一种基于复杂网络下的多需求点环境应急物资调配方法

本发明涉及环境系统模拟预测技术与计算机，是一种基于复杂网络下的多需求点环境应急物资调配方法。

背景技术：

1、环境应急物资调配决策在实际突发化学水污染事件的应急救援过程中起到十分重要的作用，为相关应急处置工作调配并提供所需的应急物资，以提高应急处置效率和应急救援能力，减少突发化学水污染事件对环境和经济造成的影响。因此，应急物资优化调配研究对于应对突发化学水污染事件具有重要的现实意义。

2、目前，我国对环境应急物资调配的相关研究主要是从应对自然灾害的角度出发，对运输路线、车辆容量以及车辆数量进行规划选择，往往以应急物资调配系统成本最小为优化目标。而针对突发化学水污染事件的应急物资调配不受道路限制，应重点围绕救援时效性展开研究，以实现应对突发化学水污染事件的快速响应，进而提高应急救援效率，减少突发化学水污染事件对生态环境造成的影响。另一方面，突发化学水污染事件的发生常常伴随着各种复杂性与不确定性，应急救援过程中需要调用的应急物资种类、数量之繁多使得实际决策过程更为复杂。所以应针对不同突发化学水污染情景提出不同的应急物资调配模式，帮助应急决策者根据突发事件应急处置的进展情况和所处自然环境的变化情况，动态地调整应急物资调配方案，这是环境应急物资调配决策研究需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明以多个突发化学水污染事件为主体，构建基于复杂网络下的多需求点应急物资调配模式。突发化学水污染事件的发生常常伴随着各种复杂性与不确定性，随着突发事件进展情况、所处自然环境变化以及污染物的迁移转化，需要在应急物资储备库合理规划布局的基础上，建立相应的应急物资调配决策模型，动态地调整应急物资调配方案，以实现对多地区突发化学水污染事件的快速响应，进而提高应急救援效率。本发明提供了一种基于复杂网络下的多需求点环境应急物资调配方法，本发明提供了以下技术方案：

2、一种基于复杂网络下的多需求点环境应急物资调配方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤1：建立突发化学水污染事件威胁度评估指标体系，评价突发化学水污染事件对环境造成的影响；

4、步骤2：确定确定突发化学水污染事件威胁度评价指标的权重值，计算威胁度系数确定威胁度等级；

5、步骤3：建立威胁度标准化分区，将突发化学水污染事件的威胁度分为四个级别，分别为特别重大威胁、重大威胁、中度威胁和一般威胁；当突发化学水污染事件发生时，应急物资调配决策根据突发化学水污染事件的威胁度来权衡应急响应时间和系统调配成本之间的重要程度；

6、步骤4：生成粒子，建立应急物资调配方案，在限定的边界条件内随机生成；

7、步骤5：建立适应度函数，用于评价方案的质量；

8、步骤6：基于粒子群优化算法的多需求点环境应急物资调度优化，对多需求点环境应急物资进行调配。

9、优选地，所述步骤1具体为：

10、建立突发化学水污染事件威胁度评估指标体系，评价突发化学水污染事件对环境造成的影响，并将影响定量化，包括一级指标确立和二级指标的细化，涵盖污染物毒害性、污染物泄露位置、污染物超标倍数、人口密度、水体敏感程度、预计应急响应时间和备用水源可供水率7个方面。

11、优选地，所述步骤2具体为：

12、采用topsis方法确定突发化学水污染事件威胁度评价指标的权重值βi(i＝1,2,...,s)，通过计算威胁度系数确定威胁度等级，根据突发化学水污染事件现实情况得出的评价指标的分值表示为fi，针对一个突发化学水污染事件的威胁度m综合评价通过下式表示：

13、

14、优选地，所述步骤4具体为：

15、生成粒子，设定区域内有m个应急物资储备库负责n个物资需求点的应急物资调配，将一个粒子表示为尺寸为m×n的一维数组，一个粒子代表一个应急物资调配方案，在限定的边界条件内随机生成。

16、优选地，所述步骤5具体为：

17、建立适应度函数，用于评价方案的质量，衡量一个方案的质量，方案粒子q 的相对适应度函数通过下式表示：

18、

19、其中，为方案q的系统应急救援时间；maxcmax和mincmax分别为所有方案中最大系统应急救援时间和最小系统应急救援时间；kq为方案q的配送中心数量；kmax和kmin分别为所有方案中最大配送成本和最小配送成本；λ1表示风险权重，λ2表示系统成本权重。

20、优选地，其中λ1,λ2∈[0,1]，并且满足λ1+λ2＝1。

21、优选地，所述步骤6具体为

22、进行粒子群优化，在选定的边界条件下，粒子群将进行迭代，由惯性速度、全局最优方向速度与个体最优方向之和向最优解靠拢；经迭代，得到fq＝x值最高的最优方案q，优化迭代过程通过下式表示：

23、

24、

25、其中为t次迭代后的方案，为自迭代次数t至迭代次数t+1的方案更新矩阵，由惯性速度全局最优方向速度和个体最优方向速度确定，其中w，为参数。

26、一种基于复杂网络下的多需求点环境应急物资调配系统，所述系统包括：

27、评价模块，所述评价模块建立突发化学水污染事件威胁度评估指标体系，评价突发化学水污染事件对环境造成的影响；

28、威胁度等级评定模块模块，所述威胁度等级评定模块模块确定确定突发化学水污染事件威胁度评价指标的权重值，计算威胁度系数确定威胁度等级；

29、威胁度化分模块，所述威胁度化分模块建立威胁度标准化分区，将突发化学水污染事件的威胁度分为四个级别，分别为特别重大威胁、重大威胁、中度威胁和一般威胁；当突发化学水污染事件发生时，应急物资调配决策根据突发化学水污染事件的威胁度来权衡应急响应时间和系统调配成本之间的重要程度；

30、离子生成分模块，所述离子生成分模块生成粒子，建立应急物资调配方案，在限定的边界条件内随机生成；

31、适应函数模块，所述适应函数模块建立适应度函数，用于评价方案的质量；

32、优化调配模块，所述优化调配模块基于粒子群优化算法的多需求点环境应急物资调度优化，对多需求点环境应急物资进行调配。

33、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如一种基于复杂网络下的多需求点环境应急物资调配方法。

34、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据一种基于复杂网络下的多需求点环境应急物资调配方法。

35、本发明具有以下有益效果：

36、本发明提出的物资调配模式适用于化工厂爆炸、车辆坠落引发的多地区化学品污染事件。基于复杂网络情形下，为解决多需求点、多出救点的环境应急物资调配模式这一非线性问题提供的一种较优调配方案。本发明首先基于突发化学水污染事件威胁度评估方法确定事件的严重程度，进而确定目标1“应急响应时间最小”和目标2“应急出救成本最低”的权重取值，进一步采用粒子群算法求解多需求点环境应急物资调配模型，获得实时调整的环境应急物资调配方案。

37、本发明适用于突发事件进展情况、所处自然环境不断发生变化以及污染物进行迁移转化，需要合理规划应急物资调配模式。该方法以“应急响应时间最小”和“应急出救成本最低”为应急物资调配目标，建立基于复杂网络下的多需求点环境应急物资调配模型，将多需求点环境应急物资调配分为两个步骤，第一步采用突发化学水污染事件威胁度评估方法确定事件的严重程度，实现对突发化学水污染事件威胁度评估，第二步采用采用粒子群优化算法求解多需求点环境应急物资调配模型实现多需求点应急物资快速合理调配。该发明是建立环境应急物资保障体系的重要环节，对于化工厂爆炸、车辆坠落引发的多地区化学品污染事件的处理处置有很好的决策支持效果。