一种基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法技术

本发明专利技术公开一种应急救援中基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，其步骤为:1)将初始化模型参数和集合；2)在救援资源集合中，找出所有救援资源的所有的组合分组；3)计算出本阶段的救援资源的最优组合分组和分配方案；4)更新模型参数和集合；5)重复步骤2‑4，直至救援任务集合为空，结束迭代。本发明专利技术可以提升应急救援中救援资源分配的灵活性和适应性，能够应对更复杂动态的救援环境。该发明专利技术的最终结果可以提供给相关领域的用户使用，例如应急救援等领域，可以为用户提供较为合理、有效的救援资源分配方案。

A method for establishing multi objective and multi resource allocation model based on linear programming

The invention discloses an emergency rescue in multi-objective resource allocation model based on linear programming method, which comprises the following steps: 1) will initialize the model parameters and collection; 2) in the rescue resource collection, combination group all identify all rescue resources; 3) to calculate the optimal combination of grouping and allocation scheme in this stage rescue resources; 4) to update the model parameters and collection; 5) repeat step 2 4, until the rescue task set is empty, the end of the iteration. The invention can improve the flexibility and adaptability of the rescue resource allocation in the emergency rescue, and can cope with the more complex and dynamic rescue environment. The final result of the invention can be provided to users in related fields, such as emergency rescue, and so on, which can provide users with a more reasonable and effective rescue resource allocation scheme.

【技术实现步骤摘要】
一种基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法
本专利技术涉及多目标多资源分配的研究与应用领域，具体涉及一种应急救援中基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法。
技术介绍
近些年来，随着城市人口、产业高度集中，地球上发生的诸如地震、海啸、洪水、森林火灾等自然灾害，不仅造成了巨大的财产损失，还严重威胁到了人们的生命安全。随着科技水平的不断发展，运用先进的科学技术在灾害发生后的第一时间进行合理有效的救援，是灾后减少人员伤亡和经济财产损失的重要途径。如今，对于自然灾害应急救援的研究已经受到各国研究人员的重视。因为应急救援对救援任务的执行时间有着严格的限制，强调在抢救生命的“黄金时间”即72小时内进行高效率的救援行动。所以需要合理有效的方案来分配有限的救援资源(包括救援人员、工具、机械等)以保证救援资源可以被充分、合理地利用，从而确保救援行动能最大化地减少灾害引发的人员伤亡和经济财产损失。目前，国内外已经在资源分配问题上进行了大量的研究。现有的资源分配方法中，大部分是采用了资源和任务的一对一分配方式，并且考虑了多个分配目标之间的比重问题。但是，缺乏考虑多个资源组合的情况，并且是在任务信息已知的情况下进行分配的。因此，这些方法不能处理动态的、复杂的救援任务；还有一些分配方法增加了对救援任务的不同需求和救援资源之间的差异的考虑。但是依然没有考虑多个资源组合的情况，并且同样不能处理动态的、复杂的救援任务；再有一些分配方法在之前的基础上增加了解决救援任务和救援资源的动态性问题的机制。但是，没有考虑到救援资源分配中的多目标规划问题。总体来看，现有的资源分配方法都不能兼顾资源组合分组、多目标的资源分配和救援资源和救援任务的动态性三方面，所以通过现有的资源分配方法并不能得到一份适用度更好、灵活性较强和有效性更佳的分配方案。如何设计资源分配模型使得到的分配方案能够解决比较复杂的且具备动态情况的救援问题有待进一步研究。
技术实现思路
针对上述尚没有解决的关键问题，本专利技术提出了一种基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，目的是为应急救援任务提供一种高效、可行的资源分配方案，从而能够解决较为复杂且具有救援任务和救援资源动态情况的救援问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种应急救援中基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、初始化模型参数和集合；步骤2、在救援资源集合中，找出所有救援资源的所有的组合分组；步骤3、利用线性规划方法，计算当前阶段救援资源的最优组合分组和分配方案；步骤4、更新模型参数和集合；步骤5、迭代步骤2-4，直至救援任务集合为空，结束迭代。作为优选，所述模型中，救援任务集合用TASK＝{task1,task2,…,taskm}表示，其中taski表示第i个救援任务。救援资源集合用RES＝{res1,res2,…,resn}表示,其中resj表示第j个救援资源。作为优选，步骤1初始化模型参数和集合操作包括如下：步骤1-1、初始化时间参数curTime为救援开始时间0，即curTime＝0；步骤1-2、初始化分配方案集合Allocation为空集，即Allocation＝{}；步骤1-3、初始化救援任务集合TASK为当前所有救援任务；步骤1-4、初始化救援资源集合RES为当前所有救援资源。作为优选，，步骤1-3所述救援任务集合用TASK＝{task1,task2…,taskm}表示。救援任务taski可以用taski＝<id,dli>表示，其中id表示taski的编号；dli表示taski的截止时间，即在dli之后对taski的执行被视为无效。作为优选，步骤1-4所述救援资源集合用RES＝{res1,res2,…,resn}表示。救援资源resj可以用resj＝<id,Cj,Rj>表示，其中id表示resj的编号；Cj＝{cj,1,cj,2,…,cj,m}表示resj单独执行各个救援任务所花费的时间；其中cj,i表示resj单独执行taski所花费的时间；Rj＝{rj,1,rj,2,…,rj,m}表示resj单独执行各个救援任务的效果；其中rj,i表示resj执行taski的效果。作为优选，步骤2找出所有救援资源的所有组合分组的方法包括如下：步骤2-1、初始化救援资源组合分组集合RG为空集，即RG＝{}；步骤2-2、不断将救援资源集合RES中的救援资源与资源组合分组集合RG中的元素组合，直至RES中的所有救援资源都加入到RG中，迭代结束；作为优选，步骤2-2所述救援资源组合分组集合用RG＝{rg1,rg2,…,rga}表示，其中rgk表示第k个救援资源组合分组，可以用rgk＝{gk,1,gk,2,…,gk,q}表示，其中gk,p表示第k个救援资源组合分组中的第p个资源组，可以用gk,p＝{resk,p,1,resk,p,2,…,resk,p,s}表示，其中resk,p,l表示第k个资源分组中的第p个资源组中的第l个救援资源；作为优选，步骤2-2所述救援资源集合中的RG中的组合分组的方法是：首先，将RES中的救援资源resj作为一个单独的资源组分别加入到RG中已有的各个组合分组中。另外，将其作为一个独立的救援资源分别添加进RG中已有的各个组合分组的各个资源组中。作为优选，步骤3利用线性规划方法，计算当前阶段救援资源的最优组合分组和分配方案操作包括如下：步骤3-1、根据救援资源的组合分组集合RG，通过线性规划方法计算出RG中每一个救援资源组合分组rgk的分配方案Ak以及目标值objk；步骤3-2、从所有资源组合分组rgk的目标值objk中，找出目标值最大的分配方案Ak(即Max(objk))作为当前阶段的最优分配方案Abest，记录救援资源最优的组合分组rgk以及分配方案Abest；步骤3-3、计算最优分配方案Abest中各个救援任务的执行时间UTi，找出最长的执行时间(即Max(UTi))，并记录在UTmax中。作为优选，步骤3-1所述的分配方案Ak＝{ak,1,1,ak,1,2,…,ak,q,m}，其中ak,p,i表示是否分配资源组gk,p资源组去完成救援任务taski。ak,p,i＝1表示分配gk,p去完成taski，ak,p,i＝0表示不分配gk,p去完成taski；当ak,p,i＝1时，UTi表示gk,p执行taski的时间，计算方法为其中，c(k,p,l),i表示gk,p中第l个救援资源单独执行taski的时间，s表示gk,p中救援资源的数量；URi表示gk,p执行taski的效果，计算方法为其中r(k,p,l),i表示gk,p中第l个救援资源单独执行taski的效果。作为优选，步骤3-1所述的线性规划方法可以表示如下：curTime+UTi≤dli(4)其中，线性规划的目标函数(即式1)包括三个不同的规划目标：(1)表示效果优先目标；(2)表示效率优先目标；(3)表示执行时间最短目标。α(效果优先)、β(效率优先)和γ(执行时间最短)表示三个目标之间的比重值，α,β,γ∈[0,1]且α+β+γ＝1。η1表示效率优先平衡系数，其计算方法为η2表示执行时间平衡系数，其计算方法为而线性规划的限制条件包括，一个资源组只能执行一个救援任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、初始化模型参数和集合；步骤2、在救援资源集合中，找出所有救援资源的所有的组合分组；步骤3、利用线性规划方法，计算当前阶段救援资源的最优组合分组和分配方案；步骤4、更新模型参数和集合；步骤5、迭代步骤2‑4，直至救援任务集合为空，结束迭代。

【技术特征摘要】
1.一种基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、初始化模型参数和集合；步骤2、在救援资源集合中，找出所有救援资源的所有的组合分组；步骤3、利用线性规划方法，计算当前阶段救援资源的最优组合分组和分配方案；步骤4、更新模型参数和集合；步骤5、迭代步骤2-4，直至救援任务集合为空，结束迭代。2.如权利要求1所述的基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，其特征在于，步骤1初始化模型参数和集合操作包括如下：步骤1-1、初始化时间参数curTime为救援开始时间0，即curTime＝0；步骤1-2、初始化分配方案集合Allocation为空集，即Allocation＝{}；步骤1-3、初始化救援任务集合TASK为当前所有救援任务；步骤1-4、初始化救援资源集合RES为当前所有救援资源。3.如权利要求2所述的基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，其特征在于，步骤1-3所述救援任务集合用TASK＝{task1,task2…,taskm}表示，救援任务taski可以用taski＝<id,dli>表示，其中id表示taski的编号；dli表示taski的截止时间，即在dli之后对taski的执行被视为无效；步骤1-4所述救援资源集合用RES＝{res1,res2,…,resn}表示，救援资源resj可以用resj＝<id,Cj,Rj>表示，其中id表示resj的编号；Cj＝{cj,1,cj,2,…,cj,m}表示resj单独执行各个救援任务所花费的时间；其中cj,i表示resj单独执行taski所花费的时间；Rj＝{rj,1,rj,2,…,rj,m}表示resj单独执行各个救援任务的效果；其中rj,i表示resj执行taski的效果。4.如权利要求3所述的基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，其特征在于，步骤2找出所有救援资源的所有组合分组的方法包括如下：步骤2-1、初始化救援资源组合分组集合RG为空集，即RG＝{}；步骤2-2、不断将救援资源集合RES中的救援资源与资源组合分组集合RG中的元素组合，直至RES中的所有救援资源都加入到RG中，迭代结束。5.如权利要求4所述的基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，其特征在于，步骤2-2所述救援资源组合分组集合用RG＝{rg1,rg2,…,rga}表示，其中rgk表示第k个救援资源组合分组，可以用rgk＝{gk,1,gk,2,…,gk,q}表示，其中gk,p表示第k个救援资源组合分组中的第p个资源组，可以用gk,p＝{resk,p,1,resk,p,2,…,resk,p,s}表示，其中resk,p,l表示第k个资源分组中的第p个资源组中的第l个救援资源；步骤2-2所述救援资源集合中的RG中的组合分组的方法是：首先，将RES中的救援资源resj作为一个单独的资源组分别加入到RG中已有的各个组合分组中，另外，将其作为一个独立的救援资源分别添加进RG中已有的各个组合分组的各个资源组中。6.如权利要求5所述的基于线性规划的多目标多资源分配模型建立方法，其特征在于，步骤3利用线性规划方法，计算当...

【专利技术属性】
技术研发人员：王悦宸，苏醒，贾熹滨，郭黎敏，丁治明，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11