分布决策环境下基于层次任务网络的应急资源规划方法研究

In view of the compound and cross-region of unconventional emergencies, according to emergency resource management process in the distributed emergency decision-making environment, the emergency resource planning approach based on Hierarchical Task Network (HTN) is studied. The main contents are as follows: 1) The distributed HTN planning system is deployed, the data exchange model is established to achieve the data exchanging among multiple agencies, and then the dynamic updating approach of domain knowledge and planning states is designed based on the exchanging data. 2) In order to support the distributed emergency resources planning, the distributed hierarchal resource reasoning mechanism is proposed, and then the distributed constraints satisfactory technique is designed to test the consistency of resource states in emergency plans. 3) In order to achieve emergency resource collaboration among multiple agencies, the soft goal planning approach based on HTN is designed to identify the resource shortage of task planning, the allocation mechanism of planning goals considering decision preference is established to select the required agency for help, the tracking mechanism of planning goals is established to ensure the complete achievement of emergency goals, and then the anytime heuristic search algorithm is designed to optimize emergency plans. The effectiveness and practicability of the research work will be evaluated in the case of the Jingjiang flood control.

针对非常规突发事件复合型和跨地域特征，分析分布决策环境中应急资源管理工作流程，设计基于层次任务网络(HTN)的应急资源规划方法，主要内容包括：1）在部署分布式HTN规划系统基础上，构建交换数据模型实现多规划系统之间的信息交换，并研究根据交换数据动态更新规划领域知识和状态的方法。2）为了支持应急资源的分布式规划，提出分布式层次资源推理机制，并通过分布式资源约束满足算法来检验分布式规划中资源状态的一致性。3）为了实现多部门间的应急资源协作，通过基于HTN的软目标约束规划方法来识别应急任务规划中的资源缺项，建立考虑决策偏好的应急目标分配机制选择所需求助的部门以制定资源补充方案，建立应急目标跟踪机制确保所有应急目标实现，并通过Anytime启发式搜索算法来优化应急行动方案的质量。本课题以荆江防洪为背景，评估研究成果的有效性与实用性。

复合型、跨地域突发事件导致应急决策需要在资源稀缺、指挥团队分散、信息不对称、目标模糊和时间紧迫等决策条件不充分的环境下开展，这就需要在分布决策环境下应急行动方案制定过程中动态处理资源规划问题。科学的应急资源规划方法能够支撑快速准确地应急行动方案制定，成为了保障应急决策工作可靠性的关键问题。本项目以城市洪涝灾害为研究背景，考虑复杂资源约束下的应急任务规划过程，以层次任务网络(HTN)规划为基础，通过智能规划与资源调度相集成，研发了分布决策环境中的应急资源规划技术。本研究在部署分布式HTN规划系统基础上，通过对应急管理领域知识的文本处理，形成了HTN规划可识别的应急情景，作为决策依据。进而，通过设计软目标约束和Anytime启发式搜索方法，实现了在应急任务规划过程中动态识别资源缺项信息。通过在HTN规划中设计分布式约束满足技术，研发了分布式层次资源推理算法，从而实现了多部门应急行动方案决策中的资源协作。进一步，设计应急物资调度定位-分配模型和应急救援队伍指派模型，作为规划系统可调用的资源信息交换模型。通过多种仿真应急演练和实验，验证规划方法的有效性。通过综合集成，凝练出分布决策环境下基于HTN的应急资源规划方法，为复杂多变的应急行动方案制定及其资源管理提供了科学决策的技术保障。