过程中均能发挥其最大装载能力；3.忽略垃圾收集车在运输过程中拐弯的时间，以保证每辆车每天可以达到最大作业时间；4.假设垃圾收集车在运输过程中不会出现抛锚等耽误运输的意外事故；5.假设垃圾收集车在垃圾收集点的停留时间为附录一所给时间，不多滞留，也不提