CN109977066A - 属地智慧应急投送一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种属地智慧应急投送一体机，包括：监测分析模块、资源众储模块、立体投送模块、显示模块、人机交互模块；监测分析模块综合各灾情状况信息，计算获得制定应急投送方案所需的灾情参数；资源众储模块获取并管理各物资储备点、人员与运输工具储备点的日常储备信息和灾时储备信息；立体投送模块，用于根据监测分析模块所获得的灾情参数信息、资源众储模块所获得的物资与设施储备信息，制定立体投送分配方案，根据立体投送分配方案利用属地投送调度平台进行属地应急众储物资的综合分配操作。本发明整合搜救中心、气象中心、统计单位的加工过的灾情信息以及无人机等各种灾情状况信息，实现了对灾区所属地区的物资的信息获取和有效利用。

Description

属地智慧应急投送一体机

技术领域

本发明涉及综合应急管理技术领域，尤其涉及一种属地智慧应急投送一体机。

背景技术

世界各国高度重视突发事件应急管理。我国是自然灾害最为严重的国家之一，且随着我国经济转型和快速发展，各种风险和矛盾交织并存，突发事件多发、频发、易发，对应急物资保障提出了更高要求。应急物流可为应对突发事件提供可靠的物质保障，在国家应急体系中具有重要地位，发挥着不可替代的作用。

近20年来，我国自然灾害发生的频率、规模和损失都明显大于以往。1998年洪水灾害、2008年南方雪灾、5.12汶川大地震、2010年的玉树地震以及2015年的“苏迪罗”台风、宁夏旱灾、12.2深圳山体滑坡自然灾害，都给我国造成了巨大的损失。由于自然灾害产生因素的极端复杂性、发生时间地点的难以预测性，以及发生后果的严重性，使得自然灾害一旦发生，必须立即采取高效的应急措施快速救援，否则，每延迟一分钟都将造成更多的人员伤亡和财产损失。我国虽已经建立了灾情速报规定，地震按照1、2、6、6、6、…小时的间隔向中国地震局报告或传真动态信息，按照国家综合防灾减灾规划(2011—2015年)的要求，“自然灾害发生12小时之内，受灾群众基本生活得到初步救助”。而实际上，快速救援恰恰是当前中国救灾界客观存在的一个难题。

自然灾害应急物流是指自然灾害发生后，把物资、人员、资金应急需求快速满足目的地的特殊物流活动。它具有不确定性、时效性、弱经济性、复杂性的特点。

然而我国应急物流体系尽管在干线运输、网络通信和运输装备方面具有坚实的基础，但在应急物资快速筹措、中转、属地精准投送、指挥调度、信息整合方面还存在诸多问题。为此，亟需充分利用现有基础设施和资源，开展应急物流关键技术研发，通过技术设备提高应急物流服务保障能力。

但是目前应用于应急救援的硬件指挥设备，或者关注于不同的通信功能，或者关注于视频、语音会议实现和记录功能，在应急救援指挥调度中专业化程度低、功能不全，并且目前的硬件指挥设备依赖省级或国家级救援物资(即后方物资)供给，出救时间长，对灾区附近物资(灾区属地资源，简称属地资源)利用率低，不能满足灾害发生后第一时间利用属地应急物资进行先期自救。

由于恶劣气候和自然地理条件，“最后一公里”应急投送过程面临着救援资源稀缺、环境风险高、综合协调困难，因而是整个应急救灾实施过程中管理难点。从目前我国抢险救灾实际效果看，属地应急物资投送存在诸多问题，如物资需求不清、响应不及时、投送不准确、指挥体系混乱，急需不精确。

属地应急众储物资分配有效性是实现属地快速精准救援的关键，能够真正解决应急救援“最后一公里”的问题。自然灾害发生后，特别是破坏性地震发生后，灾区道路损毁、通信瘫痪，灾区与外界联系中断，灾区需求处于“黑箱”状态，不利于应急救援行动的开展。灾后短时间内，后方应急物资无法及时送达，属地应急物资稀缺，无法满足灾区巨大的物资需求。救援主要依靠决策者的个人经验进行应急物资分配，缺乏科学性，很难实现快速精准救援。

现有技术中还没有一种在自然灾害发生后，有效地制定属地应急众储物资的立体投送分配方法，并且生成属地应急众储物资综合分配的方案。

发明内容

本发明的实施例提供了一种属地智慧应急投送一体机，以实现有效地进行属地应急众储物资综合分配的方案。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种属地智慧应急投送一体机，包括：监测分析模块、资源众储模块和立体投送模块；

所述的监测分析模块，用于综合各灾情状况信息，计算获得制定应急投送方案所需的灾情参数；

所述的资源众储模块，用于获取并管理各物资储备点、人员与运输工具储备点的日常储备信息和灾时储备信息，同时管理在灾时有潜力作为出救点的场站信息；

所述的立体投送模块，用于根据监测分析模块所获得的灾情参数信息、资源众储模块所获得的物资与设施储备信息，制定立体投送分配方案，根据立体投送分配方案利用属地投送调度平台进行属地应急众储物资的综合分配操作。

优选地，所述一体机还包括：显示模块、人机交互模块、存储模块、外部信息接口模块和内部信息通信模块；

所述的显示模块，用于将灾情状况信息、物资储备信息和分配方案信息可视化地显示在屏幕上；

所述的人机交互模块，用于与一体机操作人员进行信息交互，将对属地智慧应急投送一体机的操控指令输入到一体机中，实现投送方案的个性化设置；

所述的存储模块，用于存储资源储备信息和各计算子模块的程序信息；

所述的外部信息接口模块，通过不同接口硬件，实现对监测分析模块和资源众储模块所需信息的采集，同时实现立体投送模块生成的分配方案向对应应急救灾参与者的信息传达；

所述的内部信息通信模块，用于实现属地智慧应急投送一体机内部各模块之间，或模块下属子单元之间的信号传输。

优选地，所述外部信息接口模块包括：

接口面板，用于与属地智慧应急投送一体机所需要的外部信号进行通信，以及与立体投送方案所涉及到的调度对象进行通信，满足需使用有线方式传输信息的信息源的传输需求，包含网线接口、USB接口、RS232接口，无线通信模块接口；

北斗卫星接收器，用于接收需要通过卫星传输的信号；

网络通信模块，用于通信网络与设于该属地的信息数据中心相连接；

WIFI模块，用于在非灾时的连接互联网获取信息；

GSM模块，用于通过手机卡的通讯运营商所提供的服务，进行数据采集和传输,并根据系统内置通讯录，与指挥人员进行在线通话；

电源模块，用于通过电源适配器给属地智慧应急投送一体机供电，内置用于应急供电的锂电池，提供市电接口，市电供电时同时为锂电池储电属地智慧应急投送一体机。

优选地，所述内部信息通信模块包括：

通信控制芯片，用于协调属地智慧应急投送一体机内部信号的传输；

数字信号处理器，用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速运算；

模拟信号处理器，用模拟方法对信号进行加工、变换处理，适用于模拟信号；

数字/模拟信号转换器，用于在数字信号与模拟信号之间进行信号转换，使信号在属地智慧应急投送一体机内部连续传输。

优选地，所述的虚拟众储模块，用于在自然灾害发生后在后方救援物资无法到达的情况下，根据灾前建立的虚拟众储信息平台，并结合灾后收集到相关众储点的存储信息，利用虚拟众储信息平台进行统计分析获取灾后众储信息，将选择后的应急物资众储点作为应急物资供应点，并确定每个应急物资供应点能够供应物资的种类，每种应急物资的具体数量。

优选地，所述立体投送模块包括应急众储物资综合分配模块、立体投送方案制定模块和属地投送调度模块：

所述的应急众储物资综合分配模块，用于进行属地应急众储物资的综合分配操作，该模块包括属地一阶段集中众储物资分配模块和属地二阶段分散众储物资分配模块：所述属地一阶段集中众储物资分配模块，用于在灾害发生后，后方救援物资没有到达之前，基于应急时间最短构造目标函数，利用属地一阶段集中众储物资分配模型进行第一阶段集中众储点应急物资的分配操作；所述属地二阶段分散众储物资分配模块，用于将各个分散众储点的应急物资和运输工具汇集到所述集中众储点，再结合第一阶段集中众储点分配后剩余的应急物资和运输工具，基于众储物资分配公平性和损失最小构造目标函数，利用属地二阶段分散众储物资分配模型进行第二阶段分散众储点应急物资的分配操作；

所述的立体投送方案制定模块，用于根据监测分析模块获得的灾情参数以及资源众储模块获得的资源储备参数，调用存储模块中的数据和程序，通过属地应急众储物资的综合分配计算得出基于属地资源的立体投送方案，并将立体投送方案通过外部信息接口模块传输给需要控制的外部资源，进行实操层面的投送方案实施；

所述的属地投送调度模块，用于根据所述立体投送分配方案利用属地投送调度平台调动属地应急众储资源进行属地应急投送。

优选地，所述的属地一阶段集中众储物资分配模块，用于利用集中众储点现有的运输工具，分配集中众储点存储的应急物资，所述属地一阶段集中众储物资分配模型的变量说明如下：

M表示应急物资供应点的集合，i∈M，即2qm个应急物资供应点，i＝1，2，...，m；

N表示受灾点的集合，j∈N，即n个受灾点，j＝1，2，...，n；

L表示运输方式的集合，包括：火车、汽车、无人机，h∈L，即h种运输方式，h＝1，2，...，l；

TT表示应急物资分配的应急时间最小；

Z表示应急物资种类的集合，k∈Z.即k种应急物资，k＝1，2，...，z；

DiS_iih表示第i个应急物资供应点到第j个受灾点的第h种运输工具的距离；

R_ij表示第i个应急物资供应点到第j个受灾点之间道路通行情况，当R_ij＝1时，表示两点间道路贯通；当R_ij＝0时，表示两点间道路中断，R＝R_ij表示道路贯通与中断的矩阵，道路情况根据天空地一体化自然灾害应急监测系统得到；

D_ik表示第j个受灾点对第k种应急物资的需求量，该需求量根据应急物资需求预测得到；

S_ik表示第i个应急物资供应点可供分配的第k种应急物资数量，该供应量根据选择的集中众储点得到；

P_i表示自然灾害发生后，第i个应急物资供应点是否可以正常供应应急物资，当P_i＝1时，表示供应点能正常供应应急物资；当P_i＝0时，表示供应点受到损坏，不能正常供应应急物资；

X_ijk表示第i个应急物资供应点分配到第j个受灾点第k种应急物资的数量；

U_ii表示在同一时间内第i个应急物资供应点到第j个受灾点路径允许的最大流量；

LT_j表示第j个受灾点应急物资需求的极限时间，根据以往发生自然灾害的种类、灾害等级和救灾经验确定；

MT_ik表示第i个应急物资供应点第k种应急物资的出库能力，出库能力用单位物资的出库时间来表示；

HT₀表示单位应急物资在供应点i和需求点j装卸所需的应急时间，单位应急物资是指根据应急要求采用标准化的一个包装单元；

t_ij表示从应急物资供应点i到需求点j运输工具行驶的时间，该时间只与运输距离和运输工具的选择有关；

V_h表示第h种运输方式的运输速度；

Q_h表示第h种运输方式是否可以选择，当Q_h＝1表示第h种运输方式可以选择，当Q_h＝0表示第h种运输方式不能选择；

W_k表示第k种应急物资的单位重量；

V_k表示第k种应急物资的单位体积；

CW_h表示第h运输方式的单位最大装载重量；

CV_h表示第h运输方式的单位最大装载体积；

J_ih表示第i个物资供应点第h种运输方式所有的运输工具数量；

e_k表示第k种物资的满足率；

所述的基于应急时间最短构造目标函数包括：

应急时间＝运输时间+出库时间+装卸时间；

所述运输时间是供应点到受灾点的距离与运输工具速度的比值，所述出库时间按照每件标准化应急物资出库所需要的单位时间乘以出库应急物资的数量，所述装卸时间按照每件标准化应急物资装卸所需要的单位时间乘以装卸应急物资的数量；

基于应急时间最短构成的目标函数为：

优选地，所述的属地一阶段集中众储物资分配模块，具体用于构建所述属地一阶段集中众储物资分配模型的约束条件，该约束条件包括：

供应量的限制：供应点对受灾点应急物资分配的总量不能超过供应点最大存储量；

需求量的限制：灾后应急物资的供应量不能超过受灾点对应急物资的最大需求量；

流量限制：从供应点到受灾点各运输路径的救灾物资运输总量不超过道路的最大流量限制；

极限时间的限制：灾后运抵受灾点的物资需要满足极限时间的限制；

运输工具容量的限制：每个供应点分配应急物资的体积不能超过每个供应点运输工具的最大容量；

运输工具重量的限制：每个供应点供应应急物资的重量不能超过运输工具的最大重量；

最低保障的限制：各个供应点运抵灾区的应急物资不能低于事先规定的物资最低保障，最低保障是指灾区对第k种物资的需求与该种物资最低保障率的乘积；

非负约束，即所有的分配量均是正数；

X_ijk≥0；

基于所述属地一阶段集中众储物资分配模型的各种约束条件，进行第一阶段集中众储点应急物资的分配操作，利用所述基于应急时间最短构成的目标函数计算分配操作方案所对应的应急时间，将最短的应急时间对应的分配操作方案确定为最佳的第一阶段集中众储点应急物资的分配操作方案。

优选地，所述的属地二阶段分散众储物资分配模块，具体用于综合考虑分散众储点汇集后的供应量、受灾点最新需求量、汇集后运输工具种类和数量、运输工具重量和体积、变化后的运输路线和道路容量以及受灾点最新满足率因素作为约束条件；

所述第二阶段分散众储点应急物资的分配操作的变量说明如下：

S′_ik表示集中众储点第一阶段分配物资后，第i个供应点剩余的第k种应急物资；

A_ifk表示第i个应急物资集中众储点从第f个分散众储点汇集的第k种应急物资的数量；

S″_ik表示第i个供应点汇集后当前的k种物资的数量，即集中众储点第一阶段分配物资后，第i个供应点剩余的k种物资量与从第f个分散众储点汇集的第k种物资量之和；

C表示应急物资分散众储点的集合，f∈C，f＝1，2，c；

GP表示公平分配系数；

SS表示损失系数；

HJ_fi从分散众储点f到集中众储点i汇集的时间；

P′_f表示集中众储点物资分配后，第i个分散众储点是否可以正常汇集应急物资的情况，当P′_f＝1时，表示分散众储点能正常汇集应急物资；当P′_f＝0时，表示供应点受到损坏，不能正常汇集应急物资；

U′_ij表示集中众储点物资分配后，在同一时间内第i个供应点到第j个受灾点允许的最大流量；

X’_ijk表示第二阶段第i个应急物资供应点分配到第j个受灾点第k种应急物资的数量；

Dis’_ijh表示第i个应急物资供应点到第j个受灾点的第h种运输工具行驶的距离；

D′_jk表示经过集中众储点应急物资分配后，通过收集到的灾区信息预测第j个受灾点对第k种应急物资的需求量，该需求量根据应急物资需求预测得到；

D″_jk表示经过集中众储点应急物资分配后第j个受灾点对第k种应急物资的需求量；

当D″_jk≤0时，灾区的物资需求已经得到满足，不再给灾区分配应急物资；

当D″_jk＞0时，灾区的物资需求未得到满足，需要进行应急物资分配；

LT′_j表示第二阶段分散众储物资分配时，第j个受灾点应急物资需求的极限时间；

B_ih表示第i个供应点汇集周边分散众储点第h种运输工具的数量；

J′_ih表示第一阶段已经分配物资使用的运输工具；

J″_ih表示第二阶段可以使用的运输工具，即第二阶段由分散点汇集的运输工具与第一阶段分配后剩余的运输工具之和；

J"_ih＝J_ih-J'_ih+B_ih；

ek'表示集中众储点应急物资分配后，分散众储点汇集后应急物资分配时，第k种应急物资的满足率；

所述的基于众储物资分配公平性和损失最小构造目标函数，包括：

所述的众储物资分配公平性包括：受灾点需求量与所有供应点的总供应量的比值与各受灾点分配的物资总量与受灾点需求量比值之间的方差最小；

公平分配

所述损失包括受灾点对应急物资的需求量和分配给灾点的物资量之间的差值；

基于众储物资分配损失最小构造的目标函数为：

优选地，所述的属地二阶段分散众储物资分配模块，具体用于构建所述属地二阶段分散众储物资分配模型的约束条件，该约束条件包括：

供应量的限制：供应点对受灾点应急物资分配的总量不能超过供应点现有的物资量；

需求量的限制：灾后应急物资的供应量不能超过受灾点对应急物资的最大需求量；

流量限制：从供应点到受灾点各运输路径的救灾物资运输总量不超过道路的最大流量限制；

极限时间的限制：灾后运抵受灾点的物资需要满足极限时间的限制；

运输工具容量的限制：供应点到受灾点使用运输工具的总容量不能超过供应点现有运输工具的总容量；

运输工具重量的限制：供应点到受灾点使用运输工具的总装载重量不能超过现有运输工具的总重量；

最低保障的限制：各个受灾点运抵灾区的物资不低于事先规定的物资最低保障，最低保障是指灾区对第k种物资的需求与该种物资最低保障率的乘积；

非负约束即所有的分配量均是正数；

X′_ijk≥0

基于所述属地二阶段分散众储物资分配模型的各种约束条件，进行第二阶段分散众储点应急物资的分配操作，利用所述基于众储物资分配公平性和损失最小构造的目标函数，计算出每次分配操作方案所对应的目标函数，将最小的目标函数对应的分配操作方案确定为最佳的第二阶段分散众储点应急物资的分配操作方案。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明提供的属地智慧应急投送一体机实现了灾情信息的多来源获取，整合搜救中心、气象中心、统计单位的加工过的灾情信息以及无人机的现场第一手灾情信息，能够获得更加客观而真实的灾情信息。实现了对灾区所属地区的物资的信息获取和有效利用，有效地提高了救灾物资筹集速度。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种属地智慧应急投送一体机的总体实现原理示意图；

图2为本发明实施例提供的一种属地智慧应急投送一体机的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种上述立体投送模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种属地智慧应急投送一体机运行方法流程图；

图5为本发明实施例提供的一种众储物资分配网络拓扑结构图；

图6为本发明实施例提供的一种属地一阶段集中众储物资分配示意图；

图7为本发明实施例提供的一种属地二阶段分散众储物资汇集分配示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一过程和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明实施例提供的一种属地智慧应急投送一体机的总体实现原理示意图，主要包括监测分析、资源众储和立体投送三部分。本发明实施例的属地智慧应急投送一体机能针对属地储备及受灾情况快速搭建应急通信平台，形成应急指挥调度能力，实用性强。

图2为本发明实施例提供的一种属地智慧应急投送一体机的结构图，包括：监测分析模块、资源众储模块、立体投送模块、显示模块、人机交互模块、存储模块、外部信息接口模块和内部信息通信模块。

监测分析模块，用于综合各灾情状况信息，将获得的灾情信息进行筛选、加工、计算，并最终获得立体投送模块所需要的灾情信息，计算获得制定应急投送方案所需的灾情参数。该模块采集的信息包含监测无人机信息、搜救中心灾情信息、地方应急办灾情信息、地理和气象部门灾情信息，以及统计部门灾情信息。通过外部信息接口模块与相应部门或设备相连，为立体投送分配方案的制定提供灾情信息并生成投送方案模型所需要的灾情参数。

资源众储模块，用于获取并管理各物资储备点、人员与运输工具储备点的日常储备信息和灾时储备信息，同时管理在灾时有潜力作为配送中心的场站信息。将获得的各种资源信息进行筛选、检验、加工和计算，并最终获得立体投送模块所需要的物资储备、人力储备、运力储备和设施、场站储备信息。

立体投送模块，用于根据监测分析模块所获得的灾情参数信息、资源众储模块所获得的物资与设施储备信息，制定合理的投送分配方案。

显示模块，用于将灾情状况信息、物资储备信息、分配方案信息，可视化地显示在屏幕上，方便指挥人员或属地智慧应急投送一体机操作人员对三种信息进行查看。包括：可触控LCD液晶显示屏，用于可视化显示数据信息，其中显示信息包含灾情信息、物资储备信息和方案信息。显示控制器，用于控制所显示的内容，且显示控制器为双向控制，既可以控制显示屏将所需要的数据显示于显示屏上，又可以从触控显示屏中收集控制数据，传输给相应需要改变数据的模块。

人机交互模块，用于指挥人员或智慧应急投送一体机操作人员将对属地智慧应急投送一体机的操控意愿输入到一体机中，实现投送方案的个性化设置。包括：以触控屏幕的方式与显示模块融合在一起，方便对显示界面进行操作和将控制信息传输给显示控制模块。

存储模块，用于存储资源储备信息和各计算子模块的程序信息。包括：数据存储单元，用于存储资源储备信息。程序存储单元，用于存储各计算子模块的程序信息以及计算用到的模型信息。

外部信息接口模块，通过不同接口硬件，实现对监测分析模块和资源众储模块所需信息的采集，同时实现分配方案模块生成的分配方案向对应应急救灾参与者的信息传达。

内部信息通信模块，用于实现属地智慧应急投送一体机内部各模块之间，或模块下属子单元之间的信号传输。

所述外部信息接口模块包括：

接口面板，用于与属地智慧应急投送一体机所需要的外部信号进行通信，以及与立体投送方案所涉及到的调度对象进行通信，满足需使用有线方式传输信息的信息源的传输需求，包含网线接口、USB接口、RS232接口，无线通信模块接口以及其他相关设备所需要的通信接口。

北斗卫星接收器，用于接收需要通过卫星传输的信号。

网络通信模块，用于通信网络与设于该属地的信息数据中心相连接。

WIFI模块，用于在非灾时或灾时但通信状况良好情况下的连接互联网获取信息。

GSM模块，用于通过手机卡的通讯运营商所提供的服务，进行数据采集和传输,并根据系统内置通讯录，与指挥人员进行在线通话。

电源接口，用于通过电源适配器给属地智慧应急投送一体机供电。

所述内部信息通信模块包括：

通信控制芯片，用于协调属地智慧应急投送一体机内部信号的传输，和保证传输信息的准确性。

数字信号处理器，用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速运算，适用于数字信号。

模拟信号处理器，用模拟方法对信号进行加工、变换处理，适用于模拟信号。

数字/模拟信号转换器，用于在数字信号与模拟信号之间进行信号转换，使信号在属地智慧应急投送一体机内部连续传输。

外部信息接口模块是本发明属地智慧应急投送一体机与外界通信的媒介，既包含由接口面板实现的与外界信息源的有线的连接方式、由WIFI模块和GSM模块实现的与外界信息源的无线的连接方式，也包含由北斗卫星接收器实现的卫星通信方式，最大程度保证了通信的稳定不中断。

内部信息通信模块是本发明属地智慧应急投送一体机内部模块之间通信的媒介，通过数字信号处理器、模拟信号处理器和数字/模拟信号转换器对内部信息进行处理和传递，使得属地智慧应急投送一体机内部功能能够顺畅配合

人机交互模块和显示模块通过可触控的液晶显示屏及显示控制器同时实现，人机交互模块和显示模块是灾时指挥人员或操作人员与属地智慧应急投送一体机交流的媒介，一方面属地智慧应急投送一体机通过显示模块将内部信息显示于屏幕上使得指挥人员或操作人员能够直观的了解监测分析模块、资源众储模块和立体投送模块中的信息状况；另一方面指挥人员和操作人员通过人机交互的方式控制属地智慧应急投送一体机中的运算参数，从而制定出更为合理的投送方案。

上述监测分析模块需要进行需求预测，该需求预测需要的内容如下：

1)基础数据

灾前需要将各地的人口总数、人口密度、实际面积、灾前准备、灾后应急能力基础数据进行整合，为灾后应急物资需求预测提供基础数据，为快速救援奠定基础，灾前需要根据以往的救灾经验，将救灾所需的应急物资进行明确的分类；

2)灾后信息收集

应急物资的需求预测需要全面、准确、及时地获取灾情信息才能做出，将灾情信息的搜集归为以下三个方面：

①灾害源

灾害源也称作致灾因子，一般是指对人类造成生命和财产损失的灾害事件，自然灾害源一般是指地震、海啸、洪水、霜冻对人类造成生命和财产损失的自然灾害事件，在减灾救灾中识别灾害源是第一步，确定灾害源的种类和破坏程度是非常关键的，地震的震级越高，烈度越大，造成的灾害和损失就越严重，通过改变灾害源来救灾减灾是很困难，所以需要通过识别灾害源来进行救灾减灾；

②灾害承灾体

灾害承灾体是灾害作用的对象，脆弱性是它的最大特征，灾害承灾体越脆弱，灾害造成的损失越大，灾害承灾体一般就是指社会本身，它可以有多种不同的具体形式；

地震中房屋作为承灾体，房屋的抗震能力越强，它的脆弱性越弱，造成的人员伤亡和财产损失越小；地震中的人群也是承灾体，受灾区域内人口密度越大，灾害承灾体越脆弱，可以通过采取措施降低灾害承灾体的脆弱性，达到加强承灾体抗灾能力的要求；

③防灾救灾措施

防灾救灾措施是人类为应对自然灾害所采取的政策、方法、准备和行动的总称，大致分为防灾和救灾两个方面，灾前应急物资储备、应急预案制定和应急演练都是非常重要的，灾前准备越充分，应急才能越及时，人口伤亡和财产损失才会越小；

灾后应急反应能力也是救援的关键因素之一，很多学者研究指出灾后伤亡人数随着时间的增加而增加，特别是在灾后黄金救援时间内伤亡人数增加的速度最快，因此灾后黄金救援时间内快速精准救援成为救灾的关键时期，一般来说，防灾救灾措施越充分，灾害造成人员伤亡和财产损失越少；反之，会越大；

3)倒塌率

灾前通过卫星和遥感获得当地图片影像，灾后根据灾区实际情况，选择无人机、遥感、卫星多种方式，获得灾区受灾图片，通过人工智慧对比分析灾前和灾后影像资料，确定房屋倒塌率，进一步确定灾区人口的伤亡情况；

4)灾点分布

灾后通过无人机、遥感、卫星多元化的监测手段，获得灾区影响资料，通过人工智慧分析，确定灾点位置，为快速展开救灾救援提供支持；

上述虚拟众储模块：用于获取灾后众储信息。在自然灾害发生后，在后方救援物资无法到达的情况下，需要利用平时建立的虚拟众储平台，在第一时间搜集获取灾区及灾区周边众储点的情况，应急物资众储点是否完好，能否正常出库，出库能力，集中众储点能汇集的应急物资和运输工具的种类、数量存储信息，并将这些信息在应急指挥平台进行统计汇总，确定应急物资供应的情况，这样可以为众储物资的合理优化分配提供可靠的依据，提高应急物资分配方案的可行性，并保证众储物资能准确及时地送达灾区，真正实现灾区应急物资快速救援的目标。然后，选择众储点。根据灾前建立的虚拟众储信息平台，并结合灾后收集到相关众储点的存储信息，利用虚拟众储信息平台进行统计分析，依据灾区需求，确定灾后灾区及灾区周边的众储物资布局情况，有多少个众储点可以供应物资，这些众储点可以供应物资的种类，每种应急物资的具体数量，以及最快可以供应这些物资的时间，将不能满足要求的众储点进行标记或者去除。我国要求在灾害发生后12小时内灾民得到初步救助，如果众储点应急物资供应的时间超过12个小时就可以暂时不作为选择点，而作为后续应急救援的选择点；也可以通过以往的救援数据确定应急物资的送达时间，未满足这个时间要求的也不作为物资分配的选择点，按照设定的条件和灾后获得的众储点信息，对众储点进行选择，将选择后的应急物资众储点作为应急物资供应点，并确定每个应急物资供应点能够供应物资的种类，每种应急物资的具体数量。

本发明实施例提供的一种上述立体投送模块的结构示意图如图3所示，包括：应急众储物资综合分配模块、立体投送方案制定模块和属地投送调度模块。

上述的应急众储物资综合分配模块，用于进行属地应急众储物资的综合分配操作，该模块包括属地一阶段集中众储物资分配模块和属地二阶段分散众储物资分配模块。

属地一阶段集中众储物资分配模块，用于在灾害发生后，后方救援物资没有到达之前，基于应急时间最短构造目标函数，利用属地一阶段集中众储物资分配模型进行第一阶段集中众储点应急物资的分配操作。该模块是在灾害发生后，后方救援物资没有到达之前，进行第一阶段属地集中众储点应急物资的分配操作，以时间作为主要考虑要素，不考虑分散众储点物资的汇集，只考虑集中众储点物资的分配，利用的运输工具也是集中众储点储备的运输工具。

属地二阶段分散众储物资分配模块，用于将各个分散众储点应急物资和运输工具汇集到所述集中众储点，再结合第一阶段集中众储点分配后剩余的应急物资和运输工具，基于众储物资分配公平性和损失最小构造目标函数，利用属地二阶段分散众储物资分配模型进行第二阶段分散众储点的应急物资的分配操作。该模块是以公平性和损失大小作为主要考虑要素，在集中众储点应急物资分配后，将分散众储点的应急物资和运输工具汇集到集中众储点，再结合第一阶段集中众储点分配后剩余的应急物资和运输工具，作为第二阶段分配的供应量，再综合考虑灾区最新需求，道路状况其它因素，进行第二阶段应急物资的分配操作。

上述的立体投送方案制定模块，用于根据监测分析模块获得的灾情参数以及资源众储模块获得的资源储备参数，调用存储模块中的数据和程序，计算得出基于属地资源的立体投送方案，并将投送方案通过外部信息接口模块传输给需要控制的外部资源，进行实操层面的投送方案实施。

上述的属地投送调度模块，用于根据立体投送分配方案，利用属地投送调度平台进行属地应急众储物资的调度操作。

在上述监测分析分析基础上，根据有关应急预案、现场应急标准规范、法律法规、政策、安全技术要求以及处理类似灾害事件的案例进行智慧检索和分析，通过专家指挥人员在线会商、事件评估、风险分析、态势标绘、综合预测，生成应对突发灾害事件的指导流程和辅助决策方案，迅速开展现场救援指挥及物资分配调度。与此同时，向后方指挥人员报告突发灾害情况，上传灾情音视频、图像、文字数据信息，接受后方指挥人员下达的指挥协调指令。

依据上述生成决策分析方案，能够迅速组织周边区域大众物资调度与投送。平台能准确把握灾区所需物资种类和数量，快速搜索周边区域存放物资的位置(选址与覆盖)，并对应急物资库的存储补货情况实时动态检测，选择最佳物资运输投送方式，分析计算最优路径，将所需应急物资快速送达灾区，同时向后方报告灾情信息、等待后方国家储备物资调拨情况下。

实施例二

本发明还提供了一种属地智慧应急投送一体机的运行方法，该方法的处理流程如图4所示，包括以下步骤：

步骤101，监测分析模块通过外部信息接口模块从各类外部信息源中获得灾情信息，然后通过内部的灾情计算子模块获得立体投送模块需要的灾情参数，并通过内部信息通信模块将所获得的参数传递给立体投送模块。

步骤102，资源众储模块通过外部信息接口模块从各类外部信息源中获得属地资源储备信息，包括物资信息、人力信息、运力信息、场站信息、医疗信息，然后通过内部的资源计算子模块获得立体投送模块需要的资源储备参数，并通过内部信息通信模块将所获得的参数传递给立体投送模块。

步骤103，立体投送模块根据监测分析模块获得的灾情参数以及资源众储模块获得的资源储备参数，调用存储模块中的数据和程序，由内部的方案计算子模块计算得出基于属地资源的立体投送方案，并将投送方案通过外部信息接口模块传输给需要控制的外部资源，进行实操层面的投送方案实施。

其中监测分析模块中的灾情状况、资源众储模块中的资源状况以及立体投送模块计算生成的立体投送方案可通过显示模块显示在液晶显示屏上，方便指挥人员或操作人员查看，同时指挥人员或操作人员也可通过具有人机交互功能的可触控液晶显示屏改变各模块中的参数，从而实现投送方案的个性化设计。

根据本发明，当遇到灾害状况时，启动属地智慧应急投送一体机电源开关，外部信息接口模块与内部信息通信模块的通信设备会自动打开，例如北斗卫星接收器将自动寻星建立卫星通讯通路；然后通过接口面板，手动将属地智慧应急投送一体机与包含灾情状况和资源状况的外部信号源相连，完成设备初始化；当建立稳定连接后，属地智慧应急投送一体机开始自动根据步骤101、步骤102和步骤103计算生成立体投送方案；在方案生成过程中，操作人员可通过人机交互模块根据实际需求改变计算参数，获得更加符合实际特点的个性化投送方案，如果指挥人员或操作人员对生成方案不满意，也可改变计算参数重新生成计算方案；生成的最终立体投送方案通过外部信息接口模块传输给需要调度的资源对象，各部门可按方案执行立体投送任务。

本发明的属地智慧应急投送一体机采用模块化设计，包含监测分析、属地资源信息获取、立体投送方案生成以及融合通讯功能，能够全面而独立地完成灾害发生后利用属地资源进行快速救援的功能，且设备轻便易携带，应需随便，适用于省、市、县(区)各级应急管理部门进行灾害发生后的快速救援指挥调度，也适用于指挥人员随身携带进行现场指挥的需要。

立体投送模块中的应急众储物资综合分配模块，用于进行属地应急众储物资的综合分配操作，属地应急众储物资的综合分配方法包括属地一阶段集中众储物资分配方案和属地二阶段分散众储物资分配方案。

属地一阶段集中众储物资分配方案，是在灾害发生后，后方救援物资没有到达之前，进行第一阶段属地集中众储点应急物资的分配操作，以时间作为主要考虑要素，不考虑分散众储点物资的汇集，只考虑集中众储点物资的分配，利用的运输工具也是集中众储点储备的运输工具。

属地二阶段分散众储物资分配方案，是以公平性和损失大小作为主要考虑要素，在集中众储点应急物资分配后，将分散众储点的应急物资和运输工具汇集到集中众储点，再结合第一阶段集中众储点分配后剩余的应急物资和运输工具，作为第二阶段分配的供应量，再综合考虑灾区最新需求，道路状况其它因素，进行第二阶段应急物资的分配操作。

众储应急物资综合分配是在后方救援物资未送达之前，综合考虑汇集时间、运输工具、道路状况、到达时间因素，生成将多个供应点应急物资直接(不需要中转)送到多个需求点的分配方案，即供需之间多点对多点的分配方案；

属地应急众储物资综合分配模型假设条件如下：

(1)研究对象是属地众储物资，是灾前将社会不同所有者的应急物资利用信息平台进行整合，平时通过众储信息平台进行统一管理，应急时直接转为应急状态，研究的属地众储物资不包括后方国家应急物资；

(2)众储点存在于平时已经建好的众储信息平台上，灾后只考虑众储点能否进行正常的物资和运输工具的供应，这些包含两部分：集中众储点应急物资和运输工具，分散众储点汇集的应急物资和运输工具；

(3)按照第一阶段分配属地集中众储点的物资，不考虑分散众储点的物资，第二阶段分配的是分散众储点汇集到集中众储点的物资和第一阶段集中众储点分配后剩余的物资，属地的范围以满足灾区需求为准，不受地域的限制；

(4)需求量是利用天空地一体化信息监测系统获得灾情，并进一步预测得到的，这些量随着时间的变化而动态变化的；

(5)出救点和受灾点之间只考虑单向直达运输，不考虑转运和往返；

(6)应急管理部门为了最大限度地满足灾区需求，制定了应急物资的最低保障率，即应急物资实际供应量与灾区需求总量的比值；

(7)为提高运送效率，各种物资的包装和作业采用存储体系建立时所制定的标准化，不同种类的应急物资可以混装，各种应急物资的出库能力通过模拟演练可得到。

图5为本发明实施例提供的一种众储物资分配网络拓扑结构图。属地一阶段集中众储物资分配过程研究第一个阶段集中众储点直接向受灾点分配应急物资，只是考虑集中众储点现有的运输工具，分配集中众储点存储的应急物资，不考虑分散众储点往集中众储点汇集的应急物资和运输工具，这个阶段以应急时间最短为目标，图6为本发明实施例提供的一种属地一阶段集中众储物资分配示意图。属地一阶段集中众储物资分配过程的变量说明如下：

M表示应急物资供应点(集中众储点)的集合，i∈M，即m个应急物资供应点(i＝1，2，...，m)；

N表示受灾点(应急物资需求点)的集合，j∈N，即n个受灾点(j＝1，2，...，n)；

L表示运输方式的集合，h∈L(火车、汽车、无人机)，即h种运输方式(h＝1，2，...，l；)；

TT表示应急物资分配的应急时间最小；

Z表示应急物资种类的集合，k∈Z.即k种应急物资(k＝1，2，...，z)；

DiS_ijh表示第i个应急物资供应点到第j个受灾点的第h种运输工具的距离，可以通过GIS或者高德地图得到；

R_ij表示第i个应急物资供应点到第j个受灾点之间道路通行情况，当R_ij＝1时，表示两点间道路贯通；当R_ij＝0时，表示两点间道路中断，R＝R_ij时表示道路贯通与中断的矩阵，道路情况可以根据天空地一体化自然灾害应急监测系统得到；

D_jk表示第j个受灾点对第k种应急物资的需求量，该需求量根据应急物资需求预测得到；

S_ik表示第i个应急物资供应点可供分配的第k种应急物资数量，该供应量根据选择的集中众储点得到；

P_i表示自然灾害发生后，第i个应急物资供应点是否可以正常供应应急物资，当P_i＝1时，表示供应点能正常供应应急物资；当P_i＝0时，表示供应点受到损坏，不能正常供应应急物资；

X_ijk表示第i个应急物资供应点分配到第j个受灾点第k种应急物资的数量；

U_ij表示在同一时间内第i个应急物资供应点到第j个受灾点路径允许的最大流量；

LT_j表示第j个受灾点应急物资需求的极限时间，根据以往发生自然灾害的种类、灾害等级和救灾经验确定；

MT_ik表示第i个应急物资供应点第k种应急物资的出库能力，出库能力用单位物资的出库时间来表示，数据来源依据存储点选择评估和多次演练的平均值；

HT₀表示单位应急物资在供应点i和需求点j装卸所需的应急时间，单位应急物资是指根据应急要求采用标准化的一个包装单元；

t_ij表示从应急物资供应点i到需求点j运输工具行驶的时间，该时间只与运输距离和运输工具的选择有关；

V_h表示第h种运输方式的运输速度；

Q_h表示第h种运输方式是否可以选择，运输方式的选择根据自然灾害发生的种类和灾害发生地的交通情况确定(比如发生洪水后火车、汽车就不选择，而h选择无人机和船舶)，当Q_h＝1表示第h种运输方式可以选择，当Q_h＝0表示第h种运输方式不能选择；

W_k表示第k种应急物资的过程(位)重量；

V_k表示第k种应急物资的过程(位)体积；

CW_h表示第h运输方式的单位最大装载重量；

CV_h表示第h运输方式的单位最大装载体积；

J_ih表示第i个物资供应点第h种运输方式所有的运输工具数量；

e_k表示第k种物资的满足率，该满足率根据以往的救灾和模拟演练确定(国家有规定时服从国家的规定)；

所述的属地一阶段集中众储物资分配过程的实现模型构建如下：

(1)目标函数

本阶段考虑第一时间满足灾区需求，达到快速救援的目的，因此选择应急时间最短作为目标函数，该阶段分配的是集中众储点应急物资(把集中众储点作为供应点)，不考虑汇集分散点的应急物资，应急物资汇集时间为0；运输时间是供应点到受灾点的距离与运输工具速度的比值，所述出库时间按照每件标准化应急物资出库所需要的单位时间乘以出库应急物资的数量，所述装卸时间按照每件标准化应急物资装卸所需要的单位时间乘以装卸应急物资的数量；

应急时间＝运输时间+出库时间+装卸时间；

目标函数为：

(2)约束条件

供应量的限制：每个供应点存储应急物资的种类和数量是有限的，供应点(集中众储点)对受灾点应急物资分配的总量不能超过供应点最大存储量；

如果灾后集中储备点受到损坏，就不能作为出救点，这里考虑灾后供应点能否进行应急物资正常供应的约束；

需求量的限制：灾后应急物资的供应量不能超过受灾点对应急物资的最大需求量，供应点需要最大限度地满足灾区各受灾点的应急物资需求；

流量限制：灾后通往灾区的道路由于流量过大容易造成拥堵，从供应点到受灾点各运输路径的救灾物资运输总量不超过道路的最大流量限制；

极限时间的限制：国家对于灾后救援时间是有要求的，各受灾点对于救援的时间要求是不同的，灾后运抵受灾点的物资需要满足极限时间的限制；

运输工具容量的限制：每个供应点存储运输工具的种类和数量是有限的，因此运输工具运送应急物资的容量也是有限制的，每个供应点分配应急物资的体积不能超过每个供应点运输工具的最大容量；

运输工具重量的限制：每个供应点存储运输工具的种类和数量是有限的，因此运输工具运送应急物资的重量也是有限制的，每个供应点供应应急物资的重量不能超过运输工具的最大重量；

最低保障的限制：各个供应点运抵灾区的应急物资不能低于事先规定的物资最低保障，最低保障是指灾区对第k种物资的需求与该种物资最低保障率的乘积；

非负约束，即所有的分配量均是正数；

X_ijk≥0；

基于所述属地一阶段集中众储物资分配模型的各种约束条件，进行第一阶段集中众储点应急物资的分配操作，利用所述基于应急时间最短构成的目标函数计算分配操作方案所对应的应急时间，将最短的应急时间对应的分配操作方案确定为最佳的第一阶段集中众储点应急物资的分配操作方案。

图7为本发明实施例提供的一种属地二阶段分散众储物资汇集分配示意图。属地二阶段分散众储物资分配方案是在确定灾害发生后，后方救援物资没有到达之前，第一阶段集中众储点应急物资已经分配后，依据灾区最新需求，将分散众储点的应急物资和运输工具向集中众储点进行汇集后再分配的过程，该过程以公平性和损失大小为目标函数，综合考虑分散众储点汇集后的供应量、受灾点最新需求量、汇集后运输工具种类和数量、运输工具重量和体积、变化后的运输路线和道路容量以及受灾点最新满足率因素作为约束条件，建立属地二阶段分散众储物资分配方案。

属地二阶段分散众储物资分配过程的变量说明如下：

S′_ik表示集中众储点第一阶段分配物资后，第i个供应点(集中众储点)众储点剩余的第k种应急物资；

A_ifk表示第i个应急物资集中众储点从第f个分散众储点汇集的第k种应急物资的数量；

S″_ik表示第i个供应点汇集后当前的k种物资的数量，即集中众储点第一阶段分配物资后，第i个供应点剩余的k种物资量与从第f个分散众储点汇集的第k种物资量之和；

C表示应急物资分散众储点的集合，f∈C，f＝1，2，c；

GP表示公平分配系数；

SS表示损失系数；

HJ_fi从分散众储点f到集中众储点i汇集的时间；

P′_f表示集中众储点物资分配后，第i个分散众储点是否可以正常汇集应急物资的情况，当P′_f＝1时，表示分散众储点能正常汇集应急物资；当P′_f＝0时，表示供应点受到损坏，不能正常汇集应急物资；

U′_ij表示集中众储点物资分配后，在同一时间内第i个供应点到第j个受灾点允许的最大流量；

X’_ijk表示第二阶段第i个应急物资供应点分配到第j个受灾点第k种应急物资的数量；

Dis’_ijh表示第i个应急物资供应点到第j个受灾点的第h种运输工具行驶的距离；

D′_jk表示经过集中众储点应急物资分配后，通过收集到的灾区信息预测第j个受灾点对第k种应急物资的需求量，该需求量根据应急物资需求预测得到；

D″_jk表示经过集中众储点应急物资分配后第j个受灾点对第k种应急物资的需求量；

当D″_jk≤0时，灾区的物资需求已经得到满足，不再给灾区分配应急物资；

当D″_jk＞0时，灾区的物资需求未得到满足，需要进行应急物资分配；

LT′_j表示第二阶段分散众储物资分配时，第j个受灾点应急物资需求的极限时间；

B_ih表示第i个供应点汇集周边分散众储点第h种运输工具的数量；

J′_ih表示第一阶段已经分配物资使用的运输工具；

J″_jh表示第二阶段可以使用的运输工具，即第二阶段由分散点汇集的运输工具与第一阶段分配后剩余的运输工具之和；

J″_ih＝J_ih-J′_ih+B_ih；

ek’表示集中众储点应急物资分配后，分散众储点汇集后应急物资分配时，第k种应急物资的满足率，该满足率根据以往的救灾和模拟演练确定(如果国家有规定时首选国家的规定)；

属地二阶段分散众储物资分配过程的实现模型构建如下：

(1)目标函数

在第一阶段属地集中众储物资分配后，第一时间满足了灾区的基本需求，第二阶段要考虑各个受灾点实现公平救援，同时使得各受灾点的损失函数最小，因此第二阶段选择公平和损失两个目标函数；

所述的众储物资分配公平包括：受灾点需求量与所有供应点的总供应量的比值与各受灾点分配的物资总量与受灾点需求量比值之间的差值最小；

损失函数体现灾区需求的满足程度，所述损失函数包括受灾点对应急物资的需求量和分配给灾点的物资量之间的差值；

基于众储物资分配公平和损失函数最小构造的目标函数为：

(2)约束条件

供应量的限制：每个供应点分配后剩余的应急物资和从分散众储点汇集应急物资的种类和数量是有限的，供应点对受灾点应急物资分配的总量不能超过供应点现有的物资量；

如果灾后分散众储点受到损坏，分散众储点的应急物资就不能汇集，这里考虑灾后分散众储点能否进行应急物资正常汇集的约束；

需求量的限制：灾后应急物资的供应量不能超过受灾点对应急物资的最大需求量，供应点需要最大限度的满足灾区各受灾点对应急物资需求；

流量限制：灾后通往灾区的道路由于流量过大容易造成拥堵，从供应点到受灾点各运输路径的救灾物资运输总量不超过道路的最大流量限制；

极限时间的限制：国家对于灾后救援时间是有要求的，各受灾点对于救援的时间要求是不同的，灾后运抵受灾点的物资需要满足极限时间的限制；

运输工具容量的限制：每个供应点第一阶段分配后剩余的运输工具和从分散众储点汇集的运输工具是有限的，因此供应点到受灾点使用运输工具的总容量不能超过供应点现有运输工具的总容量；

运输工具重量的限制：每个供应点第一阶段分配后剩余的运输工具和从分散众储点汇集的运输工具是有限的，因此供应点到受灾点使用运输工具的总装载重量不能超过现有运输工具的总重量；

最低保障的限制：各个受灾点运抵灾区的物资不低于事先规定的物资最低保障，最低保障是指灾区对第k种物资的需求与该种物资最低保障率的乘积；

非负约束即所有的分配量均是正数；

X′_ijk≥0

基于所述属地二阶段分散众储物资分配模型的各种约束条件，进行第二阶段分散众储点应急物资的分配操作，利用所述基于众储物资分配公平性和损失最小构造的目标函数，计算出每次分配操作方案所对应的目标函数，将最小的目标函数对应的分配操作方案确定为最佳的第二阶段分散众储点应急物资的分配操作方案。

综上所述，本发明提供的属地智慧应急投送一体机实现了灾情信息的多来源获取，整合搜救中心、气象中心、统计单位加工过的灾情信息以及无人机的现场第一手灾情信息，能够获得更加客观而真实的灾情信息。实现了对对灾区所属地区的物资的信息获取和有效利用，比依赖后方物资(省级或国家级救灾物资储备库资源)极大提高了救灾物资筹集速度。

本发明提供的属地智慧应急投送一体机实现了根据灾区属地现有的资源状况(物资资源、人力资源、运力资源、医疗资源、场站资源)设计物资调度方案的功能，能够在后方物资(省级或国家级救灾物资储备库资源)到来之前先期实现快速物资投送，在灾后黄金救援时间内，极大提高救援成功率。

本发明提供的属地智慧应急投送一体机的外部信息接口模块实现了多种通讯方式下的融合通信，使得采用卫星通信和网络通信在内的各类通信方式的各类设备能够信息互通，使得指挥功能收集到的信息更加全面且通信不易中断，对恶劣的气候及通讯设施状况具有更强的抗破坏性。

本发明提供的一种属地智慧应急投送一体机兼具数据显示功能与人机交互功能，既能够将属地智慧应急投送一体机内部的数据图像化的显示在屏幕上方便指挥人员或者操作人员观察，又可将指挥人员或者操作人员的更改或者显示指令输入到属地智慧应急投送一体机中，对调度方案进行个性化设置，是一种集决策与交互功能于一身的指挥装置，具有良好的开放性。

本发明实施例提供了一种属地应急众储物资综合分配模型，综合考虑应急物资供应量、运输工具的种类、受灾点收到应急物资的极限时间、运输工具容量和体积的限制、应急物资最低满足率的要求、道路是否中断、道路的最大流量因素，解决属地应急物资分配面临的各种难题，为属地应急众储物资分配提供理论指导。

本发明实施例通过对问题进行定量分析，分析各种变量，运用数学符号表达，考虑各种现实约束，构建属地应急众储物资综合分配模型。在实际的属地应急救援中，可将收集到的灾情信息输入模型，生成科学合理的分配方案，确保物资属地应急众储物资综合分配的快速精准，提升应急救援效果。

本发明提供了一种属地应急众储物资的快速精准投送调度方法，建立业务事项相互关联，省、市、县三级应用联动的监控系统，形成以信息化为支撑的监管体系，实现应急物流全过程的实时监管和事后监管，为应急条件下属地快速投送业务流程提供信息化手段。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的过程可以是或者也可以不是物理上分开的，作为过程显示的部件可以是或者也可以不是物理过程，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络过程上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种属地智慧应急投送一体机，其特征在于，包括：监测分析模块、资源众储模块和立体投送模块；

所述的监测分析模块，用于综合各灾情状况信息，计算获得制定应急投送方案所需的灾情参数；

所述的资源众储模块，用于获取并管理各物资储备点、人员与运输工具储备点的日常储备信息和灾时储备信息，同时管理在灾时有潜力作为出救点的场站信息；

所述的立体投送模块，用于根据监测分析模块所获得的灾情参数信息、资源众储模块所获得的物资与设施储备信息，制定立体投送分配方案，根据立体投送分配方案利用属地投送调度平台进行属地应急众储物资的综合分配操作。

2.根据权利要求1所述的属地智慧应急投送一体机，其特征在于，所述一体机还包括：显示模块、人机交互模块、存储模块、外部信息接口模块和内部信息通信模块；

所述的显示模块，用于将灾情状况信息、物资储备信息和分配方案信息可视化地显示在屏幕上；

所述的人机交互模块，用于与一体机操作人员进行信息交互，将对属地智慧应急投送一体机的操控指令输入到一体机中，实现投送方案的个性化设置；

所述的存储模块，用于存储资源储备信息和各计算子模块的程序信息；

所述的外部信息接口模块，通过不同接口硬件，实现对监测分析模块和资源众储模块所需信息的采集，同时实现立体投送模块生成的分配方案向对应应急救灾参与者的信息传达；

所述的内部信息通信模块，用于实现属地智慧应急投送一体机内部各模块之间，或模块下属子单元之间的信号传输。

3.根据权利要求1所述的属地智慧应急投送一体机，其特征在于，所述外部信息接口模块包括：

接口面板，用于与属地智慧应急投送一体机所需要的外部信号进行通信，以及与立体投送方案所涉及到的调度对象进行通信，满足需使用有线方式传输信息的信息源的传输需求，包含网线接口、USB接口、RS232接口，无线通信模块接口；

北斗卫星接收器，用于接收需要通过卫星传输的信号；

网络通信模块，用于通信网络与设于该属地的信息数据中心相连接；

WIFI模块，用于在非灾时的连接互联网获取信息；

GSM模块，用于通过手机卡的通讯运营商所提供的服务，进行数据采集和传输，并根据系统内置通讯录，与指挥人员进行在线通话；

电源模块，用于通过电源适配器给属地智慧应急投送一体机供电，内置用于应急供电的锂电池，提供市电接口，市电供电时同时为锂电池储电属地智慧应急投送一体机。

4.根据权利要求3所述的属地智慧应急投送一体机，其特征在于，所述内部信息通信模块包括：

通信控制芯片，用于协调属地智慧应急投送一体机内部信号的传输；

数字信号处理器，用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速运算；

模拟信号处理器，用模拟方法对信号进行加工、变换处理，适用于模拟信号；

数字/模拟信号转换器，用于在数字信号与模拟信号之间进行信号转换，使信号在属地智慧应急投送一体机内部连续传输。

5.根据权利要求1所述的属地智慧应急投送一体机，其特征在于，所述的虚拟众储模块，用于在自然灾害发生后在后方救援物资无法到达的情况下，根据灾前建立的虚拟众储信息平台，并结合灾后收集到相关众储点的存储信息，利用虚拟众储信息平台进行统计分析获取灾后众储信息，将选择后的应急物资众储点作为应急物资供应点，并确定每个应急物资供应点能够供应物资的种类，每种应急物资的具体数量。

6.根据权利要求1至5任一项所述的属地智慧应急投送一体机，其特征在于，所述立体投送模块包括应急众储物资综合分配模块、立体投送方案制定模块和属地投送调度模块：

所述的应急众储物资综合分配模块，用于进行属地应急众储物资的综合分配操作，该模块包括属地一阶段集中众储物资分配模块和属地二阶段分散众储物资分配模块：所述属地一阶段集中众储物资分配模块，用于在灾害发生后，后方救援物资没有到达之前，基于应急时间最短构造目标函数，利用属地一阶段集中众储物资分配模型进行第一阶段集中众储点应急物资的分配操作；所述属地二阶段分散众储物资分配模块，用于将各个分散众储点的应急物资和运输工具汇集到所述集中众储点，再结合第一阶段集中众储点分配后剩余的应急物资和运输工具，基于众储物资分配公平性和损失最小构造目标函数，利用属地二阶段分散众储物资分配模型进行第二阶段分散众储点应急物资的分配操作；

所述的立体投送方案制定模块，用于根据监测分析模块获得的灾情参数以及资源众储模块获得的资源储备参数，调用存储模块中的数据和程序，通过属地应急众储物资的综合分配计算得出基于属地资源的立体投送方案，并将立体投送方案通过外部信息接口模块传输给需要控制的外部资源，进行实操层面的投送方案实施；

所述的属地投送调度模块，用于根据所述立体投送分配方案利用属地投送调度平台调动属地应急众储资源进行属地应急投送。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：

所述的属地一阶段集中众储物资分配模块，用于利用集中众储点现有的运输工具，分配集中众储点存储的应急物资，所述属地一阶段集中众储物资分配模型的变量说明如下：

M表示应急物资供应点的集合，i∈M，即2qm个应急物资供应点，i＝1，2，...，m

N表示受灾点的集合，j∈N，即n个受灾点，j＝1，2，...，n；

L表示运输方式的集合，包括：火车、汽车、无人机，h∈L，即h种运输方式，h＝1，2，...，l；

TT表示应急物资分配的应急时间最小；

Z表示应急物资种类的集合，k∈Z.即k种应急物资，k＝1，2，...，z；

Dis_ijh表示第i个应急物资供应点到第j个受灾点的第h种运输工具的距离；

R_ij表示第i个应急物资供应点到第j个受灾点之间道路通行情况，当R_ij＝1时，表示两点间道路贯通；当R_ij＝0时，表示两点间道路中断，R＝R_ij表示道路贯通与中断的矩阵，道路情况根据天空地一体化自然灾害应急监测系统得到；

D_jk表示第j个受灾点对第k种应急物资的需求量，该需求量根据应急物资需求预测得到；

S_ik表示第i个应急物资供应点可供分配的第k种应急物资数量，该供应量根据选择的集中众储点得到；

P_i表示自然灾害发生后，第i个应急物资供应点是否可以正常供应应急物资，当P_i＝1时，表示供应点能正常供应应急物资；当P_i＝0时，表示供应点受到损坏，不能正常供应应急物资；

X_ijk表示第i个应急物资供应点分配到第j个受灾点第k种应急物资的数量；

U_ij表示在同一时间内第i个应急物资供应点到第j个受灾点路径允许的最大流量；

LT_j表示第j个受灾点应急物资需求的极限时间，根据以往发生自然灾害的种类、灾害等级和救灾经验确定；

MT_ik表示第i个应急物资供应点第k种应急物资的出库能力，出库能力用单位物资的出库时间来表示；

HT₀表示单位应急物资在供应点i和需求点j装卸所需的应急时间，单位应急物资是指根据应急要求采用标准化的一个包装单元；

t_ij表示从应急物资供应点i到需求点j运输工具行驶的时间，该时间只与运输距离和运输工具的选择有关；

V_h表示第h种运输方式的运输速度；

Q_h表示第h种运输方式是否可以选择，当Q_h＝1表示第h种运输方式可以选择，当Q_h＝0表示第h种运输方式不能选择；

W_k表示第k种应急物资的单位重量；

V_k表示第k种应急物资的单位体积；

CW_h表示第h运输方式的单位最大装载重量；

CV_h表示第h运输方式的单位最大装载体积；

J_ih表示第i个物资供应点第h种运输方式所有的运输工具数量；

e_k表示第k种物资的满足率；

所述的基于应急时间最短构造目标函数包括：

应急时间＝运输时间+出库时间+装卸时间；

所述运输时间是供应点到受灾点的距离与运输工具速度的比值，所述出库时间按照每件标准化应急物资出库所需要的单位时间乘以出库应急物资的数量，所述装卸时间按照每件标准化应急物资装卸所需要的单位时间乘以装卸应急物资的数量；

基于应急时间最短构成的目标函数为：

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：

所述的属地一阶段集中众储物资分配模块，具体用于构建所述属地一阶段集中众储物资分配模型的约束条件，该约束条件包括：

供应量的限制：供应点对受灾点应急物资分配的总量不能超过供应点最大存储量；

需求量的限制：灾后应急物资的供应量不能超过受灾点对应急物资的最大需求量；

流量限制：从供应点到受灾点各运输路径的救灾物资运输总量不超过道路的最大流量限制；

极限时间的限制：灾后运抵受灾点的物资需要满足极限时间的限制；

运输工具容量的限制：每个供应点分配应急物资的体积不能超过每个供应点运输工具的最大容量；

运输工具重量的限制：每个供应点供应应急物资的重量不能超过运输工具的最大重量；

最低保障的限制：各个供应点运抵灾区的应急物资不能低于事先规定的物资最低保障，最低保障是指灾区对第k种物资的需求与该种物资最低保障率的乘积；

非负约束，即所有的分配量均是正数；

X_ijk≥0；

基于所述属地一阶段集中众储物资分配模型的各种约束条件，进行第一阶段集中众储点应急物资的分配操作，利用所述基于应急时间最短构成的目标函数计算分配操作方案所对应的应急时间，将最短的应急时间对应的分配操作方案确定为最佳的第一阶段集中众储点应急物资的分配操作方案。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：

所述的属地二阶段分散众储物资分配模块，具体用于综合考虑分散众储点汇集后的供应量、受灾点最新需求量、汇集后运输工具种类和数量、运输工具重量和体积、变化后的运输路线和道路容量以及受灾点最新满足率因素作为约束条件；

所述第二阶段分散众储点应急物资的分配操作的变量说明如下：

S′_ik表示集中众储点第一阶段分配物资后，第i个供应点剩余的第k种应急物资；

A_ifk表示第i个应急物资集中众储点从第f个分散众储点汇集的第k种应急物资的数量；

S″_ik表示第i个供应点汇集后当前的k种物资的数量，即集中众储点第一阶段分配物资后，第i个供应点剩余的k种物资量与从第f个分散众储点汇集的第k种物资量之和；

C表示应急物资分散众储点的集合，f∈C，f＝1，2，c；

GP表示公平分配系数；

SS表示损失系数；

HJ_fi从分散众储点f到集中众储点i汇集的时间；

P′_f表示集中众储点物资分配后，第i个分散众储点是否可以正常汇集应急物资的情况，当P′_f＝1时，表示分散众储点能正常汇集应急物资；当P′_f＝0时，表示供应点受到损坏，不能正常汇集应急物资；

U′_ij表示集中众储点物资分配后，在同一时间内第i个供应点到第j个受灾点允许的最大流量；

X’_ijk表示第二阶段第i个应急物资供应点分配到第j个受灾点第k种应急物资的数量；

Dis’_ijh表示第i个应急物资供应点到第j个受灾点的第h种运输工具行驶的距离；

D′_jk表示经过集中众储点应急物资分配后，通过收集到的灾区信息预测第j个受灾点对第k种应急物资的需求量，该需求量根据应急物资需求预测得到；

D″_jk表示经过集中众储点应急物资分配后第j个受灾点对第k种应急物资的需求量；

当D″_jk≤0时，灾区的物资需求已经得到满足，不再给灾区分配应急物资；

当D″_jk＞0时，灾区的物资需求未得到满足，需要进行应急物资分配；

LT′_j表示第二阶段分散众储物资分配时，第j个受灾点应急物资需求的极限时间；

B_ih表示第i个供应点汇集周边分散众储点第h种运输工具的数量；

J′_ih表示第一阶段已经分配物资使用的运输工具；

J″_ih表示第二阶段可以使用的运输工具，即第二阶段由分散点汇集的运输工具与第一阶段分配后剩余的运输工具之和；

J"_ih＝J_ih-J'_ih+B_ih；

ek'表示集中众储点应急物资分配后，分散众储点汇集后应急物资分配时，第k种应急物资的满足率；

所述的基于众储物资分配公平性和损失最小构造目标函数，包括：

所述的众储物资分配公平性包括：受灾点需求量与所有供应点的总供应量的比值与各受灾点分配的物资总量与受灾点需求量比值之间的方差最小；

公平分配

所述损失包括受灾点对应急物资的需求量和分配给灾点的物资量之间的差值；

基于众储物资分配损失最小构造的目标函数为：

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：

所述的属地二阶段分散众储物资分配模块，具体用于构建所述属地二阶段分散众储物资分配模型的约束条件，该约束条件包括：

供应量的限制：供应点对受灾点应急物资分配的总量不能超过供应点现有的物资量；

需求量的限制：灾后应急物资的供应量不能超过受灾点对应急物资的最大需求量；

流量限制：从供应点到受灾点各运输路径的救灾物资运输总量不超过道路的最大流量限制；

极限时间的限制：灾后运抵受灾点的物资需要满足极限时间的限制；

运输工具容量的限制：供应点到受灾点使用运输工具的总容量不能超过供应点现有运输工具的总容量；

运输工具重量的限制：供应点到受灾点使用运输工具的总装载重量不能超过现有运输工具的总重量；

最低保障的限制：各个受灾点运抵灾区的物资不低于事先规定的物资最低保障，最低保障是指灾区对第k种物资的需求与该种物资最低保障率的乘积；

非负约束即所有的分配量均是正数；

X′_ijk≥0

基于所述属地二阶段分散众储物资分配模型的各种约束条件，进行第二阶段分散众储点应急物资的分配操作，利用所述基于众储物资分配公平性和损失最小构造的目标函数，计算出每次分配操作方案所对应的目标函数，将最小的目标函数对应的分配操作方案确定为最佳的第二阶段分散众储点应急物资的分配操作方案。