管理与辅助决策系统

管理与辅助决策系统（精选11篇）

管理与辅助决策系统 第1篇

近三十年来人工智能(Artificial Intelligence, AI)获得了迅速的发展，在很多学科领域都获得了广泛应用，并取得了丰硕的成果。作为人工智能一个重要分支的专家系统(Exper System, ES)[1]是在20世纪60年代初期产生和发展起来的一门新兴的应用科学，而且正随着计算机技术的不断发展而日臻完善和成熟。1982年美国斯坦福大学教授费根鲍姆给出了专家系统的定义：“专家系统是一种智能的计算机程序，这种程序使用知识与推理过程，求解那些需要杰出人物的专门知识才能求解的复杂问题。”

专家系统有三个特点，即：启发性，能运用专家的知识和经验进行推理和判断;透明性，能解决本身的推理过程，能回答用户提出的问题;灵活性，能不断地增长知识，修改原有的知识。

2. 应急专家辅助决策系统概述

应急辅助决策系统的主要功能是登记、处理突发的紧急事件。该系统集成知识管理和紧急通讯系统，为领导辅助决策、专家定位和紧急通讯提供全方面的支持。该系统集管理信息系统、知识管理系统和紧急通讯系统的特点于一身，为相关的各级政府机构提供过程监控和辅助决策的支持。

应急辅助决策系统具有简单、直观的用户界面，丰富的输入、输出手段，强大的知识管理能力，高效率的流程流转能力。通过实时、集成的信息展现方式，政府领导可以用应急辅助决策系统进行信息交换、知识检索、专家定位、专家在线咨询、专家视频会议、紧急通知等，从而及时、迅速、准确地了解紧急事件的实时运行状况，找到解决紧急事件的方法、专家和负责部门。同时，可以保证领导的决策、批示高效率的传达到相关部门。并且，在应急辅助决策系统所提供的流程监控、流转信息反馈等功能的帮助下，领导可以及时了解决策、紧急事件执行状况，执行过程中所出现的问题、各部门的反馈意见，应急辅助决策系统是领导解决紧急事件强大的辅助决策工具。

3. 应急辅助决策系统中的角色

3.1 主要应用部门人员

他们负责紧急事件的核心部门，是紧急事件的发起者，是信息处理的枢纽，主要包括：政府值班室、市长电话热线、信访办等部门。负责紧急事件信息的采集、汇总、汇报给相关的领导、记录领导的决策意见、根据领导的指示协调相关的政府部门、监督相关政府部门的工作。

3.2 辅助应用部门人员

辅助应用对象是整个系统的信息源和主要的办事机构。主要包括：公安局、交通指挥中心、消防队等。

3.3 服务对象

是整个系统的决策核心。政府的主要领导(书记、市长等)。服务对象接收到主要应用对象紧急事件的报送后，可以通过该系统了解紧急事件的情况，同时可以了解到历史上类此事件的处理过程和相关专家的信息。

4. 应急辅助决策系统的结构设计

应急辅助决策系统必须完成的功能是：在第一时间将紧急事件的信息以短信、电话等方式传递到合适的用户;完成紧急事件发生、处理意见、处理结果等情况的登记;让有关人员检索到可以支持决策的知识(例如以前处理类似事件的方案);让有关人员检索到相关的专家;为各相关人员(领导、专家、工作人员)提供交流的环境，如视频会议，等等。

为了实现这些功能，我们采用了如下的整体结构。

4.1 基本模块

基本模块为系统提供系统配置、紧急事件登记，进行紧急事件处理流程。本模块保存紧急事件处理方法、紧急事件相关专家信息及处理历史等信息，并与Sametime集成。本模块为紧急通讯模块提供通讯信息，例如专家的手机号码等，同时为知识管理模块提供知识来源。

4.2 紧急通讯模块

本模块基于Sametime服务器和紧急通讯平台，集成了短信、电话、传真服务器。在第一时间为用户提供最快、最先进的联系方式，如自动短信、自动拨打普通电话、网络会议等。

4.3 知识管理模块

本模块集成了Lotus Discovery Server。用户在登记、处理紧急事件的同时，可随时使用本模块查找相关资料，查找相关领域专家。边参考边办理。资料不限于Notes数据库，可以包括Word文档、关系型数据库、Web页面、邮件等。由于本系统与紧急通讯模块集成，用户也可以在查找信息的同时与专家进行沟通，边沟通边办理。本模块还可以对各种信息进行自动分类，可以进行知识—人员匹配。例如某专家经常通过系统查询化学类文档，则发生硫酸泄露的事件时系统会自动检索到该专家。在政策允许的情况下，系统甚至可以检测专家或其他工作人员的电子邮件，以获得知识—人员的匹配信息，而不泄露邮件本身的信息。

5. 应急辅助决策系统与知识管理设计

根据Lotus公司的知识管理概念，知识管理应该为用户提供三方面的内容：人、场所、事件。在本系统中，“人”是参与应急事件的领导、专家和工作人员;场所是大家进行信息共享、信息通告的地方、进行网络会议的地方;事件则是知识库等信息。本系统完美地将这些因素紧密结合起来。

应急知识管理模块可以发现人、场所和事件之间的关系。它不仅仅能发现信息和专门技术，还能帮助你将其放在一个上下文关系中，这也是应急知识管理模块有别于其他解决方案的关键功能。但是，它是通过一种截然不同的方法来实现上下文关系的。应急知识管理模块不是依赖用户的输入对内容和人物进行评估，而是使用一个知识地图引擎(K-Map Engine)来确定文档的价值和用户的关系紧密度。它不是依靠管理员手工为企业创建，维护信息的分类，而是自动地生成分类，使用可视化的编辑工具加以完成。这种功能让人提供主观的内容，让计算机提供一定的规模。这种人机协同工作的方式对于既要有一定规模，又要能反映企业特点的解决方案是十分重要的。

6. 应急知识管理模块的设计

6.1 群集的文档

应急知识管理模块把相似的文档集中到一个大类中，这些文档可能位于许多不同的原始存放地点。使用应急知识管理模块，查询结果与传统搜索的结果截然不同。传统的搜索只能匹配几个词或几个字串，而群集则是用成百上千个词和术语进行定义的。

6.2 知识地图K-Map

应急知识管理模块可以管理几千主题类别，这样他们之间是相关的，很像书的目录表。我们称之quot上下文关系表，可以让你看到与其他主题的“父子”关系。

6.3 专家的定位

应急知识管理模块可以自动探索人们创建、访问的内容，从而发现人们的兴趣，正在从事的项目，以及经常涉及的主题。当然，系统中也可以明确地指定专家信息。

6.4 关联性映射

关联性意味着一个文档或地点主题和了解有关主题的人物之间的关系。它还说明了他们知道这些内容的程度如何。这种功能表示了各人专门技术与各个内容范围的所有重要的映射关系。与专门技术的位置不同，如果某人的配置文件和文档活动显示了一定的关系，关联性映射便会积极地反映出该人物和某个特定主题的关系，并加以显示。这种信息包含在知识地图，即K-Map中。该信息地图由应急知识管理模块创建，可以在整个机构范围内访问、共享、交流。这种新型的人物和内容映射关系提供了丰富的上下文关系，这是单纯的专门技术搜索所不能提供的。

6.5 内容的价值

在应急知识管理模块的各种功能中，度量服务是最令人瞩目的新技术之一，可以为信息添加上下文关系。这种度量服务根据一整套计算参数，决定并排列相对与某个特定主题的文档和人物的价值，并且不断地监视在活动中的变化。这种上下文关系让信息和人物更有可能和某个重要主题发生相关性。

6.6 安全性

道路限速辅助决策系统的开发研究 第2篇

道路限速辅助决策系统的开发研究

道路限速辅助决策系统,通过对车速和道路、交通、气候等限速要素之间的关系以及各限速要素共同作用时采用的串并行控制关系的分析,并借助于Visual Basic程序设计语言,实现以下功能,即在不同的`道路等级条件下,当用户输入限速要素的各种条件及参数时,计算机通过对可选限速要素产生的各个限逮值进行平均加权处理,对加权平均下的速度值进行车道宽度修正和有无中央分隔带的修正,最后将其与设计车速进行比较,取小值,并将与该值最接近的整10倍数作为辅助决策限速值.

作 者：蒋新 马玉春  作者单位：蒋新(北京交通大学交通运输学院,北京,100044)

马玉春(新疆大学机械工程学院,新疆,乌鲁木齐,830008)

刊 名：交通标准化 英文刊名：TRANSPORT STANDARDIZATION 年，卷(期)：2010 ”“(7) 分类号：U491.4 关键词：限速   限速要素   辅助决策   车速   安全  

管理与辅助决策系统 第3篇

【摘要】电力企业作为电力市场中的重要成员，时时刻刻都要面临市场的竞争压力，准确分析并科学结算发电成本，对合理控制发电成本具有重要意义，才能使企业获得最大的利润。论文对电厂报价辅助决策支持系统进行设计研究，并对其主要模块和功能作了简要地介绍。

【关键词】发电成本；电厂报价辅助决策支持系统

1.系统设计原则与功能需求

1.1设计原则。决策支持系统的目的是协助管理者做出科学决策，其三个主要成分包括对话部件、模型部件、数据部件。对话部件的功能是完成人机交互，即将用户需求转变为计算机内部可执行的形式，该部件通过控制、调用模型部件和数据部件，从而达到完成其目标的效果。模型部件有两个重要组成部分，模型库和模型库管理系统。模型库包括方法和组合模型，具有解决复杂实际问题的功能；模型库管理系统的主要功能是运行模型和管理模型，根据模型特点形成。数据部件也有两个重要组成部分，数据库和数据库管理系统，它是决策支持系统的重要组成部分，也是管理信息系统核心。它的主要功能是为模型提供数据，用以完成数据计算和非数值处理功能。同时，它也可以通过提供数据的形式起到辅助决策起作用。针对电厂发电报价的特点与具体流程，本文设计四库三功能的系统结构如图1所示。

1.2实现功能。电厂报价决策支持系统的主要实现如下几个功能：（1）数据采集存储及查询。采集电力市场与电力公司内部的实时数据，使管理人员能够及时、全面的掌握整个电网系统的运营状况，并合理分析电力市场的供需情况；（2）市场结算和校核。采集市场下载的年、月、日结算清单与带时间的上网关口电量，校核电量及费用，从而生成年、月、日的结算清单；（3）成本、收入及利润分析。对电厂发电以及提供的各类辅助性服务产品的收入进行计算，并按照年、月、日生成，以及汇总结算各种利润与校核表；（4）市场预测与分析。获取本公司发电的成本信息以及电力市场中各个发电商的历史报价信息，并预测未来电力市场的电价变化；（5）其他发电商市场状况分析。对电力市场中各发电商各机组的上网发电量、负荷率数据进行统计，并对其市场份额以及边际机组等情况加以分析；（6）报价辅助决策分析。分析、预测未来的电价市场情况，为管理人员报价提供辅助决策信息，并生成发电商年、月、日收入，利润汇总结算与校核表。

2.技术支持系统的框架与要求

2.1技术支持系统框架。根据发电报价辅助决策技术支持系统总体目标，其组成模块应包括成本管理、结算管理、报价管理、检修管理、经济运行、合同管理、数据接口以及浏览服务，其中系统的核心业务模块为报价管理模块、成本管理模块和结算管理模块，其系统结构框架如图2所示。

2.2系统总体技术要求。发电报价辅助决策技术支持系统的技术要求主要包括如下7条：（1）可靠性：即技术支持系统的可靠运行；（2）安全性：即采用适当加密防护措施，确保数据不泄露以及系统的安全运行；（3）完整性：即保证系统内部数据以及对外交易的完整性；（4）一致性：即系统内各种存储数据是一致的；（5）连续性：即保证系统在全年365天都具有连续服务的能力；（6）及时性：即数据及时传输与功能及时处理；（7）开放性：即给用户一定的操作自由，且能与其他厂商产品方便集成。

3.系统硬件体系结构与软件平台

3.1系统硬件体系结构。发电报价辅助决策系统是一个新型的复杂系统，它包含有多个子系统，且需要与多种外部系统进行数据信息交流。上述特征对系统的安全性、可扩充性、健壮性具有较高的需求，从而应付电力市场的复杂多变性以及应对灾难事件的发生。其结构设计需采取灵活的设计方式与安全可靠的硬件设备，系统硬件结构示意图如图3所示。

3.2系统软件平台。系统软件平台主要包括如下5个部分：（1）操作系统：Windows2000/XP；（2）数据库管理：SQL Sever 2000；（3）客户机操作系统：WIN2000/WIN98；（4）开发工具软件：Delphi 6.0、SPSS；（5）Web 开发工具：ASP、C#。

4.应用软件系统

根据电厂发电报价辅助决策技术支持系统的框架与功能需求，其结构如图4所示。

（1）系统功能模块。该功能模块是整个系统的基础部分，提供一些宏观的基础参数设置，具体功能有：用户组管理，用户密码管理，交易日设置，市场数据接收，系统维护以及安全日志管理；（2）合同管理模块。该功能模块主要进行合同的管理，其中包括对签订合约以及记录查询合约的完成进度，又可分为年度合同管理、月合同管理、日合同发电计划查询以及合约电量统计；（3）成本管理模块。该功能模块是电厂报价辅助决策支持系统的基本功能，主要对电厂成本的构成和影响因素进行分析，以掌握成本变动的规律，挖掘成本降低的潜力；（4）报价管理模块。该功能模块主要是按照电厂管理所要求的报表格式组织发电报价辅助决策系统里的数据信息，并调用Word、Excel等工具生成所需报表，提高办公管理的自动化水平；（5）结算管理模块。该功能模块主要进行电网与发电企业之间的财务结算；（6）经济运行模块。该功能模块主要是从电厂的生产管理系统中采集发电机组实际运行数据，为成本的结算以及管理提供基础数据；（7）浏览服务模块。该功能模块主要提供电力商品交易的窗口查询及信息沟通服务，其中包括实时发布和查询电力市场相关信息以及电厂报价、成本、结算等信息。

5.结语

本文本系統建立了适应电力市场环境的电厂报价辅助决策支持系统，并对该系统的构架与组成子系统进行分析，对辅助电厂电价管理决策人员具有一定的现实意义。

参考文献

[1]施泉生.企业资源计划与竞价上网辅助决策系统[J].上海电力学院学报，2002，18（2）：37-40

[2]尚金成.电力市场技术支持系统设计与关键技术研究[M].北京：中国电力出版社，2002

[3]于尔铿，周京阳.新一代电力市场技术支持系统[J].中国电力企业管理，2002，（4）：55-56

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管理与辅助决策系统 第4篇

近年来, 随着铁路客票发售和预订系统 (简称客票系统) 的发展, 面向铁路运输企业内部的营销决策类信息系统也得到了重视与发展, 铁道部、铁路局相继建立了客运营销系统, 在客运统计、运营分析、客流预测等方面发挥了较大作用。但随着我国高速铁路网初具规模, 旅客出行特点发生了改变, 对铁路运输服务提出了更高要求。为适应新形势, 铁路运输企业需要依靠先进的信息技术, 提高客运营销策略调整效率, 根据市场需求及时优化客运产品, 满足旅客出行需求、提升企业效益。

铁路客运营销辅助决策系统 (简称营销决策系统) 以运营管理信息化为指导思想, 及时、有效地收集市场调查 (含客流调查、行业调查、社会经济调查) 、客票发售、购票请求 (来自售票、站车客运人员、客户服务中心等渠道的潜在需求) 等数据, 对旅客构成、购票行为、服务需求等进行多维度聚类分析, 对客流变化趋势进行预测。营销决策系统以分析预测结果为依据, 以收益最大化为中心, 以列车盈亏分析及监控预警为手段, 为列车开行、调整及多样化票种设计提供指导, 为列车停运、编组变更等运力调整提供建议, 为客票发售制定折扣票额动态调整、超售、票额预分、共复用、区段限售等售票组织策略。

1 营销业务流程分析

营销决策系统是面向铁路行业内部客运管理、经营的信息系统, 可帮助客运相关人员把握市场动态、完善产品设计、优化组织策略。系统用户主要有3类:一是铁道部客运管理人员, 主要负责全国铁路客运宏观策略的制定;二是铁路局客运管理人员, 包括售票组织管理人员、客运列车开行方案计划管理人员、其他客运营销人员;三是站段客运管理人员, 包括客运市场调查人员、售票组织管理人员。三级用户的主要业务流程见图1。

综合各级用户的业务, 营销决策系统的需求可归纳为4个领域。

(1) 市场分析与预测:收集各类市场调查数据、购票请求数据、交易数据、客流影响因素数据, 作为客运需求市场分析、预测的基础。从旅客自然属性 (年龄、职业类别等) 、出行特征 (出行目的、出行频率、出行时空分布等) 、服务需求 (期望的旅行时长、到发时刻、站车服务内容等) 等出发, 对铁路旅客群体构成进行市场细分, 揭示不同群体旅客的差异化需求及其规模, 对未来不同时间范围、区域范围的客流变化趋势进行预测, 进而为铁路客运差异化产品设计提供依据。

(2) 产品设计与调整:针对以列车开行方案及车票种类为载体的客运产品设计, 提供决策参考信息和模拟评估功能, 对产品调整提供建议方案。主要包括图定开行方案辅助编制、临客开行方案辅助编制、短期运力调整建议、优惠票种辅助设计等。

(3) 收益管理:利用收益管理思想和方法, 综合客流预测信息、客票销售进展情况等因素, 在列车可售席位一定的前提下, 对客票销售过程中的票额分配方案、售票组织策略、折扣票配额设置及动态调整等提出建议, 以实现列车收益的最大化。

(4) 分析与评价:针对不同用户 (铁道部、铁路局、站段的客运管理人员) 对象, 提供界面友好、可定制的查询、统计功能, 以表格、图形等适宜方式展现分析及评价结果, 帮助用户实时监测与预警销售情况、掌握客流动态、掌握运营收益、评价列车运营效果, 为及时调整客运产品、优化售票组织策略提供科学依据。

2 营销决策系统设计

铁路客运营销业务的开展建立在相

关业务数据收集的基础上, 并进行深层次的数据统计、分析与挖掘。因此, 营销决策系统的总体设计既要满足用户的业务需求, 又要具有数据信息整合的可行性。通过分析客票系统等相关信息系统的部署结构和数据分布特点, 对营销决策系统的体系结构、数据流程和功能逻辑进行设计。

2.1 体系结构

营销决策系统采用三级用户、两级系统的总体结构, 在铁道部建立铁道部级营销中心, 服务于铁道部用户;在每个铁路局建立铁路局级营销中心, 服务于各个铁路局及下属站段用户。

建设两级系统的主要原因是铁道部和铁路局对客运管理的决策层次和市场关注重点的层面不同:铁道部侧重于宏观、方向性、指导性的客运管理决策, 铁路局则侧重于客运生产的精细管理决策, 两者在功能组成、数据范围、管理层次、时效性要求等方面均存在很大差异。客运管理的宏观管理在铁道部, 业务管理在各铁路局, 执行主体在站段, 各级用户根据业务不同对系统的需求不同, 故需要采用两级系统、三级用户的总体结构。系统体系结构见图2。

2.2 系统数据流程

营销决策系统的基础是多渠道的相关业务数据, 其数据流程相对于其他业务具有数据源多、数据处理集中、数据量大等特点, 客票系统是最主要的一个信息源。

营销决策系统的数据流整体上采用逐级汇总、统一分发的形式。首先, 收集铁路局业务系统的业务数据, 形成铁路局级的汇总数据, 然后将铁路局业务数据、汇总数据汇集至铁道部形成全路的汇总数据;经过相关统计、分析和挖掘后, 在铁道部和铁路局分别形成辅助决策信息数据;外部系统数据通过数据共享集中平台实现数据载入;根据业务需求, 铁道部级将分析得到的指导实际客运业务的辅助决策数据, 以及铁道部收集的与各个铁路局相关的业务汇总数据, 以铁路局为单位进行数据下传, 最终至各个相关系统。系统主要数据流程见图3。

2.3 功能逻辑

根据业务需求特点, 营销决策系统可建立数据管理、市场分析与预测、产品辅助设计、收益管理、分析与评价和系统管理6个子系统, 为铁道部、铁路局、站段的营销分析人员提供丰富的辅助决策功能。

数据管理子系统负责数据的维护、加工及处理;市场分析与预测子系统利用历史业务数据和客流调查数据, 分析和预测路网OD客流分布;产品辅助设计子系统在客流分析及预测的基础上, 对开行列车、车票种类等客运产品进行辅助设计和优化;收益管理子系统以客流预测信息、客票销售进程为依据, 辅助决策人员动态调配席位数量和调整票价;分析与评价子系统对开行方案、席位配额及票价策略等营销方案的实施效果进行统计分析及评价;系统管理子系统对营销系统的用户、权限等进行管理, 并对系统的资源使用情况进行监控与调整。各子系统之间的逻辑关系见图4。

3 结束语

通过对铁路客运营销决策业务的全流程分析, 在满足当前营销决策业务需求的基础上, 结合未来我国铁路将会出现的经营方式, 设计了铁路客运营销辅助决策系统的体系结构、数据流和功能逻辑, 为今后系统实现阶段提供参考依据。在下一阶段, 寻找适用于我国铁路的客流预测模型、动态收益管理方法、最优产品设计方法和指标评价体系等, 并使之应用于营销决策系统, 是进一步研究的重点和难点。

参考文献

[1]铁道部客票总体组.新一代客票系统用户需求说明书[S].北京:中国铁道科学研究院, 2011

[2]单杏花.客运生产经营指标体系研究报告[R].北京:中国铁道科学研究院, 2011

[3]单杏花, 王炜炜, 冀平, 等.客票营销分析系统[M].上海:同济大学出版社, 2004

[4]钱仲候, 杨爱芬.铁路运营与经济指标[M].北京:中国铁道出版社, 2003

管理与辅助决策系统 第5篇

本文通过对矿井突发事件应急决策的分析和地理信息系统的研究,指出了GIS技术应用于矿井应急决策中的巨大作用.构建了基于GIS的矿井应急辅助决策支持系统,以及内容丰富的矿井应急辅助决策数据和知识库,为矿井生产中突发事件的.应急处理提供了技术支持.

作 者：万善福 蒋仲安 董枫 崔富民 杜波 陈寒秋 回胜利 Wan Shanfu Jiang Zhongan Dong Feng Cui Fumin Du Bo Chen Hanqiu Hui Shengli  作者单位：万善福,蒋仲安,董枫,崔富民,Wan Shanfu,Jiang Zhongan,Dong Feng,Cui Fumin(北京科技大学・北京,100083)

杜波,陈寒秋,回胜利,Du Bo,Chen Hanqiu,Hui Shengli(平顶山煤业集团有限责任公司八矿・平顶山,467000)

刊 名：中国矿业  ISTIC PKU英文刊名：CHINA MINING MAGAZINE 年，卷(期)：2007 16(5) 分类号：P91 TD77 X928 关键词：矿井灾害   地理信息系统   应急辅助决策   数据库  

管理与辅助决策系统 第6篇

【关键词】：继电保护 状态检修 辅助决策

一、目前青海电网继电保护检修现状

目前，青海电网继电保护状态检修依据继电保护检验条例开展常规检验，以人工进行定期检验为主，检验类型主要包括新安装装置的验收检修、运行中装置的定期检验、运行中装置的补充检验等。定期检验的优点是试验方法、结果真实可信，试验项目齐全，缺点是容易产生“过剩维修”或者“拖延维修”的问题 。另外随着继电保护检验工作量剧烈增加以及检验人员缺乏、线路停电时间短等问题，容易造成继电保护检验完成率较低，影响保护检验质量。因此，继电保护的状态检修工作也正在寻找新的方向和解决办法。

二、继电保护状态检修的优势及国内应用情况

状态检修是指根据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，根据设备的健康状态来安排检修计划和检修决策，达到运行安全可靠、检修成本合理的一种检修策略。随着技术的发展，状态检修作为一种检修模式更能降低维修成本、缩短检修停电时间、延长设备寿命的检修模式，越来越受到电网企业的重视 。

国家电网系统生产检修模式正处于从定期检修模式逐渐向状态检修模式转变的过程中，目前油浸式变压器、SF6断路器和架空线路等一次设备已经开展了的状态检修工作，并且取得了较好的效果 。根据国调关于开展继电保护状态检修工作的总体部署，适应国家电网“大检修体系”的要求，青海电网开始试点应用继电保护状态检修辅助决策系统。

三、开展继电保护状态检修的目的意义

通过继电保护状态检修系统的建设，青海省电力调控分中心能够全面掌握调度范围内各个厂站的继电保护设备的运行数据，对继电保护设备的健康状态进行综合评价分析，依据状态评价的结果，为继电保护设备的状态检修策略及检修计划的安排决策提供依据，科学地制定继电保护设备检修计划，杜绝盲目检修的情况，提高供电可靠性，减少检修停运时间，降低运行检修费用，降低设备的全寿命周期成本，从而更好地保证电网的安全稳定运行，创造更大的社会和经济价值。

四、青海电网继电保护状态检修系统

（1）建设方案

青海电网继电保护状态检修辅助决策系统建立在电网调度端。根据我国电网设备分级调度的运行特点，青海电网继电保护状态检修辅助决策系统也采用分级部署的模式，即省调、地市调度分别在本地调控中心部署一套继电保护状态检修辅助决策系统，用于调控中心对本级调度管辖范围内继电保护设备的状态检修辅助决策运行管理，同时考虑到省调度对地（市）调的监督管理职能，省调度的继电保护状态检修辅助决策系统还具备对下级地（市）调状态检修相关信息的查询统计和绩效考评功能。

（2）系统功能

青海电网继电保护状态检修辅助决策应用模块主要功能包括：数据管理、监测预警、状态评价及诊断、检修策略及计划、绩效考评、查询统计等。继电保护状态检修辅助决策应用模块总体的功能架构如2所示：

1） 数据管理功能模块

数据管理模块是状态检修业务开展的基础，数据管理模块需要从其他模块进行数据同步或者在状态检修系统内进行数据填报；并对数据进行融合、过滤、换算、组合等处，使其成为反映设备健康状态的状态量数据，为状态评价提供依据。

2）状态评价及状态诊断功能模块

状态评价及状态诊断功能模块是状态检修系统的核心功能模块，其主要功能包括对继电保护装置及其二次回路反映设备健康状态的各指标项数据进行状态评价和分析；根据评价结果，系统自动对继电保护设备的健康状态进行诊断，诊断结果作为检修决策的依据 。

3）检修策略及检修计划功能模块

检修策略及检修计划功能模块是状态检修系统的最终应用目的，该模块的主要功能是根据状态评价和状态诊断的结果，制定合理的检修策略和检修计划，为二次设备检修计划的安排提供依据 。

4）流程管控功能模块

继电保护状态检修业务流程复杂，涉及的部门较多，系统基于信息可视化的流程管控，具有时间节点设置、信息执行提示，提供运行日志、方便浏览查询等功能。

5）查询统计功能模块

系统提供与状态检修相关数据的综合查询、统计功能，包括设备的基础资料数据 、设备巡视及巡检的数据、设备的状态评价的信息、检修策略及检修计划等信息。

6） 系统管理功能模块

系统管理功能模块是状态检修系统得以正常运转的必要条件，主要包括的功能有：对各类导则信息的自定义及动态维护功能；对用户权限管理功能；对日志信息的管理功能；对任务的管理功能等。

7）绩效考评功能模块

绩效考评是指综合运用科学的标准、方法和程序，对企业实施继电保护设备状态检修的体系运作的有效性、策略的适应性以及目标实现程度进行评价。

（3）系统特点

青海电网继电保护状态检修辅助决策系统具备如下特点：

1）先进的设计理念保证系统的灵活配置，适应多级部署模式，保证系统具有广泛的适应性。

系统采用先进的可插拔式模块化设计理念，通过灵活的权限配置手段，能够满足不同调度单位状态检修业务的不同需求，搭建满足个性需求的状态检修系统；通过灵活的流程定义和流程自适应功能，适应多级部署模式；统一的设计模式及数据定义方式在满足多级部署的同时，又能够实现多级调度单位状态检修系统的有机融合和无缝连接。

2）完整的解决方案全面覆盖继电保护状态检修业务需求。

系统涵盖继电保护状态检修业务的所有业务需求，除了实现从数据采集到状态评价、状态诊断、检修策略和计划等完整的继电保护状态检修辅助决策业务需求外，还从调度管理的职能出发，实现了查询统计、绩效考核、检修计划的闭环管理等高级功能。

3）依托于最新的标注和规范进行开发，保证系统的准确性和先进性。

四、总结

青海电网继电保护状态检修辅助决策系统依托于实际生产需求，基于先进的设计理念和软件架构，采用主流的开发工具，实现了青海电网继电保护状态检修业务中的所有功能需求，对提升青海电网继电保护状态检修业务水平，保证电网的安全稳定运行，提高青海电网运行的经济效益和社会效益起到了积极的作用。

参考文献

1、《继电保护状态检修工作调研报告》 中国电力科学研究院 王晓阳 杨国生 2012年6月

2、《继电保护状态检修的实用化尝试》 《电力系统保护与控制》 2010年第18期 第38卷 韩平 赵勇等 河南电力试验研究院等

3、《继电保护状态检修在现代化电网中的应用研究》 《华东电力》 2011年第8期 第39卷 叶远波 孙月琴等 安徽电力调度通信中心

管理与辅助决策系统 第7篇

近年来, 地区地方经济的快速发展, 用户负荷需求水平不断创出新高, 电网规模也随之不断扩大, 直接导致地区电网结构和运行方式更加复杂, 对电网安全运行提出更高的要求, 给调控中心工作人员的日常工作带来巨大挑战。为防止人工进行运行方式评估造成遗漏, 开展电网运行安全评估技术的研究与应用, 开发一套“电网运行风险评估与辅助决策系统” (下称评估系统) , 为电网运行安全风险评估及辅助决策提供科学决策依据。

2 系统技术路线

评估系统采用面向对象技术和模块化思想, 基于IEC61970、SVG标准构建电网模型, 并实现数据的同步更新及电网运行方式的图形化操作、人机交互等功能。通过深入研究电网运行安全风险有关规程规范及风险评估理论, 建立一套较为完整的风险评估指标体系和风险评估模型, 对电网元件和系统的风险水平进行合理的风险分级。基于网络拓扑结构的树搜索法和风险评估模型, 快速搜索当前电网的薄弱环节和脆弱节点, 对电网运行可能存在的事故风险进行预警, 以图形界面的形式友好直观展示出来, 同时依据电力系统安全稳定控制相关规定和导则, 构建专家系统规则知识库及启发式规则, 运用基于网络拓扑结构的启发式搜索算法, 结合电网负载分布情况, 对电网可能发生的事故风险提出相应的防范措施及事故风险恢复供电预案, 并提交电网安全运行风险评估及辅助决策报告。

3 主要研究内容

(1) 收集、分析电网的网架架构、统调及未统调电源、各类用户负荷, 电网大、小运行方式等全面数据, 研究国家电网、安徽省电力公司、蚌埠供电公司关于电网调度运行安全风险评估相关技术文件和地方规定。

(2) 研究基于IEC61970 CIM模型标准化技术和可复用公共图形标准SVG, 设计电网静态模型 (设备台帐、物理连接、电网图形) 的准实时同步方法, 研究IEC104远动通信规约, 设计运行数据实时获取方案, 达到调度自动化高级应用功能的“即插即用”与少维护, 保护资源。

(3) 研究电网风险评估理论及电网风险评估指标体系, 构建风险等级指标库, 对风险评估指标进行量化分级。

(4) 量化评估电网运行安全风险, 科学确定电网运行安全风险级别, 更好地指导开展电网安全风险评估工作, 研究电网运行安全风险的量化评估和等级确定的具体方法。

(5) 研究地区电网运行方式风险评估模型, 电网运行方式风险评估主要包括:系统风险指标体系和风险分析模块。

系统风险指标体系主要从电网分区、重要用户、电压等级、负荷分布及损失等方面对电网运行风险等级进行划分。

风险分析模块, 负责对电网运行风险进行分析, 给出电网在正常运行方式下某设备故障 (停运) 后引起风险事故造成的风险级别, 该模块分风险辨识和风险估计两个方面。

风险辨识主要对正常运行方式下某设备进行预设故障 (检修/停运) 进行风险评估, 结合设备的保护措施, 以影响停电区域最小为目标最终确定该设备故障 (检修/停运) 造成的停电风险事故。

风险估计通过对后果进行分析, 给出该设备造成风险事故过程中开关变位、二次设备动作信息的情景分析, 参照风险指标体系给出事故后果造成的停电区域、减供负荷、重要用户停电等损失分析。

风险评估模型根据损失分析结果最终给出该设备故障 (检修/停运) 引起电网运行风险最高等级及风险报告。

(6) 研究电网薄弱环节和脆弱节点的快速搜索算法, 基于网络拓扑结构和电网负载率分布的安全运行风险管控措施及事故风险分析恢复供电辅助决策方法, 研究辅助决策功能设计和实现方案。

(7) 研究可视化图形操作模拟、人机交互以及自动报告技术。通过模拟环境对一次指令的操作和防误校核, 同步基于专家系统、外放式策略库, 进行操作所带来的电网状态信息变化判断, 启动风险评估与辅助决策, 自动生成风险评估报告。

4 应用效益

评估系统具有显著的特点:

(1) 实现电网薄弱环节和脆弱节点的快速搜索、风险定级与辅助决策 (预案) 的自动化与智能化。

(2) 提出基于网络拓扑结构和电网负载率分布的恢复供电辅助决策方法。

(3) 风险辨识过程中引入保护措施进行风险修正, 提高风险定级的准确性。

评估系统的实现, 提高电网运行的智能化水平, 为工作人员在日常电网运行中风险控制、应急预案管理、智能方式安排提供多种高效的辅助决策。提升风险评估的完整性与准确性, 提高电网供电可靠性。同时, 为设备检修、电网规划等提供辅助决策信息, 挖掘电网元件可靠运行潜力, 优化电网运行方式, 提升电网安全运行水平, 实现显著的经济效益和社会效益。

摘要：结合电网运行风险评估与辅助决策应用现状, 提出可行技术路线, 采用跨平台编程语言工具和关系型数据库, 建立电网风险评估指标体系和风险评估模型, 引入基于网络拓扑的树搜索算法, 实现电网隐患事故预警, 并在此基础上依据电力系统安全稳定控制相关规定鹤导则, 构建专家系统规则知识库及启发式规则, 运用基于网络拓扑结构的启发说搜索算法, 对电网可能发生的事故风险提出相应的防范措施及事故风险恢复供电预案。

关键词：电网运行,评估系统,网络拓扑,搜索算法

参考文献

管理与辅助决策系统 第8篇

一、系统介绍

多媒体电子地图辅助决策系统是由河南省测绘局负责框架决策设计和流程图编制, 河南省测绘工程院自主研发的辅助系统。该系统将河南省境内所有市、县、乡镇级别的各类地图数据整合在一起, 提供了快速方便的地图浏览、查询和信息标注等功能。该系统主要服务于省政府以及各级有关部门, 为省政府及各级部门领导的各项决策提供了强大的地理信息数据支持与辅助功能, 体现了地理信息在当前政治、经济各领域发展中的重要性与不可替代性。

二、系统实现与数据组织

1. 系统实现。

本系统基于Adobe AIR平台采用Ajax编程语言 (Asynchronous Java Script and XML) 与HTML (Hypertext Markup Language) 脚本语言进行开发。AIR (Adobe Integrated Runtime) 被称为桌面程序的未来技术, 使用AIR技术的新桌面程序应用可以将应用需求与网络联系更加紧密让各种应用更直接的参与到网络中并及时分享用户的感受。本文, 笔者在开发系统时利用了现有的Web开发技能, 建立和配置跨平台 (或跨操作系统) 的桌面RIA (Rich Internet Applications) 应用, 从而满足了系统所需的各种功能。

2. 系统地图展现功能。

系统中地图的展现功能, 使用Ajax技术与后台交互调用地图切片。用户的动作会触发服务器的底层通信, 由其对用户提交的动作进行响应, 取回只是用来更新页面的那些数据。这一过程是异步发生的, 因而在数据返回过程中, 允许用户在浏览器中执行其他动作。这样就可以只重绘页面中的相关部分, 而不必重新载入整个页面。系统中地图的展现功能, 使用HTML进行程序界面的布局, 浏览器中展现的地图是栅格图片, 由一张张相同尺寸的小图片切片拼接而成。地图有不同的缩放级别, 不同级别的切片放在不同的文件夹下, 每个切片文件的名称使用排列位置的行号与列号按照程序设计要求进行编制。

3. 系统的标准功能。

系统的标注功能, 可在屏幕上画出任意图形, 这主要利用了一个Java Script图形库即wz_jsgraphics.js, 它是一个用来实现在Web页面上绘制图形的Java Script库。该图形库使用了DHTML和Javascript技术, 它可以画线、圆、椭圆、折线、多边形和矩形等图形, 另外, 在系统中要用到事件绑定的相关机制, 所以又利用到了j Query。j Query是一个优秀的Java Script框架。它是轻量级的js库, 它兼容CSS3, 还兼容各种浏览器, 使用户能更方便地处理HTML documents和events并实现动画效果, 为网站提供Ajax交互。j Query对事件的处理很强大, 可以使Java Script代码与html代码分离, 保持HTML的清洁, 还可以很轻松地绑定与解绑定事件。

4. 标注方案的存取功能。

标注方案的存取功能利用XML文件的读写来实现。通常情况下, 出于网络安全的考虑, Java Script是没有文件写入功能的, 但在RIA中, 平台提供了文件生成、写入、读取等文件操作类, 这样通过js代码调用便可对文件进行操作, 跟普通的桌面程序没有什么区别。保存的XML文档结构包括线 (line) 与图标 (label) 这2种元素。线元素中保存ID号、坐标对集合、颜色等属性, 图标元素保存ID号、位置坐标、图片名称等属性。这些属性包括了所有标注内容包含的信息。方案读取功能实现重新读取这些元素及属性信息, 可将以前绘制的标注内容完整地还原在地图中。

三、数据组织。

系统使用的地图数据可以分为矢量数据、遥感影像、挂图图件和三维立体地图等, 它们都需要进行处理。首先, 由原始数据按照预先设定好的缩放级别处理, 然后输出为不同大小的高分辨率栅格图片, 最后, 对每一级别的地图图片分别进行切片保存, 每个切片单元的分辨率通常为256×256像素。这种方案的优点是不论在任何显示级别地图显示质量依然较高, 因为是分块显示所以地图浏览时数据载入很快, 用户体验较好。缺点是地图数据更新时比较繁琐, 工作量较大, 要重新对地图数据进行切片保存。

在进行地图切片时, 由于全省地图的面积比较大, 为了保持每片图片的清晰度, 造成输出的图片 (JPG格式) 尺寸比较大, 为了解决这一问题, 在图片切割的过程中, 使用Split Z切图程序进行图片切割, 只需要花费几秒钟的时间即可完成。系统还是使用原有的B/S架构, 同时又使用Adobe AIR对它进行了包装使其成为了单机桌面程序, 避免了用户访问网络所带来的安全风险。

四、系统功能

1. 地图浏览功能。

系统可以实现全省地图若干级别的放大、缩小, 任意漫游等地图浏览功能, 可以方便用户查看所需要的全省平面地图和三维立体地图信息, 用户在查看地图时, 可以查看整个省或者整个市域, 并可以细化到区县、乡和镇。三维城市地图浏览如图1所示。

2. 地图标注功能。

系统可以实现屏幕画笔的功能, 用户可以使用系统提供的画笔直接在地图上进行画线和批注, 并提供了1套事件图标, 可以使用这些图标在地图中任何感兴趣位置进行标注。系统可以自动对用户在地图中标注的画线与图标内容方案进行保存, 在下次打开程序后, 可以读取以前保存的方案存档文件, 在地图中还原显示。地图标注功能如图2所示。

3. 地图组织、搜索和切换功能。

管理与辅助决策系统 第9篇

地震是一种严重危害人类生命和财产安全的自然灾害[1], 破坏性地震造成的人员死亡和经济损失的现场调查和评估结果是政府实施抗震救灾和恢复重建决策的重要依据[2]。地理信息系统 (Geographic Information Systems, 简称GIS) 由于其强大的空间信息处理能力被广泛的应用于地震分析预报、地震灾害预测和辅助决策、地震区划等地震学研究领域[3]。对于地震频繁发生的云南地区, 为了提高地震应急反应能力和辅助决策能力, 有必要构建一个基于GIS, 评估更准确、更迅速, 软件更易操作和评估结果更鲜明直观的可视化地震应急辅助决策系统, 对地震应急特急期灾情能够较为准确、全面、直观的可视化体现, 以便采取相应的减灾救灾措施及制定相应的应急对策。本文主要实现基于Arc Engine和C#.net二次开发的地震应急辅助决策系统的设计与实现。

2 系统原理

2.1 地震烈度衰减模型

地震烈度衰减具有地区性。不同地区震源特性、传播介质与场地条件都可能不同, 衰减规律自然可能不同[4], 主要分为圆模型和椭圆模型。云南地区属于椭圆模型, 应用公式如下:

式中Ia为长轴烈度;为Ib短轴烈度;M为面波震级, Ra为模型长轴距离, Rb为模型短轴距离。通过烈度衰减模型绘制出烈度圈, 再结合离震源最近的断层的方向来确定长短轴的走向, 最后确定烈度圈范围。

2.2 地震人员伤亡模型

国内外学者对于考虑或不考虑易损性两个方面, 提出了许多地震伤亡模型。综合数据支持, 准确性等各种因素, 本系统的核心模型是考虑房屋破坏比的, 如下所示:

式中Nd为某一烈度圈所包围的每条数据库记录的死亡人数;bdp为房屋破坏比;pt是每条记录的总人口数;N是每条记录的受伤人数;M是地震等级;Sd和Sh分别是总的死亡和受伤人数;i是地震最大烈度;n是其中某一烈度圈内包含的数据库记录条数。

2.3 地震经济损失模型

此次使用地震建筑的直接经济损失作为经济损失模型的指标, 而此类模型大多采用易损性清单法, 即在烈度圈内分别计算每一烈度下每一建筑结构类型的破坏损失值, 所有烈度的损失值之和便是建筑直接经济损失。

式中, El为各烈度内所有烈度经济损失之和, Bel (i) 表示i烈度下的建筑经济损失率, Sj表示第j类结构建筑的面积, Pj表示第j类结构建筑重置单价。

2.4 地震房屋破坏模型

根据历史地震地震动衰减关系, 结合历年地震数据, 利用人均房屋建筑面积、各类房屋结构所占比例等, 建立房屋建筑面积估算模型。通过统计分析历史地震资料, 建立各烈度区房屋易损性矩阵, 从而得出地震房屋破坏模型。

式中Sba为房屋总面积;np为人口数;p为人口增长率;t是人均房屋面积;m是人均房屋面积增长率;Sj是各结构类型房屋面积;Si是第i评估区内房屋总面积;δj是各类结构房屋所占比例;Hda是房屋破坏面积;Mps为各结构类型比例矩阵;Mphd为房屋破坏比矩阵;i为第i评估区;Lhe为房屋经济损失;Mhl为房屋损失比矩阵;Rp为重置单价。

3 系统设计

3.1 系统目的

在震后短时间内无法获取地震现场任何信息的情况下, 通过输入地震基础信息 (经纬度、地名、震级) , 基于各种地震专家模型和GIS空间分析查询以及图形绘制功能, 对地震灾害进行盲估, 得出相对应的多媒体报告和文字报告, 以便进行救灾调度, 并在陆续得到回馈的信息后对输出的报告进行修正, 使信息更加准确。

3.2 系统要求

由于该系统需要快速的把地震信息正确的转化为灾情评估结果并输出, 考虑到使用系统的区域、评估模型、模型参数以及使用环境等的不同, 震害评估系统应该在保证正确性、快速性、共享性的基础上, 充分实现参数化、平台化、组件化, 以便利于模型动态修正和扩展[1]。

(1) 正确性:该评估系统是以准确性为基础的。因此系统设计需要做到准确理解专家模型, 统一的数据规范, 一定的容错性以及合适的计算机实现方式。确保评估结果趋近与真实值。

(2) 快速性:系统设计之初便要求系统能够在震后25-30分钟内, 在未获得灾区信息的情况下, 根据地震速报参数进行快速的评估。

(3) 可修正性:随着现场灾情反馈信息及地震专家的经验, 需要对参数做出相应调整, 对快速评估结果进行手工修改, 以期得到更贴近真实的损失结果。

(4) 健壮性:一款好的软件需要系统能够长时间的保持健壮性, 因此要求设计人员在做系统设计时必须周密细致, 尤其要注意软件测试时妥善地进行系统异常的处理。

4 系统结构

综合考虑系统设计的要求, 文中系统的总体设计按照软件功能共分为5层, 各个层次之间相对独立, 层与层之间的交互采用固定的接口, 因此功能层内部的修改并不影响整个系统的正常运行与使用, 方便系统的共享与扩展。系统的总体体系结构如图1所示。

(1) 数据层, 含提供了计算所需要的数据和用于绘制专题图的基础地理信息和社会经济数据库;存储每个模型运行时产生的中间和结果数据的评估结果数据库;以及保存地震影响场模型、地震人员伤亡、经济损失和房屋倒塌评估的计算模型的模型库3个数据库。

(2) 基础服务层, 提供地图浏览和制图功能的基础地理信息服务;计算得到烈度圈内人员伤亡、经济损失和房屋倒塌信息, 提供服务给各模型计算得到结果的空间分析服务;输入地震基本信息, 触发模型进行计算, 得到震害评估后自动启动结果发布服务的模型触发计算服务;以及发布系统产出的专题图、文档等信息的结果发布服务。

(3) 应用服务层。整个系统分为计算服务端和客户展示端。计算服务端负责各个模型的损失结果的计算, 它监听评估计算请求, 并在接到请求后, 服务端从数据库取出相关数据, 调用各个专家模型进行计算。然后把计算结果存入数据库, 并把计算状态实时通知给客户展示端。

(4) 应用层。分为地震人员伤亡、经济损失和房屋倒塌评估系统、各模型管理辅助工具。其中评估系统主要提供评估功能, 而模型管理辅助工具则主要负责管理和支持各评估模型运行。

(5) 用户层。提供友好的操作界面, 以方便防震减灾人员的使用。

5 系统功能实现

系统一键式触发, 操作简单方便。运行流程如下:

(1) 输入地震三要素, 运用等震线模型和烈度衰减模型计算出烈度范围;

(2) 以烈度圈为范围, 利用空间叠加分析功能确定每个烈度圈所包含的数据库记录 (若行政区与多个烈度圈相交, 则划分到烈度值最大的烈度圈内) ;

(3) 使用叠加得到的各烈度圈内的人口密度、烈度值、房屋破坏比等数据, 代入评估模型, 进行各烈度区的地震人员伤亡、经济损失、房屋倒塌情况的评估;

(4) 输出地震人员伤亡、经济损失、房屋倒塌情况预测值或评估结果, 评估结果使用可视化GIS专题图和基于Office组件的文字模版表达。

本系统的数据由云南省地震局提供, 基于此数据对云南省楚雄州姚安县地区的6.0级地震进行了评估, 震区人员受伤、死亡、房屋倒塌和经济损失评估结果如表2。

系统根据评估结果自动生成专题图, 以颜色深浅表示地震人员伤亡、房屋倒塌和经济损失的多少, 颜色越深表示灾情越严重。地震烈度最大的中心烈度区灾情最严重, 往外围衰减的烈度区内灾情逐渐减弱。专题图虽然直观, 但是只能定性的显示出每个行政区划的伤亡情况, 为了定量的描述每个行政区内的伤亡情况, 系统还根据评估结果生成表格和文字描述等。

6 结语

震害评估需要具有很高的时效性, 此系统能够根据地震刚刚发生时得到的地震三要素快速的模拟出地震影响场, 满足时效性的要求。而评估需要的信息大多与空间位置有关, 此系统是基于Arc Engine开发的, 因此具有GIS的各种空间分析功能, 加之与专家模型相结合, 能够很好地提供信息可视化以及评估的效率与正确性, 为有关部门及时做出科学决策提供可靠的参考与依据。

摘要：结合地理信息技术与众多地震评估模型, 研究了如何在地震发生后短时间内对灾情进行快速的评估计算, 再根据陆续收到的现场灾情信息对评估结果进行修正, 以期能够更快的支持救灾决策。本文简要介绍了基于GIS的地震应急辅助决策系统的设计原理和思路, 给出基于四层结构的系统体系架构以及系统功能实现等内容。并以云南省楚雄州姚安县发生的6.0级地震为例进行一次评估, 并对结果做了简单的分析。

关键词：辅助决策,快速评估,地震模型,GIS

参考文献

[1]陈通, 王超.地震震害评估系统的设计与实现[J].电脑编程技巧与维护, 2009, 18:31-34.

[2]晏凤桐.地震灾情的快速评估[J].地震研究, 2003 (04) .

[3]周斌, 刘涛, 文俊武.GIS技术在地震学研究中的应用[J].地球物理学进展, 2005, 20 (1) :160-164.

管理与辅助决策系统 第10篇

港口码头是危险源聚集地, 是危险品作业集中区域。由于港口作业人为操作不当、监督人员管理不力、气候恶劣、船舶入港行驶缺乏规范性等一系列原因, 易导致危险品作业事故发生。2010年7月16日18:20时, 新加坡太平洋石油公司所属30万t原油船“宇宙宝石”轮在大连新港中石油原油储备库卸油过程中发生爆炸, 引起火灾, 并导致1 500t原油倾入海洋, 油污带最长达18 km。2008年初, 1艘在美国Savannah河航行的化学品运输船超速驶进1座LNG码头, 兴起大浪, 导致该码头当时正在卸货的1艘LNG船舶与码头前沿的岸壁相撞, 输气软管脱开, 致使部分化学品在码头附近海域泄漏。

南京港是长江下游的重要枢纽港, 是集水陆中转、货物集散和对外开放为一体的多功能江海型港口。据统计, 南京港辖区内长江岸线长达200km, 现有水路危险货物运输企业43家, 危货运输船舶147艘, 总载重量202 660t;现有对外开放港口经营企业25家, 港口危险品作业企业39家, 吞吐量4 000多万t, 涉及码头 (泊位) 约90余座, 主要负责原油、危险货物、包装危险货物等项港口作业;水上油船过驳作业锚地3个 (计9个锚位) , 主要负责海进江原油过驳作业;港区内有储罐设施约170个, 累计储存量约75万m３, 担负原油、成品油及液体化工品的仓储业务。此外新建、在建的货物码头不断涌现, 装卸运输的船舶也日益增多, 危险货物吞吐量增长迅猛。承担城市运输中如此高风险、强压力、大负荷运输任务的港口码头, 一旦发生重大危化品事故, 将引发重大水域污染灾难, 后果不堪设想。对于事故能够及时救援、及时处置, 尽早控制事故2次灾害、有效避免更大损失显得尤为重要。

一直以来, 我国各级港政管理部门对港口突发事件管理工作非常重视。2013年2月1日起实行的《港口危险货物安全管理规定》 (交通运输部令2012年第9号) , 针对港口危险货物应急管理制定了多种措施, 并对各级管理部门应急人员和物质的配备提出了具体要求, 有效促进了我国港口突发事件管理工作的进步。然而, 我国港口突发事件管理工作仍存在许多不足之处［１］, 主要表现在以下方面。

1) 港政管理部门在突发事件工作中需要市政府应急办、企业、公安、海事、卫生、环保、气象等多部门的信息。鉴于不同部门信息来源与格式均有所不同, 事件发生时, 使得短时间内收集齐全所有信息并整合利用成为难题, 进而影响应急工作的分析决策。

2) 信息综合分析能力差, 尤其是对突发事件模型的梳理和利用, 且应急指挥工作较为随意, 不利于科学决策。

3) 以人工方式逐一传达信息, 不但效率低下, 而且容易出错, 不利于迅速且有效的开展应急工作。

4) 仍需人工处理事故评估和统计分析工作, 缺乏对事故的综合评估及分析, 不利于科学决策的制定。

这些不足, 或多或少都与高效的信息处理相关。而事实是, 在港口突发事件处置工作中, 从最初的事故预警、应急辅助决策到事故综合评估及分析, GIS地理信息要素与其中的每一个环节都密切相关。如危化品泄露事故的时空分布, 港口设施、应急资源的空间分布等, 都与GIS信息紧密相连。因此利用GIS整合信息, 进行综合分析和利用, 可为港口突发事件辅助决策与应急指挥工作奠定良好基础, 并提供有力的支撑［２］。

笔者基于GIS构建港口突发事件辅助决策与应急指挥系统, 以解决我国港口突发事件管理工作中的现实问题, 进而有效提高港口行政管理工作水平。

1系统整体功能与目标

1.1系统整体功能

基于GIS的港口突发事件辅助决策与应急指挥系统是以港口突发事件管理工作中所需的众多信息为基础、以GIS技术为支撑, 通过多种信息的整合和分析为港口突发事件管理工作提供辅助决策, 并集成多种通信手段便于各项信息传达的应急指挥系统。该系统首先把GIS采集到的突发事件现场的动态数据传输到应急指挥中心, 并通过系统给出准确而直观的显示;然后应急指挥人员利用系统集成的通信手段完成物力、人力资源的调度;与此同时, 系统将从案例库中调取模型与预案, 以供应急指挥人员参考, 并记录此次应急调度的整个过程, 形成新的案例, 补充入案例库。

通过GIS技术与港口管理业务模型的集成, 港口突发事件辅助决策与应急指挥系统可进一步完善港口码头应急指挥的工作管理制度, 进一步建立以及健全日常监控预防与突发偶发事件处置相结合的综合保障系统。同时, 保证以与其他各应急保障部门之间的协调联动和丰富的经验积累为保障的港航综合应急指挥工作准确、及时和高效的进行。

1.2系统目标

南京港口应急指挥系统是充分利用现代网络技术、计算机技术和多媒体技术, 以资源数据库、 方法库和知识库为基础, 以GIS、数据分析系统、 信息展示系统为手段的综合系统。其主要目标如下。

1) 加强港口危险源的日常管理。系统实现港口重大危险源、港口储罐、泊位、危险货物从业资格等日常危险源基础数据的信息化管理, 满足不同的条件搜索、报表查询、数据统计等功能, 同时规范了危险品作业企业申报与主管部门审批的管理流程, 加强了港口危险源日常监测管理的规范化, 并有效的避免事故的发生和隐患的排除。

2) 实现港口应急救援保障资源的全面管理。 系统建立1个港口应急救援保障资源的集成库, 将及时更新的救援队伍、救援力量、救援运力、救援物资、救援预案收录在内, 可实现应急救援保障资源的实时检查与电子化盘点, 从根本上提高应急资源组织、协调与管理控制的信息化管理水平及效率, 并为应急救援处置辅助决策提供可靠的依据。

3) 建设集地理信息系统、视频传输、GPS监控于一体的超强全局方位感的智能化应急救援处置平台。基于GIS地图的地理空间展示, 现场视频传输的视觉冲击, 加上GPS监控的调度引导, 打造了1个具有超强全局方位感的应急救援处置平台, 同时系统可自动生成启动预案及智能化处置方案, 协助指挥人员跨距离与现场无缝对接, 实现远程指挥决策和资源调配。

4) 提高典型事故应急辅助决策分析水平。 针对港口作业常见危险货物种类和事故类型, 建立危险货物作业的泄露、扩散、火灾等事故类型的分析模型, 模拟预测事故的发展, 为先期处置措施、事故级别判断、应急资源数量、应急处置的技术措施等决策提供技术支持。

5) 构建1个三维虚拟仿真应急演练平台。 采用三维情景仿真、任务模型搭建、灾害和人员行为数值模拟、人机角色交互模拟演练等技术手段实现虚拟三维模拟仿真演练, 提供蕴含丰富应急管理理念和复杂模型的可配置平台部分替代传统成本高、耗资大的真人实战方式以实现各种应急预案流程化推演与实战演练。

通过南京港口应急指挥系统建设, 不但为提高港航运输作业水平提供了全新的手段和措施, 也为有效应对其他重大灾害事件, 积极防灾减灾提供了强有力的应急处置能力。同时, 可加强对港口危险源平时的日常监测管理, 有效的预防和排除突发事件发生的隐患;在突发事件发生的第一时间, 能保证救援保障资源统一管理与调配, 并及时与省交通运输厅、市应急办、市公安局、市公安消防局、市安监局等单位之间进行联动处置, 协同救援, 以保障国家财富、自然环境和人民群众生命财产安全。这将大大增强港口应对突发灾害事件的能力, 保障港口安全、减少经济损失, 同时促进南京整体应急减灾工作水平的提高, 为城市功能的正常发挥和经济、社会可持续发展提供了良好的保障。

2系统架构

2.1基础设施与网络层

基础设施是整个系统的底层, 主要包括网络与通信设施、主机服务器与存储系统、视频会议系统、大屏幕数据演示系统, 以及操作系统、数据库管理系统与网络通信基础设施等软、硬件设施。 这些设施是系统的运行基础。

系统允许用户通过多种通讯设备接入, 用户可使用这些接入的设备和网络与指挥中心进行信息沟通, 向值班人员或指挥人员汇报警情和当前事件处理状况, 并提供前端的监测信息如视频信息、检测器信息等, 以便及时报警。

系统以有线、无线、专网、共网、卫星通信等多种网络平台为依托, 建立与信息监测设备、一线工作人员、各应急联动部门的网络连接, 通过数据接口实现数据和语音交换功能, 实现数据信息的交换与共享、远程视频监控接入等功能, 并能实现与110, 120、市应急指挥中心等社会应急系统的联动。系统架构见图1。

2.2资源整合层

应急指挥需要多个部门与系统的协同配合, 如果信息不能共享, 将会产生“信息孤岛”。全面业务信息的缺乏, 将影响整个决策的效率和准确性。通过提供应用、业务和数据的整合服务, 连接相关职能部门的信息, 可最大程度的避免信息孤岛的产生, 有效地利用现有的数据资源。

2.3数据交互层

1) 统一数据库及交换中心, 是1个与港口应急指挥应用相关的分布数据库集合与数据交互、 数据加工的集管中心。存储危险源日常管理所有基础性数据, 救援保障资源的基础信息, 应急处置相关记录及应急演练生成的记录信息, 和各种基础性统计、分析、决策数据。交换中心实现与其他系统的数据交换。

2) 统一系统注册中心, 用以注册平台之上的各类应用系统的规范管理与配置。

2.4应用支撑层

应用支撑层的设计可对系统的稳定性、安全性及可靠性等重要因素产生直接影响。采用低耦合、高内聚的构想, 基于开放的标准在该层部署应用部件, 可为系统的高效和可靠运行提供保障。

2.5系统应用权限控制与安全保障

1) 统一机构管理、统一权限管理, 包括统一用户数据库、统一用户管理功能、统一身份认证功能、单点登录控制功能。

2) 平台应用交互安全保障体系, 包括平台应用安全保障体系和平台交互安全保障体系, 保障平台的数据交互和应用的安全。

2.6业务应用层

1) 危险源日常管理, 提供危险源基础信息的查询、数据统计与分析。

2) 救援保障资源管理, 提供所有救援保障资源基础信息的查询、统计及地理位置分布情况介绍。

3) 应急指挥综合管理, 完成应急救援处置过程中预案启动、资源调配、相关信息记录等功能。

4) 应急辅助决策分析, 通过搭建危险货物作业的泄露、扩散、火灾等事故类型的分析模型, 模拟预测事故的发展, 为先期处置措施等决策提供技术支持。

5) 虚拟仿真应急演练, 采用虚拟现实技术实现港口突发事件应急救援三维模拟仿真演练, 从而验证现有预案的可操作性, 并在原始基础上作进一步的改进和完善［３－５］。

3系统软件功能

3.1港口危险源日常管理

港口危险源日常管理模块 (见图2) 功能包含:港口经营人信息管理、港口作业资质信息管理、泊位信息管理、港口仓储信息管理、港口装卸设施信息管理、安全防护设备信息管理、危险货物作业货种管理、危险货物作业管理、安全检查及隐患治理等功能, 便于行业主管部门实时掌握港口经营人的基本信息以及危险源管理的基本情况。

3.2救援保障资源管理

救援保障资源管理模块 (见图3) 包含了可查询所有应急救援设备信息内容和应急救援设备信息。主要包括:港口经营人名称、作业场所名称 (泊位、罐区) 、所属港区、应急反应设备类型 (特殊防护用品、防污染器材、临水救生器材) 、器材名称、 数量、尺寸、容量、配置位置等;港口消防设施信息管理、安全管理人员信息管理、危货从业人员信息管理、港口安全生产制度信息管理、应急预案信息管理、救援专家信息管理、事故报告库管理等。

3.3应急处置综合管理

此功能模块 (见图4) 包含:1事故自动报警管理, 通过视频智能识别技术, 对于重大危险源的相关事故和异常进行判断, 并自动报警, 事故判定参数设定, 通过几个阈值和参数的设定, 按照模型算法对于是否报警进行系统判定;2事件分级与上报管理:系统提供事件类型、事件等级、事发时间段、事件来源。是否完成处理为查询条件, 对管辖范围内的突发事件进行查询。查询结果以列表显示事件类型、等级、事发时间、事发地点、受伤人数、死亡人数、报告单位等基本信息;系统可根据港口突发事件的紧急程度、危害程度和影响范围等情况将事件分为特别重大 (I级) 、重大 (II级) 、 较大 (III级) 和一般 (IV级) 4个等级, 不同等级报警由不同级别的责任部门响应, 从而实施应对处置方案［６］。

3.4应急预案启动管理

根据事件类型、响应等级, 系统自动从应急预案库中进行应急预案数字化模型的适应和匹配, 列出相适应的总体应急预案和专项应急预案, 由应急指挥人员选择启动某一具体的应急预案。根据启动的应急预案内容, 初始化生成的应急处置方案, 主要包括应急领导机构、现场指挥部、应急任务、应急资源、处置措施等内容。管理人员可根据实际情况进行调整与完善。根据事件类型、事发地点, 系统自动列出相应应急救援队伍及其成员、联系电话、传真信息等, 以便应急管理部门调集援救队伍。对于管理部门调集的队伍和人员, 系统提供记录功能。根据事件类型、事件等级、事发地点, 基于电子地图搜索和显示查询事发位置附近各物资储备库的应急装备、应急物资信息, 并记录和编辑调度的装备、物资数量。

南京港港口应急指挥系统如图5所示。图中显示出事故应急处置流程以及事故发生地点605JHJ泊位的详细信息, 具体包括事件等级、发生时间、人员伤亡数量等。并对事故上传、指令下达、完成情况及企业预案均有详细记录。

3.5 GIS资源调阅管理

应急系统能够基于GIS电子地图, 以闪烁图标的方式居中定位突发事件, 并搜索和显示出事发位置周边的交通GPS车/船。鼠标指向GPS车/船时, 系统显示该GPS车/船的类型、管理单位、联系电话等信息, 以便于对周边GPS车/船进行联系和调度。将突发事件应急处置不同阶段的处置情况、事件现场信息 (如照片、录像等多媒体资料等) 及时跟踪记录;记录信息包括时间、处置情况、现场信息、记录人等信息。如图6中南京港GIS电子地图突出显示中国石化扬子石油化工有限公司泊位突发事故, 一并显示的还包括事故地点坐标、联系人和联系方式。通过电子地图还可查找到离事故地点最近的交通GPS车/船信息, 便于应急处置。图7中则显示出距离事故地点最近的消防支队及其联系人和联系方式。

3.6事件信息总结

可填写事件应急总结内容, 上传文件、图像资料等。事件总结信息包括:港口经营人名称、所属港区、事故发生时间、事故发生地点、事故类别、事故等级 (一般事故、较大事故、重大事故、特别重大事) 、直接伤害程度、经济损失、事故主要经过、事故原因分析、事故责任认定、事故处理、整改落实情况、是否系重复发生等内容。可按指定条件搜索并查看相关事故总结信息内容。

4典型事故应急辅助决策分析

4.1典型事故仿真分析

在事故发生后, 需要迅速、合理地疏散现场和场外人员, 保障其安全, 将事故的损失降低到最小程度。在这一过程中, 如何快速得到合理的疏散距离或安全距离为应急决策的指挥提供依据至关重要。这就需要合理的事故后果模型库, 在事故发生后只需通过现场环境的了解, 输入计算参数, 便可迅速得到疏散距离或安全距离, 从而为应急救援服务。

本系统中所研究的事故仿真模型见表1。

4.2基于CBR的应急决策技术

案例推理 (case-based reasoning, CBR) 是1种根据以往经验解决问题的类比推理方法。CBR解决问题的程序是:遇到1个新问题时, 系统依据问题关键特征通过查找已有案例库, 找出可参照的相似候选案例, 并重用该案例。如果对候选案例的处置方法不满意, 可以通过人机交互进行案例修改与调整, 生成适合当前问题的处置方法, 并作为1个新的实例加以保存。

CBR的关键技术主要有:案例的表示和组织、案例检索、匹配算法以及案例的调整与存储。 案例的组织和表示:对案例进行合理的组织和表示, 构建案例库。实例检索:当问题提出时, 运用合理的索引方法、搜索策略以及匹配算法从实例库中搜索出最佳匹配案例。匹配算法:比较与案例的相似程度, 配合搜索策略检索最相似的案例。 案例的调整与存储:在检索到相似案例后根据具体情况进行局部调整, 并且在新问题得到解决之后将结果作为案例添加到案例库, 以备以后检索之用, 见图8［７］。

4.2.1水路危险货物运输事故案例表示

基于CBR的应急决策系统构建的重要部分就是案例表示方法的选择。这些方法主要包括: 一阶谓词表示法、产生式规则、框架法、语义网络法、脚本法、过程表示法、petri网法和面向对象表示法等。

框架是表示定型状态的数据结果。框架名位于顶层, 用以指称某个概念、对象或事件。框架名下层为槽。槽由若干个结构组成, 每个槽又由槽和槽值两部分组成。1个较为复杂的框架中, 槽还可由若干个侧面组成, 其中每个侧面都由侧面名和侧面值组成。槽值或侧面值表示方法多样, 可用数值、字符串、布尔值表示, 也可以是1个在满足某个给定条件时需要执行的动作或过程, 或另1个框架的名字, 达到框架间相互调用的目标。

4.2.2案例索引

在CBR系统中, 案例检索算法的优劣对案例推理机的效率有极大的影响。合理的检索算法可以迅速、精确的找到相似案例。在基于CBR的港口突发事件应急决策系统中, 针对事故案例的不同属性及属性值, 采用基于距离的相似度算法和模糊函数隶属度算法进行属性相似度计算, 采用层次分析法和粗集理论确定属性权重, 以事故案例的子框架相似度计算结果为依据, 采用两级检索策略和最近邻算法确定事故案例的全局相似度。参考案例表示与组织形式, 以带索引的最近邻法作为案例检索策略, 分为初级检索和高级检索。首先通过案例索引对案例库进行初步检索, 运用结构化查询语言SQL中的SELECT语句进行查询操作, 查找满足初步检索条件的相应案例, 组成案例子集, 然后运用最近邻策略做进一步检索。

4.2.3推理机制

在制定救援方案时, 应急决策人员通常参照以往经验和实例来制定当前事故的处置方案。 CBR即建立在这种模仿基础之上。CBR基本思想为:在制定相同事故或相似的事故处置方案时, 应用已有的事故处理经验进行推理决策, 而非一切都从头开始。在事故类型确定后, 运用基于CBR的方法从已建的案例库中查找最接近的案例, 作为制定方案的参考。然后根据事故的不同特征调用案例修正模块对案例进行局部修改, 从而形成新的处置决策方案。推理模型见图9［８］:

5结束语

基于港口突发事件应急辅助决策和指挥工作的实际需要, 提出将GIS与港口管理业务模型进行有效融合, 用以解决当前港口突发事件管理工作中的众多不足。据此对基于GIS的港口突发事件应急辅助决策与指挥系统进行了设计, 对系统的整体架构、功能模块、数据设计等方面进行了研究, 并在南京港应急指挥系统中得以应用与检验。实践证明, 该系统是专业针对港口与航运安全管理及各种突发公共事件应对处置而建设的, 能有效整合港口危险化学品作业管理、港口重大危险源防御等突发事件应急救援资源, 系统预留有与市交通运输厅、市应急办、市公安局、市公安消防局、市安监局等单位之间的数据接口, 是能够保障人民群众生命财产安全, 提高对紧急、突发事件做出快速、高效的处置能力的综合系统。然而, 该系统的开发是基于较普通的GIS平台, 暂不支持S57格式江图, 还有待进一步的完善。目前, 系统仍处于开发设计阶段, 提高典型事故应急辅助决策系统水平与构建三维模拟仿真演练平台2个目标, 还有待实现。

参考文献

[1]朱中华, 王则胜.港口水域突发事件应急预案存在的问题与对策分析[J].中国安全生产科学技术, 2011, 7 (3) :123-127.

[2]朱博麟, 马巍巍, 白晶.基于GIS的港口防台应急辅助决策与指挥系统研究[J].港口科技, 2009, 31 (9) :18-22.

[3]蔡文学, 陈广文, 王麒麟, 等.突发事件应急指挥系统架构研究[J].中国科技信息, 2013, 25 (8) :174-175.

[4]雷玲玲, 肖克炎.基于GIS的铁路信息应急指挥系统研究与设计[J].软件导刊, 2013, 12 (5) :149-151.

[5]黄立文, 宫福忠, 文元桥.内河综合海事应急管理系统的设计与实现[J].交通信息与安全, 2009, 27 (2) :112-114.

[6]羌龙华.基于GIS的油田应急指挥系统的设计与实现[J].自动化技术与应用, 2011, 30 (7) :38-41.

[7]袁晓芳.基于情景分析与CBR的非常规突发事件应急决策关键技术[D].西安:西安科技大学, 2011.

动态分析辅助决策支持系统的构建 第11篇

油田开发具有高投入、高产出、高风险的特点和不可逆性,科学决策尤为重要,而信息化正是科学决策的基础。如何充分利用各类信息资源,辅助油田分析人员和生产管理人员进行高效的动态分析和决策,从而提高油田开发水平,是当前重要的研究课题。另外,随着油田的不断开发,对于动态辅助分析及决策的合理性要求越来越高,应用计算机进行辅助动态分析,提高油田开发的管理水平是未来油田开发管理的发展趋势。

智能系统是现代计算机技术发展的前沿研究领域,在工程管理中建立集成、智能、自动的信息系统对提高生产效率与质量都具有重要的意义。智能决策作为先进设计技术的核心,极大地推动了各个行业生产信息化创新发展的进程。本文基于专家系统设计,提出了一种通用的支持关系数据推理的智能系统构建模型。专家系统的优点一方面是知识稳定、易于转换和存储;另一方面是给出的结论稳定,且推理过程可查询清楚。模型围绕计算机化的人类设计智能,以关系数据作为初始推理依据,探讨如何实现工程领域信息系统中根据生产数据智能推导工程措施及做出生产决策,使计算机有效地承担智能决策与设计类型的复杂任务。本文设计的智能系统模型包括专家支撑环境、智能应用、数据管理三个层次,在专家支撑环境的基础上搭建各个类型的智能应用系统,提高了专家知识的利用效率,有利于知识的获取与管理,避免重复开发专家系统带来的技术资源浪费。基于该模型,论文构建了油田动态辅助决策支持系统,在油田领域知识建模的基础上实现了不同的油田动态开发智能应用系统。

1 支持关系数据推理的智能应用系统模型

在工程领域生产中,基于领域知识具有不同的智能决策需求,比如油田动态辅助决策中既有生产问题自动预警的需要也有设计施工方案的要求。针对工程业务开发智能系统,不利于领域知识的共享与复用。为了解决智能应用多样化并且达到信息共享的目标,论文设计了基于专家环境支撑并且支持关系数据推理的智能应用系统搭建模型,如图1所示。

模型分离了专家知识环境与智能应用系统,独立构造基于领域知识模型的专家知识支撑环境,提供领域应用的专家指导意见。在此基础上,设计并实现各类智能应用。传统专家系统的工作过程是接受用户数据作为需要分析的初始内容,由推理机根据知识库进行分析,最后为用户提供推理结果。而工程作业中往往需要通过分析数据库中存储的生产信息,根据一定组织结构得出设计方案及决策内容。

支持关系数据推理的智能系统构建模型关注如何对生产数据智能分析并且得出结论,因此,在知识层面的建设又细分为领域专家知识系统及数据解释知识系统。其中,领域专家知识表达了应用领域业务知识,从概念、规则、设计行为等方面规范应用领域的作业原则,数据解释知识表达专家知识对数据库中实际内容的解读与推理,只有通过数据知识的业务解释,才能够得出由动态数据变化带来的应用领域需要处理智能应用问题的理解。

1.1 知识表示

基于专家环境支撑的智能应用系统目的不在于关注某一特定的应用,而是在业界知识的基础上建立能够在知识推理基础上工作的智能应用系统。因此,知识表示解决领域专家知识如何以可运算的方式建模的问题,支持关系数据推理的智能应用系统的建设不同于传统的专家系统,传统的知识获取方式是通过计算机工程师与领域专家密切的沟通,设计出针对性较强的知识表示模型,实现局限于某一方面应用的专业知识表示。工程应用领域的复杂与动态知识往往具有经验性,知识表示方法需要满足应用知识灵活表达、明确定义的功能。在知识定义层面上,即使不需要计算机工程师的参与,领域专家应用通用知识库维护功能可以方便的定义应用工程领域各类业务知识,并且系统可以将这些知识保存于领域专家知识库。因此,模型采用基于本体建设的知识表达方式,从概念、规则、事实等角度,完成领域知识的定义。通过应用领域本体设计表达工程业务设计的结构、概念之间的关系等领域中实体的固有特征,即“共享概念化”,而不同于其他的知识表示方法如语义网络等,表达的是某个体对领域中实体的认识,而不是实体的固有特征。基于本体的知识表达是对概念形式化、明确化及规范化的说明,可以规范化描述某个领域甚至更广范围内的概念以及概念之间的联系。为建设智能应用系统的通用性、扩展性、伸缩性打下了良好的基础。

1.2 支持关系数据分析推理机制

支持关系数据推理的智能应用系统,需要在专家知识的指导下,分析存储的关系数据变化辅助工程作业中的动态设计及决策工作,业务数据在数据库中以关系的形式存储,本身并不具备得出决策支持意见的条件,即不能被智能应用推理机识别,系统需要通过数据解释与分析得出数据所代表的事实,才能最终推理出符合专家意见的决策支持,因此,关系数据分析推理机制提供了事实-数据转换功能,通过分析数据库中原始数据,推导出原始数据说明的领域业务事实,满足智能应用推理机的需要。在转换中,基于知识演化的需求,采用控制逻辑与规则彻底分离的设计,当数据解释知识发生变化,系统只需要更新数据解释知识库,而不必修改程序,能够达到构建灵活、动态、可扩充的智能支持系统的目标。

1.3 知识库设计

为了良好的实现专家支撑环境对于应用系统的支持与扩展,并且能够支持关系数据分析功能,模型设计了领域专家知识库及数据解释知识库。考虑到知识演化及接口灵活的设计目标,基于领域本体采用层次法构造,搭建基于四层结构的知识库模型。

支持关系数据推理的智能应用系统的应用设计中,对于应用者的不确定需求及解决解决方案采用Fuzzy理论及Bayesian信任网进行处理,这将允许科学分析和专家意见的结果相互结合工作。

2 油田动态辅助决策支持系统

早在70年代末期,石油系统就已明确指出加强预测技术的研究,这在某种程度上有利于油田动态辅助决策支持系统的研究与开发,并且取得较大进展。

油田动态管理辅助决策支持系统在油田动态决策领域本体模型基础上,开发领域范畴内的专家支撑环境。并且进一步设计实现了各类辅助决策支持系统。系统的结构设计如图2所示。

2.1 油田动态辅助决策支持系统分析

油田开发动态辅助决策支持系统采用.Net开发环境,从系统的扩展性、灵活性考虑,在智能行为定义上采用DCom分布式技术,系统综合了分析、决策功能融合了数据仓库的建设方法,在整合数据资源的基础上依托专家支撑环境实现了各种油田动态智能应用系统的构建。

2.1.1 本体模型建设

本体模型建设的目标是建立规范、准确、表示能力较强油田领域的本体概念模型。能够完成根据油田动态开发的专家意见建立规范的规则表达方式,实现油田动态开发的智能辅助工作的合理演绎。

本体模型设计思路:

(1)列出重要概念

通过研究油田开发领域知识及与专家交流,尽可能详尽地列出专业术语和概念,邀请相关专家运用头脑风暴法,产生大致分类及概念。概念包括名称、目的、功能、行动等,本体中用类来定义,具有层次结构。

(2)利用元知识表示本体概念

本体概念模型的建设流程就是将领域内本体概念明晰地表达出来以及存储概念。本体元知识即基于本体的知识表示元素可以将油田动态开发领域内的概念知识分层次、有关联地表示。

(3)本体语言描述并形成编码

专家支撑环境:在专家知识指导下,通过对动静态数据的分析得出辅助决策支持意见。逻辑解释包括事实-数据与知识推理推理,分别完成数据所代表生产事实的解读(如含水值与专家意见的映射),及专家知识到结论的推导(如高含水层尽量单独划分)。专家支撑环境为辅助决策支持应用提供基于知识的专家意见,并且在此基础上,可以构建更多的决策支持应用系统。

2.1.2 辅助决策支持应用

包含各类生产问题的可视化预警提示、分层配注方案辅助调整、措施优选潜力区块及井层辅助决策支持,基于OLAP的动静态数据分析与展示等具体应用。辅助决策支持在目的采油井选井、注水井调整、注水层段划分等生产措施上给与辅助决策意见,各个应用在专家支撑环境的基础上构建。

动态管理辅助决策支持系统在基于专家支撑环境实现智能应用的集成,方便数据资源的统一管理与操作,并且在资源统一的环境下,建设各个智能辅助支持应用系统,为动态辅助决策支持应用提供基于专家知识的建议与决策,各决策支持应用系统通过连接可以完成独立的实体功能,具有部署灵活、便于扩展升级等优势。

2.2 元概念层设计

元概念层建立在油田动态开发领域本体的基础上,包括概念集合及相应的关系和操作。图3描述了系统中元概念的设计模型。

元概念设计实例:

沉没度=动液面(动态数据)-泵深(静态数据)=(C10,{动液面,泵深},null,min)

月产油=(C15,{产油},month,null)

2.3 知识库设计

领域知识提取:以报警系统为例,以下为部分报警要求。

该部分通过与专业人员的沟通实现,首先以自然语言概括报警条件,即在什么样的情况下需要进行预警通知,例如:

含水值低于区块平均含水值,沉没度低于200m。

采油井地层压力低于或者高于原始地层压力1MPa以上。

采油井含水高于96%,沉没度高于400m。

知识库设计:

元规则的设计实例:

R1 (规则ID):If启动数据分析and接受工作人员措施优选输入then 推理从R40开始。

R2 (规则ID):If生产数据分析完毕and得出生产事实then推理从R35开始。

R3 (规则ID):If注水方案调整then采用R45(注水井方案调整)行为决策规则。

决策规则的设计实例:

R10(规则ID):If注水井压力有余地and注水井水嘴有余地then调高水嘴调高压力提水。

R11(规则ID):If注水井压力无余地and注水井水嘴无余地then触发R45与R46及R47提水。

规则设计的实现方式采用关系数据表分为规则前件表即规则-前提(条件)与规则后件表规则-结论,规则所涉及的运算及概念存储于元概念表及知识表中。在此,所谓的前提或者结论本身可能是元概念或者知识,如表1-2所示。

在设计适合油田开发领域应用专家知识库的基础上,设计油田动态管理决策支持专家系统。专家系统基于专家知识,为措施优选、动态指标预测、及注水井方案调整功能提供智能推理,能够给出相应的辅助决策支持。

2.4 运行效果

系统实现了知识库的统一与维护,并且基于层次建设方法完成了知识的交互构建,以顾问的方式与动态工作专家沟通,最终构建支持智能应用的专家知识模型。

2.4.1 知识库统一操作模块

知识维护分为基本术语管理、知识管理、规则管理三层。基本术语定义直接映射A2数据库中的数据字段,并且可根据实际情况划定术语的限制范围,如图4所示。

知识管理是对基本术语的组成和运算进行维护,如图5所示。

规则管理是在已有知识的基础上,将知识合理的逻辑组合,并选择规则的计算模型,应用于实际系统中的推理过程,如图6所示。

2.4.2 井区预警

根据已经定义好的规则来确定预警的范围和条件,系统自动定时筛选报警油水井存入临时报警工作区为查询准备。在可选规则中除了包括管理员整理的已有规则外,还有部分自定义规则,需要手动填写参数的变化范围。该部分完成了基本规则在系统中的运行环境,待完成对规则的进一步细化和完善,如图7所示。

3 结束语

结合专家系统理论与信息系统开发需求等方面,设计了支持关系数据推理的智能系统设计架构,并且基于该架构实现了油田动态开发辅助决策支持系统,通过分析关系数据得出决策意见在工程生产设计工作中具有重要的作用,是实现生产智能化的信息手段,支持关系数据智能应用系统的开发对智能技术理论发展与科技生产化产生深刻的影响。

参考文献

[1]高洪深.决策支持系统(DSS)理论与方法[M].4版.清华大学出版社,2009.

[2]杨善林.智能决策方法与智能决策支持系统[M].科学出版社,2005.