复杂多重网建模理论及其在应急资源调度中的应用研究

本项目将研究复杂多重网建模理论与建模方法，其特点体现在对网络中的节点进行区分，并允许多重边。复杂多重网可对各种建模元素进行组合和扩充，从而派生出有向网、无向网、混合网、分层网、子网、复合网、复合分层网等多种形式及组合，使模型具有极强的复杂网络问题描述能力和柔性。复杂多重网具备逻辑严密的形式化语义模型，和内容丰富的图形化表达方式。项目拟将复杂多重网用于应急资源的优化调度过程，并创建一种能被应急资源保障体系各主要环节所共用的解决方案。该方案包括理论层、模型层、软件层、应用层、实践层和反馈层六个层次，它们具有一致的应用环境，规范的问题描述和解决流程，统一的能力评价指标体系和评价方法。项目还将采用开放式体系结构开发基于复杂多重网的应急资源优化调度软件原型，进行服务点选址、资源配置、资源协调调度、应急资源保障能力评估等应用研究，为应急资源保障体系的改进、完善和提升提供科学依据。

现实社会中的电力、交通、通信、社会关系等都是复杂网络，对复杂网络进行建模，分析其结构特征及功能连接，对于抽象和理解复杂网络的特性、行为规律等具有重要意义。以应急资源调度中的交通网络模型为例，既有研究主要以简单节点的单重网络为基础。但实际中交通网络是一个具有多重边的复杂网络，网络中的节点可能是资源需求点、存储点或生产点，甚至节点间还可能具有层次关系，节点间可能存在多种连接方式，如公路、铁路、水路、航空等，运输工具也不同，有些线路还可能是单向的。.针对以上问题，本研究提出了复杂多重网建模理论与建模方法，其特点体现在对网络中的节点进行区分，并允许多重边。复杂多重网可对各种建模元素进行组合和扩充，从而派生出有向网、无向网、混合网、分层网、子网、复合网、复合分层网等多种形式及组合，使模型具有极强的复杂网络问题描述能力和柔性。复杂多重网具备逻辑严密的形式化语义模型和内容丰富的图形化表达方式。以复杂多重网为基础实现了应急资源调度、电网调度、项目群风险规划等领域的建模应用。.对标准遗传算法进行改进，加入了辅助遗传操作算子和可变长基因设计，提高了算法的性能。采用上述改进遗传算法实现了多灾害点、多仓库点、多种交通网络、多种运输工具、物资供需动态变化、运输工具动态增减等条件下的分层、分区域多级应急物资联动多目标调度算法；实现了多发电端、多变电端、多用电端、线路具有有向及无向连接关系条件下的电网分区域多目标调度算法和主、微网分层多目标调度算法。既有研究在动态条件下的物资调度算法，对于在途的运输物资通常只能近似求解，本研究首次提出了一种将运输工具虚拟为供应点或需求点的物资调度方法及系统，在不增加算法难度和计算量的同时有效解决了该问题，并申请了发明专利。.编程实现了上述所有调度算法，并通过多个算例验证了上述算法的有效性。设计了应急资源优化调度软件平台的数据模型和流程模型，设计了应急资源保障体系通用模型和公共应用软件环境，采用开放软件平台及工作流技术开发了相应的平台软件，实现了与上述优化调度算法的连接，实现了运输工具调度过程在地图上的动态模拟。在企业流程管理软件和项目群风险规划领域进行了实证研究并推广了本研究的成果。.获得省部级科技进步二等奖1项，获国家级人才计划资助2人，申请发明专利4项并获批2项，获软件著作权7项，发表论文12篇，推广成果2项，已培养研究生8人，即将出版专著1部。