近年来公共自行车系统作为城市公共交通的一种,以其环保,便捷,经济等优点流行于各大城市,也因此成为了研究热点。由于用户体力的限制,公共自行车系统尚且停留于提供短途出行和“解决最后一公里”服务。现有的研究工作大多关注用户的出行优化与资源分配问题,尚且缺乏公共自行车系统的功能优化研究。近年来,杭州市尝试为公共自行车系统的用户提供助力服务,使用可充电电池为公共自行车提供动力,以达到节省人力,扩大用户出行范围的目的。用户可前往配备电池的能源站点租赁电池,将其插入公共自行车实现中长途骑行。能源站点将部署机柜,可存放一定数量的电池并为之充电,从而为用户提供电池租赁服务。由于预算有限,如何确定能源站点的部署位置以及需要部署的站点数量是本文所需要解决的问题。为了在城市中合理的部署能源站点给公共自行车系统用户提供助力服务,本文以物联网中的传感网优化理论,图论与运筹学理论为研究工具,将能源站点的部署问题进行形式化,并设计基于传感网优化和城市voronoi图的能源站点部署方案。本文的研究内容及创新点包括以下几方面:(1)本文首先对杭州公共自行车系统的运营数据进行分析,引入两个站点属性:用户访问频率和资源平衡偏差系数。接着,本文采用了基于空间密度的站点属性聚类算法挑选出属性良好的公共自行车站点。(2)本文提出基于传感网优化的能源站点部署方案。在不同的服务质量模型定义下,能源站点部署问题可分别映射为集合覆盖问题和传感器选择问题,该问题可被理论证明为NP-hard。为解决此问题,本文设计了贪心站点覆盖算法与分布式站点选择算法分别解决形式化后的集合覆盖问题和传感器选择问题,并对算法的时间与空间复杂度进行了理论分析。实验结果表明,本方案在现实城市中的部署具备可行性和有效性。在不同的实验参数设置下,该方案所达覆盖率,所需部署费用等指标均优于随机部署策略。(3)为了使能源站点部署方案更为符合现实的交通场景,本文进一步提出了基于城市voronoi图的能源站点部署方案。基于杭州市的地图数据,首先构建城市voronoi图,接着设计了服务质量模型,并对能源站点的部署问题进行形式化,最后提出基于遗传的能源站点搜索算法解决该问题,确定了能源站点的部署位置和数量,并对该算法的时间与空间复杂度进行了理论分析。实验分析了在不同参数设置下,该方案所需部署费用,算法运行时间等指标的变化情况。实验结果表明,本方案在现实的城市中部署具备可行性和有效性。综上所述,为了解决城市公共自行车的能源站点部署问题,本文分别提出了基于传感网优化和城市voronoi图的能源站点部署方案。所设计的能源部署方案可行且有效,并在若干重要指标上表现良好。本文的研究内容具有较强的实际应用价值,是未来值得探索的方向之一。