湛黃涵，馬少聰，譚豪

（南華大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)，421001)

關(guān)鍵字：資源調(diào)度；應(yīng)急決策；突發(fā)事件；案例推理

0 引言

本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)突發(fā)案例進(jìn)行推理和類(lèi)比，使用遺傳禁忌搜索混合優(yōu)化策略（GATS），對(duì)突發(fā)事件決策與資源調(diào)度進(jìn)行處理，使得相關(guān)部門(mén)在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)，能夠根據(jù)系統(tǒng)方案進(jìn)行合理、便捷、快速處理。

1 問(wèn)題描述

1.1 任務(wù)目標(biāo)

當(dāng)遭遇突發(fā)事件時(shí)，該系統(tǒng)能迅速獲取事件信息，并及時(shí)對(duì)比相似案例，分析得出最佳應(yīng)急決策；通過(guò)決策進(jìn)行資源的合理、便捷調(diào)度；最后能夠進(jìn)行事故應(yīng)急分析與解決方案的保存，以供以后借鑒使用。

1.2 需求描述

突發(fā)事件應(yīng)急決策與資源調(diào)度系統(tǒng)指在遭遇突發(fā)事件時(shí)，系統(tǒng)能夠迅速分析對(duì)比相似案例，通過(guò)相似案例作出較為合理、快捷的應(yīng)急決策，同時(shí)統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的應(yīng)急物資數(shù)量、種類(lèi)、需求量等，對(duì)當(dāng)前所有應(yīng)急物資進(jìn)行調(diào)配、分發(fā)，根據(jù)各個(gè)地區(qū)的突發(fā)事件的具體情況，作出應(yīng)急決策，首先進(jìn)行應(yīng)急物資物資量的分配，然后進(jìn)行物資運(yùn)輸路線的規(guī)劃以及人員的調(diào)配；當(dāng)運(yùn)出物資即將達(dá)到最大限度時(shí)，該系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)行預(yù)警，警告指揮人員物資庫(kù)已經(jīng)達(dá)到最大限度，需要對(duì)物資進(jìn)行補(bǔ)給；事故處理完畢后，進(jìn)行案例錄入，并能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急案例重演，對(duì)其進(jìn)行分析。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)技術(shù)介紹

網(wǎng)關(guān)檢測(cè)：排除掉非法訪問(wèn)數(shù)據(jù)，防止受到黑客的攻擊。為了避免一些非法訪問(wèn)，需要提升系統(tǒng)的健壯性，保證能夠承受住爬蟲(chóng)讀取數(shù)據(jù)。

網(wǎng)頁(yè)技術(shù)：利用Spring技術(shù)進(jìn)行協(xié)作。進(jìn)行技術(shù)支持保證這個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便和簡(jiǎn)單。使得這個(gè)更加可以具有靈活性。使用框架Spring可以減少代碼的耦合性，并且使用vue前端保證前后端分離減少代碼量。

存儲(chǔ)：redis和mysql兩個(gè)進(jìn)行保存數(shù)據(jù)。其中redis目的是保存一些東西，保存一些認(rèn)證消息。這個(gè)需要短時(shí)間內(nèi)需要保存的東西，而且需要短時(shí)間的內(nèi)反映的數(shù)據(jù)，快速保存在這個(gè)東西里面。mysql是對(duì)于數(shù)據(jù)的永久保存，需要對(duì)于每一個(gè)突發(fā)災(zāi)害的進(jìn)行一定的保存。包括對(duì)于每一次突發(fā)災(zāi)害進(jìn)行的方案進(jìn)行保存，方便這個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)行進(jìn)入大數(shù)據(jù)分類(lèi)學(xué)習(xí)。

大數(shù)據(jù)：spack系統(tǒng)我們進(jìn)行保存，應(yīng)用系統(tǒng)給做好數(shù)據(jù)保存。讀取數(shù)據(jù)庫(kù)倆面的東西然后進(jìn)行模型選擇然后進(jìn)行讀取，預(yù)備好一些模型，然后自動(dòng)化訓(xùn)練。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境介紹

2.2.1 本平臺(tái)的硬件環(huán)境如下

客戶(hù)機(jī)：普通PC;CPU：P4 1.8GHz以上;內(nèi)存：4G以上;能夠運(yùn)行IE5.0以上或者Netscape4.0以上版本的機(jī)器;CPU：P4 2.0GHz;內(nèi)存：1G以上;硬盤(pán)：80G以上;網(wǎng)卡：千兆。

2.2.2 本平臺(tái)的軟件環(huán)境如下

服務(wù)器類(lèi)型：Tomcat 8.0及以上版本;網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型：局域網(wǎng);存儲(chǔ)容量：內(nèi)存容量：4G或以上內(nèi)存；外存容量：30G以上。

2.2.3 其他要求

操作系統(tǒng)：Windows;Web瀏覽器：IE8.0以上或者Firefox2.0;開(kāi)發(fā)平臺(tái)：IDEA平臺(tái)、PyCharm;開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：Java、Python、前臺(tái)頁(yè)面使用html、js腳本、jquery等;數(shù)據(jù)庫(kù)：MYSQL、hadoop。

3 系統(tǒng)功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)

本突發(fā)事件應(yīng)急決策與資源調(diào)度系統(tǒng)主分為登錄、應(yīng)急決策、應(yīng)急資源調(diào)度（1.物資分配計(jì)劃，2.路線規(guī)劃）、事故分析（1.事件重演，2.案例保存，3.智能倉(cāng)儲(chǔ)）、經(jīng)典案例和突發(fā)事件熱力圖等功能。

圖2 功能結(jié)構(gòu)圖

其中登錄界面主要包括系統(tǒng)和注冊(cè)和登錄的功能；應(yīng)急決策界面主要是供用戶(hù)傳入相關(guān)突發(fā)事件的詳細(xì)信息，返回系統(tǒng)制定的最佳決策，用戶(hù)可以在線或下載案例決策的詳細(xì)內(nèi)容；應(yīng)急資源調(diào)度界面分為物資分配和路線規(guī)劃，系統(tǒng)根據(jù)突發(fā)事件地點(diǎn)所需物資和周?chē)貐^(qū)物資進(jìn)行統(tǒng)籌，并通過(guò)路線規(guī)劃功能計(jì)劃出最佳運(yùn)輸路線，從而幫助提高運(yùn)輸效率；事故分析界面分為事件重演、案例保存和智能倉(cāng)儲(chǔ)功能，事件重演通過(guò)物理模型還原案件，案例保存將案例存儲(chǔ)到案例庫(kù)中，智能倉(cāng)儲(chǔ)則負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)倉(cāng)庫(kù)的物資進(jìn)行合理的調(diào)整；經(jīng)典案例負(fù)責(zé)推薦調(diào)用最為頻繁的案例；突發(fā)事件熱力圖則戰(zhàn)象突發(fā)事件事發(fā)地的受災(zāi)程度。

3.1 應(yīng)急決策功能

系統(tǒng)在突發(fā)事件發(fā)生后，會(huì)首先獲取國(guó)家或當(dāng)?shù)卣畬?duì)此次突發(fā)事故的危險(xiǎn)等級(jí)認(rèn)定，然后根據(jù)突發(fā)事件的大致信息來(lái)分析本次突發(fā)事件的具體類(lèi)型，然后將本次突發(fā)事件的具體情況和數(shù)據(jù)信息傳入突發(fā)事件應(yīng)急決策與資源調(diào)度系統(tǒng)，然后系統(tǒng)根據(jù)案例推理（CBR）算法和規(guī)則推理（RBR）算法，自動(dòng)將本次突發(fā)事件的具體信息與以往的突發(fā)事件案例進(jìn)行對(duì)比，從而檢索案例庫(kù)并從中檢索出最為相似的案例。最后，系統(tǒng)通過(guò)參考最匹配案例的解決方案來(lái)生成一個(gè)決策來(lái)解決當(dāng)前發(fā)生的突發(fā)事件。

其中，案例推理（CBR）算法指從過(guò)去的突發(fā)事件案例中獲取特定的知識(shí)，并利用它來(lái)解決突發(fā)事件的算法。案例推理一般包含四個(gè)過(guò)程：檢索、重用、修改、保存。（檢索采用改進(jìn)型K最近型算法）

而規(guī)則推理（RBR）算法是將相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家知識(shí)規(guī)則化描述出來(lái)，構(gòu)建專(zhuān)家規(guī)則系統(tǒng)，根據(jù)專(zhuān)家規(guī)則系統(tǒng)形成推理機(jī)，在解決實(shí)際突發(fā)事件時(shí)利用推理機(jī)來(lái)模仿專(zhuān)家解決該突發(fā)事件的推理能力。

3.2 應(yīng)急資源調(diào)度

3.2.1 根據(jù)應(yīng)急決策來(lái)得出突發(fā)地區(qū)的物資分配計(jì)劃

在系統(tǒng)生成應(yīng)急決策過(guò)后，系統(tǒng)就會(huì)參考此決策中的關(guān)于解決本次突發(fā)事件所需要的應(yīng)急物資的種類(lèi)和數(shù)量以及本次事故的發(fā)生所在地從而確定對(duì)各個(gè)地區(qū)的物資分配計(jì)劃。

該算法為一種組合算法，利用遺傳算法和禁忌搜索算法作為子算法，結(jié)合長(zhǎng)處而組成了GATS混合優(yōu)化策略。一方面禁忌搜索算法對(duì)全局進(jìn)行逐步優(yōu)化，另一方面，遺傳算法是基于概率分布機(jī)制的隨機(jī)搜索優(yōu)化算法，兩者結(jié)合有利于豐富優(yōu)化過(guò)程中搜索行為，增強(qiáng)全局和局部意義下的搜索能力和效率，能夠?yàn)槁肪€規(guī)劃提供便利。

圖3 物資分配界面圖

3.2.2 參考物資分配計(jì)劃以及資源調(diào)度情況來(lái)對(duì)物資的配送進(jìn)行路線規(guī)劃

物資配送的路線規(guī)劃首先要進(jìn)行路線選擇，首先劃分各個(gè)路段車(chē)流量，并對(duì)每一個(gè)路段的車(chē)流量進(jìn)行一定的分析得出這個(gè)路段的高峰期，同時(shí)根據(jù)物資起始地點(diǎn)和終止地點(diǎn)，根據(jù)車(chē)的速度，通過(guò)GATS混合優(yōu)化策略得出一個(gè)良好的路線規(guī)劃。一方面禁忌搜索算法對(duì)全局進(jìn)行逐步優(yōu)化，另一方面，遺傳算法是一種隨機(jī)搜索優(yōu)化算法，兩者結(jié)合有利于豐富優(yōu)化過(guò)程中搜索行為，增強(qiáng)全局和局部意義下的搜索能力和效率，能夠?yàn)槁肪€規(guī)劃提供便利。

圖4 路線規(guī)劃界面圖

3.3 事故分析功能

3.3.1 事件重演

當(dāng)處置完突發(fā)事件后，用戶(hù)可以從平臺(tái)中將該突發(fā)事件的相關(guān)信息和處理方案錄入到系統(tǒng)中，如突發(fā)事件嚴(yán)重等級(jí)、發(fā)生地點(diǎn)、使用物資數(shù)目等，用戶(hù)可以在平臺(tái)內(nèi)置地圖中查看所有突發(fā)事件的具體位置，從而對(duì)本次突發(fā)事件進(jìn)行重新演示，在這個(gè)過(guò)程中也能發(fā)現(xiàn)本次事故的處理方法的好處與不足，以便以后再次有突發(fā)事故發(fā)生時(shí)可以避免一些不必要的損失。

3.3.2 案例保存

在錄入突發(fā)事件事故信息的同時(shí)也將本次對(duì)于本種類(lèi)型的突發(fā)事故的處理的解決方案保存到案例庫(kù)中，這樣每一次進(jìn)行案例推理的時(shí)候，案例庫(kù)的中的案例就會(huì)增多，從而提高系統(tǒng)提供的解決方案的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)性。

圖5 案例保存界面圖

3.3.3 智能倉(cāng)儲(chǔ)

在系統(tǒng)分配完物資調(diào)度計(jì)劃和路線規(guī)劃后，倉(cāng)庫(kù)就可以迅速地做出反應(yīng)，將相應(yīng)的物資進(jìn)行合理地配置，從而提高車(chē)輛裝載的效率，幫助節(jié)省貨物運(yùn)輸時(shí)間。

3.4 經(jīng)典案例

在系統(tǒng)的案例庫(kù)中，每一次作出決策后的案例都會(huì)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并且管理員會(huì)對(duì)其決策進(jìn)行不斷地優(yōu)化，從而能夠更好地幫用戶(hù)進(jìn)行案例和決策推薦。

3.5 突發(fā)事件熱力圖

平臺(tái)可以根據(jù)突發(fā)事件事發(fā)地的相關(guān)信息，生成突發(fā)事件事故熱力圖，指揮人員可以根據(jù)突發(fā)事件地理熱力圖掌握事發(fā)地的頻率和位置，從而能夠方便以后進(jìn)行查看和分析，也能夠科學(xué)、合理地對(duì)應(yīng)急物資進(jìn)行配置或有針對(duì)性的增加預(yù)防措施。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)突發(fā)事件的處理提出了一套有效的應(yīng)急決策與資源調(diào)度系統(tǒng)。系統(tǒng)基于規(guī)則推理算法和案例推理算法得到一套行之高效的突發(fā)事件應(yīng)急處理方案，并通過(guò)遺傳禁忌搜索混合優(yōu)化策略和貪心算法得到最佳的配送路線。除此之外，系統(tǒng)還能夠?qū)}(cāng)庫(kù)物資管理、對(duì)車(chē)輛調(diào)度分配進(jìn)行規(guī)劃，能夠讓?xiě)?yīng)急物資得到及時(shí)使用和充分利用，以減少突發(fā)事件帶來(lái)的人力、財(cái)力損失，從而使得突發(fā)事件能夠在短時(shí)間內(nèi)得到解決，將突發(fā)事件給事發(fā)地、給社會(huì)帶來(lái)的影響降到最低。