基于multi-agent的城市突發(fā)事件多部門(mén)協(xié)同應(yīng)急模型及仿真研究

《基于multi-agent的城市突發(fā)事件多部門(mén)協(xié)同應(yīng)急模型及仿真研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、東南大學(xué)博士學(xué)位論文基于Multi--Agent的城市突發(fā)事件多部門(mén)協(xié)同應(yīng)急模型及仿真研究姓名：張?jiān)婪迳暾?qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：管理科學(xué)與工程指導(dǎo)教師：何建敏2012-06-06東南大學(xué)博1：論文摹于Multi—Agent的城市突發(fā)事件多部門(mén)協(xié)同盹急模型及仿真研究摘要城市是社會(huì)財(cái)富最為集中的地區(qū)，在一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占據(jù)著重要的地位。在保障城市安全的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)各城市都建立了自己的應(yīng)急管理體系，有效地增強(qiáng)了我國(guó)城市突發(fā)事件的應(yīng)急管理能力。然而，隨著各類重大突發(fā)事件的頻仍，我國(guó)的城市應(yīng)急管理也暴露出了不少問(wèn)題：部門(mén)分割，缺乏統(tǒng)一指揮；突發(fā)事件發(fā)生時(shí)臨時(shí)搭建指揮機(jī)構(gòu)，無(wú)法保證有效指揮；應(yīng)急

2、資源重復(fù)建設(shè)，信息資源共享程度低等。這些問(wèn)題限制了城市應(yīng)急管理系統(tǒng)作用的發(fā)揮，需要借助協(xié)同機(jī)制進(jìn)一步完善。因此城市突發(fā)事件多部門(mén)協(xié)同應(yīng)急是我國(guó)應(yīng)急管理中迫切需要解決的問(wèn)題。本文在已有的研究基礎(chǔ)上，借助協(xié)同理論、Petri網(wǎng)理論和Multi．a(chǎn)gent理論等，考慮城市突發(fā)事件應(yīng)急過(guò)程中信息、資源和任務(wù)協(xié)同，對(duì)城市突發(fā)事件的多部門(mén)應(yīng)急決策、資源調(diào)度和現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)控制進(jìn)行建模和仿真。首先，從我國(guó)城市突發(fā)事件應(yīng)急流程的實(shí)際情況出發(fā)，借助隨機(jī)著色Petri網(wǎng)對(duì)城市突發(fā)事件應(yīng)急流程進(jìn)行建模，采用Petri網(wǎng)中的庫(kù)所表示應(yīng)急過(guò)程中幾個(gè)主要的狀態(tài)：突發(fā)事件被發(fā)現(xiàn)、接到報(bào)警、信息傳遞至應(yīng)急辦、應(yīng)急方案已經(jīng)確定、資

3、源運(yùn)送到事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)、突發(fā)事件的狀態(tài)發(fā)生了改變和應(yīng)急全部結(jié)束。并用變遷表示狀態(tài)之間所需要經(jīng)歷的活動(dòng)，包括：突發(fā)事件發(fā)生、報(bào)警接警、信息上報(bào)、現(xiàn)狀分析、部署工作及應(yīng)急準(zhǔn)備、救援行動(dòng)及擴(kuò)大應(yīng)急、善后處置。同時(shí)，設(shè)計(jì)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的顏色集以及活動(dòng)對(duì)應(yīng)的隨機(jī)時(shí)間集。構(gòu)建城市突發(fā)事件應(yīng)急流程的SCPN模型。為了對(duì)城市突發(fā)事件的應(yīng)急流程進(jìn)行定量分析，分別改變模型中的資源數(shù)量參數(shù)、運(yùn)輸時(shí)間參數(shù)和資源利用率參數(shù)等，通過(guò)對(duì)SCPN模型的多次仿真，觀察整個(gè)應(yīng)急過(guò)程的資源到達(dá)時(shí)間、資源消耗、整體應(yīng)急時(shí)間等情況，找出應(yīng)急過(guò)程中的幾個(gè)瓶頸環(huán)節(jié)：決策環(huán)節(jié)、調(diào)度環(huán)節(jié)和控制環(huán)節(jié)。并基于MAS系統(tǒng)建模思想對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行深入剖析，形成M

4、ulti．Agent的主體要素和協(xié)同要素，構(gòu)建基于Multi—Agent的城市突發(fā)事件協(xié)同應(yīng)急框架。其次，對(duì)城市突發(fā)事件協(xié)同應(yīng)急框架中決策環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，將整個(gè)決策過(guò)程分為資源種類、數(shù)量確定和最優(yōu)全組合方案篩選兩個(gè)階段。(1)在資源種類、數(shù)量確定過(guò)程中，分析決策者在突發(fā)事件中的行為決策，采用Delphi法和SPAN法相結(jié)合設(shè)計(jì)主持人對(duì)資源數(shù)量平均值的求解以及決策者對(duì)資源數(shù)量的修改方法。在決策者和主持人多次交互后，確定各方案內(nèi)的最優(yōu)資源數(shù)量。(2)在最優(yōu)全組合方案優(yōu)選階段，提出協(xié)同網(wǎng)絡(luò)、方案支持集、組合方案協(xié)同度、不協(xié)同度等概念，并建立全組合方案的優(yōu)選模型。設(shè)計(jì)基于遺傳算法的最優(yōu)全組合方案篩選方

5、法，并根據(jù)組合方案的鏈?zhǔn)教攸c(diǎn)對(duì)遺傳算法的變異部分進(jìn)行專項(xiàng)改進(jìn)。最后通過(guò)算例仿真，跟蹤決策者Agent的提案與其提案修改過(guò)程以及主持人對(duì)提案的評(píng)價(jià)和全組合方案的優(yōu)選過(guò)程，體現(xiàn)出遺傳算法在組合方案優(yōu)選過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)。再次，從資源出救點(diǎn)協(xié)同選擇和資源出救路線協(xié)同確定兩部分對(duì)資源調(diào)度進(jìn)行深入討論。(1)在對(duì)城市突發(fā)事件資源出救點(diǎn)協(xié)同選擇時(shí)，設(shè)計(jì)出救點(diǎn)選擇的Agent交互流程，并分析各出救部門(mén)的提案策略和修改策略，從而構(gòu)建出救部門(mén)的Agent模型。分析各類資源對(duì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的要求，以此對(duì)出救部門(mén)的提案進(jìn)行評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上提出廣義分割時(shí)I’日J(rèn)的概念、與出東南大學(xué)博十論文救數(shù)量相關(guān)的臨時(shí)入選集合和臨時(shí)邊緣集合

6、以及與時(shí)間相關(guān)的C1，C2集合，建立決策部門(mén)的Agent模型。(2)在構(gòu)建出救路線協(xié)同選擇Multi．Agent模型時(shí)，考慮道路時(shí)間和道路容量?jī)蓚€(gè)因素，根據(jù)城市突發(fā)事件發(fā)生后的要素變化過(guò)程設(shè)計(jì)道路Agent，并在出救部f-jAgent的基礎(chǔ)上添加最優(yōu)路線動(dòng)態(tài)規(guī)劃模塊以及信息共享模塊。同時(shí)構(gòu)建用于出救部f-jAgent之間信息協(xié)同的黑板Agent和用于運(yùn)輸資源的車(chē)輛Agent。最后，通過(guò)算例跟蹤仿真一次性組合資源的提案及其修改過(guò)程和車(chē)輛路線的動(dòng)態(tài)選擇過(guò)程，并對(duì)比了在各自相對(duì)獨(dú)立決策與協(xié)同兩種狀態(tài)下車(chē)輛最終到達(dá)目的地的時(shí)間，充分顯示出協(xié)同狀態(tài)下的優(yōu)越性。最后，對(duì)協(xié)同應(yīng)急框架中的現(xiàn)場(chǎng)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行分

7、析，將任意兩個(gè)應(yīng)急部門(mén)的處置任務(wù)關(guān)系分為順序關(guān)系、并行關(guān)系、單向依賴關(guān)系和雙向耦合關(guān)系四類，并指出其中的沖突。為了解決這類沖突，設(shè)計(jì)應(yīng)急處置部門(mén)的近視規(guī)劃策略、協(xié)同請(qǐng)求策略、被動(dòng)協(xié)同策略、主動(dòng)協(xié)同策略和主線任務(wù)優(yōu)先策略以及應(yīng)急指揮中心的反饋策略。建立城市突發(fā)事件應(yīng)急任務(wù)多部門(mén)協(xié)同控制的Multi．Agent模型。將協(xié)同程度由弱到強(qiáng)分為三組進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)處置活動(dòng)所消耗的時(shí)間逐漸變少，其結(jié)果充分體現(xiàn)出協(xié)同