專利名稱：減災決策方案優(yōu)化與確定的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種決策方案優(yōu)化與確定的方法，尤其是一種減災決策方案優(yōu)化與確 定的方法。
背景技術：
中國幅員遼闊，地理氣候條件復雜，是自然災害最為嚴重的國家之一，而且70%以 上的城市、50%以上的人口分布在自然災害頻發(fā)的地區(qū)。以地震為例，我國的陸地面積僅占 全球的1/4，但全球陸地破壞性地震的1/3卻在中國。為此，人們做出了不懈的努力，試圖通 過各種預警系統(tǒng)來減少或降低自然災害的影響和損害，如在2008年10月四日公開的中國 發(fā)明專利申請公布說明書CN 101295172A中披露的一種“基于地理信息系統(tǒng)GIS的電網(wǎng)綜 合防災減災系統(tǒng)”。它意欲提供一種可在一定區(qū)域或行政轄區(qū)范圍內，將有關災害信息、地 理信息和電網(wǎng)信息的電網(wǎng)系統(tǒng)內外各個應用系統(tǒng)進行交互、集成，從而獲得具有強大的分 析、預報、決策支持等智能化功能的電網(wǎng)綜合防災減災系統(tǒng)。該系統(tǒng)的組成要點為，其基于 地理信息系統(tǒng)平臺、統(tǒng)一的信息編碼以及約定的交互協(xié)議架構如下子系統(tǒng)，中央服務器計 算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心計算機系統(tǒng)，存儲有電網(wǎng)基礎信息的各服務器計算機子系統(tǒng)，存儲有電 網(wǎng)運行環(huán)境信息的各服務器計算機子系統(tǒng)以及各終端用戶計算機，存儲有電網(wǎng)基礎信息的 各服務器計算機子系統(tǒng)和存儲有電網(wǎng)運行環(huán)境信息的各服務器計算機子系統(tǒng)各自分別通 過數(shù)據(jù)中心計算機系統(tǒng)與中央服務器計算機系統(tǒng)連接，各終端用戶計算機與中央服務器計 算機系統(tǒng)的信號輸出接口連接。但是，這種電網(wǎng)綜合防災減災系統(tǒng)存在著不足之處，首先， 適用范圍太窄，僅適于針對電網(wǎng)發(fā)生的災害的防災減災，而不能適用于各種類型的自然災 害發(fā)生后的防災減災；其次，僅能為電網(wǎng)的防災減災任務提供決策支持，而不能直接對減災 決策方案進行優(yōu)化并且產(chǎn)生確定的切實可行的減災決策方案。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題為克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種適用于各種類 型自然災害的、能輔助減災工作者進行決策的、智能化的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法。為解決本發(fā)明的技術問題，所采用的技術方案為減災決策方案優(yōu)化與確定的方 法包括服務器及其中設立的數(shù)據(jù)庫和建立的使用服務器的中央處理單元進行運算的數(shù)據(jù) 處理模塊，以及經(jīng)與服務器電連接的終端接收和輸出數(shù)據(jù)，特別是，所述數(shù)據(jù)庫包含優(yōu)化模型庫和方案與災情信息數(shù)據(jù)庫，其中，優(yōu)化模型庫主要由模型庫主體庫和模型庫管理模塊組成，用于為減災決策提供優(yōu) 化了的參考方案，其中的模型庫主體庫含有模型參數(shù)子庫、由優(yōu)化算法構成的計算方法子 庫和由物資需求模型、物資調度模型和恢復重建項目排序模型構成的模型子庫，用于為模 型子庫中的各種模型的設立提供參數(shù)和相應的優(yōu)化算法，以得出對應模型的優(yōu)化結果，模 型庫管理模塊含有構建與管理子模塊、組合與運行子模塊以及參數(shù)文件轉換與傳輸子模 塊，用于對模型庫主體庫中的數(shù)據(jù)進行查詢、選擇、修改、增加和刪除的操作，以實現(xiàn)對模型庫主體庫的管理，方案與災情信息數(shù)據(jù)庫主要由含有國家基礎地理信息的災害空間數(shù)據(jù)庫、含有國 家地方經(jīng)濟數(shù)據(jù)和人口情況的區(qū)域經(jīng)濟信息數(shù)據(jù)庫、含有方案可視化所需的圖標數(shù)據(jù)的災 害專題圖形庫，以及含有歷史案例情況、主要災害引發(fā)的次生災情情況、災害時序損失信 息的歷史案例庫組成，用于為參考方案提供輔助的修正信息和數(shù)據(jù)，以生成最終的決策方 案；所述數(shù)據(jù)處理模塊包含決策方案優(yōu)化模塊、決策方案確定模塊和決策方案輸出模 塊，其中，決策方案優(yōu)化模塊根據(jù)終端輸入的災情的類別、災害級別、發(fā)生的時間和地區(qū)，調 用模型庫管理模塊運行，來對災前的風險決策需求、災中的災害應急響應啟動、災害應急救 助需求和救災資源優(yōu)化調度，以及災后救助與恢復重建涉及的決策方案進行優(yōu)化，生成格 式化的物資需求、物資調度和恢復重建項目排序的優(yōu)化了的參考方案，決策方案確定模塊根據(jù)優(yōu)化了的參考方案和終端輸入的修正意見，對參考方案的 內容進行修改和調整，以生成最終的決策方案，決策方案輸出模塊根據(jù)終端輸入的輸出模式，對最終的決策方案的內容進行編輯 和歸類，以及調整文字、生成表格或圖形，以所需的形式送往方案與災情信息數(shù)據(jù)庫中的歷 史案例庫和由終端輸出。作為減災決策方案優(yōu)化與確定的方法的進一步改進所述的模型參數(shù)子庫中的參數(shù)為字符串與數(shù)字，其中，字符串為災情的類別，數(shù)字 為災害級別和受災地區(qū)經(jīng)濟狀況；所述的災情的類別為洪澇、雪災、臺風、地震、山體滑坡、泥石流、旱災、低溫冷凍、 病蟲害、森林火災和草原火災，災害級別為1 4級，受災地區(qū)經(jīng)濟狀況為1 3級；所述的物資需求模型的設立由物資需求優(yōu)化模型的設立和針對調度的物資需求 的優(yōu)化模型的設立組成；所述的物資需求優(yōu)化模型的設立為先輸入可行的災害應急救助需求數(shù)據(jù)，其 由數(shù)據(jù)項名稱、最大可行值MAXI和最小可行值Mim構成，再使用模型的目標計算公式 MIN^a1X (MAX1-MIN1), a e
，對輸入的每個可行的災害應急救助需求數(shù)據(jù)依次進 行優(yōu)化計算，公式中的^^的值取決于災情的類別、災害級別、受災地區(qū)經(jīng)濟狀況，、取0 值時，表示以最低標準進行物資救助，α工取1值時，表示以最高標準進行物資救助，得出物 資需求優(yōu)化模型的優(yōu)化結果；所述的針對調度的物資需求的優(yōu)化模型的設立為先輸入可行的物 資調度需求數(shù)據(jù)，其由數(shù)據(jù)項名稱、最大可行值MAX2和最小可行值MIN2構 成，再參考物資儲備庫可提供的物資和可緊急購買到的物資的約束條件，即 \Mm+Mm-MAX2> 0, MAX2 = MAX2 、、 、、 、
,/ ^ J λΛΔΥ^ ΛΜ’式中的M庫為物資儲備庫可提供的物資、M購為
Mn +Mm-ΜΑΧ2 < 0, ΜΑΧ2 - Mm +Mm
可緊急采購到的物資，接著使用模型的目標計算公式MIN2+a2X(MAX2_MIN2)，a2 e
，對輸入的每個可行的物資調度需求數(shù)據(jù)依次進行優(yōu)化計算，公式中的a 2的值取決于災 情的類別、災害級別、受災地區(qū)經(jīng)濟狀況，％取0值時，表示以最低標準進行物資救助，Ci2 取1值時，表示以最高標準進行物資救助，得出針對調度的物資需求的優(yōu)化模型的優(yōu)化結果；所述的物資調度模型的設立由以運輸路線最短為目標函數(shù)建立的應急物資運輸 調度模型的設立和以運輸代價最小為目標函數(shù)建立的應急物資運輸調度模型的設立組 成；所述的以運輸路線最短為目標函數(shù)建立的應急物資運輸調度模型的 設立由以下目標計算公式⑴ ⑶構成，以得出其優(yōu)化結果，(1)目標函數(shù)公
權利要求
1.一種減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，包括服務器及其中設立的數(shù)據(jù)庫和建立的使 用服務器的中央處理單元進行運算的數(shù)據(jù)處理模塊，以及經(jīng)與服務器電連接的終端接收和 輸出數(shù)據(jù)，其特征在于所述數(shù)據(jù)庫包含優(yōu)化模型庫和方案與災情信息數(shù)據(jù)庫，其中，優(yōu)化模型庫主要由模型庫主體庫和模型庫管理模塊組成，用于為減災決策提供優(yōu)化了 的參考方案，其中的模型庫主體庫含有模型參數(shù)子庫、由優(yōu)化算法構成的計算方法子庫和 由物資需求模型、物資調度模型和恢復重建項目排序模型構成的模型子庫，用于為模型子 庫中的各種模型的設立提供參數(shù)和相應的優(yōu)化算法，以得出對應模型的優(yōu)化結果，模型庫 管理模塊含有構建與管理子模塊、組合與運行子模塊以及參數(shù)文件轉換與傳輸子模塊，用 于對模型庫主體庫中的數(shù)據(jù)進行查詢、選擇、修改、增加和刪除的操作，以實現(xiàn)對模型庫主 體庫的管理，方案與災情信息數(shù)據(jù)庫主要由含有國家基礎地理信息的災害空間數(shù)據(jù)庫、含有國家地 方經(jīng)濟數(shù)據(jù)和人口情況的區(qū)域經(jīng)濟信息數(shù)據(jù)庫、含有方案可視化所需的圖標數(shù)據(jù)的災害專 題圖形庫，以及含有歷史案例情況、主要災害引發(fā)的次生災情情況、災害時序損失信息的歷 史案例庫組成，用于為參考方案提供輔助的修正信息和數(shù)據(jù)，以生成最終的決策方案；所述數(shù)據(jù)處理模塊包含決策方案優(yōu)化模塊、決策方案確定模塊和決策方案輸出模塊， 其中，決策方案優(yōu)化模塊根據(jù)終端輸入的災情的類別、災害級別、發(fā)生的時間和地區(qū)，調用模 型庫管理模塊運行，來對災前的風險決策需求、災中的災害應急響應啟動、災害應急救助需 求和救災資源優(yōu)化調度，以及災后救助與恢復重建涉及的決策方案進行優(yōu)化，生成格式化 的物資需求、物資調度和恢復重建項目排序的優(yōu)化了的參考方案，決策方案確定模塊根據(jù)優(yōu)化了的參考方案和終端輸入的修正意見，對參考方案的內容 進行修改和調整，以生成最終的決策方案，決策方案輸出模塊根據(jù)終端輸入的輸出模式，對最終的決策方案的內容進行編輯和歸 類，以及調整文字、生成表格或圖形，以所需的形式送往方案與災情信息數(shù)據(jù)庫中的歷史案 例庫和由終端輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，其特征是模型參數(shù)子庫 中的參數(shù)為字符串與數(shù)字，其中，字符串為災情的類別，數(shù)字為災害級別和受災地區(qū)經(jīng)濟狀 況。
3.根據(jù)權利要求2所述的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，其特征是災情的類別為洪 澇、雪災、臺風、地震、山體滑坡、泥石流、旱災、低溫冷凍、病蟲害、森林火災和草原火災，災 害級別為1 4級，受災地區(qū)經(jīng)濟狀況為1 3級。
4.根據(jù)權利要求1所述的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，其特征是物資需求模型的 設立由物資需求優(yōu)化模型的設立和針對調度的物資需求的優(yōu)化模型的設立組成。
5.根據(jù)權利要求4所述的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，其特征是物資需求優(yōu)化模 型的設立為先輸入可行的災害應急救助需求數(shù)據(jù)，其由數(shù)據(jù)項名稱、最大可行值MAXl和最 小可行值Mim構成，再使用模型的目標計算公式MINI+CI1X(MAXI-MINI), Q1 e
，對 輸入的每個可行的災害應急救助需求數(shù)據(jù)依次進行優(yōu)化計算，公式中的Ci1的值取決于災 情的類別、災害級別、受災地區(qū)經(jīng)濟狀況，α工取0值時，表示以最低標準進行物資救助，Ci1取1值時，表示以最高標準進行物資救助，得出物資需求優(yōu)化模型的優(yōu)化結果。
6.根據(jù)權利要求4所述的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，其特征是針對調度的 物資需求的優(yōu)化模型的設立為先輸入可行的物資調度需求數(shù)據(jù)，其由數(shù)據(jù)項名稱、最 大可行值MAX2和最小可行值MIN2構成，再參考物資儲備庫可提供的物資和可緊急購\M^+Mm-MAX2> 0, MAX2 = MAX2買到的物資的約束條件，W ji/^/ηM，式中的μ庫為[Mm + M購-ΜΑΧ2 < 0, ΜΑΧ2 = M庫 + M購物資儲備庫可提供的物資、Mft為可緊急采購到的物資，接著使用模型的目標計算公式 ΜΙΝ2+ α 2Χ (ΜΑΧ2-ΜΙΝ2)，α 2 e
,對輸入的每個可行的物資調度需求數(shù)據(jù)依次進行優(yōu) 化計算，公式中的α 2的值取決于災情的類別、災害級別、受災地區(qū)經(jīng)濟狀況，α 2取0值時， 表示以最低標準進行物資救助，α 2取1值時，表示以最高標準進行物資救助，得出針對調度 的物資需求的優(yōu)化模型的優(yōu)化結果。
7.根據(jù)權利要求1所述的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，其特征是物資調度模型的 設立由以運輸路線最短為目標函數(shù)建立的應急物資運輸調度模型的設立和以運輸代價最 小為目標函數(shù)建立的應急物資運輸調度模型的設立組成。
8.根據(jù)權利要求7所述的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，其特征是以運輸路線最短 為目標函數(shù)建立的應急物資運輸調度模型的設立由以下目標計算公式(1) (8)構成，以 得出其優(yōu)化結果，⑴目標函數(shù)公式+\、0 ⑷]’(2)保證每條路徑上各救災中心的貨物需求量之和不超過配送運輸工具的載重量公(3)保證每條配送路徑的長度不超過配送運輸工具一次配送的最大行駛距離公式nkΣ r +dr r · signin,) < Dk{i-\)ki kn k0k ,(4)保證每條路徑上的救災中心數(shù)不超過總救災中心數(shù)公式0< nk < L，(5)保證每個救災中心都得到配送服務公式 =Zt=l ,(6)表示每條路徑的救災中心的組成公式 = {rki|rki e {1，2，...，L}，i = 1，2，...，nk}，(7)限制每個救災中心僅能由一組配送運輸工具送貨公式A1“U , VA:, φ k2,(8)表示當?shù)趉組車服務的救災中心數(shù)彡1時，說明該組車參加了配送，取Sign(Iik) =1，當?shù)趉組車服務的救災中心數(shù)< 1時，表示未使用該組運輸工具，取Sign(Iik) = 0，即Γ nk >1 = 其他；上述公式(1) (8)中的符號分別為，物流中心有K組配送運輸工具，每組運輸工具的載重量為仏，其中的k = 1，2，. . .，K，其一次配送的最大行駛距離為Dk，運輸代價為Ck，需要 向L個救災中心送貨，每個救災中心的貨物需求量為qi;其中的i = 1,2,…，L，救災中心 i到j的運距為du，運輸代價為cu，物流中心到各救災中心的距離為dw，其中的i、j = 1， 2，…，L，運輸代價為C(lj，nk為第k組運輸工具配送的救災中心數(shù)，其中的nk = 0表示未使 用第k組運輸工具，用集合&表示第k條路徑，其中的元素I^ki表示救災中心b在路徑k 中的順序為i，不包括救災物資中央儲備庫，令！^ = 0表示物流中心。
9.根據(jù)權利要求7所述的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，其特征是以運輸代價最小 為目標函數(shù)建立的應急物資運輸調度模型的設立由以下目標計算公式(9) (16)構成，以 得出其優(yōu)化結果， ⑶目標函數(shù)公式
10.根據(jù)權利要求1所述的減災決策方案優(yōu)化與確定的方法，其特征是恢復重建項目 排序模型的設立為先輸入恢復重建項目模糊判斷矩陣P，其中的P = [PijInto為互補矩陣，η 為矩陣的行列數(shù)，Pij為專家的偏好關系系數(shù)，0 ^ PiJ ^ 1，再使用模型的目標計算公式
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減災決策方案優(yōu)化與確定的方法。它包括服務器及其中設立的數(shù)據(jù)庫和建立的使用服務器的中央處理單元進行運算的數(shù)據(jù)處理模塊，以及經(jīng)與服務器電連接的終端接收和輸出數(shù)據(jù)，特別是，數(shù)據(jù)庫包含為減災決策提供優(yōu)化了的參考方案的優(yōu)化模型庫和為參考方案提供輔助的修正信息和數(shù)據(jù)，以生成最終的決策方案的方案與災情信息數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)處理模塊包含決策方案優(yōu)化模塊、決策方案確定模塊和決策方案輸出模塊，以用來生成格式化的物資需求、物資調度和恢復重建項目排序的優(yōu)化了的參考方案、最終的決策方案和將其按所需的形式送往方案與災情信息數(shù)據(jù)庫中的歷史案例庫和由終端輸出。它能對各種類型的自然災害發(fā)生后提供確定的減災決策方案。
文檔編號G06Q50/00GK102110250SQ20091025161
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權日2009年12月29日
發(fā)明者姜康, 孫丙宇, 張曉明, 李文波, 毛雪岷, 王儒敬, 王海雷 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院