[发明专利]一种基于自然控制论的核化事故应急优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种危险源控制方法，特别涉及一种基于自然控制论的核化事故应急优化控制方法，属于危险源控制领域。

背景技术

随着核、化学工业的发展，发生核化事故的可能性增大，随之带来的核化安全问题日益突出。目前，我国核化事故应急基本上采用查阅提前拟定好的应急预案，对于没有指定预案的突发事故，通常凭借经验或应用高斯(Gauss)方法进行简单的模拟来指导应急。对于提前拟定好的应急预案，虽然在制定过程中设置了多种情况，但气象条件的变化非常复杂，很难用几种典型的气象条件来进行描述，尤其是在复杂地形或非均匀下垫面条件下，气象场受复杂的动力因素和热力因素控制，现实中的气象条件与预案中设置的气象条件往往相差甚远，所以只凭提前制定的应急预案指导应急具有很大的盲目性；对于使用Gauss方法进行简单计算指导应急的方法，通常事故现场某点气象要素代替整个区域的平均要素，一方面因气象要素分布不均匀使其计算结果具有一定的误导性，另一方面，限于Gauss方法的定常假设，只适用于均匀下垫面和平坦地形，使该方法具有很大的局限性。

随着数值天气预报和数据同化技术的发展，对未来几十小时内的气象场进行预报成为现实，在此基础上进行扩散模拟，使突发大气污染核化事故应急危害预测预警数值模拟也成为可能，即快速准确模拟事故危害状况的问题基本解决。问题的另一半是如何采取科学的应急处置和救援方案？常规的方法仍然是应用提前制定的预案，由于应急处置和救援的代价与避免和减少事故的损失是负相关的，怎样的应急方案才最优？这是一个优化控制问题，本发明着重解决这一难题。

本发明涉及到的一项重要已有技术是自然控制论。

曾庆存从控制论、系统论等方面首次提出了自然控制论的思想。自然控制论的思想把自然和人类社会看作是一个整体，研究自然环境的自控行为与人工调控的机理以及人工调控的理论、方法和技术，以解决人类面临的环境和发展问题，达到人类与自然环境的协调和持续发展。自然控制论的核心问题如下描述：

设要利用的自然环境变量或与之有关的全体变量为集合X(r，t)，它随空间r与时间t改变；与之有关的人文变量为Y(r，t)，这些变量作用在X(r，t)上，自然环境X(r，t)的演变同时受自身及人文变量Y(r，t)所影响，可由微分方程描述如下：

$\frac{\∂X}{\∂t}=L(X,Y,t)$

初条件：$X{|}_{t=t_0}=X_0$

边条件：$\mathrm{\Λ}(X,Y,t){|}_{\∂\mathrm{\Ω}}=G$

约束条件：

a.人类活动能力限制：||Y||≤C

b.改变后自然环境接近理想条件：||X-X_P||≤D

目标函数求最优(如经济效益最大或污染最小等)：

M(X，Y)＝min或max

本发明涉及到的其他已有技术有：MM5；RAMS；预警指标体系。