（計算機應用技術專業(yè)論文）基于dfl的地方應急決策支持系統(tǒng)設計與研究.pdf

基于0 f l 的地方應急決策支持系統(tǒng)設計與研究 中文提要 基于d f l 的地方應急決策支持系統(tǒng)設計與研究 中文提要 隨著娩區(qū)經(jīng)濟酌發(fā)展和人口的捩速增長，成憊問題丑益突出，地方應急決策支持 系統(tǒng)( u 潞s s ) 的建設將大大提高地方應急管理的水平和決策效率。 由予l e d s s 孛存簌誨多動態(tài)模糊性瓣閑題弱知識，藏本文采嗣基手動態(tài)模糊邏 輯( d f l ) 的理論方法對l e d s s 進行設計和研究。 本文藏要研究內容和成果包括： l 。對l e d s s 進程7 癸板和設詩，勞建立了l e d s s 靜縫毒鴦。 2 對l e d s s 的數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)進行了設計，為決策者正確決策提供有力的參考依 據(jù)。 3 。設詩了l e d s s 瓣模鍪瘁及英管理系統(tǒng)，勞繚逡了摸燮黲串模型實瑗鰓舞法囂 理。 4 慧干動態(tài)模糊邏輯( d f l ) 理論，對l e d s s 的知識岸進行設計，提出了動態(tài) 模凝產生淺瓣知識表零方法窩一秘贛弱實曩夔動態(tài)模凝度豹爨純方法。 5 對傳統(tǒng)的推理規(guī)則進行d f 化。 本文的研究工作也是對地方應急管理、抉鐿支持系統(tǒng)和動態(tài)模糊邏輯的研究所做 熬彎益掇索，因越曩蠢較褰蘸建諗徐篷幫程會經(jīng)洛效盞。 關鍵詞：應急管理決策支持系統(tǒng)模型庫知識庫動態(tài)模糊邏輯 作者：張亞紅 搖毒教鼯：李蔑長 t h ed e s i g na n ds t u d i e so fd f l b a s e dl o c a le m e r g e n c y d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m a b s t r a c t a l o n gw i mt h ep o p u l a t i o nf a s ti n c r e a s ea n de c o n o m i cd e v e l o p m e n to f a r e a ，e m e r g e n c yp r o b l e mi ss t r e s s e di n c r e a s i n g l y t h ec o n s t r u c t i o no fl o c a l e m e r g e n c yd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ( l e d s s ) w i l lr a i s et h el e v e la n d d e c i s i o n e f f i c i e n c yo fl o c a le m e r g e n c ym a n a g e m e n tg r e a t l y i ns y s t e m ，t h e r ei sal o to fk n o w l e d g ea n d p r o b l e me x i s t i n gd y n a m i c f u z z y ，s o ，i nt h i sp a p e rl e d s si sd e s i g n e da n ds t u d i e dw i t ht h e m e t h o d b a s e do nt h et h e o r yo fd y n a m i cf u z z yl o g i c t h em a j o rr e s e a r c hc o n c l u s i o no f t h i sp a p e ri n c l u d e ： ( i ) t h i sp a p e rh a sc a r r i e do u ta n a l y s ea n dd e s i g nf o rl o c a le m e r g e n c y d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，a n de s t a b l i s h e dp l a c et h ec o n s t r u c t i o no fl o c a l e m e r g e n c yd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ( i i ) t h i sr e s e a r c hh a sd e s i g n e dd a t a b a s es u b s y s t e mf o rl o c a le m e r g e n c y d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，a st oo f f e rs t r o n gr e f e r e n c eb a s i sf o rp o l i c y m a k e r s c o r r e c td e c i s i o n ( i i i ) t h i ss t u d yh a sd e s i g n e dt h em o d e lb a s ea n d i t sm a n a g e m e n ts y s t e m f o rl o c a l e m e r g e n c yd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，a n dg i v e n t h ea l g o r i t h m p r i n c i p l et h a tm o d e l r e a l i z e si nm o d e lb a s e t h e d e s i g na n ds t u d i e so f d f l - b a s e dl o c a le m e r g e n c yd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e ma b s t r a c t ( i v ) b a s e do nt h et h e o r yo fd y n a m i cf u z z yl o g i c ( d f l ) ，t h ek n o w l e d g e b a s eo fl e d s si sd e s i g n e d ，a n dam e t h o do fk n o w l e d g ee x p r e s s i o nb a s e do n d y n a m i cf u z z yp r o d u c t i o na n dak i n d o fn e wa n dp r a c t i c a lq u a n t i f i c a t i o n m e t h o do fd y n a m i cf u z z yh a v eb e e np u tf o r w a r d ( v ) t h ec o n v e r s i o nf r o mt r a d i t i o n a lr e a s o n i n gr u l e st od fr e a s o n i n g r u l e si sc a r r i e so u t t h i sp a p e rw h i c hs h o w sh i g h e rt h e o r e t i c a lv a l u ea n ds o c i a l - e c o n o m i c b e n e f i t ，i sa l s oh e l p f u lt ot h er e s e a r c ho fl o c a le m e r g e n c y ，d e c i s i o ns u p p o r t s y s t e ma n dd y n a m i cf u z z yl o g i c k e y w o r d ：e m e r g e n c ym a n a g e m e n t ；d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ；m o d e lb a s e ； k n o w l e d g eb a s e ；d y n a m i cf u z z yl o g i c i i i w r i t t e nb y z h a n gy a h o n g s u p e r v i s e db yl if a n z h a n g 基于d f l 的地方應急決簧支持系統(tǒng)設計與研究 1 緒論 1 緒論 1 。1 地方應急決策支持系統(tǒng)研究背景 突發(fā)事件是指社會生活中一類事前難以預測、作用范圍廣泛且對社會造成嚴重 威脅和危害的公共事件。自從有了人類歷史以來，人類社會就不斷受到各種各樣的 突發(fā)事件的威脅。從產生根源看，突發(fā)事件主要包括五類：一是自然災害及公共衛(wèi) 生事件，如地震、干旱、洪澇及各種傳染病等；二是人為技術因素引致的災害事件， 如環(huán)境污染、煤礦爆炸、飛機失事等；三是政治暴力事件，如群眾集體上訪、民族 沖突等；四是生化恐怖事件，如“9 1 1 ”事件，炭疽病菌病毒事件等；五是國家 或國家集團之間的武裝沖突，如第二次海灣戰(zhàn)爭等。 在現(xiàn)代生活中，突發(fā)事件的發(fā)生已經(jīng)成為社會生活中的一種常見現(xiàn)象。一般情 況下，其發(fā)生具有突發(fā)性、公共性、嚴重的社會危害性等特點，而且往往與違法行 為有著直接關系。特別是隨著現(xiàn)代化的進程，經(jīng)濟全球化及世界政治經(jīng)濟格局的變 換，社會結構的轉型，資訊手段的發(fā)達以及人類精神文化的失范等多種動因的影響， 突發(fā)事件的發(fā)生變得更加頻繁和復雜，其社會危害性越來越大，也逐漸呈現(xiàn)出一種 全球化的趨勢。 對社會來說，突發(fā)事件造成的最大危害在于社會正常秩序遭到破壞并由此帶來 社會心理的脆弱。突發(fā)事件會引發(fā)社會生活中的一系列漣漪效應。以“非典”為例， 疫情的蔓延不但會對人們正常的工作、學習、生活造成影響，而且會使社會公眾的 心理層頑上產生普遍的恐慌、不安全感，學校停課、“五一”長假取消，人們不敢 正常外出消費、旅游，從而導致人們對未來預期減弱，社會有效需求下降，進一步 會減緩社會經(jīng)濟的發(fā)展，還可能導致公眾對政府管理社會的能力的懷疑等。特別是 現(xiàn)代通訊手段的發(fā)達，經(jīng)濟聯(lián)系更加緊密無疑會使突發(fā)事件的危害性傳染更加迅 速、可怕；全球化的趨勢使一國發(fā)生的突發(fā)事件往往不再只是一個國家的內部事務， 對世界范圍內也會造成很大的影響( “非典”在世界范圍內的迅速擴散就是個典型例 l 緒論基乎d f l 的地方應急決策支持系統(tǒng)設計島研究 子) 。突發(fā)事終靛嚴重毒圭會怒寒掛已弓l 熬騫國致癬靜黌潺重疆。鴦芙寢急懿管瓔褥翻 了前所未有的加強和重視。 因此，政府的管理職能，不僅包括常態(tài)管理，還包括應急管理。 我國和地方的應急管理剛剛起步。雖然我國很早就建立了公安、交管、醫(yī)療衛(wèi) 生等部門的應急系統(tǒng)，但它們處于各自獨立、分散管理的狀態(tài)，未能形成一個應急 的聯(lián)動系統(tǒng)，特別是在出現(xiàn)重大的突發(fā)事件時，如遇地震、s a r s 病毒傳染、恐怖 活動等時，其應急能力就顯得很弱。這些系統(tǒng)的分散管理，一方面導致了資源的浪 費，另一方面也降低了應急系統(tǒng)的反應速度和效率。 在災害高發(fā)的今天，建立統(tǒng)一、高效的應急系統(tǒng)，不僅能有效地保護人民的生 命安全、減少災害造成的財產損失、合理配置有限的資源，而且有利于國家的安全 和穩(wěn)定。 歐美一些發(fā)達國家很早就擁有比較完善的應急系統(tǒng)，尤其是在美國，幾乎每個 州都建立了應急管理或指揮中心等專門機構，能夠對重大突發(fā)事件作出快速響應。 我國一些地方政府也已建立起了應急機制和初步的應急系統(tǒng)，有效地減輕災害 所造成的損失。2 0 0 2 年1 0 月，南寧市在全國范圍內率先將現(xiàn)有的1 1 0 、1 2 0 和1 1 9 等系統(tǒng)整合在一起，成立了城市應急聯(lián)動指揮中心，盡管該系統(tǒng)還處于過渡階段， 但其模式將在5 年內逐步向全國推廣。常州市也于2 0 0 3 年3 月成立了特大安全事 故應急處理指揮中心，并頒發(fā)了特大安全事故應急處理預寨、化學事故應急救援辦 法和政府安全生產職責暫行規(guī)定等行政法規(guī)。在我國各級政府的“十五”可持續(xù)發(fā) 展規(guī)劃中，均明確提出了防災減災目標。 特別是在2 0 0 3 年的“非典”后我國應急的管理和研究被重新審視，國家和地 方的應急系統(tǒng)建設被提上議事日程。 應急系統(tǒng)( e m e r g e n c ys y s t e m ，e s ) 主要是針對自然災害、安全事故、危險物 泄漏、街頭騷亂、恐怖活動等事件發(fā)生后所采取的一系列應急措施和行動而建立的 系統(tǒng)。主要目的是在最短的時間內最大限度地減輕災害所造成的損失。 而在此系統(tǒng)中，應急部門起著至關重要的作用，應急部門決策能力的高低，直 接影響了對突發(fā)事件的處理效果，將直接關系到人民生命財產的安全和國家的穩(wěn) 定。為了提高應急部門的決策效率，減少決策的盲目性，不僅要掌握第一手的信息 基于i ) f l 的地方應急決策支持豢梳設計與研究l 緒論 嶷糕，還囂癸氆動予先遂懿謗霧撬技零來轅魏決繁，霉決策支耱系統(tǒng)d e c i s i o n s u p p o r ts y s t e m ，簡稱d s s ) 。 1 2 應急決策支持系統(tǒng)研究進展 目前，歐美一些發(fā)達國家對應急管理方面的研究比較廣泛，而我國有關應急管 理的研究才剛剛起步，應急決策支持系統(tǒng)方面的研究更少，有關的研究也主要是針 對具體種類的突發(fā)事件方面的研究，如：防洪減災決策支持系統(tǒng)研究、突發(fā)性環(huán)境 污染事故應急監(jiān)測支持系統(tǒng)建設框架、城市交通擁擠特征及疏導決策分析、城市供 水運行調度決策支持系統(tǒng)的開發(fā)與應用、交通事故處理智能決策支持系統(tǒng)、抗旱決 策支持系統(tǒng)建設初探、救災防病應急反應專家管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應用等。 從應急系統(tǒng)整體角度，研究應急決策支持系統(tǒng)才將成為應急管理研究的新的方 向和熱點。 1 3 決策支持系統(tǒng)的概念和基本理論 1 3 1 決策支持系統(tǒng)的概念 決策支持系統(tǒng)( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，簡稱d s s ) 是綜合利用大量數(shù)據(jù)，有機 組合眾多模型( 數(shù)學模型與數(shù)據(jù)處理模型等) 。通過人機交互，輔助各級決策者實現(xiàn) 科學決策的系統(tǒng)。 決策支持系統(tǒng)是8 0 年代迅速發(fā)展起來的新型計算機學科。7 0 年代初由美國 m s ，s c o t tu o f t o n 在管理決策系統(tǒng)一文中首先提出決策支持系統(tǒng)的概念。d s s 實質上是在管理信息系統(tǒng)( m i s ) 和運籌學基礎上發(fā)展起來的。管理信息系統(tǒng)重點 是對大量數(shù)據(jù)的處理，運籌學在運用模型決策體現(xiàn)在單模型決策上。隨著新技術的 發(fā)展，所需要解決的問題會越來越復雜，所涉及的模型會越來越多，模型的類型也 從數(shù)學模型擴展到數(shù)據(jù)處理模型。模型數(shù)量不僅是幾個而是十多個，幾十個以至幾 百個。這樣對于多模型輔助決策問題，在決策支持系統(tǒng)出現(xiàn)之前是靠人工方法實現(xiàn) 模型間的聯(lián)合和協(xié)調，決策支持系統(tǒng)的出現(xiàn)是要解決由計算機自動組織和協(xié)調多模 型的運行，對大量數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存儲和處理，達到更高層次的輔助決策能力。 1 3 2 決策支持系統(tǒng)的結構 傳統(tǒng)d d s 的結構是一種兩庫結構，即數(shù)據(jù)庫和模型庫，如圖l - l 所示。 1 緒論基予b f l 的地方應急決策支持系統(tǒng)設計與研究 d s s 袋入凝交互，攘藤瘁系絞( 耩翮s ) ， 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)( d b m s ) 三者有機結合，鍛大大 擴充了數(shù)據(jù)庫功能和模型庫功能，使d s s 的 發(fā)震出譬毽螓惠系統(tǒng)上舞到?jīng)Q策支褥畚繞魏 新臺階上。 目前，人們對決策支持系統(tǒng)已提出了三 津、疆癢、轟癢等的結構，其孛較勢蕊荸霸 實用的是三麾( 即數(shù)據(jù)庫、模型庫、規(guī)則庫) 結構。本文l e d s s 的設計就采用了三庫結 構。 1 3 - 3 結構化決策與非結構化決策 用戶 決策問題按照結構化程度分類，可分成三類：結構化決策、半結構化決策、非 結構化決策。 對問題的結構化程度可用下面三個因素來區(qū)分： f 1 ) l h 題形式化描述的難易程度。 ( 2 ) 解決方法的難易程度。 ( 3 ) 解題中所需要計算量的多少。 1 - 3 4 決策支持系統(tǒng)的開發(fā)過程 下面以兩庫結構說明決策支持系統(tǒng)的開發(fā)過程，對于多庫結構的開發(fā)過程與兩 庫結構類似。 決策支持系統(tǒng)的開發(fā)，是圍繞決策支持系統(tǒng)的特點和組成而進行的。d s s 系統(tǒng) 開發(fā)的主要步驟為：d s s 系統(tǒng)分析；d s s 初步設計； | d s s 詳細設計；各部 件程序編制與集成；d s s 的集成。決策支持系統(tǒng)的開發(fā)流程如圖1 2 所示。 1 3 5 決策支持系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 在科學技術迅猛發(fā)展的今天，各種新技術都可能為d s s 的發(fā)展開辟新的田地。 例如通信技術、光存儲器、a j 、分布式系統(tǒng)、面向對象技術、現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術，這 些技術與d s s 的有機融合，形成了新的d s s 發(fā)展方向，主要有以下幾方面： 1 群體決策支持系統(tǒng)( g d s s ) 。 4 基于d f l 的地方成急決策支持幕絨設計與研究l 緒論 2 。分毒茂決策支持系綾( d d s s ) 。 饕卜2 粥s 舞發(fā)渡程黼 3 智能決策支持系統(tǒng)( d s s ) 。 4 基于w 曲的決策支持系統(tǒng)( w d s s ) 。 5 決策支持中心( d s c ) 。 6 3 i 決策支持系統(tǒng)( 3 i d s s 即i n t e l l i g e n t , i n t e r a c t i v ea n di n t e g r a t e dd s s ) 。 1 4 本文研究工作 基于動態(tài)模糊邏輯( d y n a m i cf u z z yl o g i c ，以下簡稱d f l ) 對地方應急決策支 持系統(tǒng)( l o c a le m e r g e n c yd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ，簡稱l e d s s ) 進行分析和設計， l e d s s 采用三庫結構，即數(shù)據(jù)庫、模型庫和知識庫，并對它們分別進行了設計。 1 緒論基于d f l 的地方應慧次策支持系統(tǒng)設計與研究 鎏予l e d s s 孛存在?？涠鄤討B(tài)攘贛羧豹遺囂幫翔浚，囂藏奩瓣l e d s s 遴囂浚詩 時，采用了蒸于動態(tài)模糊邏輯( d y n a m i cf u z z yl o g i c ，以下簡稱d f l ) 的方法對系 統(tǒng)中遇到的動態(tài)模糊性的問題和知識進行了處理和研究。 由予盛憊系統(tǒng)、凌繁支薅系統(tǒng)表d f l 理諗都楚燕子發(fā)震孛熬疆究領域，鼗鼗零 課題的研究是一個有益的嘗試和探索。 6 基于d f l 的地方成急決策支持系統(tǒng) ! 乏計與研究2 動奄模糊邏輯( d f l ) 理論簡介 2 動態(tài)模糊邏輯( d f l ) 理論簡介 自1 9 6 5 年l a z a d e h 教授首次提出模糊集的概念以后，模糊數(shù)學在理論和應用 上都得到了長足的發(fā)展，取得了很多成果。但是，在客觀世界中經(jīng)常遇到“動態(tài)模 糊性”( c h a r a c t e ro fd y n a m i cf u z z y ) 的問題，面對這些問題，如果用模糊數(shù)學來 解決還是顯得很困難。因此，李凡長教授等人提出了動態(tài)模糊集( d f s ) ，在此基礎 上進一步提出了動態(tài)模糊邏輯( d f l ) 等理論，在理論和應用上都取得了初步的成果。 但還有許多問題需要人們進一步研究和探討。這里簡要介紹有關動態(tài)模糊邏輯 ( d f l ) 的理論知識，并將邏輯推理中常用的推理規(guī)則引入到動態(tài)模糊邏輯( d f l ) 中去。 2 1 d f l 命題邏輯 定義1 一個具有動態(tài)模糊性的陳述句稱為d f 命題，用大寫字母a 、b 、c 表示。 例如：“張三漸漸地變老了。”就是一個d f 命題，“變”體現(xiàn)了動態(tài)性，“老” 體現(xiàn)了模糊性。 又如：“他的病情在惡化?！币彩且粋€d f 命題，“惡化”體現(xiàn)了“動態(tài)性”，而 “病情”是模糊的。 定義2 用來度量一個d f 命題真假用d f 數(shù)( 舂，面) e 【0 ，l 】來表示。稱為該命題的 真假度，常用小寫字母( 瓦廳) 晤，5 ) ，( 瓦手) 表示。其中( 石，廳) = 廳或a ， m a x ( 石，廳) = 廳，m i n ( h ，廳) = 廳。 定義3 一個d f 命題可以看成在區(qū)間【0 ，l 】上取值的變量，稱為d f 命題變量。 對于d f 變量( 舅，章) ， ，歹) e 【o ，l 】規(guī)定如下運算： 一z l 否定“一”：( 舅，i ) 的否定記為( 童，i ) ，且( 童，i ) = ( ( 1 一膏) ，( 1 一i ) ) ( 螢析取“v ”：( j ，j ) v ( 歹，蘿) = m a x ( ( 膏，i ) ，( 戶，歹) ) 2 動態(tài)模糊邏輯( d f l ) 理論簡介 基于d f l 的地方應急決策支持系統(tǒng)設計與研究 合取“ ”：( i ，i ) ( 歹，歹) 蘭m i n ( ( 2 ，量) ，( 夕，蘿) ) 條件“一”：( 童，賈) 一( 蘿，蘿) 甘西歷v ( 蘿，蘿) 蘭m a ) 【( 麗) ，( 夕，歹) ) 雙條件“”：( i ，i ) ( 蘿，歹) 蘭m i l l ( i r m x ( ( i 兩，( 歹，歹) ) ) ，m a x ( ( i j ) ，( 歹，歹) ) 定義4d f 命題合式公式可定義為： 單個d f 命題變元本身是一個合式公式； 如果( 舅，i ) p 是一合式公式，那么( i 更乒也是合式公式； 如果 ，i ) p 和 ，i ) q 是合式公式，那么 ，i ) p v ( 夕，多) q 。( 章，i ) p ( 蘿，蘿) q ， ，置) p 一( 歹，蘿) q ，何，i ) p h ( 歹，歹) q 都是合式公式。 當且僅當有限次地應用、所得到的命題變元聯(lián)結詞和括號的符號串 是合式公式。 d f l 的主要公式有： 冪等律：( 舅，i ) 4v ( 章，i ) 爿= ( 章，i ) 4( 舅，i ) 一 ( 舅，賈) 爿= ( i ，i ) 爿 交換律：( 舅，i ) 4v ( 歹，蘿) b = ( 籮，蘿) bv ( 膏，i ) 一 ( 舅，x ) aa ( 蘿，蘿) b2 ( 蘿，蘿) b ( 舅，i ) a 結合律：( 膏，賈) 彳v ( ，蘿) bv ( 言，三) c ) = ( ，j mv ( 只歹) bv ( 三，三) c ( 膏，i ) 爿a ( 夠，蘿) b ( 毛芽) c ) = ( g 曩i ) vv ( 蘿，歹) 鞋 蘿，夢) 一j o 爨重，囪隸屬度傻壤大方肉變緣，其僮越大增大速度越快；當d ：3 t 5 - 3 2 蟄 ( 1 4 ) 李凡長基于d f s 的協(xié)調