Βελτιστοποίηση χωροθέτησης αισθητήρων ποιότητας σε δίκτυα ύδρευσης - Αναγνωστοπούλου, Ειρήνη (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2015)
Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι να αναπτύξει ένα μεθοδολογικό πλαίσιο για την βέλτιστη χωροθέτηση των αισθητήρων ποιότητας σε δίκτυα ύδρευσης, προκειμένου να ανιχνευθεί η τυχαία ή σκόπιμη εισαγωγή χημικής ουσίας στο δίκτυο. Πιο συγκεκριμένα, η μεθοδολογία αναπτύχθηκε σε περιβάλλον Matlab, μέσω του οποίου συνδέθηκε το λογισμικό προσομοίωσης δικτύων EPANET με τον πολυκριτηριακό γενετικό αλγόριθμο του Matlab. Πρώτο στάδιο ήταν η επιλογή των αντικειμενικών συναρτήσεων (objective functions), που χρησιμοποιηθήκαν στη διαδικασία της βελτιστοποίησης. Οι συναρτήσεις που επιλέχθηκαν είναι ο αναμενόμενος χρόνος και η πιθανότητα ανίχνευσης, ο αναμενόμενος όγκος νερού που καταναλώθηκε μέχρι την ανίχνευση, το πλήθος αισθητήρων και μία δεύτερη προσέγγιση του χρόνου ανίχνευσης. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκαν σενάρια έγχυσης χημικής ουσίας στο δίκτυο, τα οποία καλύπτουν κάθε πιθανό χρονικό διάστημα για την εισαγωγή της μέσα στο χρόνο προσομοίωσης (π.χ. 48 h) και κάθε κόμβο του δικτύου. Επόμενο στάδιο ήταν η υδραυλική προσομοίωση και η προσομοίωση ποιότητας νερού τριών δικτύων μέσω του EPANET για τα σενάρια που επιλέχθηκαν, τα αποτελέσματα των οποίων χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των αντικειμενικών συναρτήσεων. Στο επόμενο στάδιο, εφαρμόστηκε ο γενετικός αλγόριθμος του Matlab θεωρώντας τρία σενάρια για κάθε δίκτυο με διαφορετικό αριθμό αισθητήρων και προέκυψαν τα μέτωπα Pareto ή οι βέλτιστες επιφάνειες για κάθε σενάριο. Τέλος, πραγματοποιήθηκε η διαδικασία της επαλήθευσης με στόχο την εκτίμηση της απόδοσης των λύσεων που προέκυψαν από τη βελτιστοποίηση σε άλλα τυχαία σενάρια επίθεσης στο δίκτυο. Τόσο η διαδικασία της επαλήθευσης όσο και η σύγκριση των αποτελεσμάτων για το Δίκτυο 1 με τα αποτελέσματα των μελετών του BWSN αποδεικνύουν ότι η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε οδηγεί σε αξιόπιστα δίκτυα αισθητήρων, που ανταποκρίνονται πολύ καλά σε ποικίλα σενάρια επίθεσης, επιτυγχάνοντας ικανοποιητικές τιμές για όλα τα κριτήρια που λήφθηκαν υπόψη, όπως ο χρόνος και η πιθανότητα ανίχνευσης.