专利名称：用于诊断警情的预警方法和预警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及公共安全领域，特别是涉及一种用于诊断警情的预警方法和预警系统。
背景技术：
公共安全预警技术可以分为定性和定量两种。危机警源运行中出现的负面扰动因素发展到一定程度时的外部形态表现称为预警警情。警情诊断主要是指警级的确定，即事故警情严重程度的确定。其研究方法目前还主要停留在定性分析方法上。常见的定性分析方法包括历史经验法、专家评定法、历史数据法等。
历史经验法是指由日常工作的经验而逐渐积累形成的决策方式，该方法存在很大的主观性，往往出现背景经验不同的人做出相悖的决策的情况。
专家评定法主要指对于一些较为复杂的问题，由该方面专家依据其专业经验做出决策。该种方法缺乏时效性，在对时间要求很高的突发事件处理中稍显逊色。
历史数据法是参照对历史数据统计分析后形成的相关结论来做出决策。该方法属于程序性决策，对如突发事件以及新出现的事故等需要非程序化决策的现象不能很好地应对，同时该方法对历史数据和资料要求较高，依赖性较强，一旦数据有误，造成的误差相当大。
综上所述，由于这些方法过多地依赖于人类的经验以及部分方法缺乏时效性，对警兆指标与警情之间存在的非线性映射关系缺乏定量的分析，因此不能及时、准确的做出决策，大大降低了警情诊断的正确率，造成公共安全事故处理的巨大损失。
除此之外，层次分析法作为一种定性与定量相结合的方法也经常被使用。它们虽在一定程度上将定性的东西定量化，但是不能解决非线性映射所引起的决策问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以对警兆指标与警情之间存在的非线性映射进行定量分析，从而可以及时、准确地做出决策的用于诊断警情的预警方法和预警系统。此方法将可拓学中物元和可拓集的相关研究成果应用于预警管理系统中，为预警警情监测提供一种新的、可操作的方法并为预警软件的编制提供思路路线。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的 一种用于诊断警情的预警方法，其包括以下步骤 1)建立包括警情级别、相应警兆指标及其值域的预警事故诊断标准模型； 2)根据标准模型确定物元三要素，包括可能的警级集合、与警情对应的警兆集合以及相应的警兆值域； 3)根据标准模型建立标准警情物元模型并确定经典域、节域 4)建立描述警情现状的现状警情物元模型； 5)计算待诊断警情的关联函数值； 6)确定权重系数； 7)分析待诊警兆与警级的关联度；以及 8)确定待诊的结果，由出口输出。
一种用于诊断警情的预警系统，其由系统输入接口、用于建立规范物元模型并计算、分析关联度的分析器以及输出警情级别判定结果的系统输出接口组成，所述的系统输入接口包括用以接受预警警级、确定标准及相关数据集合的标准模型接口；接受事故节域的事故节域接口；用来输入当前警情指标数据集合的警情数据接口以及用来接受各警兆指标权重的警兆指标权重接口。
上述的分析器包括物元模型建立系统和对物元模型建立系统的输出结果进行分析的关联分析系统。
上述的物元模型建立系统对由系统输入接口输入分析器的数据进行整合后形成预警警情诊断物元三要素。
上述的输入分析器的数据包括行业警情确定标准、现状警情、以及各指标的权重系数。
上述的预警警情诊断物元三要素包括警级集合、警兆指标集合以及警兆对应各警级的值域集合。
上述的物元模型建立系统的输出结果包括标准警情物元模型系统、现状警情物元模型系统、节域、经典域。
上述的关联分析系统包括关联函数建立模块和关联度分析模块。
本发明的用于诊断警情的预警方法，基于可拓理论的预警研究，根据复杂的警兆指标，通过隶属度即相关度的计算来判断警情状态、确定警级，并可由关联函数值分析确定可控程度，从定量的角度为预警管理提供了一个有效的研究方法。通过预测标准模型与现状警情的关联度来确定警情现状的发展程度(警度)，以及安全状态恢复程度，解决了以往系统针对非线性映射问题可操作性差的问题。
图1所示为本发明的预警方法的流程图； 图2所示为本发明的预警系统的结构图。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明的用于诊断警情的预警方法和预警系统进行详细说明。
如图1所示，本发明的用于诊断警情的预警方法包括以下步骤 步骤S10确定警情诊断标准模型。
采用安全检查表法等根据历史经验和行业记录确定事故警情级别及其对应的警兆指标，形成如表1所示的图表，其中同一预警警兆指标可有多个表示形式。
表1预警事故论断标准模型 步骤S20确定预警事故警情的物元三要素 根据表1预警事故诊断标准模型可以确定 1)可能的警级集合I＝{I1，I2......In} 2)与警情Ii对应的警兆集合为{Ci}＝{Cij，i＝1，2，......，n；j＝1，2，......，m} 3)相应的警兆{Ci}值域{Vi}＝{Vij，i＝1，2，......，n；j＝1，2，......，m} 步骤S30确定标准警情物元模型，并得出经典域和节域。
若事故警级为Ii，则相应的警情物元模型为 式中Vij＝<aij，bij>为Ii发生时关于警兆Cj规定的量域，即经典域(i＝1，2，......，n；j＝1，2，......，m)。该模型由标准模型接口输入分析器。
根据经典域Vij＝<a，b>(j＝1，2，......，m)确定节域 其中p表示质量等级的全体，Vpm为p关于Cj所取得量值范围。由事故节域接口输入分析器。
步骤S40建立描述警情现状T的物元模型Rt，将现状物元模型由警情数据接口输入分析器。
步骤S50计算关联函数值根据初等关联函数的定义，依据下式计算待诊断警情的关联函数值 ①当vtjVij时 ②当vtj∈Vij时 Kij(vtj)＝-ρ(vtj，Vij) ③当分母为0时 Kij(vtj)＝-ρ(vtj，Vij)/lvij， lvij是Vij的长度。
i＝1，2，......，n；j＝1，2，......，m。
(定义设x为实域(-∞，+∞)上的任意一点，X0＝<a，b>(符号<>表示只关心区间端点而不论开、闭性质)为实域上任一区间，则称 为点x与区间X0的距。) 步骤S60确定权重系数。
采用专家评分法确定相应的权重系数Wij，i＝1，2，......，n；j＝1，2，......，m。由警兆指标权重接口输入分析器 步骤S70计算待诊警兆与各故障类型或警级的关联程度 λ(Ii)＝∑WijKij 步骤S80确定待诊的结果，由出口输出。
将λ值降序排列，对应最大λ值的警度，便是该状态警情所对警度。而处于(-1，0)之间的λ值，是可拓控制中最重要的分析值。这一区间成为可拓域，是指隐藏着重大转机的一部分。处于这一区间的警情通过控制措施便可以减轻警度，达到提前纠偏的效果，这一区间的值越大，说明可控程度就越大，纠偏就越容易；相反λ值越小，纠偏就越困难。
如图2所示，本发明的用于诊断警情的预警系统由系统输入接口、用于建立规范物元模型并计算、分析关联度的分析器以及输出警情级别判定结果的系统输出接口组成。其中，系统输入接口包括用以接受预警警级、确定标准及相关数据集合的标准模型接口；接受事故节域的事故节域接口；用来输入当前警情指标数据集合的警情数据接口以及用来接受各警兆指标权重的警兆指标权重接口。
所述的分析器包括物元模型建立系统和对物元模型建立系统的输出结果进行分析的关联分析系统。所述的物元模型建立系统对由系统输入接口输入分析器的数据进行整合后形成预警警情诊断物元三要素。输入分析器的数据包括行业警情确定标准、现状警情、以及各指标的权重系数；预警警情诊断物元三要素包括警级集合、警兆指标集合以及警兆对应各警级的值域集合。
物元模型建立系统的输出结果包括标准警情物元模型系统、现状警情物元模型系统、节域、经典域。
所述的关联分析系统包括关联函数建立模块和关联度分析模块。
进入关联分析系统之前，要经过物元模型建立系统将原始数据统一形式，数据输入关联分析系统之后，计算分析得出结论。每个系统输入接口的数据在输入前都要建立数据模型，数据输入分析器后，经过分析，将结论由系统输出口输出。
下面以高空坠物事件为例对警情诊断的实现进行详细说明 在工程施工中，高空坠物事件是很常见的工程施工事件，据统计由于施工器具造成高空坠物的警兆指标主要有器具维修质量未达标率、器具故障率和器具质量不合格率。现采用可拓理论对该事故进行警情分析并最终确定警度。
已知施工器具造成的高空坠落事故警情诊断标准模型如表2所示 表2高空坠落事故警情诊断标准模型 (1)确定警情诊断标准模型 根据行业记录，整理高空坠落事故警情诊断标准模型，如表2所示。
(2)确定预警事故警情物元三要素 根据表2的标准模型，可以确定 ①警级集合I＝{I1，I2，I3} ②与警情Ii(i＝1，2，3)对应得警兆指标集合{Ci}＝{C1，C2，C3} ③相应警兆指标集合的值域{Vi}＝{Vij}(i＝1，2，3 j＝1，2，3) (3)建立警情物元模型，确定经典域、节域 根据表1可知警度集合为I＝{I1轻警，I2中警，I3重警}，集合C＝{器具维修质量未达标率(C1)，器具故障率(C2)，器具质量不合格率(C3)}，则经典域即各等级警情关于对应特征所取的数据范围为 V11＝<2，4>，V12＝<2，5>，V13＝<2，8> V21＝<4，20>，V22＝<5，15>，V23＝<8，20> V31＝<20，70>，V32＝<15，50>，V33＝<20，30> 根据经典域确定的节域为 V1＝<1，90>，V2＝<1，85>，V3＝<1，50> (4)建立现状警情T的物元模型 (5)计算关联函数值 K11＝-2/5； K12＝-15/34； K13＝3 K21＝6； K22＝-5/24； K23＝-3/7 K31＝-10/19；K32＝5； K33＝-15/19 (6)确定权重系数 根据以往经验，权重系数Wi1＝Wi2＝Wi3＝1/3 (7)计算关联度λ(Ii) λ(I1)＝1/3*(-2/5)+1/3*(6)+1/3*(-10/19)≈1.69 λ(I2)＝1/3*(-15/34)+1/3*(-5/24)+1/3*(5)≈1.45 λ(I3)＝1/3*(3)+1/3*(-3/7)+1/3*(-15/19)≈0.59 (8)结果分析并输出 因为λ(I1)＞λ(I2)＞λ(I3)＞0，所以现状警情为轻警。
权利要求
1.一种用于诊断警情的预警方法，其特征在于包括以下步骤
1)建立包括警情级别、相应警兆指标及其值域的预警事故诊断标准模型；
2)根据标准模型确定物元三要素，包括可能的警级集合、与警情对应的警兆集合以及相应的警兆值域；
3)根据标准模型建立标准警情物元模型并确定经典域、节域；
4)建立描述警情现状的现状警情物元模型；
5)计算待诊断警情的关联函数值；
6)确定权重系数；
7)分析待诊警兆与警级的关联度；以及
8)确定待诊的结果，由出口输出。
2.一种用于诊断警情的预警系统，其特征在于其由系统输入接口、用于建立规范物元模型并计算、分析关联度的分析器以及输出警情级别判定结果的系统输出接口组成，所述的系统输入接口包括用以接受预警警级、确定标准及相关数据集合的标准模型接口；接受事故节域的事故节域接口；用来输入当前警情指标数据集合的警情数据接口以及用来接受各警兆指标权重的警兆指标权重接口。
3.根据权利要求2所述的预警系统，其特征在于所述的分析器包括物元模型建立系统和对物元模型建立系统的输出结果进行分析的关联分析系统。
4.根据权利要求3所述的预警系统，其特征在于所述的物元模型建立系统对由系统输入接口输入分析器的数据进行整合后形成预警警情诊断物元三要素。
5.根据权利要求4所述的预警系统，其特征在于所述的输入分析器的数据包括行业警情确定标准、现状警情、以及各指标的权重系数。
6.根据权利要求4所述的预警系统，其特征在于所述的预警警情诊断物元三要素包括警级集合、警兆指标集合以及警兆对应各警级的值域集合。
7.根据权利要求3所述的预警系统，其特征在于所述的输出结果包括标准警情物元模型系统、现状警情物元模型系统、节域、经典域。
8.根据权利要求3所述的预警系统，其特征在于所述的关联分析系统包括关联函数建立模块和关联度分析模块。
全文摘要
本发明公开了一种用于诊断警情的预警方法，包括以下步骤1)建立包括警情级别、警兆指标及其值域的预警事故诊断的标准模型；2)根据标准模型确定物元三要素，即可能的警级集合、与警情对应的警兆集合以及相应的警兆值域；3)根据标准模型建立标准警情物元模型并确定经典域、节域；4)建立描述警情现状的现状警情物元模型；5)计算待诊断警情的关联函数值；6)确定权重系数；7)分析待诊警兆与各警级警兆的关联度；8)确定待诊的结果，由出口输出。本发明的预警方法根据复杂的警兆指标，通过相关度的计算来判断警情状态、确定警度，并可由关联函数值分析确定可控程度，从定量的角度为预警管理提供了有效的研究方法。
文档编号G06Q10/00GK101162515SQ20071005982
公开日2008年4月16日 申请日期2007年10月11日 优先权日2007年10月11日
发明者陈伟珂, 尹贻林, 王兴华 申请人:天津理工大学