CN114707770A - 基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法 - Google Patents

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Abstract

我本发明涉及公共安全与应急管理研究领域技术领域，具体涉及一种基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，所述方法根据S函数构建救援时效性函数，作为优化模型目标函数，以救援航空器数量、系统当前动态韧性水平为约束条件，构建航空应急救援系统决策优化模型，对救援航空器调度决策方案进行优化，最终实现给定韧性水平条件下的最优救援，能够在资源有限条件下实现多稳态救援，使救援任务实施与面临的突发事件之间实现动态均衡，提高风险应对能力。

Description

基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法
技术领域
本发明涉及公共安全与应急管理研究领域，具体涉及一种基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法。
背景技术
航空应急救援是指利用航空应急救援装备单独、或与其他救援方式联合采取的救援行动。自2008年汶川地震以来，航空应急救援在我国突发事件应急救援工作中越来越普及和不可或缺。2022年2月14日，国务院印发《“十四五”国家应急体系规划》，其中明确要求加快建设航空应急救援力量。
航空应急救援的实施过程，不是仅仅针对突发事件当前状态的单一稳态救援，而是需要随着突发事件的不断发展变化，在资源有限条件下实现多稳态救援，使救援任务实施与面临的突发事件之间实现动态均衡。一旦发生突发事件，航空应急救援如何提供给定韧性水平条件下的最优救援，是风险应对能力的直接体现环节，本质上由救援航空器等关键救援资源的调度方式决定。
因此，有必要提出一种新的基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法。
发明内容
本发明的目的是在给定韧性水平条件下提供最优救援，提高风险应对能力。
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，包括：
S1、确定资源需求点的救援需求；所述救援需求包括所述资源需求点的运入任务需求量以及所述资源需求点的运出任务需求量；
S2、获取一救援航空器调度方案，并获取所述救援航空器调度方案的运入任务执行次数以及运出任务执行次数；
S3、确定所述步骤S2选取的所述救援航空调度方案的救援任务开始时间；
S4、计算所述步骤S2选取的所述救援航空调度方案的的救援任务结束时间；
S5、计算所述步骤S2选取的所述救援航空器调度方案的救援时效性；
S6、重复执行步骤S2至S5，直至所述步骤S2获取的所述救援航空器调度方案已遍历所有的救援航空器调度方案；所有的所述救援航空器调度方案的时效性均被计算出；
S7、根据计算出的所有的所述救援调度方案的时效性，选择时效性最高的救援航空器调度方案作为最终决策方案。
可选的，所述救援任务中同一架救援航空器执行不同救援任务的开始时间不能相同。
可选的，所述运入任务包括将物资、救援装备或救援人员由资源供给点运入资源需求点。
可选的，所述运出任务包括将灾民或伤员由资源需求点运出至安置点。
可选的，所述救援任务时效性为运入任务时效性与运出任务时效性之和。
可选的，所述救援任务中同一架所述救援航空器执行所述运出任务的开始时间不能早于执行所述运入任务完成时间。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的所述基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，能够在资源有限条件下实现多稳态救援，使救援任务实施与面临的突发事件之间实现动态均衡，提高风险应对能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明一实施例提供的所述基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法的流程示意图。
图2为本发明一实施例中的航空应急救援决策调度示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，本发明一实施例提供了一种基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，所述优化方法包括：
S1、确定资源需求点的救援需求；所述救援需求包括所述资源需求点的运入任务需求量以及所述资源需求点的运出任务需求量；
S2、获取一救援航空器调度方案，并获取所述救援航空器调度方案的运入任务执行次数以及运出任务执行次数；
S3、确定所述步骤S2选取的所述救援航空调度方案的救援任务开始时间；
S4、计算所述步骤S2选取的所述救援航空调度方案的的救援任务结束时间；
S5、计算所述步骤S2选取的所述救援航空器调度方案的救援时效性；
S6、重复执行步骤S2至S5，直至所述步骤S2获取的所述救援航空器调度方案已遍历所有的救援航空器调度方案；所有的所述救援航空器调度方案的时效性均被计算出；
S7、根据计算出的所有的所述救援调度方案的时效性，选择时效性最高的救援航空器调度方案作为最终决策方案。
下面对本发明提供的所述基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法做具体介绍：
步骤S1：确定资源需求点的救援需求，所述资源需求点即受灾点，所述资源需求点的数量为D个；所述救援需求包括第k天第i个所述资源需求点的运入任务需求量以及第k天第i个所述资源需求点的运出任务需求量，其中i=1,2,3...D；所述运入任务是指将物资、救援装备或救援人员由资源供给点运入资源需求点，所述运出任务是指将灾民或伤员由资源需求点（即受灾点）运出至安置点（或医疗点）；
步骤S2：获取一救援航空器调度方案，所述救援航空器调度方案通常有多个，本发明的目的就是选择最优的那个所述救援航空器调度方案；
获取步骤S2选取的所述救援航空器调度方案的第k天第f架救援航空器的由第j个资源供给点向第i个资源需求点执行运入任务的次数，所述救援航空器的的数量有F架，其中，f=1,2,3...F；所述资源供给点的数量有S个，其中，j=1,2,3...S；并获取所述步骤S2选取的所述救援航空器调度方案的第k天第f架救援航空器由第i个资源需求点向第j个安置点执行运出任务的次数；
步骤S3：确定所述步骤S2选取的所述救援航空器调度方案的救援任务开始时间，其中，所述救援任务包括运入任务以及运出任务，且所述救援任务之间存在着共用一架救援航空器的关系，根据调度方式不同，救援航空器共用关系可能存在于多项运出任务之间、多项运入任务之间、运出任务与运入任务之间。每一天的所述救援任务开始时间以救援航空器从航空器集结保障点出发为开始。
参阅图2，图2为本发明一实施例中航空应急救援决策调度示意图；从图中可以看出，救援航空器从航空器集结保障点出发，分别前往资源供给点执行运入任务，或前往资源需求点执行运出任务，且任务完成后所述救援航空器返回所述航空器集结保障点。
步骤S4：计算所述步骤S2选取的所述救援航空调度方案的救援任务结束时间，所述救援任务结束时间以每天最后一架救援航空器回到所述航空器集结保障点为结束。
其中，所述救援任务中涉及的各种时间需要满足以下约束条件：
所述运入任务开始时间以小时为单位，且为非负整数；
所述运出任务开始时间以小时为单位，且为非负整数；
同一架救援航空器不同救援任务的开始时间不能相同；
同一架救援航空器执行运出任务的开始时间不能早于运入任务完成时间。
步骤S5：计算所述步骤S2选取的所述救援航空器调度方案的救援时效性，为方便表述，首先定义各物理量，其中，定义各个变量的物理意义如下表：
Figure 664293DEST_PATH_IMAGE001
所述救援时效性的计算公式为：
Figure 929053DEST_PATH_IMAGE002
，其中，
Figure 72458DEST_PATH_IMAGE003
其中，第k天第i个资源需求点运入任务时效性与第k天第f架救援航空器运入任务完成时间的关系为：
Figure 953826DEST_PATH_IMAGE004
；其中，
Figure 572371DEST_PATH_IMAGE005
为第k天第f架救援航空器次运入任务完成时间为24小时的情况下的运入任务时效性；
其中，第k天第i个资源需求点运出任务时效性与第k天第f架救援航空器运出任务完成时间的关系为：
Figure 222795DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，第k天第i个资源需求点运入任务时效性与第k天第f架救援航空器由第j个资源供给点向第i个资源需求点运入任务执行次数的关系为：
Figure 5943DEST_PATH_IMAGE007
；其中，
Figure 374608DEST_PATH_IMAGE008
为第k天第f架救援航空器由第j个资源供给点向第i个资源需求点（受灾点）执行运入任务次数为0时的运入任务时效性；
其中，第k天第i个资源需求点运出任务时效性与第k天第f架救援航空器由第i个资源需求点（受灾点）向第j个灾民安置点运出任务执行次数的关系为：
Figure 268614DEST_PATH_IMAGE009
；
基于上述公式计算出所述步骤S2选取的所述救援航空器调度方案的救援时效性。
步骤S6：重复执行上述步骤S2至S5，直至所述步骤S2选取的所述救援航空器调度方案已遍历所有的所述救援航空器调度方案；得到所有的所述救援航空器调度方案的救援时效性。
步骤S7：根据计算出的所有的所述救援调度方案的时效性，选择时效性最高的救援航空器调度方案作为最终决策方案。
综上所述，本发明的所述基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，包括：S1、确定资源需求点的救援需求；所述救援需求包括所述资源需求点的运入任务需求量以及所述资源需求点的运出任务需求量；S2、获取一救援航空器调度方案，并获取所述救援航空器调度方案的运入任务执行次数以及运出任务执行次数；S3、确定所述步骤S2选取的所述救援航空调度方案的救援任务开始时间；S4、计算所述步骤S2选取的所述救援航空调度方案的的救援任务结束时间；S5、计算所述步骤S2选取的所述救援航空器调度方案的救援时效性；S6、重复执行步骤S2至S5，直至所述步骤S2获取的所述救援航空器调度方案已遍历所有的救援航空器调度方案；所有的所述救援航空器调度方案的时效性均被计算出；S7、根据计算出的所有的所述救援调度方案的时效性，选择时效性最高的救援航空器调度方案作为最终决策方案。本发明的技术方案能够在资源有限条件下实现多稳态救援，使救援任务实施与面临的突发事件之间实现动态均衡，提高风险应对能力。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、确定资源需求点的救援需求；所述救援需求包括所述资源需求点的运入任务需求量以及所述资源需求点的运出任务需求量；
S2、获取一救援航空器调度方案，并获取所述救援航空器调度方案的运入任务执行次数以及运出任务执行次数；
S3、确定所述步骤S2选取的所述救援航空调度方案的救援任务开始时间；所述救援任务包括运入任务以及所述运出任务；
S4、计算所述步骤S2选取的所述救援航空调度方案的救援任务结束时间；
S5、计算所述步骤S2选取的所述救援航空器调度方案的救援时效性；
S6、重复执行步骤S2至S5，直至所述步骤S2获取的所述救援航空器调度方案已遍历所有的救援航空器调度方案；所有的所述救援航空器调度方案的时效性均被计算出；
S7、根据计算出的所有的所述救援调度方案的时效性，选择时效性最高的救援航空器调度方案作为最终决策方案。
2.如权利要求1所述的基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，其特征在于，所述救援任务中同一架救援航空器执行不同救援任务的开始时间不能相同。
3.如权利要求1所述的基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，其特征在于，所述运入任务包括将物资、救援装备或救援人员由资源供给点运入资源需求点。
4.如权利要求1所述的基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，其特征在于，所述运出任务包括将灾民或伤员由资源需求点运出至安置点。
5.如权利要求1所述的基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，其特征在于，所述救援任务时效性为运入任务时效性与运出任务时效性之和。
6.如权利要求1所述的基于救援时效性的航空应急救援决策的优化方法，其特征在于，所述救援任务中同一架所述救援航空器执行所述运出任务的开始时间不能早于执行所述运入任务完成时间。
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Legal Events

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Application publication date: 20220705

Assignee: TIANJIN HUALI ELECTRIC POWER EQUIPMENT Co.,Ltd.

Assignor: CIVIL AVIATION University OF CHINA

Contract record no.: X2024980001048

Denomination of invention: Optimization method for aviation emergency rescue decision-making based on rescue timeliness

Granted publication date: 20221018

License type: Common License

Record date: 20240118