一种汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法技术

本发明专利技术涉及一种汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法。本发明专利技术包括采集矿山事故信息；利用时空转换法将具有汇聚能力的单矿山事故出救点问题转化为具有特殊性的确定的多矿山事故出救点资源调运问题；利用脉冲需求波动函数描述模型总目标；定义新增矿山事故应急物资需求比例系数得出需求预测的递推公式；最后基于脉冲需求波动函数和需求预测构建模型。本发明专利技术由于考虑了实际矿山事故应急过程中矿山事故应急物资时序汇聚的特点和矿山事故应急物资的需求信息是随着事故的动态演变而不断变化的，结合时序汇聚和需求预测进行矿山事故应急物资调度，使得矿山事故应急物资的调度更贴合实际应急需求，缩短了救援时间，节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法
本专利技术涉及一种汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法，属于矿山事故应急管理

技术介绍
由于矿山的各种危害比其他行业严重而且频繁，其安全问题一直是困扰采矿业发展的重大课题。因此，在矿山发生突发事件时，及时有效的开展应急救援工作就显得尤为重要，如果人力、物力、财力的需求供给不到位，就会造成巨大的人员和经济损失。另外，矿山事故相对于其他常规突发事故具有一定的特殊性的，事故发生后的应急救援矿山事故应急物资的调度并非是一次性完成的，而是根据事故的动态演变并伴随着矿山事故应急物资需求信息不断更新的条件下进行的，整个过程从时间上来看具有明显的时变性和动态性。在矿山事故发生初期，当地应急部门对此事件的矿山事故应急物资储备量往往不足以满足受灾点对矿山事故应急物资的需求，而后续矿山事故应急物资的筹备需要时间。如国内、国际救援矿山事故应急物资陆续到达受灾点附近的矿山事故应急物资集散中心，或者已有储备矿山事故应急物资的量不足以满足应急需求，还需突击组织多个生产企业进行生产弥补。从这些情况可以看出矿山事故应急物资具有时序汇聚的特点，此外，矿山事故应急物资的消耗也具有时序消耗性。在现有的研究中，刘春林等多位学者研究过基于连续性消耗的应急物资调度模型，赵林度等研究过应急时间最早的应急物资调度模型。然而，当前的研究多集中在大规模灾害情况下的应急资源调度，研究领域比较宏观，针对矿山事故应急物资调度的相关研究还很少，无法满足矿山安全保障的需求。本专利技术综合考虑了矿山事故应急物资的时序汇聚和需求预测，对矿山事故发生后的矿山事故应急物资调度建立了相应的模型。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对现有研究无法满足矿山应急资源调度需求的问题，提出了一种汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法。本专利技术的技术方案是：一种汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法，所述方法的具体步骤如下：步骤1、当矿山发生事故后，采集矿山事故现场信息、周边矿山事故应急物资集散中心的信息以及路况信息；步骤2、由时空转换方法将每个带有汇聚时间信息的汇聚矿山事故应急物资转化为一个新的虚拟矿山事故出救点，此问题由具有汇聚能力的单矿山事故出救点问题转化为具有特殊性的确定的多矿山事故出救点应急资源调运问题；步骤3、刻画脉冲需求波动函数，由脉冲需求波动函数描述单个受灾需求点矿山事故应急物资未被满足需求，由此描述模型的总目标：不同受灾点的矿山事故应急物资未被满足需求累积之和最小；步骤4、定义新增矿山事故应急物资需求比例系数，得出需求预测的递推公式；步骤5、基于脉冲需求波动函数和需求预测构建模型，计算得到不同受灾点的矿山事故应急物资未被满足需求累积之和最小时，每个矿山事故应急物资集散中心及其汇聚矿山事故应急物资点需向每个矿山事故应急物资需求点调度的矿山事故应急物资数量。作为本专利技术的进一步方案，所述步骤1中：矿山事故现场信息包括：矿山事故应急需求点集合D、矿山事故应急需求点的初始矿山事故应急物资需求量；周边矿山事故应急物资集散中心的信息包括：矿山事故应急物资集散中心集合S，即矿山事故出救点集合、矿山事故应急物资集散中心的初始矿山事故应急物资供应量和汇聚矿山事故物资个数；路况信息包括：矿山事故出救点到矿山事故应急需求点的广义时间距离t。作为本专利技术的进一步方案，所述步骤2中由时空转换方法将每个带有汇聚时间信息的汇聚矿山事故应急物资转化为一个新的虚拟矿山事故出救点的具体方法为：步骤2.1：定义参数和变量；S＝{S1,S2,…,Sn}为矿山事故应急物资集散中心(矿山事故出救点)集合，D＝{D1,D2,…,Dm}为矿山事故应急需求点集合，Si(i＝1,2,…,n)的初始矿山事故应急物资供应量为si，Dj(j＝1,2,…,m)的初始矿山事故应急物资需求量为dj，且他们满足即初始调度阶段矿山事故应急物资集散中心的供应量无法满足矿山事故应急需求点的需求量，矿山事故出救点Si到矿山事故应急需求点Dj的广义时间距离为tij；步骤2.2：转换供应集合，得到新的矿山事故出救点集合；假设原有矿山事故应急物资聚散中心Si有ki(ki∈N)个汇聚矿山事故应急物资，将每个带有汇聚时间信息的汇聚矿山事故应急物资转化为一个新的虚拟矿山事故出救点进行处理，转换之后的新矿山事故出救点集合定义为：步骤2.3：计算新集合中供应点到矿山事故应急需求点的广义时间距离；转换后的供应点具有两个属性S′i′(S′i′,t′i′j)，S′i′为新集合中供应点的矿山事故应急物资供应量，t′i′j为新集合中供应点到矿山事故应急需求点的广义时间距离，并且新的矿山事故出救点到矿山事故应急需求点的时间表示为原有时间加上汇聚时间，即：其中为汇聚到矿山事故应急物资集散中心Si的汇聚时间。作为本专利技术的进一步方案，所述步骤3由脉冲需求波动函数描述单个受灾需求点Dj矿山事故应急物资未被满足需求的具体方法为：步骤3.1：求出按时空转换后的供应点集合S′＝{S′1,S′2,S′3,…,S′n′}以需求点Dj为目的地的时间距离向量t′j＝(t′1j,t′2j,t′3j,…,t′n′j)；步骤3.2：将向量中的时间距离按升序排列成序列步骤3.3：设需求点Dj的脉冲需求量到达时刻为其中Tj1＝0；步骤3.4：将步骤3.3中的脉冲时间插入到步骤3.2中的时间距离升序序列中形成新的升序序列此时步骤3.5：将新的升序序列中的各个时间标注在需求点Dj的需求波动函数的横轴上，每个时段的函数曲线都是一段垂直于纵轴的直线，每段直线的纵轴值不相同。在第一个时段里，此时的需求曲线为一段与纵轴垂直相交的直线，其与纵轴相交的点的纵坐标即为需求点Dj的初始需求dj1；步骤3.6：在其他时段需求曲线的纵轴值要视的情况而变：(1)若属于t′j序列，即在时刻某批矿山事故应急物资到达，此时段直线的纵轴值为上一时段直线的纵轴值减去该矿山事故应急物资的到达量xi′j，xi′j的取值为0到其对应供应点的最大供应量，当xi′j＝0时，代表没有矿山事故应急物资到达，此时段的直线继续延续到下一个时段；(2)若属于需求脉冲时刻向量Tj，即在时刻新增一个脉冲需求，此时段直线的纵轴值为上一时段直线的纵轴值加上该脉冲需求量djr；步骤3.7：综合步骤3.1到3.6，得到该矿山事故应急需求点Dj的脉冲需求波动函为递归函数：步骤3.8：基于步骤3.7对脉冲需求波动函数的描述，可得单个需求点Dj的矿山事故应急物资未被满足需求为：脉冲需求波动函数与坐标轴围成的图形的面积，其表达式为：作为本专利技术的进一步方案，所述步骤4中定义新增矿山事故应急物资需求比例系数，得出需求预测的递推公式的具体方法为：步骤4.1：由于需求点Dj的脉冲需求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：/n步骤1、当矿山发生事故后，采集矿山事故现场信息、周边矿山事故应急物资集散中心的信息以及路况信息；/n步骤2、由时空转换方法将每个带有汇聚时间信息的汇聚矿山事故应急物资转化为一个新的虚拟矿山事故出救点，此问题由具有汇聚能力的单矿山事故出救点问题转化为具有特殊性的确定的多矿山事故出救点应急资源调运问题；/n步骤3、刻画脉冲需求波动函数，由脉冲需求波动函数描述单个受灾需求点矿山事故应急物资未被满足需求，由此描述模型的总目标：不同受灾点的矿山事故应急物资未被满足需求累积之和最小；/n步骤4、定义新增矿山事故应急物资需求比例系数，得出需求预测的递推公式；/n步骤5、基于脉冲需求波动函数和需求预测构建模型，计算得到不同受灾点的矿山事故应急物资未被满足需求累积之和最小时，每个矿山事故应急物资集散中心及其汇聚矿山事故应急物资点需向每个矿山事故应急物资需求点调度的矿山事故应急物资数量。/n

【技术特征摘要】
1.一种汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
步骤1、当矿山发生事故后，采集矿山事故现场信息、周边矿山事故应急物资集散中心的信息以及路况信息；
步骤2、由时空转换方法将每个带有汇聚时间信息的汇聚矿山事故应急物资转化为一个新的虚拟矿山事故出救点，此问题由具有汇聚能力的单矿山事故出救点问题转化为具有特殊性的确定的多矿山事故出救点应急资源调运问题；
步骤3、刻画脉冲需求波动函数，由脉冲需求波动函数描述单个受灾需求点矿山事故应急物资未被满足需求，由此描述模型的总目标：不同受灾点的矿山事故应急物资未被满足需求累积之和最小；
步骤4、定义新增矿山事故应急物资需求比例系数，得出需求预测的递推公式；
步骤5、基于脉冲需求波动函数和需求预测构建模型，计算得到不同受灾点的矿山事故应急物资未被满足需求累积之和最小时，每个矿山事故应急物资集散中心及其汇聚矿山事故应急物资点需向每个矿山事故应急物资需求点调度的矿山事故应急物资数量。


2.根据权利要求1所述的汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法，其特征在于：所述步骤1中：
矿山事故现场信息包括：矿山事故应急需求点集合D、矿山事故应急需求点的初始矿山事故应急物资需求量；
周边矿山事故应急物资集散中心的信息包括：矿山事故应急物资集散中心集合S，即矿山事故出救点集合、矿山事故应急物资集散中心的初始矿山事故应急物资供应量和汇聚矿山事故物资个数；
路况信息包括：矿山事故出救点到矿山事故应急需求点的广义时间距离t。


3.根据权利要求1所述的汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法，其特征在于：所述步骤2中由时空转换方法将每个带有汇聚时间信息的汇聚矿山事故应急物资转化为一个新的虚拟矿山事故出救点的具体方法为：
步骤2.1：定义参数和变量；
S＝{S1,S2,…,Sn}为矿山事故应急物资集散中心(矿山事故出救点)集合，D＝{D1,D2,…,Dm}为矿山事故应急需求点集合，Si(i＝1,2,…,n)的初始矿山事故应急物资供应量为si，Dj(j＝1,2,…,m)的初始矿山事故应急物资需求量为dj，且他们满足即初始调度阶段矿山事故应急物资集散中心的供应量无法满足矿山事故应急需求点的需求量，矿山事故出救点Si到矿山事故应急需求点Dj的广义时间距离为tij；
步骤2.2：转换供应集合，得到新的矿山事故出救点集合；
假设原有矿山事故应急物资聚散中心Si有ki(ki∈N)个汇聚矿山事故应急物资，将每个带有汇聚时间信息的汇聚矿山事故应急物资转化为一个新的虚拟矿山事故出救点进行处理，转换之后的新矿山事故出救点集合定义为：



步骤2.3：计算新集合中供应点到矿山事故应急需求点的广义时间距离；
转换后的供应点具有两个属性S′i′(S′i′,t′i′j)，S′i′为新集合中供应点的矿山事故应急物资供应量，t′i′j为新集合中供应点到矿山事故应急需求点的广义时间距离，并且新的矿山事故出救点到矿山事故应急需求点的时间表示为原有时间加上汇聚时间，即：



其中为汇聚到矿山事故应急物资集散中心Si的汇聚时间。


4.根据权利要求1所述的汇聚需求预测的矿山应急救援中心站的事故应急物资调度建模方法，其特征在于：所述步骤3由脉冲需求波动函数描述单个受灾需求点Dj矿山事故应急物资未被满足需求的具体方法为：
步骤3.1：求出按时空转换后的供应点集合S′＝{S′1，S′2，S′3，…，S′n′}以需求点Dj为目的地的时间距离向量t′j＝(t′1j,t′2j,t′3j,…,t′n′j)；
步骤3.2：将向量中的时间距离按升序排列成序列
步骤3.3：设需求点Dj的脉冲需求量到达时刻为其中Tj1＝0；
步骤3.4：将步骤3.3中的脉冲时间插入到步骤3.2中的时间距离升序序列中形成新的升序序列此时
步骤3.5：将新的升序序列中的各个时间标注在需求点Dj的需求波动函数的横轴上，每个时段的函数曲线都是一段垂直于纵轴的直线，每段直线的纵轴值不相同。在第一个时段里，此时的需求曲线为一段与纵轴垂直相交的直线，其与纵轴相交的点的纵坐标即为需求点Dj的初始需求dj1；
步骤3.6：在其他时段需求曲线的纵轴值要视的情况而变：
(1)若属于t′j序列，即在时刻某批矿山事故应急物资到达，此时段直线的纵轴值为上一时段直线的纵轴值减去该矿山事故应急物资的到达量xi′j，xi′j的取值为0到其对应供应点的最大供应量，当xi′j＝0时，代表没有矿山事故应急物资到达，此时段的直线继续延续到下一个时段；
(2)若属于需求脉冲时刻向量Tj，即在时刻新增一个脉冲需求，此时段直线的纵轴值为上一时段直线的纵轴值加上该脉冲需求量djr；
步骤3.7：综合步骤3.1到3.6，得到该矿山事故应急需求点Dj的脉冲需求波动函为递归函数：



步骤3.8：基于步骤3.7对脉冲需求波动函数的描述，可得单个需求点Dj的矿山事故应急物资未...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑万波，董银环，钏助凡，吴燕清，夏云霓，赖祥威，陈慧敏，史耀轩，刘常昊，武丹丹，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53