Đồ án xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết đinh DSPES

 Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD i  MỤC LỤC . i DANH MỤC BẢNG . iv DANH MỤC HÌNH VẼ . v Chương 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề ………………………………………………………………….1 1.2. Mục tiêu đề tài 1 1.3. Bố cục đồ án . 2 Chương 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG . 3 2.1. Mô hình quyết định 3 2.1.1. Mô hình đa tầng, đa lớp. . 3 2.1.2. Tính chất đa mục tiêu 7 2.2 Phương pháp giải bài toán tối ưu tĩnh . 8 2.2.1. Bài toán tối ưu tĩnh trong phân chia tài nguyên 8 2.2.2. Bài toán tối ưu tĩnh đa mục tiêu . 10 2.3. Giải quyết bài toán động đa mục tiêu 15 2.3.1. Bài toán tối ưu động trong lập kế hoạch dài hạn 15 2.3.2. Giải bài toán tối ưu động đa mục tiêu . 16 2.3.3 Tích hợp kỹ thuật Fuzzy để giải bài toán tối ưu động với thông tin mờ………………………………………………………………………… 19 2.3.5. Kết luận . 23 Chương 3. KỸ THUẬT LẬP TRÌNH DSPES 24 3.1. Cơ sở kỹ thuật xây dựng phần mềm . 24 3.1.1. Mô hình xây dựng phần mềm . 25 3.1.2. Ngôn ngữ hợp nhất UML 25 3.1.3. Ngôn ngữ lập trình 26 3.1.4. Cơ sở dữ liệu . 26 3.1.5. Kỹ thuật multilanguage . 26  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD ii 3.1.6. Kỹ thuật MultiThread . 26 3.2 Xây dựng phần mềm . 26 3.2.1 Đặc tả và phân tích yêu cầu bài toán . 27 3.2.2 Use Case 29 3.2.3 Class . 32 3.2.4 Thiết kế Database . 35 3.2.5 Đánh giá . 37 3.3. Vấn đề đồ án cần giải quyết . 37 3.4. Kết luận ………………………………………………………………… 37 Chương 4. NHỮNG SỬA ĐỔI BỔ SUNG . 38 4.1. Ánh xạ kết quả 38 4.1.1. Tại sao phải ánh xạ kết quả? . 38 4.1.2. Những khó khăn trong việc ánh xạ . 39 4.1.3. Phương hướng giải quyết và cài đặt . 40 4.2. Tool lựa chọn 46 4.2.1. Ra quyết định trong hoàn cảnh chắc chắn. 46 4.2.2. Ra quyết định trong hoàn cảnh không chắc chắn . 47 4.2.3. Cài đặt . 49 4.3.4. Kết quả 50 4.3. Kết luận ………………………………………………………………… 51 Chương 5. NÂNG CẤP . 52 5.1. Đặt vấn đề ……………………………………………………………… 52 5.2. Phương pháp giải 52 5.3. Thiết kế và cài đặt 53 5.4. Kết quả ………………………………………………………………… .57 5.5. Kết luận ………………………………………………………………… 59 Chương 6. KIỂM THỬ CHƯƠNG TRÌNH 60 6.1. Giới thiệu bài toán kiểm thử . 60 6.1.1 Dự án thực tế 60  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD iii 6.1.2. Số liệu đầu vào 60 6.1.3. Công nghệ và các phương án cung cấp năng lượng . 61 6.1.4. Đồ thị của các hệ thống con 62 6.2. Giới thiệu các giao diện chính của chương trình 63 6.3. Kết luận ………………………………………………………………… 66 Chương 7. KẾT LUẬN . 67 7.1. Các kết quả đạt được 67 7.2. Hướng phát triển . 68 7.3. Ứng dụng ……………………………………………………………… .68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD iv  STT Tên bảng Trang 1 2.1 Mục tiêu của bài toán phân bố năng lượng 8 2 2.2 Bảng quyết định 15 3 2.3 Mô tả quá trình thực hiện theo pareto 19 4 4.1 Ma trận đánh giá với  mục tiêu 50 5 6.1 Công nghệ và các phương án cung cấp năng lượng 65  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD v  STT Tên hình Trang 1 Hình 2.1: Mô hình ra quyết định của bài toán quy hoạch năng lượng 4 2 Hình 2.2: Mô hình cung cấp năng lượng 6 3 Hình 2.3: Mô hình định lượng của bài toán tối ưu động 6 4 Hình 2.4: Mô hình định lượng của bài toán tối ưu tĩnh 7 5 Hình 2.5: Hàm liên thuộc của một điều kiện biên Fuzzy 13 6 Hình 2.6: Lời giải của bài toán tối ưu tĩnh đa mục tiêu bằng phương pháp Fuzzy 16 7 Hình 2.7: Tập hợp Pareto trong R 2 18 8 Hình 2.8: Đồ thị tổng với các vecto giá trị 19 9 Hình 2.9: Biểu diễn tổng của hai số mờ 22 10 Hình 2.10: So sánh số Fuzzy dạng tam giác theo phương pháp của CHEN 24 11 Hình 3.1: Mô hình lặp tăng dần 28 12 Hình 3.2: Nhóm UC thao tác dữ liệu 33 13 Hình 3.3: Nhóm UC giải bài toán 33 14 Hình 3.4: Nhóm UC kết quả 34 15 Hình 3.5: Nhóm UC trợ giúp 34 16 Hình 3.6: Mô hình thiết kế tổng thể các lớp 36 17 Hình 3.7: Đặc điểm thiết kế chung của các lớp 37 18 Hình 3.8: Quan hệ giữa các bảng trong cơ sở dữ liệu 38 19 Hình 4.1: Mô hình ra quyết định 41 20 Hình 4.2: Cấu trúc bảng MTemporaryForQ 42 21 Hình 4.3: Cấu trúc bảng MtemporaryForX 42 22 Hình 4.4: Bảng TableResult 43 23 Hình 4.5: Bảng TableResult1 43  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD vi 24 Hình 4.6: Quan hệ giữa các lớp cài đặt nhiệm vụ tối ưu tĩnh đa mục tiêu và các lớp khác trong hệ thống 44 25 Hình 4.7: Tiến trình xử lí trong hàm Solve() của lớp DDPPDistance 45 26 Hình 4.8: Tiến trình xử lí một giai đoạn trong lớp DDPPDistance 46 27 Hình 4.9: Tiến trình giải trong phương thức SolveDistance() của lớp DDPPDistance 47 28 Hình 4.10: Quan hệ giữa các lớp trong xử lí ánh xạ 48 29 Hình 4.11: Form hiển thị kết quả trong ánh xạ mờ 49 30 Hình 4.12: Mô hình tool lựa chọn 53 31 Hình 4.13: Giao diện tool lựa chọn 54 32 Hình 4.14: Form hiển thị kết quả trong phần ánh xạ không mờ 54 33 Hình 5.1: Phương pháp minmax với các hệ số ưu tiên khác nhau 57 34 Hình 5.2: Quan hệ với các đối tượng khác của đối tượng SimplexF 59 35 Hình 5.3: Biều đồ trình tự giải bài toán tối ưu tĩnh đa mục tiêu 60 36 Hình 5.4: Quan hệ giữa lớp CDDPPWeight với các lớp khác 61 37 Hình 5.5: Cấu trúc bảng weight 62 38 Hình 5.6: Form nhập trọng số cho các mục tiêu 62 39 Hình 5.7: Kết quả ánh xạ khi giải bài toán bằng trọng số 63 40 Hình 6.1: Đồ thị của các hệ thống con 68 41 Hình 6.2 : Giao diện chính của chương trình 69 42 Hình 6.3: Các chức năng trong menu chính 69 43 Hình 6.4 : Thông tin chung của bài toán 70 44 Hình 6.5: Nhập và chỉnh sửa năng lượng tiêu dùng 70 45 Hình 6.6: Giao diện nhập đồ thị của chương trình 71 46 Hình 6.7: Form lựa chọn lời giải trong hoàn cảnh không chắc chắn 71 47 Hình 6.8: Form lựa chọn lời giải trong hoàn cảnh chắc chắn 72 48 Hình 6.9: Form lựa chọn ngôn ngữ hiển thị 72  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD 1     Trong điều kiện nền kinh tế cũng như đời sống xã hội đang có sự phát triển nhanh chóng, bài toán lập kế hoạch dài hạn việc phân bố năng lượng cho một khu vực là một bài toán rất thực tế. Nhiều công trình nghiên cứu đã đi sâu vào các vấn đề cung cấp năng lượng và thu được những thành công đáng kể. Một trong những công trình nghiên cứu mang tính ứng dụng cao là hệ thống hệ trợ giúp quyết định “Decision Support System for Planning of Energy Supply” (DSPES), luận án tiến sỹ của tiến sỹ Phạm Thiếu Nga ra đời năm 1999. Đây là một hệ trợ giúp quyết định trong quá trình kế hoạch hóa tổng thể việc phân bố năng lượng của khu vực. DSPES có tính ứng dụng cao do đã được kiểm thử qua các số liệu thực tế trên 2 thành phố của Đức. Dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Thiếu Nga – tác giả đề tài DSPES nhóm DSS(K46 – CNTT – ĐHXD) đã tiến hành tìm hiểu hệ thống hệ TGQĐ để phát triển hệ thống DSPES phiên bản 2.0 và phiên bản 2.1. Hai phiên bản này được phát triển nhằm đáp ứng các đòi hỏi mới của sự phát triển công nghệ và đã đạt được những kết quả nhất định, tuy vẫn còn những hạn chế, tồn tại. Trong đồ án này, em đã khắc phục một số vấn đề còn tồn tại ở các phiên bản trước và tiến hành nâng cấp, xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES. !"#$%& '$ Đề tài phải đạt được các yêu cầu sau: a) Tìm hiểu hệ thống, tìm hiểu phương pháp xây dựng DSPES: ‘ Tìm hiểu mô hình ra quyết định. ‘ Phương pháp giải bài toán tối ưu tĩnh. ‘ Phương pháp giải bài toán tối ưu động ‘ Phương pháp giải bài toán tối ưu đa mục tiêu. ‘ Kỹ thuật Fuzzy và các phương pháp tích hợp kỹ thuật Fuzzy vào bài toán tối ưu tĩnh và động. b) Kỹ thuật lập trình DSPES: ‘ Tìm hiểu quy trình xây dựng mô hình phần mềm, ngôn ngữ đặc tả thiết kế. ‘ Cơ sở kỹ thuật xây dựng phần mềm.  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD 2 ‘ Đặc tả và phân tích yêu cầu bài toán. ‘ Nghiên cứu tài liệu về thiết kế và cài đặt phần mềm DSPES. c) Bổ sung hoàn thiện bộ chương trình DSPES2.1 d) Nâng cấp phiên bản mới DSPES2.2. e) Kiểm thử : Kiểm thử phần mềm bằng dữ thực tế do Viện Kỹ thuật hệ thống trường đại học Kỹ thuật Tổng hợp ILMENAU cung cấp. ()#"#*+  Chương 1 Trình bày lý do chọn đề tài, nêu khái quát đề tài và ý nghĩa của nó. Chương 2 Trình bày tóm tắt hệ thống bài toán, những vấn đề đã được giải quyết và đưa ra vấn đề cần giải quyết. Chương 3 Kỹ thuật lập trình DSPES, quá trình cài đặt phần mềm đã được thực hiện. Nêu ra vấn đề đồ án cần giải quyết. Chương 4 Chỉnh sửa, hoàn thiện phần mềm, nêu ra các vấn đề cần được hoàn thiện, các khó khăn gặp phải và đề xuất hướng giải quyết Tiến hành cài đặt. Chương 5 Nâng cấp phần mềm, nêu ra phương pháp trọng số. Phương pháp luận, ý nghĩa của phương pháp với thực tế. Thiết kế và tiến hành cài đặt. Chương 6 Giới thiệu chương trình và kiểm thử. Chương 7. Kết luận, nhắc lại nhiệm vụ của đồ án, từ đó đưa ra những kết quả đạt được, nêu hướng phát triển tiếp theo. Phụ lục: Hướng dẫn sử dụng phần mềm, tài liệu thiết kế chi tiết chương trình (quyển riêng)  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD 3 !,-,.,//.0  Một hệ trợ giúp quyết định (Decision Support System ‘ DSS) thường được hiểu là một hệ thống phần mềm “trợ giúp các giai đoạn sáng tạo trong quá trình lập kế hoạch và gắn bó tương tác với sự hiểu biết của người dùng” nhằm nâng cao hiệu quả quá trình ra quyết định đối với một vấn đề nào đó. Cùng với sự phát triển kinh tế, nâng cao chất lượng của cuộc sống, năng lượng đóng một vai trò hết sức quan trọng. Từ những năm 80, việc sử dụng năng lượng của cộng đồng sao cho có hiệu quả và ít ô nhiễm môi trường đã trở thành vấn đề được rất nhiều quốc gia quan tâm tới. 1231 (Decision Support System for Planning of Energy Supply) là một hệ trợ giúp quyết định quá trình kế hoạch hóa tổng thể việc phân bố năng lượng của khu vực. Bên cạnh các đặc điểm chung của một hệ trợ giúp quyết định, DSPES còn có những đặc điểm riêng của một hệ trợ giúp quyết định trong phân hoạch năng lượng. Cũng giống như một bài toán hệ TGQĐ, bài toán trợ giúp việc phân bố năng lượng cũng được bắt đầu bằng việc tìm hiểu bài toán để xác định các mục tiêu, tập hợp được dữ liệu, định hình bài toán và xác định được các thủ tục tìm và duyệt '$4+ Lập kế hoạch dài hạn việc cung cấp năng lượng đáp ứng các loại nhu cầu của một khu vực liên tục phát triển trong phạm vi giới hạn của một số tài nguyên hạn chế với giá thành thấp nhất, tiết kiệm nguyên liệu nhất mà vẫn đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Sau đây là phần trình bày về mô hình quyết định và phương pháp giải bài toán trên !567&89: !56;<=;>?@[5]. Mô hình ra quyết định của bài toán được biểu diễn ở Hình 2.1. Đó là một mô hình đa tầng đa lớp:  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD 4 Hình 2.1: Mô hình ra quyết định của bài toán hoạch định năng lượng ;<: Bài toán phân chia tài nguyên tối ưu này có thể được chia làm 2 tầng: • .<A% là tầng chiến lược, xác định đường đi tối ưu qua nhiều giai đoạn. • .<B?$ thực hiện việc phân chia tối ưu nguồn tài nguyên mà vẫn đảm bảo đáp ứng nhu cầu năng lượng của từng hệ thống con. ;>?@: Tầng dưới gồm hai lớp: • ?@B?$là các đơn vị quyết định cục bộ, có nhiệm vụ tối ưu cục bộ các hệ thống con. • ?@A% là bộ điều phối. Các hệ thống con có thể có những mối quan hệ trực tiếp (vào, ra) hoặc gián tiếp thông qua bộ điều phối. Trong DSPES chỉ quan tâm đến mối quan hệ gián tiếp thông qua lượng tài nguyên hạn chế. .  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết định DSPES  K47CNTTĐHXD 3 !,-,.,//.0  Một hệ trợ giúp quyết định. trình xây dựng mô hình phần mềm, ngôn ngữ đặc tả thiết kế. ‘ Cơ sở kỹ thuật xây dựng phần mềm.  Xây dựng phiên bản mới của hệ trợ giúp quyết