基于模糊Petri网的气象灾害应急能力评估

基于模糊Petri网的产生式知识表示模型的推理基于模糊Petri网的规则推理优化算法杨蓉(深圳大学机电与控制工程学院，广东深圳 518000)摘要针对现有模糊Petri网的规则推理算法存在的不完善问题，提出并开发了优化的推理算法。

该算法适用于大部分基于规则的推理系统，正确直观的仿真从出发命题开始到目标命题的推理过程。

详细阐述了模型和算法，对具体的算例进行分析并与已有的算法进行比较突出其优点。

关键词模糊Petri网；基于规则；推理；知识表示1 引言模糊Petri网(Fuzzy Petri Net，FPN)作为一种适合于描述异步、并行、模糊数据的计算机系统模型，被广泛的应用在基于规则的模糊推理系统中。

伴随FPN的发展，相应模型的顺向推理算法以及逆向推理算法也在不断发展与完善。

Looney最早给出了只适合于简单PN结构的顺向推理算法[3]。

其后，Chen又给出了具体且精确的FPN数学定义，并优化了原有算法[1]。

Li 等人提出了一种具有自适应能力的FPN[4]，不但可以实现知识推理，同时具有类似神经网络的自我学习能力。

我们发现，现有的这些算法对于较简单的模型结构比较有效，当推理系统对应的FPN模型具有较复杂的结构时，则存在一定的问题，譬如：(1)一些从始发命题到结论命题的推理路径并未充分考虑，如文献[1]。

(2)不适合并行推理，如文献[1][3]。

(3)对于一些库所，即使在推理中得到了它们的令牌值(Token)，但在后续过程中不能被涉及到，如文献[1]。

(4)在文献[4]中，当一个变迁被允许发生后，其输入库所全部被删除，这部分被删除掉的库所有可能包含了其它库所的输入库所，造成整个推理无法正常进行。

因此，文本在以往研究的基础上，提出一种更具有灵活性和适用性的基于模糊Petri网的顺向规则推理算法。

2 基于Petri网的模糊推理一个模糊Petri网包含两种节点：库所(Place)和变迁(Transition)。

第21卷第1期2011年1月 中国安全科学学报Ch i na Sa fety Sc i ence Journa lV o l.21N o.1Jan.2011基于模糊Petri网的危险品运输安全评估模型及应用*吴 锋 王晓艳(杭州电子科技大学信息与控制研究所,浙江杭州310018)学科分类与代码:6203070(安全系统工程) 中图分类号:X913.4;TP277 文献标志码:A资助项目:浙江省科技厅化工行业安全生产关键技术及装置创新团队项目(2009R50019)。

摘 要 针对现代危险品运输安全监控问题,以运输费用、事故风险、灾害致灾、补救能力为运输安全评估的关键因素,建立安全分析的评估指标体系,提出一种基于模糊Petri网的危险品运输安全评估模型。

首先应用转换规则给出评估指标体系的模糊Petri网表示和在Petri网模型的基础上的模糊推理算法,其次结合层次分析法(AH P),采取定性与定量分析相结合的方法进行安全评价;最后给出基于Arc GIS的评估模型实现方法,并应用于危险品运输安全监控系统的开发。

模糊Petri网的数学特性及易于实现的特性,使得安全评估模型的建立,有助于实现运输安全评估策略的形式化、定量化和动态决策,而基于安全评估模型的危险品运输车辆监控系统的成功开发,进一步表明评估模型、推理算法和实现方法是合理可行的。

关键词 安全评估; 模糊Petri网(FPN); 层次分析法(AH P); 地理信息系统(G I S);危险品A Safet y Eva l uation M ode l for D angerous G oods T ransportati onBased on Fuzzy PetriN ets and ItsA pp li cati onWU Feng WANG X iao yan(I nstitute o f Infor m ati o n&Contro,l H ang zhou D ianziUn i v ersity,H angzhou Zhe jiang310018,Ch i n a)Abstract: A i m ing at the sa fety m onito ri n g prob le m ofm odern dangerous goods transportation vehic le sys te m s,the transpo rtati o n costs,acc i d ent risk,d isaster hazard,re m edia l capacity are used as the m a j o r fac tors i n transportation safety evaluati o n to establish l e vels of index syste m s for sa fety evalua ti o n,the safety eva l u ation m odel based on fuzzy Petrinets(FP N)is put for w ar d for danger ous goods transportati o n.Firs,t FPN is presented by creati n g the m app i n g re lationsh i p s bet w een FP N and its eval u ation syste m,and fuzzy reasoning algorith m is g i v en based on the FP N m ode.l Second,w ith AH P m ethod,qua litati v e analysis and quantitative analysis are co m bined and used to evaluate and ana l y ze the sa fety question.F i n ally,an i m ple m entation m ethod for the safety evalua ti o n m odel is g iven based on geog raph ic i n for m ation syste m (A rc G I S)and used i n the m on itoring syste m o f dangerous goods transportation safe ty.The m athe m atica l properties and t h e easily i m p l e m en ted features of FP N m ake the sa fety evaluati o n m odel contri b ute to the for m ati o n,quantification and dyna m ic dec isi o n m ak i n g of transportation safety policy.An application of the safety m on itoring syste m of dangerous goods transportation vehic les i n d icates tha t the m ode,l reason i n g a l g orit h m and its i m ple m entation m ethod are all feasi b le and practica.lK ey words: safety eva l u ation; f u zzy Petri nets(FP N); analytic h ierarchy process(AHP);geograph ic i n for m ation syste m s(G I S); dangerous goods*文章编号:1003-3033(2011)01-0093-06; 收稿日期:2010-11-25; 修稿日期:2010-12-270 引 言对危险品运输车辆安全因素的正确评估,是现代基于GPS /3G /G I S 的危险品运输监控与调度的关键技术之一,也是实现运输路径优化的主要依据,其实质在于建立安全评估模型,并在地理信息系统A rc G I S 平台上实现。

基于模糊网络分析法的海上应急救助能力评价吴晓春;吴一鑫;马伟皓;毛天宇;卢天赋【摘要】为提升我国的海上应急救助能力,针对海上应急救助受多种因素共同影响的复杂性和随机性,提出了一种将德尔菲法、网络分析法和模糊综合评价法相结合的模糊网络分析法,并构建海上应急救助能力评价模型.采用调查问卷的方式对二级指标进行单因素评价,结合三角模糊数、德尔菲法和网络分析法确定各指标的权重,然后使用模糊综合评价法对海上应急救助能力进行评价.该评价模型考虑了各救助部门之间、救助人员数量和质量与救助成效之间、救助设备数量和质量与救助成效之间的关系,具有一定的可靠性.最后,以交通部东海救助局为例进行实证研究,结果表明,东海救助局的海上应急救助能力属于良好程度,但仍然存在一些不足,如东海救助局的信息收集速度较差等问题.【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】7页(P383-388,395)【关键词】三角模糊数;模糊网络分析法;海上应急救助;能力评价【作者】吴晓春;吴一鑫;马伟皓;毛天宇;卢天赋【作者单位】武汉理工大学航运学院,湖北武汉 430063;内河航运技术湖北省重点实验室,湖北武汉 430063;国家水运安全工程技术研究中心,湖北武汉 430063;武汉理工大学航运学院,湖北武汉 430063;浙江大学海洋学院,浙江舟山 316021;武汉理工大学航运学院,湖北武汉 430063;武汉理工大学航运学院,湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U698.6当前我国经济已发展成为高度依赖海洋的外向型经济，随着建设“海洋强国”战略目标的提出，海洋上升至前所未有的战略高度。

而海上突发事故也随着国家对海洋的开发越来越频繁地发生，造成了严重的人员伤亡和财产损失，同时也对通航环境、通航秩序、海洋环境和社会公共利益造成了巨大的不利影响。

海上应急救助部门作为挽救失事人员生命和财产安全的主要力量，责任重大。

基于粗糙-模糊集值的城市应急避难所应急能力评价方法吴开腾;陈钉均;徐长安【摘要】Redundant indicators were rid of the evaluation index system by applying the rough set attribute reduction theory.For the determination of indicators' weights, rough set-based attribute significance was applied to determine the objective weights.Considering the fuzziness and randomness existing in the indicators, the subjective weights of indicators were bining the objective and subjective weights, the overall weights of the indicators were obtained and thus the overall evaluation results were worked out.A case study shows that the shelter's emergency capability needs further improving.The emergency toilets indicator gives a high performance in aspects like site selection, squatter settlements, emergency power supply, and emergency disease control center.While in aspects like the shelter's emergency command center, emergency water supply, relief material reserve, emergency broadcast, and emergency response plan, still greater efforts should be made to meet the real needs.The evaluation results find that reasonable site selection, emergency power supply, toilets, and emergency disease control center can drastically enhance the emergency capability.%针对城市应急避难所应急能力评价指标体系中评价指标过多,利用粗糙集属性约简理论去除冗余指标.在指标权重的确定时,利用粗糙集属性重要度确定指标客观权重;针对评价指标存在一定的模糊性和随机性,基于模糊集值统计理论, 求出各指标的主观权重, 得出指标的综合权重,最后得到综合评价结果.结果表明:该应急避难所应急能力还需加强,应急简易厕所指标做得比较好,选址合理性、应急棚宿区、应急供电及应急防疫设施等指标都表现良好,而指标应急指挥中心、应急供水装置、物资储备房、应急广播及应急预案还有待加强.评价结果合理选址合理性、应急供电网、应急简易厕所、应急防疫站对于提高应急适应能力效果明显.【期刊名称】《内江师范学院学报》【年(卷),期】2017(032)004【总页数】5页(P34-37,41)【关键词】粗糙集;属性重要度;集值统计;应急避难所;应急能力【作者】吴开腾;陈钉均;徐长安【作者单位】内江师范学院四川省高等学校数值仿真重点实验室, 四川内江641199;西南交通大学交通运输与物流学院, 四川成都 610031;西南交通大学交通运输与物流学院, 四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TU984近年来,随着城市化进程的加快, 城市规模、人口密度不断扩大, 各种突发事件频繁发生.城市避难所是为了人们能在灾害发生后一段时期内，躲避由灾害带来的直接或间接伤害，并能保障基本生活而事先划分的带有一定功能设施的场地[7],是防止重大突发事件, 减轻人员伤亡和财产损失的重要措施.所以，城市应急避难所的应急避难能力评价对于提高城市应急避难水平具有重要意义.国内外学者在这方面进行了大量探索.应急管理能力评价的主要研究内容包括评价指标选取和评价体系构建以及评价方法选择.通过分析不同地区灾害发生率来计算资源需求量，并与现有配置资源进行比较来判断系统应急能力的强弱[1].基于马尔科夫过程模型对应急设施的能力进行研究[2]，文献[3]建立了应急管理中通讯设施的可靠性评价模型，文献[4]比较系统地建立了城市应急能力评价体系,对应急能力评估指标权重的确定问题进行了讨论[5-6].然而，现有研究中主要是对应急能力评价指标的研究，在评价方法中指标权重的确定主要由专家主观确定，评价结果缺少客观性.因此，本文在已有研究基础上[7-16]，完善城市应急避难所应急评价指标体系的构建，针对指标数量过多，利用粗糙集属性约简理论，去掉冗余指标.利用粗糙集理论，确定各约简后的指标的客观权重，结合集值理论得到各指标的考虑主客观结合的综合权重，并完成应急避难所应急能力的综合评价，并提出相关建议. 本文从城市应急避难所的布局、设施、管理3方面,建立了城市应急避难所应急能力评价指标体系[4-7,12-14]如表1所示.2.1 基于粗糙集的属性客观权重的确定粗糙集理论波兰数学家Pawlak[11]于1982年提出的，能在保持原有的分类能力不变的前提下, 去除数据中的冗余信息.定义1 二元组(U,R)是一个知识库，其中,U为论域,R是U上的一族等价关系，若P⊆R，则∩P=ind(P)也是一个等价关系，称为P上的不可分辨关系.定义2 令R为一族等价关系,R∈R，若)，则称R为R中不必要的；否则称R为R 中必要的.如果每一个R∈R都为R中必要的，则称R为独立的.设Q⊆P，若Q是独立的，且ind(Q)=ind(P),则称Q为P的一个约简.定义3 四元组S=(U,A,V,f)是一个信息系统，其中,A为属性集,为属性a的值域，f:U×A→V为信息函数，对任意a∈A,x∈U，有f(x,a)∈Va.任意P⊆A,ind(P)={(x,y)∈U×U|∀a∈A,f(x,a)=f(y,a)}也是U上的等价关系.定义4 在决策表S=(U,A,D,V,f)，决策属性D(U/D)=(D1,D2,…,Dk)相对于条件属性D(U/A)=(A1,A2,…,Am)的条件熵为定义5 在决策表S=(U,A,D,V,f)中,∀a∈A,c∈A,x∈U，则条件属性a的重要度：其中.定义6 在决策表S=(U,A,D,V,f)中,∀a∈A属性a的客观权重为2.2 基于集值理论的主观权重的确定主观权重一般都是由专家直接给出，而城市应急避难所应急适应能力评价指标存在一定的模糊性和随机性, 而模糊集值统计理论是体现了专家对模糊性评价指标的处理方式[7].本文将参照文献[7]的方法求指标的主观权重.评价指标ai的相对权值为通过规一化处理后，有其中，，表示指标集，对指标ai，各专家所确定的权值区间为,kj为每位专家自身的权值.2.3 综合权重的确定采用主观权重与客观权重线性相加得综合权重,即规一化，即可得出wi综合合权值为(1) 构建城市应急避难所应急能力评价指标体系A；(2) 利用粗糙集约简理论对，得到约简后的指标集，针对城市应急避难所应急能力评价指标体系A，利用公式)对指标集进行约简计算得出约简后的指标集，记为A′；(3) 利用公式(1)，求出基于粗糙集的客观权重；(4) 基于公式(2)，求出基于集值理论的主观权重；(5) 基于公式(3)，求出综合权重；(6) 应急避难所应急能力综合评价：式中,Z为综合应急适应能力,p为参加评价的专家个数,Fij第j个专家对指标i的实际评分值：0≤Fij≤100.本文采用论文中所举案例-北京市某应急避难所数据[7].4.1 指标约简为了便于粗糙集约简，将表2中数据进行适当处理，分值60～70由1表示，70～80由2表示，80以上由3表示，决策值由good, acceptable, marginal表示，即决策表，得到决策表3.根据属性约简方法，得到约简后的决策表(表4).4.2 综合权重的确定基于粗糙集的客观权重：从中可以看出，选址合理性、应急供电网、应急简易厕所、应急防疫站、应急直升机坪指标权重相同，均为0.094，维护与管理指标权重最低，为0.0313.基于集值理论的主观权重为：综合权重有：通过规一化处理，得到w(a1)=0.09,w(a2)=0.062,w(a3)=0.066,w(a4)=0.06,w(a5)=0.086，w(a6)=0.048,w(a7)=0.087,w(a8)=0.049,w(a9)=0.11,w(a10)=0.064，w(a12)=0.07,w(a14)=0.059,w(a15)=0.06,Z=77.46.4.3 综合评价Z=77.46，该评价结果与文献中评价结果73.82相比，总体上来说，该应急避难所应急能力均属于可以，应急能力还需加强,其中，应急简易厕所指标表现较好，选址合理性、应急棚宿区、应急供电及应急防疫设施等指标都表现良好，而应急指挥中心、应急供水装置、物资储备房、应急广播及应急预案等指标还有待加强. 本文针对城市应急避难所应急能力评价中，所建评价指标较多，运用粗糙集属性约简方法，先去除冗余指标，并运用主观与客观权重相结合，求得综合权重，结果更为客观，避免了现有应急避难所评价的主观性.*通信作者：徐长安(1991-)，男，甘肃平凉人，西南交通大学博士研究生.研究方向：铁路运输组织优化.电子邮箱:**********************.cn【相关文献】[1] Bishop R L, Peterson G L, Berlin G N. Towards a methodology for evaluation of fire protection systems in Appalachia [J]. Socio-Economic Planning Sciences, 1971, 5(2): 145-158.[2] Larson R C, Franck E A. Evaluating dispatching consequences of automatic vehicle location in emergency services [J]. Computers & Operations Research, 1978, 5(1): 11-30. [3] Akella M R, Bang C, Beutner R, et al. Evaluating the reliability of automated collision notification systems [J]. Accident analysis & prevention, 2003, 35(3): 349-360.[4] 邓云峰，郑双忠，刘功智，等. 城市应急能力评估体系研究 [J]. 中国安全生产科学术，2005,1(6):33-36.[5] 刘建，郑双忠，邓云峰，等. 基于GI法的应急能力评估指标权重的确定 [J]. 中国安全科学报，2006,16(1):30-33. [6] 张风华，谢礼立. 城市防震减灾能力评估研究 [J]. 自然灾害学报，2001,10(4):57-64.[7] 吴宗之，黄典剑, 蔡嗣经，等. 基于模糊集值理论的城市应急避难所应急适应能力评价方法研究[J]. 安全与环境学报, 2005, 5(6):100-103.[8] 彭秋霞，陈钉均. 基于粗糙集理论的区间数模糊综合评判[J] . 内江师范学院学报，2007,22(4)：15-17.[9] 刘高峰，奉陪. 基于统计与联系度的粗糙集模型及其应用 [J]. 内江师范学院学报，2008,23(12):49-51.[10] Chen D. Fuzzy Comprehensive Evaluation Based on Rough Set [C]. Internation al Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery. IEEE, 2009:91-93.[11] Pawlak Z. Rough Sets. International Journal of Computer and Information Science [J]. 1982 (11):341-356.[12] 黄典剑，吴宗之，蔡嗣经，等. 城市应急避难所的应急适应能力-基于层次分析法的评价方法[J]. 自然灾害学报，2006,15(1):52-54.[13] 陈钉均，张述能，倪少权. 基于粗糙主成分分析法的铁路网客运节点重要度决策 [J]. 铁道运输与经济.2011, 33(8):30-33.[14] 陶存新. 危险品运输预警应急指挥系统研究 [D]. 武汉: 武汉理工大学, 2010.[15] 刘民伟. 铁路大型客运枢纽站突发事件应急能力评价模型与方法的研究 [D]. 北京:北京交通大学, 2008.[16] 王志亮，吴兵，邢书仁，等. 模糊集值统计法在煤矿安全评价指标权值中的应用 [J]. 中国安全科学学报,2004, 14(1):71-73.。

基于模糊层次分析法的城市地震应急响应能力评估陈维艳【摘要】结合我国近年来城市地震应急响应实例,基于科学性、代表性原则,在前期国内外学者对应急响应能力评价指标体系研究的基础上,选取客观、可操作的应急能力评价指标,运用模糊层次分析法,初步评估了城市地震应急响应能力指标体系,对我国城市地震应急响应具有重要的参考意义.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2018(044)014【总页数】2页(P62-63)【关键词】模糊层次分析法;评价指标;地震;应急响应【作者】陈维艳【作者单位】东北林业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】P3150 引言我国地处环太平洋地震带与欧亚地震带交汇地带，地震断裂带十分活跃，地震频繁震灾严重。

自2000年至今，我国共发生地震2万余次，其中6级以上强震有230余次[1]，几乎遍布全国各个省市及自治区。

这些地震不仅威胁人民的生命和财产安全,同时也影响了社会的稳定。

因此，现代社会已经建立了地震应急体系，如救护车、消防队、警察、民防和其他组织，试图降低地震灾害造成的风险和损失。

本文在充分查阅研究资料的基础上，初步确定指标，根据实际情况，筛选科学合理可量化的指标，设计了地震应急响应能力评价指标体系。

然后，应用模糊层次分析法，结合专家咨询法，定量与定性相结合，分别确定指标的权重和细化指标的权重，为评价城市地震应急响应能力、应急能力建设提供了一定的科学依据。

1 应急响应能力评价指标体系的构建1.1 指标建立的依据选取客观、科学的评价指标，进而建立规范的评价体系，才能够得到合理的评价结果。

城市地震应急能力的评价涉及到很多因素，涵盖了自然要素和社会要素、硬件条件和软件条件、人力资源和体制资源、工程能力和组织能力等[2],供选择的指标很多。

基于客观性原则，科学性原则，层次性原则等五项原则，选取可量化，易于操作的指标。

1.2 指标的建立基于国内研究经验及国外研究成果，本文初步确定指标体系，基于层次分析法，考虑到实际情况及可操作性，在国内外相应文献研究的基础上，筛选地震应急预报能力，地震应急反应能力，土木工程抗震能力，震后应急救援能力四个指标。

基于事件链及广义随机Petri网的洪涝灾害案例分析祁超;罗澜峻【摘要】针对2016年6月中下旬至7月初湖北省遭遇的大规模洪涝灾害,提取了由降水状态链、灾害演化链及行为处置链组成的事件链对案例进行描述;利用广义随机Petri网,对于灾害演化及行为处置中的部分过程进行了描述分析;并构建马尔科夫链模型,对于关键因素进行了要素分析;最终证实应急处置工作的迅速开展能有效遏制灾害的蔓延,降低灾害损失的程度.%Aiming at the large-scale flood disaster happened in Hubei province from late June to early July in 2016, this paper describes the case by extracting the event chain consisting of precipitation state chain, the disaster evolution chain, and the response disposition chain.Partial process of disaster evolution and response actions are analyzed based on generalized stochastic Petri net.A Markov chain is modeled to conduct the key factor analysis.Finally, confirmed that the rapid development of emergency disposal work can effectively curb the spread of disaster and reduce the extent of the damage.【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】5页(P130-134)【关键词】洪涝灾害;事件链;Petri网;因素分析【作者】祁超;罗澜峻【作者单位】华中科技大学自动化学院,湖北武汉 430074;华中科技大学图像信息处理与智能控制教育部重点实验室,湖北武汉 430074;安全预警与应急联动技术湖北省协同创新中心,湖北武汉 430070;华中科技大学自动化学院,湖北武汉430074;华中科技大学图像信息处理与智能控制教育部重点实验室,湖北武汉430074;安全预警与应急联动技术湖北省协同创新中心,湖北武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】X913.4随着城市的年龄增长，城市的排水泄洪系统往往会面临老化、作用变小、失效的问题。