文摘

突发事件的爆发通常引发缺乏应急资源的现象,和资源的缺乏可能导致过早的救援影响社会生活秩序。如何保证顺利和高效的应急资源配置过程和提高紧急救援处置的效率的关键是确保救灾任务的成功完成。为此,本文着重于应急资源配置过程和考虑应急资源的回收后救灾紧急事件的背景。紧急资源分配流程模型构造了基于广义随机Petri网,和活动模型的可达性、有界性和安全性进行了分析。齐次马尔可夫链是用于模拟和性能分析是由计算每个状态的稳态概率和过渡利用率使用例子。仿真结果表明,该数据库和恢复过程应该是关键步骤,优化应急资源配置过程。因此,提高这些关键环节的有效性的紧急处置将进一步提高应急资源配置的有效性。

1。介绍

近年来,洪水、台风、森林火灾、干旱、地震、和其他全球突发事件频繁发生,造成了直接的风险和对人类健康的影响,生活,和财产。在这个时候,需要采取某些措施来防止情况恶化(1]。这些干预方法形成的过程,也就是说,应急响应过程的应急计划。在这个过程中,所有的紧急救援人员正尽全力管理灾难减少或避免二次灾难的影响。如何生成更好的应急资源配置在应急响应已成为一个迫切需要解决的问题。应急管理不可或缺的一部分,应急资源的调度和管理将直接影响应急响应的效率。通过研究应急资源、应急响应的强度能力在一定程度上决定。因此,探索和研究的理论意义和实用价值的应急资源的管理。

佩特里网是一个直观的图形化模型,可视化过程之间的关系。与此同时,佩特里网拥有强大的数学支持。通过使用数学方法,可以分析过程与静态结构和动态性能。因此,它成为许多研究者建模工具来分析决策过程(2]。钟等。3]研究了城市应急系统使用Petri网模型,说明了该模型的有效性。杨et al。4]介绍了随机Petri网建模方法建立应急系统和性能分析。刘等人。5]也能源突发事件的应急管理过程建模基于广义随机Petri网和提出了优化过程的建议。邓和唐6军事应急物流的运作过程建模。气和罗7]设计了降水状态链,灾难进化链,和行为处理链和建造大规模的洪涝灾害的过程模型。王薄et al。8)分析和建模的公共安全应急管理过程中使用广义随机Petri网。

基于现有的研究中,大多数研究佩特里网适用于整个应急系统的建模与仿真或识别瓶颈应急响应在一个特定的区域。然而,本文只分析一些小研究从应急资源调度的角度。钟等。9)构建城市应急资源储备过程模型和城市应急资源分配流程模型从储备和分配两个方面。黄等。10)随机Petri网适用于农业干旱应急响应干旱应急响应的关键环节。田et al。11)建立一个预警机制的网络舆论突发事件和随机Petri网使用马尔可夫链模拟和分析预警机制,在此基础上制定预警激活的规则。本文的主要贡献是将广义随机Petri网与马尔可夫链模型和分析应急资源调度过程和构造图可达性。根据模型,分析实际案例过程的性能定量描述紧急状态转换,确定应急资源调度过程中的瓶颈环节,优化工作流程,提高应急工作效率。

本文的其余部分安排如下。

第一部分简要介绍了研究的背景和意义在继续之前的主要工作。第二部分着重于佩特里网的相关理论,总结了本文的研究方法。第三部分介绍了应急资源调度过程的建模过程基于GSPN和研究模型的有效性。第四部分分析了GSPN模型的具体性能和设计齐次马尔可夫链和GSPN模型的性能指标进行定性分析。第五部分建立了通过实际案例研究模型的优越性和可行性。并给出了全文的总结与展望在第六部分。

2。佩特里网的相关理论

材料与方法部分应该包含足够的细节,使所有程序可以重复。它可以分成部分如果几个方法。在1960年代,佩特里(12)发明了佩特里网,用来表示离散并行系统可以被描述和模拟。没有时间因素在最初的佩特里网。分析延迟过程,莫雷,弗罗林Natkin和每个转换延迟的佩特里网相结合,介绍了实际利率,并获得随机Petri网(SPN)随着时间的推移,它可以与排队论,随机过程等方法。转换延迟佩特里网被认为是连续随机变量服从负指数分布。当问题继续增长,佩特里网将呈现指数级增长的空间,和SPN变得很难处理这些问题。

因此,基于随机Petri网,Marsan [13补充和改进的广义随机Petri网理论,主要是过渡划分成两类。(我)瞬时过渡与随机开关和实现延迟是零。(2)时间变化与指数随机分布的实现延迟有关。广义随机Petri网被定义为seven-tuple GSPN = (P,T,F,V,W,米₀,λ)[1]。表中指定的元素1。

为了更好地解决每个状态的稳定概率的GSPN [14),首先,有以下假设:(i)可及集是有限的;(2)独立于时间变化的实际利率;(3)任何可识别的概率回归最初的识别不为零。不考虑时间的影响,GSPN可以被视为嵌入马尔可夫链,然后计算每个状态的稳定概率基于马尔可夫链。

这里有两种主要方法:(i)删除嵌入马尔可夫链的状态消失,只有计算现有状态之间的转移概率压缩嵌入马尔可夫链和(2)的方程公式是基于随机不连续有限状态马尔可夫过程理论(SDFSMP) [15]。本文第二个算法是用来解决问题,如方程所示(3)。

3所示。GSPN-Based应急资源调度过程建模

应急资源调度的建模是一个相对复杂的过程,尤其是本文认为逆向物流基于应急物流。应急资源调度的前进过程主要包括确定应急资源的需求和供给信息,资源提高计划的制定,资源分布的调度车辆。本文中网络是用来模拟应急资源调度过程发现的关键影响因素的分配应急资源和应急救援提供一定的理论支持和资源利用率。

在应急调度过程中,马尔可夫链是集成到佩特里网,和它的主要特点如下。(我)突发事件的状态是动态发展和变化的。(2)突发事件的信息是不断改进的,从模糊到清晰,从完整的完成。(3)响应策略制定不完全信息条件下可以调整时间信息是完整的16]。

3.1。应急资源调度过程的分析

根据应急事件的一般机制,当紧急情况发生时,应急指挥中心接收灾害信息。与此同时,法官的紧急情况,制定应急预案,并通知相应的部门准备行动。然后,所有媒体、互联网等将先后报告和传播相关的灾难。在我国当前进程调度应急资源如下(以地震紧急为例)。分类的事件后,应急指挥中心进行场景分析和应急资源需求预测,可直接拨打急救资源的本地存储库中是否在可控范围内。水平超过一定范围时,在存储库中资源不能满足灾区的需要。因此,政府必须接触市场采购和生产的合作供应商,或直接征用当地资源和设备,等。与此同时,个人和社会组织捐款的宣传下,互联网和其他媒体。通过各方的积极行动,各种应急资源聚集在应急资源调度中心。然后,他们被派往不同的分发点和分发给灾区的人。最后,将资源信息反馈给应急指挥中心根据当地救灾情况。

灾难控制后,进入逆向物流阶段的应急资源。应急资源不再有紧急的特点,但是只需要处理根据广义资源。应急资源的逆向物流过程主要包括收集和总结了应急资源在灾区救灾后,然后是专业人员将检测和各种应急资源根据标准进行分类。一般来说,检测可以分为三类。(我)Nonrecyclable资源,不再有价值的:为了防止污染,绿色将进行处理。(2)资源不能直接回收:这些资源已经被使用,但仍有一定的价值,并将处理的合作供应商。(3)可直接回收利用的资源,这些资源没有被使用,具有完整的价值,将存储在本地紧急存储仓库。资源调度的过程后紧急如图1。

3.2。建设应急资源调度的GSPN模型的过程

根据应急资源调度过程如图1佩特里网和相关原则上面所提到的,应急资源调度过程的广义随机Petri网模型。模型包括两个阶段的货运物流和逆向物流在应急资源调度过程中,如图2。一开始,P₁和P₃每个人都有1的标志。在模型中,有18个地方P₀∼P₁₇,有18个转换T₀∼T₁₇。特定的地方和转换的含义如表所示2。

3.3。GSPN模型的有效性分析

本文模型的有效性分析是一样的判断方法一般SNP模型,可以分析三个方面的结构特点:可达性、有界性、活动(15]。一般来说,它是通过计算判断的不变量GSPN模型,包括(i) P-invariant代表的流动路径应急资源配置过程;(2)T⁻不变的代表模式过渡的影响。本文模型的有效性判断通过计算T⁻不变的。T⁻不变量可以通过关联矩阵的方法,及其解决方案可以通过公式(1):

一个是GSPN模型的关联矩阵,一个=一个⁺−一⁻,X是一个T⁻不变的GSPN模型,X是一个非负整数向量。T⁻不变量可以通过计算得到:

每一个T⁻不变的代表模型转换的顺序在不同的环境中。元素1代表过渡,0代表nontransition。上述计算结果表明,所有的转换GSPN模型引发了不止一次,而且没有死锁现象,模型可以被认为是积极的。根据定义的广义随机Petri网的有界性,没有资源溢出现象的应急资源调度过程模型。结构有限网络的充分必要条件是一个正整数向量XAX≤0,以及T⁻持有不变量的条件;也就是说,模型是有界的。同时,证明了模型的可获得的图可以根据获得的T⁻不变的,所以网络是可及的GSPN模型。总之,应急资源配置过程的GSPN模型在本文中是有效的。

4所示。GSPN模型的性能分析

4.1。GSPN模型的定性分析

从图可以看出2GSPN模型的应急资源调度过程的结构序列,并发性,以及周期。T₂,T₃,T₄和T₅,T₆,T₇,T₈和T₉,T₁₄,T₁₅,T₁₆并发结构关系,T₁₁和T₁是循环结构关系,以及它们之间的关系是顺序结构关系。同时,在流程模型的操作,所有转换都有输入和输出的地方,代表每个应急资源调度的任务都有其条件。和模型不存在死任务。也就是说,整个应急资源调度过程可以实现,和应急资源调度任务可以完成。

4.2。GSPN模型同构马尔可夫链和性能指标设计

定性分析的GSPN模型后应急资源调度的过程,本节进行定量分析基于马尔可夫链。定量分析可以下面的步骤。(我)找到的可及集模型和构造的图。(2)构造同构马尔可夫链(MC)对应GSPN模型。(3)计算每个状态基于MC的稳定概率理论。(iv)计算模型的各个性能指标的基础上,稳定的每个状态的概率。

根据既定的应急资源调度过程的GSPN模型,该模型可获得的图形如图3通过使用Petri网建模software-PIPE(平台独立的佩特里网编辑)。然后,T_我每个导演弧过渡是由相应的表示λ_我。也就是说,有嵌入式马尔可夫链同构模型,如图4。有19个州一个马尔可夫链,他们最初的识别米₀=(1 0 1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0),这意味着有一个令牌P₀和P₂在模型中。为了简单起见,略米₀= (0,2)。通过类比过程,下面的状态集获得:米₀= (0,2);米₁= (1、2);米₂= (3);米₃= (4);米₄= (5);米₅= (6);米₆= (7);米₇= (8);米₈= (9);米₉= (2,10);米₁₀= (2、11);米₁₁= (2、12、13、14);米₁₂= (2、13、14、15);米₁₃= (2、14、15、16);米₁₄= (2、15、16、17);米₁₅= (2、13、15、17);米₁₆= (2、12、16);米₁₇= (2、12、16、17);米₁₈= (2、12、13、17)。

根据同构马尔可夫链随机过程,系统方程如下(15]:

Π是概率的设置当每个状态的马尔可夫过程是稳定的,即,(P(米₀),P(米₁),…P(米₁₈));问利率的过渡状态的集合吗米_我州米_j。如果政府米_我连接到国家吗米_j通过一个有向弧,元素问_ij=λ_我(我≠j)的矩阵问;否则,问_ij= 0,对角元素的地方问_ij=−∑问_ij(我=j)。

找出更有效的应急资源调度过程的影响因素的模型,根据应急资源调度过程的特点,以下两个性能指标进行讨论和分析。

4.2.1。准备概率时的地方P_我正忙着

每个库的概率密度函数。也就是说,在马尔可夫链的稳定状态,的概率标记包含在每个库的数量。在这里,P(米(P_我)=我是设置为处理信息的概率P_我已经过去了,概率时的地方吗P_我忙了按照下列公式: P(米(P_我)=我)是稳态概率之和的所有标识符的处理信息的地方。

4.2.2。利用率的过渡T_我

过渡利用稳态概率之和可能发生的每个状态过渡。找到费时的过程在这个过程中通过其高度,并探索的因素产生最大的影响在配置过程,这是由以下公式计算17]: 在哪里米代表所有的标识符的集合,使过渡T可实现的。

5。情况和性能分析

在7:49岁于2010年4月14日,玉树地震达到7.1。这是最具破坏性的,宽的,大多数玉树救灾有史以来地震灾害。涉及到玉树的19个乡镇6县,2698人死亡,270年就消失了。地震发生后,政府迅速制定了紧急救灾计划和与多个部门合作开展救灾活动。公民社会组织也加入了救灾队。紧急动员各方资源汇集在灾难应急资源调度中心,然后运输均匀分布分并送往受灾地区的人民。

这里假设是,实现速度λ_我应急资源调度流程模型转换(8、3、3、5、6、8、6、9,8,9,10,4、2、2、3、2、1)。假设每个状态的马尔可夫链的稳定概率 ,根据(1),概率(6)每个状态的稳定状态的随机过程可以得到:

每个状态的马尔可夫链的稳定概率GSPN模型的计算从上面的方程,如表所示3。

基于每个状态的稳定概率在表3中,忙碌的概率和过渡利用率的计算(4)和(5),分别。结果如表所示4和5。

结果表4和5显示的概率P₂和P₁₂忙碌是最大的。也就是说,在应急资源调度的过程中,提出物流P₂(应急指挥中心数据库)和逆向物流P₁₂(nonrecyclable参考资料)很容易积累信息。特别是,应急指挥中心需要控制大局,不断获得来自灾区的最新实时数据,指挥和调度人员,车辆,和其他资源,很容易导致信息堵塞,后续工作将受到影响。因此,为了提高整个过程的速度,这个链接必须优化的重点。

在逆向物流的过程中,除了P₁₂的触发T₁₂(收集和总结灾后应急资源),T₁₄(绿色处理),T₁₅(供应商再加工),T₁₆(运输到本地存储库),繁忙的概率P₁₁(应急资源浪费),P₁₃(nonrecyclable应急资源),P₁₅(燃料和肥料),P₁₆(其他原始资源和产品),P₁₇(储备资源)也大。这表明救灾后应急资源的逆向物流也是一个过程,是不容忽视的,这很容易对生态环境造成破坏,仍然需要更多的人力和物质资源。

6。结论

应急资源配置过程某一阶段。它综合考虑了预测分析早期应急资源和分配的正向和逆向物流的过程。在恢复地震应急管理的过程中,模型仿真和性能分析的青海玉树地震利用GSPN进行。结果表明,应急指挥中心的需求信息数据库和nonrecyclable资源的恢复过程应该是流程优化的重点。应急指挥中心的准确性需要高度重视应急资源需求预测信息的采集,提高应急指挥中心信息化建设的程度,并满足各种灾难后和混乱的需求。

同时,为了避免污染和破坏环境,科学的检测和治疗计划应制定不同的应急资源的恢复。最后,从过渡过程的角度,应急的反馈链接配置过程也非常重要,要加强和灾后总结评价。本文仍有许多不足之处的分析GSPN-based应急资源调度过程和模型的应用研究。在突发事件的过程中有更多的不确定性,无法分类,综合、全面、有效地分析。解释紧急资源分配过程中的不确定性并不解决由于空间和个人能力,在未来的研究需要进一步的优化。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者没有任何可能的利益冲突。