多灾害点应急资源调度研究与实现

针对多灾害点、多点出救、多目标应急调度问题,建立一种以时间最短、成本最低为目标的数学模型。考虑到调度过程中各灾害点对资源的竞争,提出利用表上作业算法对该模型进行优化求解,实现了在整体的优化方案中时间和成本总体消耗最少。提出的方法简单、实用、易用,并成功应用在省级应急管理信息示范平台上。最后,通过一个实例验证该方法的有效性。     

多资源组合多目标应急调度问题的研究

针对多物资多点出救多目标应急调度问题的特点,本文建立了一种以时间最短、成本最小为目标的数学模型,应用模糊理想点法作为多目标模糊判决的求解算法,把多目标决策问题转化为单目标规划问题进行求解.方法简单、实用、易用,并成功应用在省级应急管理信息示范平台上.     

基于多维大数据预测的应急灾备统筹救助系统研究

应急灾备统筹救助系统是基于应急管理部门的多维度大数据汇总、协同分析、快速决策的统筹规划管理平台。在面对地震和次生灾害等突发灾情时，通过大数据分析统计，进行救灾物资调配、人员工作协调、应急事件判断，并根据救灾物资需求的紧急程度及运输目标的最短路径分析，计算最高效的物资配送方法，提高运能及运输效率。通过NER模型，提取汇报信息关键字，迅速判断事件紧急程度，方便快速做出应急响应。该系统通过前后端分离的分布式架构，可以快速融合各行业数据，利用扩展算法接口，对各地区不同灾情进行预测和统计分析。     

基于变精度粗糙集的应急调度模型

以应急调度为背景,为了提高不同精度下的不确定信息处理能力,研究了变精度应急调度问题.针对多物资、多出救点、多受灾点和时变供求约束等特点,构建了应急时间最短、成本最少的多目标应急调度模型.证明了应急响应总时间的取值范围,以此推导出模型中运输时间与运费的取值范围.在上述定理证明前提下,设计了粒子群优化算法对该模型进行求解,并将其最优目标函数值与随机模式下最优目标函数值进行对比,显现出本文所提模型与设计算法的有效性.     

海上伤病员后送通道系统的计算机仿真

通过仿真研究海上伤病员后送通道系统的运作过程,对通道环节匹配和整体优化提供决策支持。以排队网络为理论基础,运用固定时间增量方法控制后送通道的运作过程,模拟伤员产生、后送及治疗等模型。软件以参数设置、数据文件生成、过程模拟、结果分析和显示输出模块按流程走向相互联系,完成仿真的总体功能。提供伤病员后送的海上通道运输仿真实验平台,化解各目标之间的矛盾,达到通道运行秩序良好的效果。     

基于非支配排序差异演化的应急资源多目标分配算法

应急资源分配（Emergency resource allocation,ERA）是灾害应急管理中的核心环节,主要研究如何高效合理地把各储备点的应急救援物资分配给各发放点.然而,在大规模突发灾害发生后,每个发放点极可能会同时向多个储备点请求多种救援物资,从而带来潜在的应急资源冲突.为此,本文首先构建了考虑应急资源冲突消解的多储备点、多发放点、多种救援物资的应急资源多目标优化模型,并提出了一种基于非支配排序差异演化和编码修正机制的应急资源多目标分配算法.对比实验结果表明,该算法在大规模样本下能够从全局角度同时给出多个发放点的应急资源分配方案,有效实现多个储备点同时为多个发放点协同配备应急资源,而且不会产生任何应急资源冲突,为解决应急资源受限情况下的大规模应急资源分配问题提供了一个有益的尝试.     

考虑效率和公平的跨区域协同应急救援路径选择

面对灾害波及多个不同区域,构造相对剥夺成本来度量各受灾点处伤员遭遇痛苦的差异性,研究带有时间窗限制、考虑灾害救援差异的跨区域伤员协同救援问题.以救援总耗时最短、绝对和相对剥夺总成本最低为多个决策目标,构建兼顾效率和公平的跨区域协同应急救援路径选择模型.应用蚁群算法实施算例仿真求解,并将各区域独自应急的不协同情形与基于距...     

震后初期应急物资配送LRP中的干扰管理研究

研究震后初期应急物资配送定位-路径问题（LRP）中的干扰事件实时决策方法,综合考虑灾区路网损毁情况、需求点的模糊需求量与时间窗限制、多方式配送等因素,以应急物资总配送时间最短构建了震后应急物流LRP的优化模型,并结合行为科学中对人的行为感知的研究方法从灾区需求点、应急决策部门、应急物流执行者三个方面分析干扰事件对应急物流系统的扰动,在此基础上以系统扰动最小为目标构建一个字典序的干扰管理模型。最后,根据模型特点设计干扰事件处理策略与混合蚁群算法予以求解。算例结果表明,该方法比全局重优化方法和局部重优化方法更加合理有效。     

城市应急救援物资运输分配模型的构建与求解

应急物资运输问题属于多目标规划问题,它集成了多货物、多起点、多种运输方式、没有固定起止点等特殊性质的物流运输问题。本文使用多目标规划方法构造了一个在实际情况下使用的救援物资运输分配模型,该模型具有三个目标:应急物资运输的总成本最低、运输时间最短,实现最大满意度和公平性,该模型的前两个目标是追求效率,而第三个目标是追求公...     

基于GIS的灾害应急管理系统的数据集成研究

常用的关系数据库缺乏直接管理空间数据的成熟通用方案。借助于空间数据库引擎(SDE)技术,扩展关系数据库功能,使关系数据库成为业务数据和空间数据的统一存储管理平台,并在此基础上建立基于Geodatabase模型的灾害应急管理系统数据库,对系统数据整体结构进行研究设计,解决了空间数据和业务数据的关联问题,实现灾害应急管理系统空间数据和业务数据的无缝集成和一体化存储。该方法已在省级应急管理信息示范平台上成功应用。     

一种基于SPH方法的人员疏散混合模型及模拟

为减少室内火灾环境下人员伤亡,研究了人员疏散计算机模拟问题.将人员运动视为一种流体运动,利用流体力学原理,构建一种新的人员疏散混合模型,并在其中引入了一种从众模式.同时,采用光滑粒子流体动力学方法对模型离散化,从而减少了计算量.不同工况下进行的疏散模拟实验表明,所提出的模型及算法能够较准确地模拟出实际疏散的现象.     

基于地面场粒子群优化算法的高密度人群应急疏散建模

针对非常规突发事件环境下高密度人群的拥挤管理和快速疏散问题,提出一种由感知层、传输层、计算层和应用层构成的多层结构人群疏散信息物理系统（E-CPS）体系框架。在E-CPS体系框架计算层中将静态地面场（FF）建模规则引入经典粒子群优化（PSO）模型,提出地面场PSO （FF-PSO）人群疏散模型,该模型同时具备静态场规则简单、计算快和PSO模型快速搜索、快速收敛的优点。此外,FF-PSO模型中构建了一种新的适应度函数,实现了疏散策略的动态选择,并通过数值仿真及实例仿真验证了FF-PSO模型在拥挤管理中的可行性和有效性。国家会展中心（上海）的实例仿真结果表明,考虑拥堵管理比仅考虑距离最短平均每分钟可多疏散66人,疏散时间节省19 min,疏散效率提升13.4%。     

贪心选择在地铁站内行人疏散中的应用

大型室内场所空间布局较为复杂(如地铁站), 人群的高密度聚集往往存在一些潜在的风险. 本文在分析国内外人群快速疏散研究现状的基础上, 提出了一种基于贪心选择的行人疏散方法. 该方法以地铁站内复杂场景作为研究背景: 首先, 针对地铁站内的行人的行动轨迹难以获取问题, 本文利用地铁站内行人真实出站数据, 基于元胞自动机, 构建了行人疏散轨迹半仿真模型, 并利用实际流量数据优化该半仿真模型; 其次, 基于该轨迹模型, 为了满足高动态场景中的实时性, 采用复杂度较低的贪心选择策略分配最优疏散出口; 最后, 以杭州武林广场地铁站为例, 使用真实出站数据设计对比实验, 验证行人轨迹模型的有效性以及出口分配方法的性能. 结果表明, 本文所提出的行人轨迹模型能够较好的模拟行人的轨迹, 仿真中各出口疏散人数同真实出站数据拟合程度的可决系数R2达到了0.67. 相较于最短路径和最短时间出口分配方法, 本文所提出的方法在整体疏散效率上分别提高了27.2%和16.5%.     

基于遗传算法的多目标电梯紧急疏散问题

(超)高层建筑高度的增加,使得人们仅通过楼梯间疏散的时间显著增加.电梯技术的提高使得在发生突发事件时使用电梯辅助疏散技术成为可能,这样可以极大提高建筑中人员疏散效率和安全性.仅考虑疏散时间最短的单电梯紧急疏散调度问题(Single Elevator Scheduling for Emergency Evacuation,S-ESEE)已经被证明是NP难问题,但模型中未考虑电梯数量的限制.本文提出一种最小化疏散时间和往返次数的多目标模型,并采用遗传算法计算避免陷入局部最优解,并且为节省运算时间将人群数量、电梯停靠损失等固定值单独计算,通过增加电梯停靠约束降低算法时间复杂度.通过数值分析结果表明:在楼层数较少时,两种算法差别不大;但随着疏散楼层数量的增加,本文算法可以获得更优解.     

建筑物火灾中的人群疏散研究

建筑物火灾是我国频发的安全事故,所以应研究建筑物火灾人群安全疏散问题。由于在建筑物火灾中,人群疏散时出现拥堵,存在不安全因素,造成人员伤亡。针对在现有的研究中未考虑人员行为的影响,提出了智能体(Agent)的人群行为建模技术在建筑物火灾中的人群疏散仿真中的应用方法。仿真结果显示基于Agent的行为模型可以仿真出人员特性及决策过程对人群疏散的影响,弥补现有的人群疏散模型的不足。仿真结果证明,Agent的行为建模技术具有仿真火灾全过程中人员疏散行为的功能,适用于建筑物火灾中的人群优化疏散策略。     

A network flow approach to a city emergency evacuation planning

Two network flow methods are presented in this paper to optimize a city emergency evacuation plan. The problem is to assign each resident of the city to one of the places of refuge (PR) in preparation for major disasters. We model the city as an undirected graph, and by solving a shortest path problem on this graph, we obtain the shortest evacuation plan. The second model takes the capacity limit on each PR explicitly into account. The problem can then be transformed into a minimal cost flow problem on a slightly modified graph. We can evaluate the efficiency of the current city evacuation plan by comparing this against the optimal solutions of the above stated problems. Also, various pieces of information obtainable from these solutions can be utilized in evaluating the current evacuation policy. In addition, sensitivity analysis can be performed to answer various what-if questions     

一种用于大型建筑火灾中的应急疏散算法

大型建筑发生火灾后,在现场情况比较复杂的情况下,尽快选择一条既安全、疏散时间又短的疏散路线,是室内人员安全快速的撤离的重要保障。本文在最短路径算法的基础上,提出了一种有效的有计划的应急疏散算法。此算法能有效的缩短总疏散时间,并且综合考虑到实际人流密度以及不同的通道环境对疏散路径的影响,更好地符合应急疏散的实际需求。     

结合最短路径改进的社会力人群疏散仿真模型

社会力模型广泛应用于人群疏散仿真,针对该模型在仿真过程中存在行人停滞不前、无法通过非凸边形障碍物和疏散路径与行人实际选择的路径不相符等问题,提出了一种社会力改进模型。该模型基于场景中的障碍物生成路径节点,利用这些节点生成无向图,同时考虑了节点的安全系数和拥挤系数对节点通行性的影响生成最短疏散路径。通过改进后的社会力模型进行了多种场景的仿真实验,实验结果显示行人在复杂障碍物场景中能有效绕过障碍物,生成合理的疏散路径,表明该模型有效改善社会力模型,使人群疏散仿真更加真实。     

基于元胞自动机模型的人员疏散仿真研究

公共安全是经济发展和社会稳定的基础。近年来由于火灾、地震、恐怖活动等突发因素诱发的公共场所人员安全事故屡见报道,在公共场所的安全设计中,安全疏散性能已成为至关重要的因素。为解决上述问题,人员疏散的计算机仿真对提高公共场所的安全疏散性能具有重要意义。对于出口距离最近的原则建立人员疏散的二维随机元胞自动机模型,其中考虑人员绕行的影响,并利用Matlab软件编写了疏散过程的程序,对大空间疏散人群进了仿真,得到了人员疏散基本规律及疏散时间。研究表明:考虑人员绕行的模型更能体现真实的疏散情景。     

初始分布非均匀的行人流疏散仿真研究

为了有效模拟研究初始分布非均匀的行人流疏散问题,通过定义行人方向模糊可视域,改进了场域元胞自动机模型。模型中,行人的目标位置选择受到方向模糊可视域内行人之间的排斥力和吸引力、出口处行人分布、距可选位置相对距离三种因素共同作用。研究表明,改进模型能够有效地实现初始分布非均匀的行人流在疏散过程中的动态平衡;改进模型不依赖于各因素的影响系数,从而避免了影响系数量化过程的主观性和疏散系统的限制性;在疏散过程中,如果行人保持一个较大的视野半径,疏散系统能够实时提供出口处行人分布状态,就可以有效地提高行人流疏散效率。该研究有助于相关行人流疏散策略和方案的制定。