化工园区多Agent协同应急智能决策关键技术及应用研究

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化工园区作为一种化工产业发展模式在全球范围内已逐步实现常态化。石油和化工产业的园区化发展必然导致危险源高度聚集,加之化工园区资本密集、技术密集、人员密集等特点,客观上导致化工园区处于高风险状态。除了从本质安全层面着手,尽量减少事故发生的可能性之外,还应着重提升事故应急响应能力,以求最大程度减少人员伤亡及财产损失,降低社会负面影响。化工园区应急响应具有应急决策的动态性与层次性、应急救援与疏散的冲突性与协同性等时空特性。在应急响应不同阶段中,化工园区的路网处于多种智能体(Agent)同步异构的活跃状态,考虑某单一Agent在特定应急响应阶段的应急决策,无法为园区应急决策提供全方位精准支持。现有研究多仅考虑化工园区内部应急响应的应急决策,缺少对应急响应全过程的应急决策分析。本文围绕化工园区应急响应全过程多Agent协同应急智能决策机制与多Agent协同应急智能决策关键技术及应用,开展以下方面的研究:(1)化工园区多Agent协同应急智能决策机制研究。从应急响应全过程角度,围绕应急智能决策对象、应急智能决策体系、应急智能决策内容、应急智能决策多Agent信息共享与协同等方面,构建化工园区多Agent协同应急智能决策机制;研究适用于化工园区应急响应的全过程各阶段划分准则,明确化工园区多Agent决策对象。构建化工园区混合式多Agent协同应急决策体系,厘清化工园区多Agent应急协同决策内容;研究基于应急响应全过程的多Agent协同模式,探究不同应急响应阶段各Agent的信息流动与共享机制。(2)化工园区多Agent协同应急智能决策模型构建研究。基于化工园区多Agent协同应急智能决策体系,围绕应急决策层、应急任务层、应急任务执行层建立智能决策模型体系;针对应急任务执行层,分别建立园区企业内部应急响应期、园区内部应急响应期、园区内外协同应急响应期的多Agent协同智能决策模型;构建修正Agent-based模型的园区企业内部应急响应期的应急决策模型;考虑园区应急响应的冲突性与协同性,在确保疏散人员与行车安全前提下,构建满足智能避障与多源多汇等多优化目标及约束条件的园区内部及内外协同应急响应期多Agent协同智能决策模型。(3)化工园区多Agent协同应急智能决策优化方法研究。开展园区企业内部应急响应期EP Agent疏散实验与仿真,探究园区企业内部应急响应期的疏散规律,修正Agent-based模型参数,进而生成园区企业内部应急响应期的智能决策;构建化工园区实际环境的抽象模型,将现实环境抽象为数据化栅格模型,并通过定量化参数进行表征;针对多Agent协同应急智能决策模型,建立基于Dijkstra、GA、ACO的改进优化算法,仿真测试算法的时效性与稳定性,确定最优算法进行决策优化;采用Dijkstra算法对园区内部与内外协同响应期进行多个事故场景的实例分析,实现协同决策优化目标的智能求解,验证决策优化方法的可行性。(4)化工园区多Agent协同应急智能决策系统开发研究。结合化工园区应急响应三个阶段内多Agent的信息协同与共享关系,架构化工园区多Agent协同应急智能决策系统整体框架并设计系统功能结构;采用基于Java的二次开发方式,运用Spring Boot+Spring MVC+My Batis的信息协同共享技术进行系统开发,实现化工园区应急响应三个阶段应急决策的智能求解以及多源多汇路径的可视化呈现;采用在线地图API读取共享信息,使系统能够应用于不同化工园区;根据情境构建理念,计算各个企业最坏事故后果场景下的园区应急响应三个阶段的应急智能决策,嵌入系统应急决策案例库中,实现决策方案的迅速查询与快速调用。(5)化工园区多Agent协同应急智能决策系统工程应用研究。将化工园区多Agent协同应急智能决策系统应用于某化工园区,以典型生产安全事故作为事故场景进行工程应用,通过救援实验推演事故发生时应急救援车辆行驶路线、应急救援车速等相关信息;在实验数据基础上运用系统进行决策优化,对比历史事故实际应急救援路线与系统优化后有序响应情况下的应急智能决策方案,实证系统在事故中为园区应急管理者提供决策支持的科学性与合理性。
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