專利名稱：一種應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)及計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)急管理領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)及計算方法。
背景技術(shù)：
科學(xué)合理地開展應(yīng)急資源調(diào)度，最大限度的發(fā)揮有限的應(yīng)急資源的價值，是應(yīng)急管理中的一項重要工作。應(yīng)急資源調(diào)度涉及到多受災(zāi)點、多出救點及多種應(yīng)急物質(zhì)，以時間最短和運輸成本最低為目標(biāo)，將物質(zhì)從出救點運送到受災(zāi)點的過程，是一個復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化問題，針對這類問題的研究方法主要是通過建立應(yīng)急物資調(diào)度模型及系統(tǒng)來尋求最優(yōu)解。目前國內(nèi)外學(xué)者在應(yīng)急物資調(diào)度研究方面已取得了一些成果。根據(jù)其適用條件分為多出救點-單受災(zāi)點-單物質(zhì)調(diào)度模型，多出救點-單受災(zāi)點-多物質(zhì)調(diào)度模型。應(yīng)急物資的調(diào)度包括配送車輛路徑和物質(zhì)流分配兩個問題，在模型的構(gòu)建方面，通過建立多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型、混合整型多物資網(wǎng)絡(luò)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(fā)式求解，精確求解是通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)法則或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)搜尋的方式，尋找最優(yōu)解。常見的精確求解法有動態(tài)規(guī)劃法、分支定界法、線性規(guī)劃法等。 啟發(fā)式求解是基于直觀或經(jīng)驗構(gòu)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(fā)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(jié)果包括配送路線以及每條路線上分配的最優(yōu)運輸車輛(貨物量可根據(jù)車輛滿載重量折算)的數(shù)量。其中在應(yīng)急物質(zhì)配送路徑求解過程中通常引入蟻群算法、遺傳算法等啟發(fā)式算法進行求解。以上這些模型在研究和應(yīng)用中還存在一些問題或者說不足。多出救點-多受災(zāi)點-多物質(zhì)調(diào)度模型的適用性最廣，而目前國內(nèi)外在這方面的研究很少，這也是目前應(yīng)急調(diào)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(gòu)建混合整型多物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)流模型求解，但在模型解算過程中存在一個問題，即當(dāng)解出的最優(yōu)車輛數(shù)不是整數(shù)時，則將車輛數(shù)都增加至大于這個實數(shù)的最小整數(shù)， 這意味著車輛在未滿載的情況下可能多次往返于應(yīng)急物資供應(yīng)點和不同的物質(zhì)發(fā)放點，顯然這與應(yīng)急救援實際場景不符合；而且，在應(yīng)急物質(zhì)種類和供應(yīng)點較多的情況下，這種處理方法會使整體所需車輛數(shù)的解算結(jié)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(yōu)。另一方面，應(yīng)急資源調(diào)度模型雖然在理論和方法上有很大的發(fā)展，但離廣泛地實際應(yīng)用還存在很大的差距，在實際應(yīng)急指揮決策中需要應(yīng)急資源調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用和支持。已有的大多數(shù)模型，只是在數(shù)值計算軟件中進行模擬，沒有與空間信息結(jié)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(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種所述的應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)，本發(fā)明的目的還在于提供該調(diào)度系統(tǒng)的計算方法；本發(fā)明的目的還在于提供一種應(yīng)急物資調(diào)度方法。
本發(fā)明目的是通過如下方案實現(xiàn)的。本發(fā)明應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)包括如下結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入/輸出組件、數(shù)據(jù)預(yù)處理組件、 物資調(diào)度運算組件、數(shù)據(jù)庫操作接口組件和系統(tǒng)界面(如附

圖1所示)。其中，數(shù)據(jù)輸入/輸出組件用于輸入應(yīng)急物資調(diào)度的出救點、受災(zāi)點的空間位置信息、屬性信息；用于將數(shù)據(jù)庫操作接口組件獲取的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為地圖、表格、文檔等形式輸出顯示。其中，數(shù)據(jù)預(yù)處理組件根據(jù)數(shù)據(jù)庫操作接口組件獲取的出救點、受災(zāi)點空間坐標(biāo)點、需求、供給數(shù)據(jù)以及道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，計算各出救點-受災(zāi)點間的最短距離；然后將供給、 需求數(shù)據(jù)調(diào)整為供需平衡形式；同時將供需點距離、需求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為單位運價表和產(chǎn)銷平衡表格式，以進行物資調(diào)度計算。其中，物資調(diào)度運算組件根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理組件生成的供給需求數(shù)據(jù)表以及根據(jù)數(shù)據(jù)庫操作接口組件所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行物質(zhì)調(diào)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(jié)約算法模塊首先應(yīng)用單純形法模塊得到每類物質(zhì)的初始配送結(jié)果；然后應(yīng)用物資融合模塊進行多物質(zhì)配送優(yōu)化；最后應(yīng)用改進節(jié)約算法模塊進行配送路徑優(yōu)化，得到物資調(diào)度結(jié)果；物質(zhì)調(diào)度結(jié)果生成的屬性信息和空間路徑信息存儲到相應(yīng)的屬性表和空間表中；其中，數(shù)據(jù)庫操作接口組件用于將數(shù)據(jù)輸入/輸出組件、數(shù)據(jù)預(yù)處理組件以及物資調(diào)度運算組件與數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)連接，向數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建受災(zāi)點、出救點、供需路徑及距離和物資調(diào)度結(jié)果數(shù)據(jù)表，并向數(shù)據(jù)表中存儲、修改、讀取受災(zāi)點、出救點的空間位置、供需量數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)以及物資調(diào)度運量數(shù)據(jù)；包括空間數(shù)據(jù)操作接口以及屬性數(shù)據(jù)操作接口兩種類型空間數(shù)據(jù)操作接口是基于商用空間數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的存?。粚傩詳?shù)據(jù)操作接口是基于通用的數(shù)據(jù)庫存取組件實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的存取。本發(fā)明應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如下本發(fā)明應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲應(yīng)急物資調(diào)度數(shù)據(jù)，包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩種類型；存儲的數(shù)據(jù)表包括受災(zāi)點信息表、出救點信息表、 物資需求表、物資供給表、受災(zāi)點-出救點距離表、受災(zāi)點-受災(zāi)點距離表、以及物資調(diào)度方案表和道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表；各數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)如下表1受災(zāi)點信息表
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于該應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)輸入/ 輸出組件、數(shù)據(jù)預(yù)處理組件、物資調(diào)度運算組件、數(shù)據(jù)庫操作接口組件和系統(tǒng)界面。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于其中，數(shù)據(jù)輸入/輸出組件用于輸入應(yīng)急物資調(diào)度的出救點、受災(zāi)點的空間位置信息、屬性信息；用于將數(shù)據(jù)庫操作接口組件獲取的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為地圖、表格、文檔等形式輸出顯不；其中，數(shù)據(jù)預(yù)處理組件根據(jù)數(shù)據(jù)庫操作接口組件獲取的出救點、受災(zāi)點空間坐標(biāo)點、 需求、供給數(shù)據(jù)以及道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，計算各出救點-受災(zāi)點間的最短距離；然后將供給、需求數(shù)據(jù)調(diào)整為供需平衡形式；同時將供需點距離、需求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為單位運價表和產(chǎn)銷平衡表格式，以進行物資調(diào)度計算；其中，物資調(diào)度運算組件根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理組件生成的供給需求數(shù)據(jù)表以及根據(jù)數(shù)據(jù)庫操作接口組件所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行物質(zhì)調(diào)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(jié)約算法模塊首先應(yīng)用單純形法模塊得到每類物質(zhì)的初始配送結(jié)果；然后應(yīng)用物資融合模塊進行多物質(zhì)配送優(yōu)化；最后應(yīng)用改進節(jié)約算法模塊進行配送路徑優(yōu)化，得到物資調(diào)度結(jié)果；物質(zhì)調(diào)度結(jié)果生成的屬性信息和空間路徑信息存儲到相應(yīng)的屬性表和空間表中；其中，數(shù)據(jù)庫操作接口組件用于將數(shù)據(jù)輸入/輸出組件、數(shù)據(jù)預(yù)處理組件以及物資調(diào)度運算組件與數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)連接，向數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建受災(zāi)點、出救點、供需路徑及距離和物資調(diào)度結(jié)果數(shù)據(jù)表，并向數(shù)據(jù)表中存儲、修改、讀取受災(zāi)點、出救點的空間位置、供需量數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)以及物資調(diào)度運量數(shù)據(jù)；包括空間數(shù)據(jù)操作接口以及屬性數(shù)據(jù)操作接口兩種類型空間數(shù)據(jù)操作接口是基于商用空間數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的存取；屬性數(shù)據(jù)操作接口是基于通用的數(shù)據(jù)庫存取組件實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的存取。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于其中數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如下數(shù)據(jù)庫是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲應(yīng)急物資調(diào)度數(shù)據(jù)，包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩種類型；存儲的數(shù)據(jù)表包括受災(zāi)點信息表、出救點信息表、物資需求表、物資供給表、受災(zāi)點-出救點距離表、受災(zāi)點-受災(zāi)點距離表、以及物資調(diào)度方案表和道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表；各數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)如下
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于該應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)的流程包括如下步驟首先調(diào)用數(shù)據(jù)輸入/輸出組件，輸入受災(zāi)點、出救點、物資需求和供給數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫操作接口組件在數(shù)據(jù)庫中生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)表；再調(diào)用數(shù)據(jù)預(yù)處理組件，將供給、需求數(shù)據(jù)調(diào)整為供需平衡形式，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合物資調(diào)度運算需要的格式；再調(diào)用數(shù)據(jù)庫操作接口組件，存儲應(yīng)急物資調(diào)度結(jié)果，最后通過數(shù)據(jù)輸入/輸出組件，以地圖形式以及表格形式顯示應(yīng)急物資調(diào)度結(jié)果；其中，物資調(diào)度運算包括三個部分(1)對每一類物資，調(diào)用數(shù)據(jù)庫操作接口組件，讀取其物資供需信息，調(diào)用單純形算法，生成該類物資的初始配送結(jié)果；(2)調(diào)用多物資融合算法模塊，對各物資的單純形計算結(jié)果進行處理，生成多物資融合運算結(jié)果；C3)調(diào)用改進節(jié)約算法模塊，對多物資融合算法的結(jié)果進行路徑節(jié)約計算，生成最后的應(yīng)急物資調(diào)度結(jié)果，包括物資配送路徑及運量。
5.如權(quán)利要求1-3任一所述的應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于該應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)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(yīng)急物質(zhì)調(diào)配問題描述為有m個生產(chǎn)地點AiG = 1,2,…，m)可供應(yīng)某種物資，其供應(yīng)量(產(chǎn)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(shù)據(jù)可匯總于產(chǎn)銷平衡表和單位運價表中；表8產(chǎn)銷平衡表
6.一種應(yīng)急物資調(diào)度方法，其特征在于該方法包括如下步驟采用應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)進行調(diào)度；其中，該應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)包括如下結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入/輸出組件、數(shù)據(jù)預(yù)處理組件、物資調(diào)度運算組件、數(shù)據(jù)庫操作接口組件和系統(tǒng)界面；其中，數(shù)據(jù)輸入/輸出組件用于輸入應(yīng)急物資調(diào)度的出救點、受災(zāi)點的空間位置信息、屬性信息；用于將數(shù)據(jù)庫操作接口組件獲取的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為地圖、表格、文檔等形式輸出顯不；其中，數(shù)據(jù)預(yù)處理組件根據(jù)數(shù)據(jù)庫操作接口組件獲取的出救點、受災(zāi)點空間坐標(biāo)點、 需求、供給數(shù)據(jù)以及道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，計算各出救點-受災(zāi)點間的最短距離；然后將供給、需求數(shù)據(jù)調(diào)整為供需平衡形式；同時將供需點距離、需求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為單位運價表和產(chǎn)銷平衡表格式，以進行物資調(diào)度計算；其中，物資調(diào)度運算組件根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理組件生成的供給需求數(shù)據(jù)表以及根據(jù)數(shù)據(jù)庫操作接口組件所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行物質(zhì)調(diào)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(jié)約算法模塊首先應(yīng)用單純形法模塊得到每類物質(zhì)的初始配送結(jié)果；然后應(yīng)用物資融合模塊進行多物質(zhì)配送優(yōu)化；最后應(yīng)用改進節(jié)約算法模塊進行配送路徑優(yōu)化，得到物資調(diào)度結(jié)果；物質(zhì)調(diào)度結(jié)果生成的屬性信息和空間路徑信息存儲到相應(yīng)的屬性表和空間表中；其中，數(shù)據(jù)庫操作接口組件用于將數(shù)據(jù)輸入/輸出組件、數(shù)據(jù)預(yù)處理組件以及物資調(diào)度運算組件與數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)連接，向數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建受災(zāi)點、出救點、供需路徑及距離和物資調(diào)度結(jié)果數(shù)據(jù)表，并向數(shù)據(jù)表中存儲、修改、讀取受災(zāi)點、出救點的空間位置、供需量數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)以及物資調(diào)度運量數(shù)據(jù)；包括空間數(shù)據(jù)操作接口以及屬性數(shù)據(jù)操作接口兩種類型空間數(shù)據(jù)操作接口是基于商用空間數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的存??；屬性數(shù)據(jù)操作接口是基于通用的數(shù)據(jù)庫存取組件實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的存?。皇紫日{(diào)用數(shù)據(jù)輸入/輸出組件，輸入受災(zāi)點、出救點、物資需求和供給數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫操作接口組件在數(shù)據(jù)庫中生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)表；再調(diào)用數(shù)據(jù)預(yù)處理組件，將供給、需求數(shù)據(jù)調(diào)整為供需平衡形式，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合物資調(diào)度運算需要的格式；再調(diào)用數(shù)據(jù)庫操作接口組件，存儲應(yīng)急物資調(diào)度結(jié)果，最后通過數(shù)據(jù)輸入/輸出組件，以地圖形式以及表格形式顯示應(yīng)急物資調(diào)度結(jié)果；其中，物資調(diào)度運算包括三個部分(1)對每一類物資，調(diào)用數(shù)據(jù)庫操作接口組件，讀取其物資供需信息，調(diào)用單純形算法，生成該類物資的初始配送結(jié)果；(2)調(diào)用多物資融合算法模塊，對各物資的單純形計算結(jié)果進行處理，生成多物資融合運算結(jié)果；C3)調(diào)用改進節(jié)約算法模塊，對多物資融合算法的結(jié)果進行路徑節(jié)約計算，生成最后的應(yīng)急物資調(diào)度結(jié)果，包括物資配送路徑及運量。
7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)急物資調(diào)度方法，其特征在于其中所述的應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如下數(shù)據(jù)庫是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲應(yīng)急物資調(diào)度數(shù)據(jù)，包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩種類型；存儲的數(shù)據(jù)表包括受災(zāi)點信息表、出救點信息表、物資需求表、物資供給表、受災(zāi)點-出救點距離表、受災(zāi)點-受災(zāi)點距離表、以及物資調(diào)度方案表和道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表；各數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)如下表8受災(zāi)點信息表____
8.如權(quán)利要求6或7所述的應(yīng)急物資調(diào)度方法，其特征在于其中所述的應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)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(yīng)急物質(zhì)調(diào)配問題描述為 有m個生產(chǎn)地點AiG = 1,2,…，m)可供應(yīng)某種物資，其供應(yīng)量(產(chǎn)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(shù)據(jù)可匯總于產(chǎn)銷平衡表和單位運價表中；表8產(chǎn)銷平衡表
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應(yīng)急物資調(diào)度方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如下結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入/輸出組件、數(shù)據(jù)預(yù)處理組件、物資調(diào)度運算組件、數(shù)據(jù)庫操作接口組件和系統(tǒng)界面。該應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)針對多出救點-多受災(zāi)點-多物質(zhì)調(diào)度問題，通過綜合應(yīng)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(yōu)化，使模型解算結(jié)果更優(yōu)、速度更快；該系統(tǒng)為應(yīng)急物資調(diào)度提供應(yīng)急事件受災(zāi)點、物資配送點的位置、距離以及道路網(wǎng)絡(luò)等空間信息，并將應(yīng)急物資調(diào)度結(jié)果進行可視化顯示。本發(fā)明應(yīng)急物資調(diào)度系統(tǒng)具有較強的實用性，克服了現(xiàn)有技術(shù)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(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者方利, 陳云浩, 高嘯峰 申請人:北京師范大學(xué)