【技术实现步骤摘要】
一种化工事故多目标两阶段应急救援物资调度方法
本专利技术属于应急救援辅助决策领域,涉及到自动化技术,特别是涉及一种化工事故多目标两阶段应急救援物资调度方法。
技术介绍
由于化工生产、储运等各环节多涉及危险化学品,以及化工园区多处于经济发达、人口密集的敏感地区,造成化工园区处于高风险状态。近年来,多起重大化工园区危险事故的发生,给人民的生命和财产带来了巨大的损害。当面对化工园区危险事故时,如何安全的规划救援车辆行驶路径以及合理的应急救援物资调度对救援工作的及时开展具有重要意义。许多传统的应急救援物资调度方法在救援车辆的路径规划中只考虑路径长度因素,没有考虑到化工园区事故以及初始事故所引起的多米诺效应对园区以及周边道路产生的风险影响,因而容易导致规划的救援车辆路径具有较大风险。此外,因实际问题中,应急救援工作是系统而又复杂的科学问题,传统应急救援物资调度方法多以单个目标为救援调度目标,如救援时间最短、参与救援点最少,难以全面地考虑实际问题,可能造成救援工作受到影响。因此,应急救援物资调度非常困难。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足,提出了一种化工事故多目标两阶段应急救援物资调度方法。本专利技术的目标是针对应急救援物资调度中的一些难题,在满足所有给定的约束条件的背景下,分析化工园区事故后果以及多米诺效应,确定救援车辆路线,分配救援物资至可支配救援点,将救援物资从多个可支配救援点运输到受灾点,使救援开展时间、参与救援点数量和未满足救援物资数量最小化。本专利技术的技术方案是 ...
【技术保护点】
1.一种化工事故多目标两阶段应急救援物资调度方法,其特征在于该方法包括以下步骤:/n步骤1:获取基础数据,包括化工园区事故信息、化工园区路段信息、周围可支配救援点物资储备信息和人口分布信息;/n步骤2:分析化工园区以及周边道路风险,将道路风险定义为化工园区初始事故以及多米诺效应下所产生个人风险的叠加;通过对初始事故类型以及造成伤害的主要因素进行分析,评价主要损伤因素对人体伤害以及周围设备所在造成的影响;/n其次分析初始事故所可能引发多米诺效应,从确定初始事故出发,针对热辐射,冲击波超压,抛射碎片计算邻近目标设备的损坏几率,确定多米诺效应事故发生概率以及后果,确定失效单元,判断是否有下级单元;/n计算初始事故所产生的后果,以及多米诺效应下事故产生的后果;事故后果带来的致死概率V;/n则区域内任一点个人风险值计算表达式如下所示:/n
【技术特征摘要】
1.一种化工事故多目标两阶段应急救援物资调度方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
步骤1:获取基础数据,包括化工园区事故信息、化工园区路段信息、周围可支配救援点物资储备信息和人口分布信息;
步骤2:分析化工园区以及周边道路风险,将道路风险定义为化工园区初始事故以及多米诺效应下所产生个人风险的叠加;通过对初始事故类型以及造成伤害的主要因素进行分析,评价主要损伤因素对人体伤害以及周围设备所在造成的影响;
其次分析初始事故所可能引发多米诺效应,从确定初始事故出发,针对热辐射,冲击波超压,抛射碎片计算邻近目标设备的损坏几率,确定多米诺效应事故发生概率以及后果,确定失效单元,判断是否有下级单元;
计算初始事故所产生的后果,以及多米诺效应下事故产生的后果;事故后果带来的致死概率V;
则区域内任一点个人风险值计算表达式如下所示:
其中fa是第a个设备发生事故的频率,Va是第a个设备发生事故造成的人员死亡概率,Pab为设备a所引发的事故对设备b的多米诺效应拓展概率;
步骤3:构建化工事故多目标两阶段应急救援物资调度模型;
第一阶段:构建基于道路风险的救援车辆路径规划模型
构建设化工园区路径网络节点无向图G=(V,E),其中V为结点集,E为路径集,E中任意路段的长度与风险数值分别设为Len、Risk,路径规划模型如下式所示;
minZ=min(α1∑Len+α2∑Risk)
其中α1和α2为权重系数,分别表示距离和安全两个不同的优化指标的重要性;
该模型所计算出的最优路径为第二阶段多目标应急救援物资调度模型救援车辆运行时间参数提供根据;
第二阶段:构建多目标应急救援物资调度模型
定义参数与变量分别为:j:表示事故灾害点的第j种应急资源需求,j=1,2,...,m;Dj:表示事故灾害点对第j种应急资源的需求量;Vj:表示第j种应急资源的消耗速率;Ai:表示第i个备选应急出救点,i=1,2,...,n;ti:表示第i个备选应急出救点到事故灾害点的应急资源调配行程时间;rij:表示应急出救点i的第j种应急资源保有量;表示应急出救点i的第j种应急资源派遣量;0-1变量,当应急出救点Ai参与第j种应急资源调度时取1,否则取0;yi:0-1变量,当应急出救点Ai参与应急资源调度时取1,否则为0;
设各应急救援点之间相互独立,不存在相互资源调度与补给;运输时间与车辆类型无关;各应急物资消耗速率为常量;救援过程中不考虑救援车辆装货与卸货时间;各救援点具有充足车辆用于救援物资调度;
将优化目标函数定义为一个多目标的三维向量,Minimize(Z)=[Z1,Z2,Z3],其中,Z1是用于最小救援开展时间的目标函数;Z2是用于最小化未满足救援物资数量的目标函数;Z3是用于最小化救援参与点数量的目标函数;
目标函数Z1:
上式表示为救援时效性最好
目标函数Z2:
上式表示为救援安全性最好
目标函数Z3:
上式表示为代表救援经济性最好
模型约束为:
上式表示为各应急救援点的资源派遣量不大于其资源保有量,且为非负整数;
上式中,ε为充分小数,此式确保当应急出救点Ai派遣的第j种应急资源量时取1,否则取0;
上式表示为当应急出救点Ai参与应急资源调度时yi取1,否则取0;
步骤4:模型求解
第一阶段模型求解:
(1)基于道路风险的车辆路径规划模型,应用改进变异算子的遗传算法进行求解,具体求解步...
【专利技术属性】
技术研发人员:蒋鹏,裘飞,郑松,许欢,孔亚广,张帆,侯平智,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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