複雜多重網建模理論及其在應急資源調度中的套用研究

《複雜多重網建模理論及其在應急資源調度中的套用研究》是依託西安交通大學，由胡飛虎擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複雜多重網建模理論及其在應急資源調度中的套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡飛虎
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

本項目將研究複雜多重網建模理論與建模方法，其特點體現在對網路中的節點進行區分，並允許多重邊。複雜多重網可對各種建模元素進行組合和擴充，從而派生出有向網、無向網、混合網、分層網、子網、複合網、複合分層網等多種形式及組合，使模型具有極強的複雜網路問題描述能力和柔性。複雜多重網具備邏輯嚴密的形式化語義模型，和內容豐富的圖形化表達方式。項目擬將複雜多重網用於應急資源的最佳化調度過程，並創建一種能被應急資源保障體系各主要環節所共用的解決方案。該方案包括理論層、模型層、軟體層、套用層、實踐層和反饋層六個層次，它們具有一致的套用環境，規範的問題描述和解決流程，統一的能力評價指標體系和評價方法。項目還將採用開放式體系結構開發基於複雜多重網的應急資源最佳化調度軟體原型，進行服務點選址、資源配置、資源協調調度、應急資源保障能力評估等套用研究，為應急資源保障體系的改進、完善和提升提供科學依據。

結題摘要

現實社會中的電力、交通、通信、社會關係等都是複雜網路，對複雜網路進行建模，分析其結構特徵及功能連線，對於抽象和理解複雜網路的特性、行為規律等具有重要意義。以應急資源調度中的交通網路模型為例，既有研究主要以簡單節點的單重網路為基礎。但實際中交通網路是一個具有多重邊的複雜網路，網路中的節點可能是資源需求點、存儲點或生產點，甚至節點間還可能具有層次關係，節點間可能存在多種連線方式，如公路、鐵路、水路、航空等，運輸工具也不同，有些線路還可能是單向的。 針對以上問題，本研究提出了複雜多重網建模理論與建模方法，其特點體現在對網路中的節點進行區分，並允許多重邊。複雜多重網可對各種建模元素進行組合和擴充，從而派生出有向網、無向網、混合網、分層網、子網、複合網、複合分層網等多種形式及組合，使模型具有極強的複雜網路問題描述能力和柔性。複雜多重網具備邏輯嚴密的形式化語義模型和內容豐富的圖形化表達方式。以複雜多重網為基礎實現了應急資源調度、電網調度、項目群風險規劃等領域的建模套用。 對標準遺傳算法進行改進，加入了輔助遺傳操作運算元和可變長基因設計，提高了算法的性能。採用上述改進遺傳算法實現了多災害點、多倉庫點、多種交通網路、多種運輸工具、物資供需動態變化、運輸工具動態增減等條件下的分層、分區域多級應急物資聯動多目標調度算法；實現了多發電端、多變電端、多用電端、線路具有有向及無向連線關係條件下的電網分區域多目標調度算法和主、微網分層多目標調度算法。既有研究在動態條件下的物資調度算法，對於在途的運輸物資通常只能近似求解，本研究首次提出了一種將運輸工具虛擬為供應點或需求點的物資調度方法及系統，在不增加算法難度和計算量的同時有效解決了該問題，並申請了發明專利。 編程實現了上述所有調度算法，並通過多個算例驗證了上述算法的有效性。設計了應急資源最佳化調度軟體平台的數據模型和流程模型，設計了應急資源保障體系通用模型和公共套用軟體環境，採用開放軟體平台及工作流技術開發了相應的平台軟體，實現了與上述最佳化調度算法的連線，實現了運輸工具調度過程在地圖上的動態模擬。在企業流程管理軟體和項目群風險規劃領域進行了實證研究並推廣了本研究的成果。 獲得省部級科技進步二等獎1項，獲國家級人才計畫資助2人，申請發明專利4項並獲批2項，獲軟體著作權7項，發表論文12篇，推廣成果2項，已培養研究生8人，即將出版專著1部。