專利名稱：一種應急物資調度系統及計算方法
技術領域：
本發明涉及應急管理領域，特別涉及一種應急物資調度系統及計算方法。
背景技術：
科學合理地開展應急資源調度，最大限度的發揮有限的應急資源的價值，是應急管理中的一項重要工作。應急資源調度涉及到多受災點、多出救點及多種應急物質，以時間最短和運輸成本最低為目標，將物質從出救點運送到受災點的過程，是一個復雜的多目標優化問題，針對這類問題的研究方法主要是通過建立應急物資調度模型及系統來尋求最優解。目前國內外學者在應急物資調度研究方面已取得了一些成果。根據其適用條件分為多出救點-單受災點-單物質調度模型，多出救點-單受災點-多物質調度模型。應急物資的調度包括配送車輛路徑和物質流分配兩個問題，在模型的構建方面，通過建立多目標數學規劃模型、混合整型多物資網絡流等模型對兩個問題進行綜合求解。模型的求解方法分為精確求解和啟發式求解，精確求解是通過嚴謹的數學模型，利用數學法則或數據結構搜尋的方式，尋找最優解。常見的精確求解法有動態規劃法、分支定界法、線性規劃法等。 啟發式求解是基于直觀或經驗構造的算法，在可接受的花費(如計算時間、占用空間等)下給出一個可行解，常見的啟發式算法有遺傳算法、蟻群算法、模擬退火算法等。模型的求解結果包括配送路線以及每條路線上分配的最優運輸車輛(貨物量可根據車輛滿載重量折算)的數量。其中在應急物質配送路徑求解過程中通常引入蟻群算法、遺傳算法等啟發式算法進行求解。以上這些模型在研究和應用中還存在一些問題或者說不足。多出救點-多受災點-多物質調度模型的適用性最廣，而目前國內外在這方面的研究很少，這也是目前應急調度模型研究的重點和難點。Linet Ozdamar (2004)及Claudia Archetti (2008)提出了這種類型的模型，通過構建混合整型多物質網絡流模型求解，但在模型解算過程中存在一個問題，即當解出的最優車輛數不是整數時，則將車輛數都增加至大于這個實數的最小整數， 這意味著車輛在未滿載的情況下可能多次往返于應急物資供應點和不同的物質發放點，顯然這與應急救援實際場景不符合；而且，在應急物質種類和供應點較多的情況下，這種處理方法會使整體所需車輛數的解算結果以及配送路程較大的超過實際需求，配送路程以及配送車輛并沒有達到最優。另一方面，應急資源調度模型雖然在理論和方法上有很大的發展，但離廣泛地實際應用還存在很大的差距，在實際應急指揮決策中需要應急資源調度系統的應用和支持。已有的大多數模型，只是在數值計算軟件中進行模擬，沒有與空間信息結合，模型的實用性不強，同時模型的解算速度也影響其廣泛應用。
發明內容
本發明目的在于提供一種所述的應急物資調度系統，本發明的目的還在于提供該調度系統的計算方法；本發明的目的還在于提供一種應急物資調度方法。
本發明目的是通過如下方案實現的。本發明應急物資調度系統包括如下結構數據輸入/輸出組件、數據預處理組件、 物資調度運算組件、數據庫操作接口組件和系統界面(如附
圖1所示)。其中，數據輸入/輸出組件用于輸入應急物資調度的出救點、受災點的空間位置信息、屬性信息；用于將數據庫操作接口組件獲取的數據，轉換為地圖、表格、文檔等形式輸出顯示。其中，數據預處理組件根據數據庫操作接口組件獲取的出救點、受災點空間坐標點、需求、供給數據以及道路網絡數據，計算各出救點-受災點間的最短距離；然后將供給、 需求數據調整為供需平衡形式；同時將供需點距離、需求數據轉換為單位運價表和產銷平衡表格式，以進行物資調度計算。其中，物資調度運算組件根據數據預處理組件生成的供給需求數據表以及根據數據庫操作接口組件所獲取的相關數據，進行物質調度計算；計算包括三個模塊，即單純性法模塊、多物資融合算法模塊以及改進節約算法模塊首先應用單純形法模塊得到每類物質的初始配送結果；然后應用物資融合模塊進行多物質配送優化；最后應用改進節約算法模塊進行配送路徑優化，得到物資調度結果；物質調度結果生成的屬性信息和空間路徑信息存儲到相應的屬性表和空間表中；其中，數據庫操作接口組件用于將數據輸入/輸出組件、數據預處理組件以及物資調度運算組件與數據庫存儲系統連接，向數據庫中創建受災點、出救點、供需路徑及距離和物資調度結果數據表，并向數據表中存儲、修改、讀取受災點、出救點的空間位置、供需量數據、距離數據以及物資調度運量數據；包括空間數據操作接口以及屬性數據操作接口兩種類型空間數據操作接口是基于商用空間數據引擎實現空間數據在數據庫中的存取；屬性數據操作接口是基于通用的數據庫存取組件實現屬性數據在數據庫中的存取。本發明應急物資調度系統中的數據庫結構如下本發明應急物資調度系統中的數據庫是基于關系型數據庫存儲應急物資調度數據，包括空間數據和屬性數據兩種類型；存儲的數據表包括受災點信息表、出救點信息表、 物資需求表、物資供給表、受災點-出救點距離表、受災點-受災點距離表、以及物資調度方案表和道路網絡數據表；各數據表結構如下表1受災點信息表
權利要求
1.一種應急物資調度系統，其特征在于該應急物資調度系統的結構包括數據輸入/ 輸出組件、數據預處理組件、物資調度運算組件、數據庫操作接口組件和系統界面。
2.如權利要求1所述的應急物資調度系統，其特征在于其中，數據輸入/輸出組件用于輸入應急物資調度的出救點、受災點的空間位置信息、屬性信息；用于將數據庫操作接口組件獲取的數據，轉換為地圖、表格、文檔等形式輸出顯不；其中，數據預處理組件根據數據庫操作接口組件獲取的出救點、受災點空間坐標點、 需求、供給數據以及道路網絡數據，計算各出救點-受災點間的最短距離；然后將供給、需求數據調整為供需平衡形式；同時將供需點距離、需求數據轉換為單位運價表和產銷平衡表格式，以進行物資調度計算；其中，物資調度運算組件根據數據預處理組件生成的供給需求數據表以及根據數據庫操作接口組件所獲取的相關數據，進行物質調度計算；計算包括三個模塊，即單純性法模塊、多物資融合算法模塊以及改進節約算法模塊首先應用單純形法模塊得到每類物質的初始配送結果；然后應用物資融合模塊進行多物質配送優化；最后應用改進節約算法模塊進行配送路徑優化，得到物資調度結果；物質調度結果生成的屬性信息和空間路徑信息存儲到相應的屬性表和空間表中；其中，數據庫操作接口組件用于將數據輸入/輸出組件、數據預處理組件以及物資調度運算組件與數據庫存儲系統連接，向數據庫中創建受災點、出救點、供需路徑及距離和物資調度結果數據表，并向數據表中存儲、修改、讀取受災點、出救點的空間位置、供需量數據、距離數據以及物資調度運量數據；包括空間數據操作接口以及屬性數據操作接口兩種類型空間數據操作接口是基于商用空間數據引擎實現空間數據在數據庫中的存取；屬性數據操作接口是基于通用的數據庫存取組件實現屬性數據在數據庫中的存取。
3.如權利要求2所述的應急物資調度系統，其特征在于其中數據庫結構如下數據庫是基于關系型數據庫存儲應急物資調度數據，包括空間數據和屬性數據兩種類型；存儲的數據表包括受災點信息表、出救點信息表、物資需求表、物資供給表、受災點-出救點距離表、受災點-受災點距離表、以及物資調度方案表和道路網絡數據表；各數據表結構如下
4.如權利要求1-3任一所述的應急物資調度系統，其特征在于該應急物資調度系統的流程包括如下步驟首先調用數據輸入/輸出組件，輸入受災點、出救點、物資需求和供給數據，通過數據庫操作接口組件在數據庫中生成相應的數據表；再調用數據預處理組件，將供給、需求數據調整為供需平衡形式，并將數據轉換為符合物資調度運算需要的格式；再調用數據庫操作接口組件，存儲應急物資調度結果，最后通過數據輸入/輸出組件，以地圖形式以及表格形式顯示應急物資調度結果；其中，物資調度運算包括三個部分(1)對每一類物資，調用數據庫操作接口組件，讀取其物資供需信息，調用單純形算法，生成該類物資的初始配送結果；(2)調用多物資融合算法模塊，對各物資的單純形計算結果進行處理，生成多物資融合運算結果；C3)調用改進節約算法模塊，對多物資融合算法的結果進行路徑節約計算，生成最后的應急物資調度結果，包括物資配送路徑及運量。
5.如權利要求1-3任一所述的應急物資調度系統，其特征在于該應急物資調度系統的運算方法包括如下步驟A.問題描述基于單純形法的思想，對多點對多點的應急物質調配問題描述為有m個生產地點AiG = 1,2,…，m)可供應某種物資，其供應量(產量)分別為 (i =1,2,…，m)；有η個銷地B」，j = 1，2，…，n，其需求量分別為b」(j = 1，2，-,η)；從&到h運輸單位物資的運價(單價)為Cu，這些數據可匯總于產銷平衡表和單位運價表中；表8產銷平衡表
6.一種應急物資調度方法，其特征在于該方法包括如下步驟采用應急物資調度系統進行調度；其中，該應急物資調度系統包括如下結構數據輸入/輸出組件、數據預處理組件、物資調度運算組件、數據庫操作接口組件和系統界面；其中，數據輸入/輸出組件用于輸入應急物資調度的出救點、受災點的空間位置信息、屬性信息；用于將數據庫操作接口組件獲取的數據，轉換為地圖、表格、文檔等形式輸出顯不；其中，數據預處理組件根據數據庫操作接口組件獲取的出救點、受災點空間坐標點、 需求、供給數據以及道路網絡數據，計算各出救點-受災點間的最短距離；然后將供給、需求數據調整為供需平衡形式；同時將供需點距離、需求數據轉換為單位運價表和產銷平衡表格式，以進行物資調度計算；其中，物資調度運算組件根據數據預處理組件生成的供給需求數據表以及根據數據庫操作接口組件所獲取的相關數據，進行物質調度計算；計算包括三個模塊，即單純性法模塊、多物資融合算法模塊以及改進節約算法模塊首先應用單純形法模塊得到每類物質的初始配送結果；然后應用物資融合模塊進行多物質配送優化；最后應用改進節約算法模塊進行配送路徑優化，得到物資調度結果；物質調度結果生成的屬性信息和空間路徑信息存儲到相應的屬性表和空間表中；其中，數據庫操作接口組件用于將數據輸入/輸出組件、數據預處理組件以及物資調度運算組件與數據庫存儲系統連接，向數據庫中創建受災點、出救點、供需路徑及距離和物資調度結果數據表，并向數據表中存儲、修改、讀取受災點、出救點的空間位置、供需量數據、距離數據以及物資調度運量數據；包括空間數據操作接口以及屬性數據操作接口兩種類型空間數據操作接口是基于商用空間數據引擎實現空間數據在數據庫中的存取；屬性數據操作接口是基于通用的數據庫存取組件實現屬性數據在數據庫中的存取；首先調用數據輸入/輸出組件，輸入受災點、出救點、物資需求和供給數據，通過數據庫操作接口組件在數據庫中生成相應的數據表；再調用數據預處理組件，將供給、需求數據調整為供需平衡形式，并將數據轉換為符合物資調度運算需要的格式；再調用數據庫操作接口組件，存儲應急物資調度結果，最后通過數據輸入/輸出組件，以地圖形式以及表格形式顯示應急物資調度結果；其中，物資調度運算包括三個部分(1)對每一類物資，調用數據庫操作接口組件，讀取其物資供需信息，調用單純形算法，生成該類物資的初始配送結果；(2)調用多物資融合算法模塊，對各物資的單純形計算結果進行處理，生成多物資融合運算結果；C3)調用改進節約算法模塊，對多物資融合算法的結果進行路徑節約計算，生成最后的應急物資調度結果，包括物資配送路徑及運量。
7.如權利要求6所述的應急物資調度方法，其特征在于其中所述的應急物資調度系統中的數據庫結構如下數據庫是基于關系型數據庫存儲應急物資調度數據，包括空間數據和屬性數據兩種類型；存儲的數據表包括受災點信息表、出救點信息表、物資需求表、物資供給表、受災點-出救點距離表、受災點-受災點距離表、以及物資調度方案表和道路網絡數據表；各數據表結構如下表8受災點信息表____
8.如權利要求6或7所述的應急物資調度方法，其特征在于其中所述的應急物資調度系統的運算方法包括如下步驟Α.問題描述基于單純形法的思想，對多點對多點的應急物質調配問題描述為 有m個生產地點AiG = 1,2,…，m)可供應某種物資，其供應量(產量)分別為 (i =1,2,…，m)；有η個銷地B」，j = 1，2，…，n，其需求量分別為b」(j = 1，2，-,η)；從&到h運輸單位物資的運價(單價)為Cu，這些數據可匯總于產銷平衡表和單位運價表中；表8產銷平衡表
全文摘要
本發明提供了一種應急物資調度方法和系統，該系統包括如下結構數據輸入/輸出組件、數據預處理組件、物資調度運算組件、數據庫操作接口組件和系統界面。該應急物資調度系統針對多出救點-多受災點-多物質調度問題，通過綜合應用多種算法解決車輛未滿載問題、并對多物資配送及配送路徑進行優化，使模型解算結果更優、速度更快；該系統為應急物資調度提供應急事件受災點、物資配送點的位置、距離以及道路網絡等空間信息，并將應急物資調度結果進行可視化顯示。本發明應急物資調度系統具有較強的實用性，克服了現有技術中所述的問題，可廣泛使用。
文檔編號G06Q10/06GK102542395SQ201010618389
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者方利, 陳云浩, 高嘯峰 申請人:北京師范大學