森林防火预警通讯设备的铺设方案确定方法技术

本公开实施例公开了一种森林防火预警通讯设备的铺设方案确定方法，所述方法包括：构建F冗余系统模型；F冗余系统模型为前提，确定优化目标区域的森林防火预警通讯设备的铺设方案的整数线性规划模型的预设约束条件以及优化目标；根据预设约束条件以及优化目标建立整数线性规划模型；整数线性规划模型为目标区域的监控系统对应的F冗余系统模型的实际目标值最大化的线性表示；基于目标区域的面积以及预警通讯设备的探测范围确定至少一个可行铺设方案中预警通讯设备的总行数和总列数；利用马尔可夫链嵌入法对整数线性规划模型进行求解，获得至少一个可行铺设方案的实际目标值；将实际目标值符合预期的可行铺设方案确定为目标区域的森林防火预警通讯设备的铺设方案。目标区域的森林防火预警通讯设备的铺设方案。目标区域的森林防火预警通讯设备的铺设方案。

【技术实现步骤摘要】
森林防火预警通讯设备的铺设方案确定方法


[0001]本公开涉及森林防火预警监测
，具体涉及一种森林防火预警通讯设备的铺设方案确定方法。

技术介绍

[0002]森林是天然的制氧厂、空气的净化器，是人类不可或缺的自然资源。森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，每年都有森林火灾的发生，每次都会造成重大的经济损失，甚至造成人员伤亡，而且还会造成当地一定的环境污染。因此，国家林业相关部门对森林防火监控系统越来越重视，投入大量的人力物力做好预防森林防火工作。其中，在森林中铺设适当数量的预警通讯设备以加强森林防火预警监测具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本公开实施例提供一种森林防火预警通讯设备的铺设方案确定方法。
[0004]第一方面，本公开实施例中提供了一种森林防火预警通讯设备的铺设方案确定方法，包括：
[0005]通过将待铺设预警通讯设备的目标区域看作m行n列的矩形网格，并在所述矩形网格顶点处铺设所述预警通讯设备的方式，构建线型(m,n)中取连续(k,r)型的F冗余系统模型；其中，m和n分别为所述矩形网格的总行数和总列数；k和r分别表示使得所述目标区域的监控系统整体失效时所述矩形网格中失效的连续k行r列预警通讯设备；
[0006]以所述线型(m,n)中取连续(k,r)型的F冗余系统模型为前提，确定优化所述目标区域的森林防火预警通讯设备的铺设方案的整数线性规划模型的预设约束条件以及优化目标；
[0007]根据所述预设约束条件以及所述优化目标建立整数线性规划模型；所述整数线性规划模型为所述目标区域的监控系统对应的线型(m,n)中取连续(k,r)型的F冗余系统模型的实际目标值最大化的线性表示；
[0008]基于所述目标区域的面积以及所述预警通讯设备的探测范围确定至少一个可行铺设方案中所述预警通讯设备的总行数和总列数；
[0009]利用马尔可夫链嵌入法对所述整数线性规划模型进行求解，获得所述至少一个可行铺设方案的实际目标值；将所述实际目标值符合预期的所述可行铺设方案确定为所述目标区域的森林防火预警通讯设备的铺设方案。
[0010]进一步地，所述整数线性规划模型中的决策变量为m和n；所述优化目标为所述目标区域的监控系统的预警可靠度。
[0011]进一步地，所述整数线性规划模型如下表示：
[0012][0013]其中：R为F冗余系统模型的实际约束值；
[0014]π为初始状态概率向量，表示目标区域的监控系统中所有预警通讯设备都正常工作；
[0015]A(t)为有限马尔可夫链的转移概率矩阵，即A(t)＝A1(t)...A
m
(t)；
[0016]u为向量，作用是将目标区域的监控系统中所有工作状态的概率进行求和；其中所有工作状态包括目标区域的监控系统正常工作时提供监测服务的预警通讯设备的状态；
[0017]f为铺设一个预警通讯设备的实际约束值；
[0018]C为在目标区域的监控系统中铺设预警通讯设备所要满足的预设约束值；
[0019]m,n为决策变量，表示预警通讯设备铺设方案中的总行数和总列数；
[0020]a为常数。
[0021]进一步地，基于所述目标区域的面积以及所述预警通讯设备的探测范围确定至少一个可行铺设方案中所述预警通讯设备的总行数和总列数，包括：
[0022]基于所述目标区域的面积以及所述预警通讯设备的探测范围确定多个备选铺设方案；
[0023]基于铺设一个所述预警通讯设备的实际约束值确定每个备选铺设方案对应的实际约束值；
[0024]将所述实际约束值符合所述预设约束条件的所述备选铺设方案确定为所述可行铺设方案。
[0025]进一步地，利用马尔可夫链嵌入法对所述整数线性规划模型进行求解，获得所述至少一个可行铺设方案的实际目标值，包括：
[0026]定义状态空间S＝S
W
∪S
F
上的有限马尔可夫链{Y(t),t＝1,...,n}；其中，S
W
为工作状态空间，其中Y(t)＝(i1,...,i
m
)∈S
W
是前t列预警通讯设备的一个工作状态，表示在第j行(j＝1,...,m)，第1,...,t
‑
i
j
‑
1个预警通讯设备连续失效的个数不超过r
‑
1个，若i
j
≤t∧r
‑
1，第t
‑
i
j
个预警通讯设备正常工作，且第t
‑
i
j
+1,...,t个预警通讯设备失效；失效状态空间S
F
＝{s
N
}中状态s
N
表示目标区域的监控系统中出现连续k行r列的预警通讯设备失效的总个数超过了kr
‑
1个；
[0027]对所述工作状态空间和所述失效状态空间中的任一状态进行编号；
[0028]将所有状态按编号由小到大的顺序重新排列后，确定所述有限马尔可夫链的转移概率矩阵，并计算所述转移概率矩阵中各个元素的值；
[0029]基于有限马尔可夫链嵌入法对所述整数线性规划模型进行求解，获得所述可行铺设方案的实际目标值。
[0030]第二方面，本公开实施例中提供了一种森林防火预警通讯设备的铺设方案确定装置，包括：
[0031]构建模块，被配置为通过将待铺设预警通讯设备的目标区域看作m行n列的矩形网格，并在所述矩形网格顶点处铺设所述预警通讯设备的方式，构建线型(m,n)中取连续(k,
r)型的F冗余系统模型；其中，m和n分别为所述矩形网格的总行数和总列数；k和r分别表示使得所述目标区域的监控系统整体失效时所述矩形网格中失效的连续k行r列预警通讯设备；
[0032]第一确定模块，被配置为以所述线型(m,n)中取连续(k,r)型的F冗余系统模型为前提，确定优化所述目标区域的森林防火预警通讯设备的铺设方案的整数线性规划模型的预设约束条件以及优化目标；
[0033]建立模块，被配置为根据所述预设约束条件以及所述优化目标建立整数线性规划模型；所述整数线性规划模型为所述目标区域的监控系统对应的线型(m,n)中取连续(k,r)型的F冗余系统模型的实际目标值最大化的线性表示；
[0034]第二确定模块，被配置为基于所述目标区域的面积以及所述预警通讯设备的探测范围确定至少一个可行铺设方案中所述预警通讯设备的总行数和总列数；
[0035]求解模块，被配置为利用马尔可夫链嵌入法对所述整数线性规划模型进行求解，获得所述至少一个可行铺设方案的实际目标值；将所述实际目标值符合预期的所述可行铺设方案确定为所述目标区域的森林防火预警通讯设备的铺设方案。
[0036]进一步地，所述求解模块，包括：
[0037]定义子模块，被配置为定义状态空间S＝S
W
∪S
F
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种森林防火预警通讯设备的铺设方案确定方法，其中，包括：通过将待铺设预警通讯设备的目标区域看作m行n列的矩形网格，并在所述矩形网格顶点处铺设所述预警通讯设备的方式，构建线型(m,n)中取连续(k,r)型的F冗余系统模型；其中，m和n分别为所述矩形网格的总行数和总列数；k和r分别表示使得所述目标区域的监控系统整体失效时所述矩形网格中失效的连续k行r列预警通讯设备；以所述线型(m,n)中取连续(k,r)型的F冗余系统模型为前提，确定优化所述目标区域的森林防火预警通讯设备的铺设方案的整数线性规划模型的预设约束条件以及优化目标；根据所述预设约束条件以及所述优化目标建立整数线性规划模型；所述整数线性规划模型为所述目标区域的监控系统对应的线型(m,n)中取连续(k,r)型的F冗余系统模型的实际目标值最大化的线性表示；基于所述目标区域的面积以及所述预警通讯设备的探测范围确定至少一个可行铺设方案中所述预警通讯设备的总行数和总列数；利用马尔可夫链嵌入法对所述整数线性规划模型进行求解，获得所述至少一个可行铺设方案的实际目标值；将所述实际目标值符合预期的所述可行铺设方案确定为所述目标区域内的森林防火预警通讯设备的铺设方案。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述整数线性规划模型中的决策变量为m和n；所述优化目标为所述目标区域的监控系统的预警可靠度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述整数线性规划模型如下表示：其中：R为F冗余系统模型的实际约束值；π为初始状态概率向量，表示目标区域的监控系统中所有预警通讯设备都正常工作；A(t)为有限马尔可夫链的转移概率矩阵，即A(t)＝A1(t)
…
A
m
(t)；u为向量，作用是将目标区域的监控系统中所有工作状态的概率进行求和；其中所有工作状态包括目标区域的监控系统正常工作时提供监测服务的预警通讯设备的状态；f为铺设一个预警通讯设备的实际约束值；C为在目标区域的监控系统中铺设预警通讯设备所要满足的预设约束值；m,n为决策变量，表示预警通讯设备铺设方案中的总行数和总列数；a为常数。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其中，基于所述目标区域的面积以及所述预警通讯设备的探测范围确定至少一个可行铺设方案中所述烟感探测器的总行数和总列数，包括：基于所述目标区域的面积以及所述预警通讯设备的探测范围确定多个备选铺设方案；基于铺设一个所述预警通讯设备的实际约束值确定每个备选铺设方案对应的实际约束值；将所述实际约束值符合所述预设约束条件的所述备选铺设方案确定为所述可行铺设
方案。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其中，利用马尔可夫链嵌入法对所述整数线性规划模型进行求解，获得所述至少一个可行铺设方案的实际目标值，包括：定义状态空间S＝S
W
∪S
F
上的有限马尔可夫链{Y(t),t＝1,...,n}；其中，S
W
为工作状态空间，其中Y(t)＝(i1,...,i
m
)∈S
W
是前t列预警通讯设备的一个工作状态，表示在第j行(j＝1,...,m)，第1,...,t
‑
i
j
‑
1个预警通讯设备连续失效的个数不超过r
‑
1个，第t
‑
i
j
个预警通讯设备正常工作，且第t
‑
i
j
+1,...,t个预警通讯设备失效；失效状态空间S
F
＝{s
N
}中状态s
N
表示目标区域的监控系统中出现连续k行r列的预警通讯设备失效的总个数超过了kr
‑
1个；其中，i
j<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李想，路靖雯，易鹤，胡松涛，任爽，马红光，
申请(专利权)人：北京人人平安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：