[发明专利]一种化工园区应急资源配置优化方法

摘要

本发明涉及一种化工园区应急资源配置优化方法。本发明步骤是结合化工园区特性在传统的危险源分级模型的基础上，考虑事故的多米诺效应以及工艺流程危险因素建立了危险源风险动态评估模型并采用谱系聚类法获得分级结果。以危险源风险等级为基础综合考虑配置决策的救援时效性、经济适用性建立了基于危险源风险等级的多目标优化应急资源配置模型；利用遗传算法优化方法对多目标应急资源配置模型进行优化，最终获取满足期望目标的配置策略。本发明是针对应急资源配置优化中的一些难题，提出一种具有较强全局优化能力的配置优化方法，该优化方法具有开放性、鲁棒性、并行性、灵活性、全局收敛性以及对问题的数学形式无特殊要求等特点。

主权项

1.一种化工园区应急资源配置优化方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤1:获取化工园区内危险源信息、地理信息、园区内各化工危险源从事生产的工艺流程信息、可供规划的地点以及待分配应急物资数量，其中危险源信息包括危险源种类、状态、存量以及分布情况；

步骤2：通过步骤1所获得的信息建立危险源风险动态评估模型，考虑的危险源特征指标为危险源固有危险系数，多米诺效应危险系数，工艺流程危险系数；

①危险源固有危险系数

在基于R值的危险源评估模型中，采用单元内各种危险源实际存在量与其在文件GB18218中规定的临界量之比经过矫正后求和得到的值R作为分级指标；R值的计算过程是事故的易发性与事故后果严重程度的耦合过程，故此R值实际上是代表了危险源的固有危险性；危险源固有危险系数的计算公式如下：

式中，β_n为危险源n的矫正系数，α为厂外暴露人员的校正系数，q_n为危险源n的实际存量，Q_n为危险源n在文件GB18218中规定的临界量；

②多米诺效应危险系数

多米诺效应的概率通过危险源进行事故后果模拟预测得到；预测过程遵循最大危险原则以及概率求和原则；多米诺效应危险系数γ的计算方法如下：

式中，i和k表示发生二次事故的工厂个数，P_blast为冲击多米诺效应概率，P_heat为热辐射多米诺效应概率；

③工艺流程危险系数

参考道化学火灾、爆炸指数评价法中工艺单元的危险系数计算方法；计算工艺单元危险系数中各项系数时，选择物质在工艺单元中所处的最危险的状态；

工艺危险系数的计算方法如下为：

F₃＝F₁×F₂

式中，F₁为一般工艺流程危险系数，F₂为特殊工艺流程危险系数，F₃为工艺流程危险系数；

步骤3通过危险源三个特征指标可将危险源表征为：

X_i＝(x_i1,x_i2,x_i3)^T,i＝1,2,...,n

式中，X_i为危险源i，x_i1、x_i2以及x_i3分别表示危险源i的三个特征指标；

利用谱系聚类法对危险源样本进行分级，具体步骤如下：

①选择样本间与类间相似性度量的定义，使用样本之间的距离以及类别之间的距离作为样本间与类间相似性度量；

样本间距离定义为欧式距离：

式中，m为研究样本的特征指标个数，d_ij为样本i到样本j之间的距离；

类间距离定义为最短距离，计算公式如下：

式中，G_p与G_q为类别p与q，D_pq为类别p与类别q之间的距离；

②计算样本间的距离，生成距离矩阵D；

③构造每一类只含一个样本的个类；

④根据类间相似性度量的定义进行合并，产生新类；

⑤计算新类与现存各类的类间距离；

⑥若现存一个类别，则画出谱系聚类图,否则转回步骤④；通过谱系聚类图将研究样本之间的相似关系清楚的表达出来；

⑦决定类的个数并获得分级结果；

步骤4：将整个化工园区抽象为一个网络拓扑结构，其中危险源所在地为网络拓扑图中的需求节点，存放应急设施以及应急物资的地点为网络拓扑图中的潜在应急节点，连接各个节点的道路为网络拓扑图中的弧，以应急节点的应急范围为应急辖区；化工园区网络拓扑图的表达式为：

G＝{V,E}

式中，V为网络中的弧集，弧的权重即为该弧的弧长，E为网络中的节点集，需求节点的权重即为危险源的风险等级；

步骤5：将应急资源配置决策划分为应急节点选址决策和应急物资分配决策，以危险源风险等级为基础建立多目标应急资源配置模型；设n为需求节点个数，p为潜在的应急节点个数，Q为待分配应急物资数量；

①配置决策安全性

配置决策安全性由网络中需求节点的加权覆盖程度以及应急辖区加权分配程度两个方面进行衡量；通过下式计算：

S＝S₁+S₂

式中，S₁为选址决策安