智能辅助决策系统

关键词： 运行 智能 调度 电网

智能辅助决策系统（精选十篇）

智能辅助决策系统 篇1

随着电网规模的不断扩大,对电网安全运行及供电可靠性的要求也越来越高。目前各级调度中心普遍配备了能量管理系统(EMS)用于电网运行的监视和控制,但整个调度运行模式还处于“人工分析型”的阶段,缺乏智能分析手段。系统的安全稳定运行严重依赖调度人员,特别是在事故紧急情况下,面对海量数据时的实时决策非常困难,使得调度运行人员不堪重负,迫切需要建设一套能为调度员处理紧急事故提供辅助决策帮助的系统[1,2,3]。

本文从智能告警、故障诊断和故障恢复3个方面介绍了地区电网智能调度辅助决策系统。它对拓展现有调度自动化系统的功能,提高智能化水平,实现故障情况下的电网智能报警及供电恢复,具有重要意义和实用价值。

1 系统体系结构

在电网正常状态下,智能报警模块实时跟踪电网的运行状态,自动进行扫描,通过信息分类过滤误遥信,并结合专家系统给出一般事件的处理结果。同时,报告系统出现的异常元件,找出电网中存在的各类安全隐患,提出预警,便于调度员提前采取预防性对策,从而避免后续连锁故障的发生。

在电网故障情况下,故障诊断系统利用一次、二次、静态、动态的各类信息实时、快速地进行智能分析,定位故障设备,并以告警的形式提示给调度运行人员,同时将故障诊断的结论信息输出至故障恢复系统。故障恢复系统借助拓扑搜索,给出快速恢复供电的辅助策略方案,以最有效的方法减小事故影响,尽快恢复供电,把电网调节到安全正常状态,避免事故进一步扩大[4]。系统体系结构如图1所示。

2 智能化报警

目前EMS普遍存在的一个问题是,电网运行监视的告警信息是通过事件顺序记录(SOE)方式采集及显示在调度端,未作任何的分析或判断处理。事故情况下各种信号动作频繁、真假难辨,难以抓住重点且很容易遗漏重要告警信号,从而影响事故的正确处理。

智能告警对实时信号按信息分类进行预处理,结合告警压缩和信号过滤技术区分误告警,同时利用专家告警知识库实现同一事件信号的关联,为调度员提供告警处理建议,帮助调度员减轻告警处理的压力。

2.1 告警信息分类

采用统一的信息描述格式接收和汇总电网实时监控与预警类应用的各类告警信号,并根据各自的特征对大量的告警信息进行合理分类。针对大部分告警信息的提示性质,把全部告警信号根据重要等级程度划分为多个种类,每种等级的显示作为单独的告警页面互不交叉,实现了告警信息的分流。告警信息有以下几种分类方法。

1)根据告警类型、告警状态进行统一分类。

2)遥信信号、二次遥信信号、遥测信号根据需要进行自定义告警分类。

3)根据告警规则库中的定义进行告警分类。

2.2 误告警处理

电网监控系统往往会因为站端信号的抖动或误发造成同一动作信号的频繁发送,导致告警窗短时间内显示大量无用的告警信息,这些抖动告警占据了有限的屏幕资源,并牵制了监控人员的大量时间和注意力,需要通过技术手段在主站系统上对上述无效告警信息进行处理。本系统采用了对无效告警信息的滤除和重复告警信息的压缩技术来实现对运行监控系统中出现的无用告警信息的处理。系统能够识别电网各种运行状态下的抖动告警信息,主要包括:遥测越限抖动告警信息、保护动作复归信息频繁抖动、设备停电检修调试误发的信号。

针对遥信误发采用压缩技术,即经预先定义的某个类型信息(如事故类/二次遥信类信息)在一个时间周期(该周期可自定义,一般取24h)内重复出现超过门槛值(门槛值可设,一般定义为20条)时,系统自动删除前面多条重复信息,只保留后一条信息,同时在该条信息的后面出现一个累计数提示。

误告警处理解决了长期困扰调度系统的站端信号抖动问题,但为减轻主站端的通信压力,长远来看在变电站内部处理解决该问题更为合理。

2.3 告警信息显示

监控中心将信号显示按间隔划分。可由用户定义间隔,将同一间隔的多个信号按时序归为一个事件,对该事件内的多个信号进行逻辑推理,判断故障,并提供简要的处理方案。

告警信息通过告警窗口分页显示,包括:实时信息、未复归告警信息、事故信息、故障信息、越限信息、操作信息、告知信息、保护信号等,每个页面可由用户根据需要激活或关闭。这样,监控值班员真正需要关心的仅仅是事故信息和未复归告警信息,监控工作量大量减少。

3 故障诊断

故障诊断的实用化需要从信息源和算法2个方面考虑。以往由于设施和技术的原因,信息来源有限,或局限于单一的调度端或变电站的某一系统,在算法上往往采用单一模式,实用化程度不高。为提高故障诊断实用性,首先建立分层诊断模型,对可利用的各类信息进行分类分层处理,统一信息描述模型实现了各类系统间信息的互通,引入故障可信度指标和多模式诊断推理以提高软件的适应性和鲁棒性[5]。

3.1 分层诊断模型

结合当前电网现状,调度自动化系统接收到的现场信息按时间优先级及适应性可划分为3类:第1类为在数据采集与监控(SCADA)系统中能保证快速获取的开关遥信信息;第2类为开关SOE信息;第3类为保护动作信息。系统按以上3类信息分层判断并综合比较,给出最终诊断结果,从而避免了在复杂故障情况下,单纯利用SCADA设备量测及开关量信息不能准确确定故障元件的缺点,综合利用多源信息进行分层诊断处理。

3.2 统一信息描述模型

由于故障诊断所需的保护及断路器数据源分别来自于SCADA系统和故障信息管理系统,两者对于模型信息均有各自的描述方式,因此必须对保护的各种功能及断路器的命名进行统一的描述和定义,以满足故障诊断功能的需求。

系统对基于SCADA系统的保护信息和基于故障信息管理系统的保护信息进行建模和扩展,构建了统一的信息模型,较好地解决了电力系统因设备异构造成的“信息孤岛”问题。

统一信息模型形成后,故障诊断系统通过消息总线服务接口规范(MSG_BUS)调用基于统一信息模型的综合故障数据,并启动故障诊断程序,进行实时、在线故障定位诊断,从根本上解决了故障诊断系统的信息完备和模型统一的问题,实现了信息的互通、互换、互操作。

3.3 故障可信度描述

可信度反映了设备发生故障的可能性,系统建立了一套完善的可信度描述指标体系,通过对故障发生的可能性进行一定的量化处理,对故障诊断结果的可信度进行自动统计与计算,同时避免了因信息遗漏等原因造成的误判对调度人员的干扰。

系统可事先定义好各个数据源的权重指标值(各权重指标值之和等于100),然后将通过预处理分析出的可疑故障设备集和变权重分析相结合,最终得出关于该可疑故障设备的综合权重值,即对各单一数据源进行诊断分析,再结合各自的可信度指标,综合各数据源的分析结果,得出设备发生故障的可信度指标值。指标值越接近100,说明故障诊断结果的可信度越高。权重指标可根据历史结果自适应调整。

由于不同地区调度系统的建设差异较大,信号质量及系统维护差异较大,单一数据源的诊断结果必然导致可用性不高。通过引入可信度指标,既提高了故障诊断精度,也使软件的适用性进一步增加,为故障诊断的实用化奠定了基础。

3.4 多模式诊断推理

电网故障诊断是一个复杂的综合性问题,涉及到电网运行专业知识、信息源的不确定性,以及静态关联和动态过程的描述等多个环节,单一方法无法解决所有问题。综合利用各种诊断方法的同时不断扩充引入新技术的多模式诊断推理是故障诊断实用化的必然发展方向。

在本系统中,故障分析模块利用启发式搜索和多代理技术实现故障设备的判断和定位。首先,系统分别根据某一类信息(如开关变位)启动分析,利用拓扑搜索圈定设备范围集,结合该类信息的可信度权重指标,得出分类故障诊断结果;然后对各类诊断结果进行类比补充,即利用全局信息综合考虑,得到诊断结果的最优解。

需要指出的是,随着智能电网建设的不断深入,智能电网调度技术支持系统的一体化平台能很好地解决信息统一建模和综合利用问题,为故障诊断的实用化提供更强大的支撑。

4 故障恢复

故障恢复模块结合SCADA系统当前断面,给出事故后的电网分析和事故诊断报告,包括停电厂站及损失负荷信息,同时进行故障后的N-1扫描,给出电网薄弱环节预警。结合110kV及以下地区电网的辐射状运行方式,利用快速拓扑算法,查找可供恢复利用的联络开关,及时调整系统运行方式,提供调度员失电区紧急恢复供电的辅助决策方案[6]。

4.1 基本原理

高压配电网通常的运行方式是网状结构开环运行,因此,如果从220kV变压器高压侧向低压侧方向延伸,可将高压配电网划分为若干个独立的分区,分区内的设备在电气上相互连接,分区的边界是一些处于分闸状态的开关和刀闸。当发生故障时,故障的定位、隔离都限定在某一分区的内部,与其他分区无关,但在故障恢复时则与故障分区及其周围分区的内部无关,而与它们的边界及分隔区的设备有关。

首先定义变电站110kV的联络开关为电源起始点,并且用不同的颜色来区分,然后将网络中的线路和变压器支路看做是通路,开关刀闸看做是关卡,从起始点开始着色。在搜索过程中,变电站220kV高压侧开关不允许着色以防止串色,并终止该路径的染色功能。最终网络将被划分为多个不同颜色的色块,并以数字进行标识区分,划分为不同的电源区和失电区。各区域的边界由一些状态处于分位的开关组成,即着色终止的位置。在标识完系统之后,停电区域事故恢复方法就变为从故障区寻找电源区的过程,搜索方法采用类似于雷达的反射波原理,即从停电区域的边界开关的对端节点出发,加上一个幅值不等的脉冲信号,采用广度优先的方法分层广播出去。当遇到电源区域的边界时发反射波信号,发射点通过分析所有相对应的反射波信号可以获得相邻的各个电源点及其相关路径信息。

4.2 网络建模和局部拓扑搜索

任何算法都离不开网络模型的建立。在充分利用EMS模型的基础上,结合拓扑搜索的需要,采用基于广义点和线网络模型结构,将无阻抗设备(开关、刀闸、母线等)收缩为一个广义上的点(NDZONE),而线路、变压器及串联型的电容电抗器则归并为广义线(BRANCH),网络连接关系描述为点和线之间的关系,在广义点和线之间设计了一组数据关系指针,可以方便实现由点找线及由线找点的过程。采用该模型后,拓扑搜索可以局限在某一个广义点的内部,因而大大提高了搜索效率。

4.3 基于广播原理的恢复路径搜索

在搜索潜在的供电电源时,首先在失电区的边界开关对端(图2中开关B的右侧节点)加一设定高度的脉冲信号,结合局部拓扑和广度优先搜索技术进行该脉冲信号的广播发送,记录下所有被广播信号感染的相关开关、刀闸等设备,以及它们接收到广播信号时的感知方向(从左到右或从右到左),当广播信号触及到电源着色区域的边界设备时,该支路方向上的广播信号停止传播,同时记录下反射点的位置。等到发射点的信号传播完毕之后开始反射点信号的传播,原理与发射点信号传播相同。所有在正反2次信号广播过程中感知方向不相同的设备皆为操作路径中的关联设备(如图2中的开关B,C,D,E),而感知方向相同的设备则是非路径设备(如图2中的开关H,I,F,G),操作路径中关联设备的反射点信号的传播顺序则与其对应的实际现场操作顺序相一致。

由于实际的高压配电网结构通常为辐射状,一般情况下只需要发射点的一次信号传播就可以实现电源点的查找和操作路径的生成,而无需反射点信号的反向传播过程。具体实现是采用类似变频的方法,即在广播信号经过开关的某一侧时,其对端脉冲信号的幅度在原有基础上加上该开关在实时数据库中的下标位置,信号传播结束之后,从反射点开始解析信号中的开关信息就可以获得该反射点所代表的电源区域到失电区域的操作路径。另外,为加快操作路径的生成,可事先将被广播信号感知的开关设备记录下来,以减少重复性的搜索过程。

4.4 转供电源搜索及恢复方案生成

当被转供区域的负荷存在多个潜在的供电电源时,除了被转供区域的负荷分别由各个供电电源点转供的单电源方案外,还有多个供电电源点共同分割被转供区域负荷的多电源方案。这在单电源方案不能满足要求以及出于平衡负载的目的时显得尤为重要。在图3的示例中,用双电源来分割被转供区域的负荷。

多电源同时分割被转供区域负荷的原则如下。

1)被转供区域负荷不失电原则。

2)多电源之间各自的辐射状运行(非合环运行)原则。图3中,发生故障时,开关A跳闸,潜在的供电电源1和供电电源2分割停电区负荷时,首先利用反射原理找出两者之间的关联路径:开关H,B,E,G,I。则其所有的分割方案为轮流分开关联路径上的开关:(合开关J和M,分开关H)、(合开关J和M,分开关B)、(合开关J和M,分开关E)、(合开关J和M,分开关G)、(合开关J和M,分开关I)。

双电源以上的分割方案通常是将它们分解为双电源排列组合,由于实际的多电源很少超过4个,而且双电源以上方案以无解为绝对多数,因此,实际分解后的恢复方案并不多,在处理时效上也很快。

5 现场测试及应用

该软件已在多个大型地调投入运行。以南方某地调为例,智能告警模块对系统15万个遥信信号进行了分类,总结归纳出90种,基本覆盖整个电网需要重点关注的事故及异常告警信号,具有普遍意义。

故障诊断模块在试运行期间实际捕捉故障10余次,但大部分为110kV和10kV线路出现故障,并未发生大面积严重事故。该软件对整个电网所有220kV变电站全站停电事故进行了模拟测试,总结出调度人员事故处理案例。以220kV中航站主变故障导致全站失压为例,故障前电网运行状态如图4所示。

通过前置模拟器模拟中航站1号和2号主变三侧开关遥信变位及对应的开关SOE信号,以及1号和2号主变瓦斯保护动作信号。故障诊断模块接收该模拟信息,在将1号和2号主变故障诊断结果提供给调度员的同时启动故障恢复模块。系统结合在线拓扑和潮流校验得到如下恢复方案。

1)将中田甲线和中田乙线转为冷备用。

2)将滨厦线由热备用转运行,通过滨河站转供岗厦站和田面站负荷。

3)将中上线转为冷备用。

4)将梅上甲线和梅上乙线由热备用转运行,通过梅林站转供上步站和八卦岭站负荷。

5)将通岭线由热备用转运行,通过清水河站转供通心岭站和华强站负荷。

参考文献

[1]孙宏斌,胡江溢,刘映尚,等.调度控制中心功能的发展[J].电力系统自动化,2004,28(15):1-6.SUN Hongbin,HU Jiangyi,LIU Yingshang,et al.Evolutionof the power dispatching control center[J].Automation ofElectric Power Systems,2004,28(15):1-6.

[2]姚建国,杨胜春,高宗和,等.电网调度自动化系统发展趋势展望[J].电力系统自动化,2007,31(13):7-11.YAO Jianguo,YANG Shengchun,GAO Zonghe,et al.Development trend prospects of power dispatching automationsystem[J].Automation of Electric Power Systems,2007,31(13):7-11.

[3]姚建国,严胜,杨胜春,等.中国特色智能调度的实践与展望[J].电力系统自动化,2009,33(17):16-20.YAO Jianguo,YAN Sheng,YANG Shengchun,et al.Practiceand prospects of intelligent dispatch with Chinese characteristics[J].Automation of Electric Power Systems,2009,33(17):16-20.

[4]梁俊晖,廖志伟,黄志元,等.广东电网事故处理智能辅助决策专家系统开发[J].南方电网技术,2008,2(6):26-30.LIANG Junhui,LIAO Zhiwei,HUANG Zhiyuan,et al.Thedevelopment of intelligent assistant-decision expert system foraccident treatment in Guangdong power system[J].SouthernPower System Technology,2008,2(6):26-30.

[5]郭创新,朱传柏,曹一家,等.电力系统故障诊断的研究现状及发展趋势[J].电力系统自动化,2006,30(8):98-103.GUO Chuangxin,ZHU Chuanbai,CAO Yijia,et al.State ofarts of fault diagnosis of power systems[J].Automation ofElectric Power Systems,2006,30(8):98-103.

军用飞行程序管理辅助决策系统研究 篇2

为解决军用飞机飞行程序管理问题,运用电子地图技术、数据库技术和遗传算法等相关优化方法,建立了军用飞行程序管理辅助决策系统的基本框架.首先描述了该系统的`主要功能,讨论了系统数据库的数据类型和模型库的运行模块,指出通过航迹标称模型、保护区自动生成模型、障碍物提取模型、障碍物威胁程度评估模型、飞行冲突避让模型、飞机进场离场排序模型等对军机飞行程序进行合理管理,最后在对系统结构与功能充分阐释的基础上,分析了该系统为指挥员提供辅助决策的流程.

作 者：夏璐 高虹霓 刘贺普 XIA Lu GAO Hongni LIU Hepu 作者单位：夏璐,高虹霓,XIA Lu,GAO Hongni(空军工程大学导弹学院,陕西三原,713800)

刘贺普,LIU Hepu(空军装备研究院通信所,北京,100085)

智能辅助决策系统 篇3

【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

作者简介

智能辅助决策系统 篇4

电力系统规划是电力系统建设中一项重要且复杂的前期工作,规划质量直接影响电网投资效益及电网运行安全[1]。目前,中国电网建设正朝坚强智能电网方向前进[2],这对电网规划提出了更高要求。

迄今为止,电网规划方面的研究多集中于探讨数学模型,规划问题传统上可归结为一定约束条件下的优化问题,如考虑电网脆弱性[3]、发电备用容量[4]、安全稳定性[5]等约束条件的优化问题。由于电网规划需要协调多种关系,可能呈现多目标优化的特点[3],因此,其模型属于高维、非线性的混合整数规划范畴,可应用各类进化优化算法[6]。

新时期电网规划工作面临以下主要问题:(1)电源电网规划协调问题[7],需要研究如何从整体上把握和协调电源规划和电网规划,确保电网建设和电源建设的协调同步发展;(2)差异化电网规划问题[8],需要在电网规划中有重点地提高针对特大灾害的电网抗灾能力;(3)电网规划方案评估指标体系不完善问题[9,10],电网规划必须关注电网的可靠性与安全性,而电力市场环境下更多关注方案的经济性,智能电网的发展要求评估规划方案的环保特性等;(4)电网规划信息化、智能化支持严重不足问题,目前电网规划缺乏统一的数据平台支持[11],数据收集耗时较长。地理信息系统(GIS)[12,13]等可视化技术应用有限。电网规划与电网仿真之间数据无自动交互,除城市配电网规划外,缺乏对电网规划智能辅助决策的技术支持[12,13,14]。

鉴于以上几个方面,本文设计并实现了一种新的电网规划智能辅助决策系统,将计算机技术、GIS技术、电力规划领域的最新研究成果引入电网规划,提供涵盖规划全过程的决策支持。该软件系统已在湖北电网规划部门得到实际应用。

1 系统体系结构

电网规划智能辅助决策系统采用C/S与B/S混合架构,分为5个层次:数据层、分析层、应用层、评价层和决策层,如图1所示。

1)数据层:

采用Oracle数据库,完成与能量管理系统(EMS),GIS和电力系统分析综合程序(PSASP)等系统和程序接口,形成规划数据平台。

2)分析层:

完成对数据深入挖掘和分析,提取电网规划关键信息。

3)应用层:

辅助完成基本型和差异化电网规划方案设计。

4)评价层:

对电网规划方案进行安全、可靠、经济和环保的全面与综合评价。

5)决策层:

根据评估指标选择电网规划方案。

2 系统主要特色

本文提出的系统具有先进性和智能化的特点,主要表现在以下几个方面。

2.1 完备的电网规划平台

该系统整合了电力系统计算分析软件、GIS、中长期负荷预测等核心功能,采用以业务流程为导向的集成化设计理念,提供基于平台设计的规划决策业务解决方案,可实现数据集成管理与网络化科学计算高度一体化,为电力系统规划提供强大、灵活的决策支持平台。

2.2 基于GIS可视化电气计算

GIS是计算机图形学、计算机地图制图、测量与遥感、数字图像处理和数据库管理技术相结合的产物。电力GIS可方便地对电力系统厂(站)与线路等空间要素进行浏览、查询、统计、分析,可建立其与作为非空间要素的设备之间的关联关系,并通过高效的数据库实施管理[12,13]。

该系统在电力GIS基础上进行电网拓扑重构及模型初始化,建立与PSASP[15]的数据接口,实现可视化电气计算,可在地理信息图上直观呈现电网接线关系及潮流结果等。GIS显示大区负荷密度及抗灾型规划结果如附录A图A1—图A2所示。

2.3 基于调度模拟的电源电网规划方案协调评估

针对以往电网规划方案评估存在的典型方式下评估不细致、计算出的评估指标不全面、难以进行电源电网协调评估等局限性,引入适应多种发电模式下基于调度模拟的电源电网规划方案协调评估技术,从而具有以下优势:(1)既考虑电网规划方案又考虑电源规划方案;(2)对未来年份发电情况根据实际调度工作进行模拟,形成评估年份逐日的运行方式;(3)根据模拟得到的运行方式,计算不同规划方案下的断面潮流、系统备用率、电网失负荷概率等可靠性指标和运行费用等经济指标,以及电网运行的环保性指标。

该系统利用基于调度模拟的协调评估技术,对不同规划方案进行了深入细致的计算,得到多角度评估计算结果,减少了对经验的依赖,提高了电网规划工作的科学性。

2.4 电网适应性智能化评估

进行电网规划工作首先要分析现状电网能否满足电力输送的要求,电网中是否存在阻塞,以便在规划设计中改善电网结构[16]。

电网适应性智能化评估是在一定负荷需求和电源装机容量基础上,根据经济性原则对机组出力寻优,进而评估输电网输送能力,以确定输电网的发展与负荷需求增长、电源装机容量增长速度是否相适应,是否存在由输电网络原因导致的系统运行不经济情况。

2.5 差异化电网规划中关键路线识别技术

由于资金有限,难以在短期实现提高全部电网设计等级以抗击特大型灾害,因此,需要首先考虑保证重要电源和重要负荷点之间的电网连通,即寻找电网的关键路线。该系统运用图论等相关技术建立模型并求解,找到保证刚性电源、负荷连通且投资最小的骨架电网。

2.6 规划项目的投资优先级决策技术

不同规划项目对电网可靠性、经济性等的影响不同。当电网建设资金受约束时[17],如何确定项目投资建设顺序是电网企业综合计划工作面临的重要问题。该系统引入电网规划项目投资优先级决策技术建立了科学的决策模型,充分考虑项目的投资成本和安全效益,从而实现有限资金条件下的项目投资排序。

3 系统主要应用模型及评估体系

该系统运用大量的理论研究成果,为应用、评价和决策层功能提供技术支撑,其运用的成果主要包括电力电量预测模型、电源电网协调评估模型、电网适应性智能评估模型、差异化规划模型以及投资优先级决策模型等。

3.1 电力电量预测模型库

该系统提供包括指数模型、动平均模型、灰色预测模型以及综合预测模型等50余种模型的预测模型库,可对年或月最大负荷、电量以及典型日负荷曲线进行预测,提供可信度指标以帮助用户进行模型筛选,形成预测精度较高的综合预测结果。

3.2 电源电网协调评估模型

该模型由发电机组检修优化安排、多日运行协调、日运行优化模拟等部分组成[18]。其中日运行模拟计算模型为核心,由4个部分组成:(1)非优化运行机组模拟计算;(2)水电、抽水蓄能机组调峰优化;(3)机组组合;(4)电源电网一体化模拟计算。日运行模拟计算的基本流程如图2所示。

模型中考虑了系统平衡、电网约束、机组开停机、调峰等复杂约束,可简要描述为:

式中:fit为机组i在时段t的发电成本;Si为机组i的启动成本;uit为机组i在时段t的运行状态参数,1表示运行,0表示停机;pit为机组i在时段t的出力;Ljt为负荷j在时段t的负荷量;pimax为机组i的最大出力;Rt为时段t系统备用要求;plinek为线路k上流过的潮流;xkl为第k根输电线路第l条母线的线性传输因子;pinj,busl为母线l上的注入功率;pkmax为输电线路k的最大传输容量;rdi为机组i最大减出力速率;rri为机组i最大增出力速率;Δt为时间间隔;m,n,T,N分别为负荷数、机组数、时段数、节点数。

3.3 电网适应性智能化评估模型

电网适应性智能化评估模型的原理是在现状电网基础上,考虑线路输送极限和不考虑线路输送极限2种情况下,分别计算发电机组出力和网络潮流。比较2种情况下线路潮流的变化比率,潮流变化比率大的线路投资效益较高。

适应性评估模型包括火电机组出力优化和潮流评估模型。火电机组出力优化采用机组逐台投入的方式,优先确定运行费用最经济的机组出力状况,直到负荷全部满足或无待发机组为止。分别计算是否考虑网络约束的2种方式下机组出力情况,利用式(2)可计算出向量θ,再利用式(3)计算出各支路潮流:

式中:P为节点注入功率向量;B为节点导纳矩阵的虚部;θ为节点电压相角向量;Pij为线路(i,j)的潮流;θi和θj分别为节点i,j的电压相角;xij为线路(i,j)的阻抗。

对于输电线路(i,j),在考虑网络约束,即输电线路输送容量下,线路潮流记为Pij,不考虑网络约束下记为Pij′。对比2种潮流的变化比率r,变化比率较大的输电线路投资效益高,r按式(4)进行计算:

3.4 差异化规划模型

通过确定灾害场景、线路投资费用和保证电源及负荷节点,可将差异化电网规划问题转化为寻找连通所有保证出力节点与刚性负荷节点间最小投资路径问题,优化的目标函数如式(5)所示。约束条件包括所有保证出力节点与刚性负荷节点间为连通网络以及线路潮流不越限等,求解模型即可得到关键路线。本系统借鉴文献[8]的思路,利用图论算法对关键路线进行求解,方法贴合实际,计算效率较高,1min内可完成1次计算。

式中:n为待选线路总条数;Xi为输电线路i的决策变量,1表示投建该条线路,0表示不投建该条线路;Ci为第i条线路的投资成本。

3.5 投资优先级决策模型

与文献[17]不同,投资优先级决策模型的基本思路是在已有规划基础上,选择典型场景,对规划项目进行N-1故障扫描,分析故障后系统是否存在解列、过负荷情况,计算各项目N-1故障情况下对全系统的影响程度,影响程度越大的项目投资优先级越高。根据对全系统影响程度指标的排序确定项目投资优先级顺序,为管理人员提供智能决策参考。

3.6 全方位、多维度电网规划方案评估体系

在系统建设过程中,将对反映规划方案本质特性的多个指标进行科学分类及组合,设计并建立了包括环保分析、可靠性分析、备用分析、线路潮流与利用率分析、电量分析、电源分析、负荷分析、投资效益分析[9]等大量数据主题在内的电力规划评估指标体系,如将环保指标纳入电网规划评价指标体系,体现了低碳电力的发展要求。

系统进一步通过先进的模拟技术实现指标内涵的深度再加工,全面提升指标体系的信息含量与价值。同时,还将其融入计算结果分析与分析决策等功能模块中,从不同的时间维度与分析维度实现对规划方案全方位、多维度的分析与评估。电网规划评估指标体系如图3所示。

4 系统功能设计

根据业务流程的需要,可从系统功能设计的角度将电网规划智能辅助决策系统分为12个功能模块,如图4所示。包含关键子功能项的功能模块如附录A图A3所示。

规划决策系统覆盖电网主网规划工作的全过程,可在系统中完成电源规划和电网规划,同时具有对电网的适应性、规划方案的可行性进行评估决策的功能。可进行投资优先级决策、电网抗灾规划、可视化电气计算以及电网规划项目管理等,是面向电网规划人员和电网规划管理者的电网规划智能辅助决策系统。其主要功能如下。

1)基础信息:

该系统可对电网中线路、主变压器、机组等设备,以及电量、负荷、经济等电网规划信息数据进行导入、查询和维护。

2)电网现状分析:

该系统通过与GIS结合,可视化展示电网负荷密度、容载比、负载率等指标,同时提供电网适应性评估功能。

3)电力市场分析:

运用数据挖掘技术,分别对电量、负荷、国民经济等方面进行多角度、多层面、多指标的分析,帮助用户全面了解电力市场状况。

4)电力市场预测:

该模块以完备的预测方法库为基础,提供对电力电量多时间维度的预测方法,并可选择快速、高级和批量等预测方式,对多级电网预测结果进行平衡协调。

5)电源规划:

实现对指定年份的电力电量平衡计算,充分考虑水电特性,逐月进行平衡计算,以确定系统中电源是否满足负荷需求。该模块中月电力电量预测结果来自电力市场预测模块,有效提高了工作效率。

6)电网规划:

该模块可直接获取电力电量预测结果和电源规划装机容量结果,分电压等级进行变电容量需求测算以及变电站布点决策,并根据GIS上发电厂、变电站和输电线路分布情况进行输变电网络规划,实现不同规划方案的分别管理。

7)调度模拟:

该模块可实现有无电源规划方案、多种电源规划方案、多种电网接线方案在指定规划年份内的调度模拟,可得到模拟计算期内系统检修计划、机组出力、电力平衡情况、可靠性指标、经济指标以及环保性指标等计算结果。可实现不同电源规划方案、电网规划方案和负荷方案的多种组合;可对电源设置多种发电模式;可实现不同方案间的比较以及同一电源(电网)规划方案对不同负荷水平的敏感性校核。

8)电网辅助决策:

利用系统环保、安全、经济和可靠性评估指标体系结果,可对有无项目方案及不同规划方案进行指定指标的对比,并根据指标值优劣进行电网规划方案决策。在选定规划方案后,如发生建设资金受限情况,可利用项目优先级决策功能对系统作N-1开断模拟,得到无项目时全系统的越限评价指标,由此对规划方案中各项目进行重要性排序,再根据允许资金量优先选择排在前面的项目。

9)差异化规划:

首先设置抗灾标准和抗灾场景设计参数,选择必保电源点与负荷点,再进行差异化规划模拟计算,找到满足抗灾需求、电网连通性要求且投资最小的电网关键线路集,在GIS地理接线图上显示该骨干网架,并将其作为差异化规划的基础。

10)可视化电气计算:

该系统可在辅助决策应用功能、PSASP与电力GIS之间实现数据交互,将PSASP计算出的潮流等电气计算结果展示在GIS页面内,实现可视化电气计算。

11)项目管理:

对规划年份拟新建的电网项目在规划、可研设计、报批、前期准备等阶段进行全过程追踪管理,监控项目进度,必要时对项目进行调整以保证电网建设的协调性。

5 结语

电网规划工作的复杂性决定了规划决策支持系统的建设难度。本文介绍的电网规划智能决策支持系统建成了覆盖整个规划流程的一体化数据库,具有规划结果可视化、决策智能化的特征,可对电网规划工作提供辅助决策支持。

系统将调度模拟、项目优先级决策和抗灾型规划等理论和算法与计算机技术相结合,较好地解决了规划方案适应性评估比较、资金有限条件下项目合理排序、灾害场景下关键输电通道搜索和规划电网仿真建模等现实问题。

该系统目前已在湖北省电网规划部门得到初步应用,本文提出的系统设计思路和实现方法已得到验证。

本课题受湖北省电力公司重点科技计划项目“湖北电网规划辅助决策系统”(09-3-0101,2010-01-0102)资助,研发得到了中国电力科学研究院的技术支持,在此表示衷心的感谢。

智能辅助决策系统 篇5

风暴潮是指在大气强迫力作用下局部海面的异常升降现象,是影响我国沿海地区最严重的海洋灾害,风暴潮给我国造成的损失平均每年达上百亿元,风暴潮科技减灾已成为一个重要的`研究方向.提供了基于Oracle和GIS技术的风暴潮减灾信息化、网络化实现框架,阐述了风暴潮减灾数据库设计、风暴潮数值预报模型集成、基于GIS的减灾辅助决策分析、基于3S技术的灾害监测和调查以及基于GIS的灾损评估等5个方面内容.

作 者：滕骏华 吴玮 孙美仙 厉冬玲 于福江 TENG Jun-hua WU Wei SUN Mei-xian LI Dong-ling YU Fu-jiang 作者单位：滕骏华,TENG Jun-hua(国家海洋局卫星环境学国家重点实验室,浙江,杭州,310012;国家海洋局,第二海洋研究所,浙江,杭州,310012;中国海洋大学,山东,青岛,266003)

吴玮,于福江,WU Wei,YU Fu-jiang(国家海洋环境预报中心,北京,100081)

孙美仙,厉冬玲,SUN Mei-xian,LI Dong-ling(国家海洋局卫星环境学国家重点实验室,浙江,杭州,310012)

智能决策支持系统探究 篇6

[关键词] 决策支持系统 人工智能 智能决策支持系统

一、引言

决策者要经常面临一些非结构化状态,这些状态处理起来既复杂又困难,并且不能用标准的常规的方式来解决。决策支持系统(DSS)是以交互式计算机为基础的系统,它允许决策者直接干预并帮助他利用他的经验和判断来解决半结构化或非结构化的问题。作为新的基于计算机的信息系统,DSS首先由Scott Morton早在1970s明确的提出,在20世纪70年代中期,Keen和Scott Morton引入了DSS的概念。智能决策支持系统(IDSS)是决策支持系统和人工智能的结合,在20世纪80年代中期,人工智能领域的研究者们把知识表示和知识加工的思想引进到DSS中,弥补了传统的DSS的只依靠模型技术和数据处理技术的缺陷。

二、DSS和IDSS的概念

决策支持系统(Decision Support System,DSS)是信息系统研究的最新发展阶段。它是一个融计算机技术、信息技术、人工智能、管理科学、决策科学等学科与技术于一体的技术集成系统。传统的DSS使用数据模型和数值计算方法来辅助决策,具有无法表示复杂决策过程的局限性,随着AI技术的发展,专家系统的出现,1981年Bonczek等人提出将DSS与ES相结合,分别发挥DSS数值分析与ES符号处理的特点,将定性分析和定量分析有机结合,使其能够进行知识处理,以方便、准确地模拟客观世界,全面地反映决策过程,从而有效地解决半结构化和非结构化问题,形成最初的IDSS。

IDSS是管理决策科学、运筹学、计算机科学与人工智能相结合的产物。利用专家系统(ES)技术,预先把专家(决策者)的建模经验整理成计算机表示的知识,组织在知识库中,并用称为推理机的一组程序来模拟决策专家的思维推理,形成一个智能的部件;在经典DSS中需要决策者干预时,就先访问此智能部件,只有当它也无能为力时,才请求人工干预,这样就可以大大提高决策效率并减轻管理决策人员的负担。

三、DSS和IDSS的结构

1.DSS的结构。DSS发展至今大家比较公认的一种为“三部件”结构。它主要由数据部件、模型部件和对话部件组成。具体表现为以下四个系统:(1)数据管理子系统;(2)模型管理子系统(3)知识管理子系统;(4)对话子系统。

2.IDSS的结构。智能决策支持系统(IDSS)是在决策支持系统的基础上集成人工智能技术,特别是专家系统而形成的,它既充分发挥了专家系统中知识及知识处理的特长,也充分发挥了传统决策支持系统中数值分析的优势。既可以进行定量分析,又可以进行定性分析,能有效地解决半结构化及非结构化的问题,这就大大扩大了决策支持系统的应用范围,提高了系统求解问题的能力。

四、基于AI的IDSS

人工智能(AI)是让计算机来模拟人类智能,由于模拟途径的不同,产生了不同的AI理论和技术。通过心理学的途径,总结人们思维活动的规律,产生了人工智能的符号机制,后发展成ES;根据生理学、认知科学等对人类学习机理的了解,建立人类学习的计算模型或认知模型,形成了机器学习理论;通过社会学的途径,研究人类在社会中的行为,将人类模拟成为多种智能体品质构成的有机的整体——Agent,综合考虑Agent技术及其在Agent环境中的行为,这就是Agent技术和理论。除此之外,还有自然语言理解等人工智能技术。将上述不同的AI技术与DSS相结合,形成不同形式的IDSS,下面对它们分别介绍。

1.基于ES的IDSS

ES是目前AI中应用较成熟的一个领域,一般由知识库、推理机及数据库组成,它使用非数量化的逻辑语句来表达知识,用自动推理的方式进行问题求解,而DSS主要使用数量化方法将问题模型化后,利用对数值模型的计算结果来进行决策支持。在IDSS中,将DSS和ES相结合,主要有三种结合方式:(1)DSS和ES的总体结合;(2)知识库(KB)和模型库(MB)的结合;(3)数据库(DB)和动态数据库的结合。

由以上DSS和ES三种结合方式,就形成了三种IDSS的集成形式:(1)DSS和ES并重的IDSS结构;(2)DSS为主体的IDSS结构;(3)ES为主体的IDSS结构。

2.基于Agent的IDSS

Agent是目前AI领域的研究热点,主要有智能型Agent研究、Multi—Agent系统研究和Agent—oriented的程序设计研究三个方面。Agent自身应该具有知识、目标和能力。知识是Agent对其周围环境和要求解的问题的某种描述。目标是Agent解决问题所能达到的程度。能力就是Agent自身具有的解决问题的技能。针对不同的具体任务,人们构造了不同种类的Agent来满足需要。界面Agent、信息Agent、移动Agent和协作Agent就是其中的四种。关于Agent的资料很多由于篇幅限制这里不再展开阐述。

五、IDSS研究过程中要解决的问题

1.智能部件的设计和实现。IDSS中的智能性可以表现在知识库部分,模型库部分和数据仓库(数据库)部分。对模型库系统部分包括模型库的组织结构、模型库管理系统的功能、模型库语言等方面的设计和实现,主要是模型的表示和智能构造及重用,如何使模型库中的模型具有知识,以有效地将定性和定量分析相结合。

2.系统各部件之间的交互。系统各部件之间的联系通过部件之间的接口来完成,包括对数据存取,对模型的调用,对知识的推理和修改,人机界面对各个模块的调用和协调.如何实现各个部件之间的高效交互,使信息能高效传递是一项需长期研究的任务。

3.系统的集成化。如何根据实际需要,以现实经济社会为依托,运用多种技术和方法进行系统综合集成,使系统各部件有机地结合在一起,形成完整实用的系统。

六、结束语

IDSS的发展趋势是向着综合化、集成化方向发展,综合利用多种技术来实现IDSS已是构建现代IDSS的必然趋势。IDSS的研究工作应该突出在系统的智能性和对决策支持两个方面。随着现代科学技术的发展,AI、数据库领域都出现新的技术,如何有效地将这些技术应用于IDSS的构建中,把数据仓库、数据挖掘、模型库、数据库、ES、面向对象、Agent、机器学习等的优点结合起来,集成综合的决策支持系统,开发出实用而有效的IDSS是当前IDSS发展中的首要问题之一。

参考文献:

[1]高洪深.决策支持系统(DSS)理论、方法、案例.北京:清华大学出版杜,2000.

[2]GA Gorry,MS Scott Morton. A framework for management information systems.Sloan Management Review,1999.

[3]黄梯云.智能决策支持系统北京:电子工业出版社,2001.

[4]陈文伟.决策支持系统及其开发(第二版).北京:清华大学,2000.

[5]赖景和.周运森.决策支持系统在企业管理中的应用.现代科学,2004,6.

[6]毛海军,唐焕文.智能决策支持系统研究进展.小型微型计算机系统,2003,5.

智能辅助决策系统 篇7

自从2001年美国9.11事件、2004年印度洋海啸事件以来, 危机管理的体系化和平台化建设引起了世界各国的高度重视。2003年非典在我国的爆发, 开启了我国公共安全应急管理体系化研究工作[1]。至此社会安全事件的预测预警以及决策辅助系统的研究在我国蓬勃兴起。但必须看到对于非物化社会现象的研究是一个世界范围的难题。文章就社会安全事件中较为典型的群体性事件预测预警与辅助决策展开讨论。希望对本领域的发展起到一个抛砖引玉的作用。

1群体事件风险预测预警系统研究

群体事件是一种非物化的社会现象。在社会科学领域对于它的成因、机理、表现形式、对策等研究较多, 对于其风险的预测则大多停留在定性研究阶段。文章采用指标模型方法, 从多个角度对其发生趋势和风险展开讨论。从预测理论来说, 组合预测可以有效的提高预测精度和结果的可应用特性。

1.1风险预测预警指标体系构建

指标体系构建借助社会运行和控制理论, 对群体性事件的产生根源、特征展开实证研究。结合群体性事件专家的研究成果[2,3], 同时采用专家意见汇总、头脑风暴等方法, 严格按照指标选择和筛选原则进行确立。对于指标权重可以采用层次分析法结合Delphi法建立。

1.1.1模块化指标与动向预警指标

群体事件的发生看似没有规律, 随机性较强。但案例分析表明:群体事件的发生是偶然之中的必然, 是社会运行一种内在能量的外在体现。因此文章从社会运行基础因素进行挖掘, 设计了三级“群体突发事件预警指标体系”模块化指标体系。一级指标是“突发群体事件的整体预警指数”;二级指标为4项, 用以量度群体事件发生风险探测指标, 分别为社会安全的风险测量、环境波动、安全状况、控制能力;三级指标是针对二级指标分解的具体指标, 共20项。

群体性事件作为一种社会现象, 总是处于永不停息的运动变化之中, 在其内在矛盾的交替更迭过程中, 突发群体性事件发生风险呈现出一定的周期性和规律性。作为社会矛盾的一种外在表现形式, 群体事件发生需要经历一个潜伏到爆发时间过程。因此可采用经济学领域预警指标法。文章构建了动向预警指标体系, 其中先兆指标 (LDI) 11个、同步指标 (CDI) 13个、迟行指标 (GDI) 6个。

1.1.2指标预警阈值设定

指标预警阈值, 是指标数据的安全警限, 超过这个阈值说明社会运行中的某个方面发生了异常变化。预警阈值的确立是社会预警问题中的难点也是重点。我国关于社会问题定量研究起步较晚, 因此可以借鉴国外研究成果, 但是由于文化背景和国情不同不能生硬照搬。通过历史数据相关分析、历史案例对比分析法、借鉴国外成果加以分析改进、广泛采用专家预测法等方式, 对30个指标进行了预警阈值的确立, 包括上限和下限。

1.2风险预测预警模型

1.2.1趋势预测模型。基于某地区大量历史数据构成的时间序列散点图表明:在一段较长的时期, 群体事件数量和变化率具有循环波动的同时, 具有较明显的长期趋势。因此对群体性事件发生起数和增长率使用了时间序列回归分析模型, 从长期趋势角度进行预测, 有较好效果。

1.2.2风险动向预测模型。采用预警分析法模型, 对某一地区动态监测其社会运行中的先兆、同步、迟行指标指数增长率变化情况, 对突发群体事件发生风险进行预测和警示, 即根据3种指标变化关系, 定义了向好、向坏、维持三种动向。

1.2.3状态预警模型。对二级指标的社会安全风险测量、环境波动、安全状况、控制能力4个模块, 采用模糊综合评判模型进行评估, 给出目前社会状态下群体事件发生风险的等级。

2群体事件智能辅助决策系统研究

群体事件应急处置对决策者提出了较高要求, 决策者需要临时判断并快速作出反映, 传统的辅助决策模式有其局限性, 应急处置工作效率低下, 为解决这个问题, 可以参考以往的经验和知识, 借助智能化工具来辅助指挥人员进行决策。

2.1事件应急智能辅助决策系统框架设计

文章提出基于CBR[4]与RBR的群体事件应急智能决策系统IDSS[5,6]。将在群体事件处置流程中的处警、结案和事后评估阶段发挥智能辅助决策的作用, 该系统研究路线和流程图如图1示。系统首先根据数据库系统提供的数据进行警情识别, 如确有警情发生可以进行案例推理, 调用相应的预案, 在危机管理依据的法律约束范围内, 生成应急方案, 指挥调度部门根据应急方案调度各职能部门采取相应措施, 最后根据舆情及专家打分进行事后评估。

2.2关键技术耦合

从图1可以看到, 应急辅助决策系统, 涉及的关键技术较多, 主要的包括案例库、预案库、知识库、规则库的构建技术。警情的识别与判断、融合RBR与CBR推理机技术、案例与预案的检索与匹配技术及其耦合。案例库、规则库、知识库需要借助大量标准案例、定性的专家知识等, 需要做大量工作。

2.3群体事件的量化认定与等级评估研究

文章基于大量的公安工作中对群体性事件认定的处置规定, 以及一些国内相关研究, 采用专家咨询的方法, 归纳整理了群体性事件认定的必备要素和等级评估的考虑要素。

2.3.1事件认定与等级评估要素

目前并没有关于群体事件等级具体划分统一标准, 一般是借助于《信访条例》规定的走访人数的代表人数及《规定》中列举的形式, 或者根据以往的经验进行等级评估, 这些都是主观性较强的评估方法。本文基于公安系统群体突发事件的处置专家经验以及公安系统中的一些规定, 形成了群体突发事件非量化认定及等级评估指标。分为特别重大、重大、较大、一般四个等级。这是事件量化认定和等级评估的重要依据。 (1) 认定必备要素:a.达到一定规模或者人数;b.行为方式, 主要指是否采用了暴力;c.事件发生地点;d.事件是否涉及特殊问题, 主要是“四涉”事件;e.事件发生的时间; (2) 等级评估的考虑要素:a.事件的性质;b.事件发展的态势;c.事件原因;d.事件参与者身份;e.事件可能造成的损失等。

2.3.2事件量化认定与等级评估

在社会计量学领域, 由于非物化复杂社会现象计算的高难度性, 往往在力求准确计算的基础上, 根据以往的经验和专家知识进行评估。论文在群体性事件涉及的各因素及其赋值上, 采取Delphi法以及层次分析法AHP进行, 当然这种分析方法也具有很大的主观性, 但是作为一种努力和尝试, 可以为进一步的具体细化和测量复杂的非物化社会现象提供一种思路。文章形成了群体突发事件认定因素量化表和群体性事件等级评估因素表, 从而形成了事件量化认定和等级评估的依据。

(1) 群体性事件的量化认定:根据群体性事件参与的人数, 行为方式 (包括类型) , 发生的地点和地点是否涉独、涉外、涉恐、涉黑等认定因素, 经过加权计算, 进行认定。其中以人数为主要标准, 以100分为满分, 以50分为临界点, 但当人数超过50人时, 可立即认定为群体性事件, 当人数不足50人时, 结合其他因素进行认定。在特殊条件出现时, 如发生在敏感时间节点 (如“两会”) 或者在敏感区域 (如“天安门地区”) , 等在原认定基础上升一档。

(2) 群体性事件的量化等级评估:在此基础上, 结合群体性事件的性质、事件态势、发生原因、参与者身份、损失 (后果、影响) 等评定群体性事件的等级。这里将所涉及因素称为等级评定因素。

(3) 群体性事件的认定及等级评估模型:以人数为基本认定标准, 对各种因素进行加权计算, 30分为临界点, 即总分达到30分即可认定为群体性事件。在确定群体性事件的等级时, 认定因素得分占70%, 升降因素占30%, 两者之和, 对照相应分值确定群体性事件的风险等级。30-50分为一般性群体性事件 (四级) , 50-70分为较大群体性事件 (三级) , 70-90分为重大群体性事件 (二级) , 90-100分为特别重大群体性事件 (一级) 。

3系统结果发布与应用测试

针对风险预测预警结果发布, 见图2群体突发事件风险预警体系示意图。趋势预测模型采用实际趋势曲线和回归预测曲线直观显示的形式;风险动向预测模型结果采用曲线和解释说明等图文的形式;状态预警模型结果采用综合指数、各级模块以及指标指数柱状图、结合文字说明等图文形式。简单易懂, 直观明确。智能辅助决策模块的结果发布, 采用人机交互的形式, 便于操作易于上手, 有效地提高决策效率。

4结束语

系统初步实现的功能有事件的长期趋势预测模型、风险动向预测模型、状态预警模型;事件的量化认定和等级评估;案例、预案的初步检索与匹配。系统原型在公安大学承德和廊坊实习基地的进行了测试, 多位公安一线群体突发事件的处置专家反映良好。测试结论表明:本预测预警与智能决策辅助系统对提高公安工作决策的科学性、客观性以及提高群体性事件处置应对效率等方面具有实际意义。

参考文献

[1]清华大学美国应急平台考察团.美国应急平台及其支撑体系考察报告[R].北京:清华大学, 2008.

[2]杨和德.群体性事件研究[M].北京:中国人民公安大学出版社, 2002:16-23.

[3]阎耀军.现代实证性社会预警的探索[J].社会, 2005, 25 (4) :156-168.

[4]Schank R.Dynamic Memory:A Theory of Learning in Computers and People[M].New York:Cambridge University Press, 1982:150-166.

[5]WATSON I.Applying case-based reasoning:techniques for enterprise system[M].San Francisco, CA:Morgan Kaufmann, l997:123-128.

智能辅助决策系统 篇8

1 建立电网规划智能辅助决策系统的意义

电网是供电系统各级电压电网的统称。他是现代化城市建设的最基础设施, 也是电力系统的负荷中心, 是城市规划的重要基础, 也是一个地区总体规划设计的重要部分。决定着城市规划水平的总体质量。城市电网规划的总体水平, 反映了城市规划中电力系统的建设水平, 它也关系到城市的政治、经济等其他领域, 因此科学的建设电力基础设施, 科学有效地规划城市电网, 对城市建设具有重大的社会意义和经济意义。

对城市电网的科学规划, 要求工作人员不仅要了解和掌握负载和负载分布的现状, 也要清楚知道负载和负载分布的相关历史数据。同时还要掌握这一地区的近年来数据, 包括土地面积、人口数量和分布、大型企业分布、城市主干道路情况等。在掌握第一手数据后, 要利用计算机等工具对上述数据资料进行分析整理推衍, 得出相关分析结果的报表。虽然使用的计算机, 但仍然仅仅停留在手工操作阶段。方法传统, 需要大量的人力物力和财力支撑。分析的方式也是依靠以往经验和相关数据的人工比较完成的。对于这个复杂、多变、多因素的电网规划问题, 现有的方式方法亟待改善。因此就需要建立一个电网规划的智能辅助决策系统。替代传统方式, 解放出大量人力物力。利用该系统得出的数据, 经相关专家进行分析整理得出更加科学高效的电网规划方案。这是摆在工作人员面前的重要课题。

鉴于此, 研发电网规划辅助决策系统, 就可以有效地摆脱能传统手工方式的繁杂工作。利用系统得出的分析数据, 合理地规划设计, 充分利用资源。使我国电网得到快速高效地发展, 适应经济和社会发展的需要。

2 我国电网规划发展现状

目前, 我国电网处于高速发展阶段, 建立特高压电网网架、建设智能电力网络、有效分配电力资源, 开展清洁能源建设等多项工作是现阶段的重要任务。这对我国电网规划工作的开展提出了很高的要求。因此需要制定能够适应我国电力网络未来发展的、抵御各种挑战的、拥有智能电网特性的电网规划方案和体系, 实现“智能化”的电力网络。

2.1 电网规划的概念

电网规划也叫做输电系统规划, 他是在负荷预测和电源规划的基础上开展的。开展电网规划工作可以确定在何时、何地投建何种类型的输电线路及其回路数, 从而达到规划周期内所需要的输电能力, 达到在满足各项技术指标的前提下使输电系统的费用最小。保持电网的可持续发展。城市电网规划是城市电网发展和改造的总体计划。它是城市总体规划中的重要组成部分, 也是各层次规划的一个重要内容, 在城市总体规划、分区规划、专项规划和控制性详细规划中都能得到充分体现。城市电网规划是一项复杂的系统工程, 他是在大量城市发展的历史数据的基础上, 还需要对现状网络进行深入的分析, 同时, 也要对城市的未来发展情况有比较全面的了解。

2.2 我国电网规划的现状及存在问题

我国的电力市场改革才刚刚起步, 当前我国的电力产业厂网已经彻底实现了分离, 但零售环节仍然与输配电网络捆绑在一起。综观西方发达国家电力工业的市场化改革, 无一例外地都引入用户对电力供应商的自由选择权, 在发电市场和零售市场两个市场上同时引入竞争。通过公平竞争, 用市场手段优化电力资源配置, 从而提高整个电力工业的效率, 降低电价。当前我国正在深化电力改革, 应该认真分析研究其他国家成功的电力改革进程经验和应对问题的解决策略, 为我国的电力市场改革进一步构建完整的竞争性零售市场提供有益的借鉴。如今, 我国电网规划主要存在如下问题:一是规划不协调, 配置混乱, 导致部分地区供电不足, 事故频发;二是需要健全分析和评估机制。

2.3 电网规划系统层级分析

电网规划辅助决策系统采用混合架构, 并大致分为多个层级, 多个层级分别为数据、分析、应用、评价等。数据层一般采用大型数据库建立而成, 完成与电力系统的程序接口, 建立数据平台;分析层会对数据层进行数据挖掘, 并将关键信息提取出来;应用层则是根据分析结果辅助完成方案设计;评价层是对电网规划方案进行全方位的综合评价;决策层会根据相应的评估指标来选择最优化的规划方案。

到目前为止, 我国的电网工作正在以飞快的速度前进, 这就对电网规划提出了全新的要求, 同时随着我国电网规划的不断深入, 也使得传统的规划方式得到了改进, 目前, 主要讨论的问题主要包含了电网脆弱性、稳定性等, 并对这些问题予以解决, 从而帮助电力规划打下基础。随着电网的发展, 如今我国电网已经进入了大电厂、远距离输电的新时代。面对这样一个超、特高压的特大电网, 如何保证系统的稳定运行就成为了我们面前的重大课题。

3 智能辅助决策系统的建立及主要特点

3.1 电网规划智能辅助决策平台的建立

建立了基于GIS的电网规划平台。借助GIS平台, 系统能够同时实现按时间和方式规划的展示信息, 建立满足不同层次, 不同分析的结果数据, 由此来满足日常规划工作的需求。该文所提出的电网规划智能辅助决策平台, 是将计算机分析软件、复合预算等多种功能进行整合, 以“智能化”设计理念作为业务流程的导向, 并提供以平台设计为基础的解决方案, 将科学计算和数据集成进行一体化, 建立电网规划智能辅助决策平台, 从而使电力系统可以得到强大的平台支持。

3.2 利用决策系统实现电气计算的可视化

GIS是计算机图形学、测量与遥感等多种技术的结合产物。决策系统将充分发挥GIS平台强大的图形展示功能, 可提供丰富的视图展示手段, 为规划人员提供了一套可视化的认知和操作平台。该系统对同一套规划数据提供地理接线图与电气接线图两种可视化交互展示模式, 并实现了由地理接线图自动生成电气接线图的功能, 支持地理接线图、电气接线图的双视图显示以及同步操作。此外, 针对规划所需变电站内部连接情况辅助以站内主接线图进行展示, 能够满足规划领域不同层面分析决策以及规划日常化工作的需求。

3.3 电网规划方案更加可靠

建立更加细致全面的电网规划评估体系, 电网规划分析完成后, GIS会生成大量的报表和规划文本。并对最终的规划结果进行汇总管理, 并打印出相应的文本。此外, 系统还提供了多种形式的自定义报表功能, 都由设备直接更新和生成。只需操作计算机就可实现所有信息的导入和导出及信息的更新, 使规划人员摆脱了日常工作中最繁琐部分。使得电网规划数据更加可靠。

3.4 电网适应性更加智能

电网规划工作的开展, 是在分析电网现状了解电网拥塞、分配不均等现象的基础上, 进行分析整理, 得出改善电网结构的结果, 以增强适应性, 使其更加智能。以经济性为准则, 能够在一定负荷与装机容量基础上, 对电网输送能力进行智能评估, 促进电网的有序快速发展。

3.5 实现了电网规划的有效决策

不同的规划方案对于电网的经济性都有着不同程度的影响。当存在资金瓶颈时, 应先确定项目投资的顺序, 这是电网企业的首要问题。智能辅助决策系统, 引入投资优先级, 能够为项目的安全和经济效益考虑, 从而实现有效条件下的投资排序。

4 电网规划智能辅助决策系统的功能

该系统应是建立在大量理论数据基础上, 能够为决策提供技术支撑等功能。

4.1 预测功能

系统建立了平均、综合预测等多种预测模型。可以对某地区每年或者每个月的最大电量进行预测, 并提供可信的数据, 使得用户可以对模型进行筛选, 并形成预测报告。

4.2 投资优先级决策功能

在已有基础上, 建立投资优先级决策模型, 对规划项目进行分析, 了解负荷情况, 计算各个项目故障情况及对系统的影响度, 影响度大的则投资优先。

4.3 多种电网规划方案对比功能

不同规划方案的对比是比较不同方案的技术, 经济, 客观条件下的优缺点和可行性。比较内容包括技术参数、规模, 预算等等。而电网规划方案本身非常复杂, 并具有不确定性, 因此方案的对比也是非常复杂的。不仅需要做地区之间的比较, 而且要做不同年份, 不同情况下的比较, 即横向和纵向的比较。不同方案的可行性和必要性比较由为重要, 然后在从设计上比较不同方案的优缺点。该系统可以代替人工决策, 减轻规划人员工作量, 进一步增强了规划的科学可信度。

4.4 智能化全方位评估功能

这个功能的原理是基于电网基础, 考虑线路输送极限以及不考虑线路输送极限的两种情况下, 分别计算发电机组的处理, 比较两种情况, 潮流变化率大的效益则较高, 反之效益较低。适应性评估模型中包含有两个模型, 分别为火电机组处理优化模型以及潮流评估模型。前者采用逐台投入的方式, 确定最经济的处理情况, 直到全部满足为止。

在电网的建设过程中, 可以将能够反应规划方案特性的指标进行组合, 并建立包括线路与电量分析等大数据在内的评估体系, 例如, 在电网建设中, 可以再评价体系当中加入环保指数, 这就可以体现当前电网建设中低碳的要求。

5 电网规划智能辅助决策系统的功能实现

决策系统覆盖电网规划工作的全过程, 可以在系统中完成规划, 同时具有对电网的适应性进行决策的功能。可进行投资优先级决策, 可视化电气计算项目管理等。是面向电网规划人员的智能辅助决策系统, 根据电力规划流程的需要, 工作人员将系统设计为以下模块, 并就主要模块进行阐述。

其中基础信息模块为这种系统对电网中线路、机组等设备, 以及电量、经济等信息进行导入和维护。现状分析模块为通过与GIS结合, 展示电网负载率等相关指标, 同时给用户提供适应性功能。对电量、国民经济等多方面进行多层面分析, 帮助用户了解市场状况, 实现对电力市场的分析。市场预测部分为以完备的预测方法为基础, 对电力电量实现多时间的预测, 并可根据需要, 选择预测的方式, 对多级电网的预测进行有效地平衡与协调。电源规划为对指定的年份进行电力平衡计算, 充分考虑水电特性, 以确定系统是否满足需求。这种功能模块有效的提高了工作效率。电网规划部分为直接获取电力预测结果, 分电压等级进行决策, 并根据GIS上发电厂情况进行网络规划, 实行不同方案的分别管理。

工作人员也可以实现无电源规划方案、多种电网接线方案的调度模拟。可以得到系统检修计划、可靠性指标以及环保型指标等计算结果。可以实现不同电源规划方案的多种组合, 可以实现不同方案之间的比较及对不同符合水平的敏感校核等。

如今, 人工智能已经用于各个领域当中, 但电力系统复杂庞大, 如何有效的利用人功能, 增强系统的智能型, 依然十分的漫长。但在研究初期, 可以尝试针对某一时间, 比对系统给出的方案和实际的调整方案, 修正结论。

摘要：随着我国电网规模的飞速发展, 国家对电网规划的控制所面临的压力就凸显出来。而利用电网规划智能辅助决策系统对电网进行规划, 逐渐成为了摆在人们面前的重要课题。为了能够有效的对电网规划进行分析和研究, 该文从对电网规划智能辅助决策系统建立的意义、我国电网规划的现状、系统的主要特点和功能等多个角度, 提出了建立电网规划智能辅助决策系统的设计思路与实现方法。

关键词：电网规划,智能辅助决策,设计与实现

参考文献

[1]周鲲鹏, 方仍存, 颜炯, 等.电网规划智能辅助决策系统的设计与实现[J].电力系统自动化, 2013 (03) :77-82.

[2]黄映, 李扬, 翁蓓蓓, 等.考虑电网脆弱性的多目标电网规划[J].电力系统自动化, 2010 (23) :36-41.

[3]电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册[M].北京:中国电力出版社, 1998.

[4]刘清海, 杨建华, 杨普, 等.基于GIS组件的配电网规划与改造软件[J].电力系统保护与控制, 2010 (04) :106-109.

海警辅助决策系统功能模型研究 篇9

2013年7月22日,中国海警局正式成立,这标志着中国拥有了一支统一的海上执法队伍。本文主要研究海警辅助决策系统的功能模型及其在海警行动中的作用。旨在缩短海警行动决策周期,为海警维权执法行动提供科学的决策方案。建立一套完整的海警辅助决策系统,并合理地应用在海警行动中,其科学性、高效性将会优化海警行动中的决策方案,有利于充分发挥现有警力的作用,提高海警部队海上控制能力和快速反应能力。

1主要特征

海警辅助决策系统是一种以快速形成科学的决策方案为服务重心,以信息收集、识别与处理为构建基础,通过在数据库提取相关信息,并进行模型模拟与案件推理,完成对当前面临情况的态势评估,制定初步的应对决策,再通过案例比对、专家评估等最终形成最终的行动方案。

研究海警辅助决策系统,目的是为了能够在实际的海洋维权执法过程中,及时、准确、高效的处理分析相关数据信息,便于指挥人员以此为依据,科学、合理、有序地开展工作,从而确保海警执法执勤人员正确的处置突发情况,提高海警部队的战斗力。

1.1海警辅助决策系统应具有如下特征

1)能够提供良好的人机交互系统操作。良好的人机交互操作界面能够使操作过程更加简便易行,即使统指挥员不了解该系,也能对该系统所具备的基本功能一目了然,并能够完成绝大部分的软件操作。

2)能够进行方案推演。通过对生成的方案进行推演,模拟方案执行过程中行动环境、人员配置、船舶动态等因素的变化,发现方案中的不足,从而及时完善行动方案。

3)合理的推理机制和专家建议机制。通过对搜集到的信息进行整合,完成对问题结果的推理,并结合专家意见融合到系统中,提高行动方案的可行性。

1.2体系构建

海警辅助决策系统方案形成流程图如图1。

海警辅助决策系统中包含的要素主要有以下7个 :

1)现场环境采集。该部分与监测系统相连,采集的对象是海警执勤环境,主要包括海面风力、温度、浪高、离陆地距离、海域复杂地形程度、有无阻碍船舶航行的因素等。信息采集主要来自以下方面 :执勤海域舰艇自身收集的环境信息 ;天气卫星、渔业部分等提供的信息。

2)客观知识方面。主要是海警执法执勤需要遵守的条令条例、规章制度、国际法规,以及上级所指示的行动意图。

3)案件相关信息。通过侦查或者其他必要手段所获得的与案件相关的信息,如犯罪嫌疑人数量、嫌疑船舶信息、武器装备信息、敌方行动企图等。

4)数据库信息。辅助决策系统中各类信息存储、提取、交换的核心区域,具有可靠、稳定、集成的底层数据库系统,并综合运用数据仓库管理模式,提供对整个体系的数据支撑。如检索出数据库中与本次任务相关的信息,从而帮助指挥员更好的完成任务。

5)信息识别、处理与态势评估。将所收集的信息进行筛选,剔除对于制定行动方案无效的信息,对有效信息进行分类整合,根据整合的信息,对案件当前势态进行评估,判断违法人员可能采取的行动。

6)决策制定和信息分发。根据判断出的敌人的行动制定相应的初步的措施,制定分发策略,将初步措施以及各个部分所需要的信息分发下去。

7)预案形成与评估。从案例库中检索出与该案件相似的案件,并进行对比分析,在此基础上进行预案生成。在多套方案的情况下,预案评估系统对多套预案进行可行性评估和最优评估。最终结合专家系统,将专家意见融合到方案中,形成最终的行动方案。

2系统实现

2.1系统设计

基于信息处理、数据交换、可视化交互等基础平台,海警辅助决策系统采用模块化的体系设计。整体系统可分为六个子系统 :信息收集系统、数据库系统、模型系统专家系统、人机交换系统和行动方案生成系统。图2为海警辅助决策系统结构图。

1)信息收集系统。采取必要的措施尽可能多的收集信息,使我方人员最大的处于主动地位,主要提供案件相关信息、行动区域环境等信息,如时间、地点、船名船型、吨位、人员数量、人员伤亡、武器种类、航向、航速、行动救助等情况。

2)数据库系统。数据库提供船舶信息、人员信息、环境信息、案例信息。船舶信息主要是地方船舶信息以及海警船舶设备信息、武器信息等,人员信息是渔民信息和海警执勤人员配备情况信息。环境信息主要是海洋不可变的环境信息如水深、行动区域面积,另外还包括执勤海域的历史海况信息,帮助对当前情况进行的分析判断,以便更好的制定方案。案例信息由历史案件案例库构成,辅助方案的制定。

3)模型系统。对船舶、行动环境进行模拟,并对行动方案进行推演,对最终的行动方案的形成起着至关重要的作用。

4)专家系统。在系统运行过程中发挥人的主观能动性,将专家意见融入系统,影响最终行动方案的形成。

5)人机交互系统。提供便于人员操作的可视化系统界面,最大程度的发挥该系统的优势,大大缩短指挥决策周期。

6)行动方案生成系统。根据模型系统推演结果以及专家系统的推理判断,生成一套或多套可行性方案,在行成多方案时提供出各方案的具体比较。最终的行动方案将返回到人机交互系统,并通过分发机制将最终方案传送到指挥员手中。

2.2关键问题

1)数据库系统的建设。数据库在该系统中起着举足轻重的作用,众多的信息需要在数据库中进行检索和比对,因此数据库的建设十分关键,可以说是海警辅助决策系统构建基础性的铺垫工作,在系统中不可或缺。数据库系统还是一个开放的系统,要能够及时更新和补充各方面信息。可以经常对复杂的部队动态、船艇动态、海上治安动态、港口动态等相关信息进行综合分析研判,以得出规律性、苗头性、倾向性信息。

2)方案的形成机制。当信息汇集到系统中,系统进行处理后,推演机制开始,如何设定一些条件、如何做出决策,需要一套完整的机制来处理才能够形成辅助的决策信息。这种机制需要大量的数据总结和长时间的摸索改善才能够形成。

3结束语

森林防火辅助决策系统设计研究 篇10

森林火灾是世界性的林业重要灾害之一,造成的经济损失相当严重,直接影响到工农业生产,甚至还威胁着人民生命财产的安全。由于森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点,一旦发生森林火灾,不管扑灭是否及时,都将造成重大损失。为了实现森林防火工作的规范化、科学化、信息化,贯彻“预防为主,积极扑救”的方针,国内外学者和林业工作者都做了大量的研究实践工作。

随着“3s”技术和计算机技术的发展以及在森林防火中的应用,全国范围内新建了许多以“3s”技术为核心的不同层次不同级别的森林防火系统用以提高林火管理的手段与水平,使得森林防火工作取得了较大的进展。但目前的系统还有其缺点,如系统侧重防火数据的管理和林火扑救,对3s技术的集成不够等,没有充分发挥森林防火系统的功能。本文提出的森林防火系统将加强林火的预防功能,充分集成现有技术以提供高效林火扑救的解决方案,对林业防火整体管理水平的提高具有深远影响。

2 防火辅助决策系统体系设计

本文设计的森林防火辅助决策系统将计算机技术、3S技术、短信平台、视频监控等技术进行有效集成,将实现森林防火预防、救灾指挥、灾后管理和灾情预测等功能,为各级森林防火指挥机构提供有效的决策依据。其体系结构由六层组成,各层实现独立的功能。

2.1 森林防火辅助决策系统相关标准规范技术

建立森林防火辅助决策系统,需要依据一系列的标准规范技术,包括森林防火信息的分类、数据格式、代码约定、操作规范等,对于规范防火系统的建设和构建数据共享环境都具有重要的意义。

2.2 安全控制层

从网络安全、系统安全和应用安全来保证系统运行的安全性,防范用户的非法入侵、非授权用户使用和病毒攻击,保护网络条件下信息传输的正确性和安全性。

2.3 基础设施层

包括森林防火辅助决策系统建设所需的硬件设备和软件设备。硬件设备包括网络设施、GPS、视频监控系统、短信平台等;软件平台包括图形数据处理软件、数据库管理软件、操作系统等。

2.4 数据层

数据层是森林防火辅助决策系统运行的基础,包括数据库、空间数据库引擎和数据交换平台。森林防火辅助决策系统的数据包括遥感图像数据、GPS数据、地形图、DEM、地面调查数据和防护资源数据、元数据等,经过采集、处理、标准化、传输、存储后形成基础数据库和元数据库;空间数据库引擎将为访问空间数据提供方法;数据交换平台为需要森林防火辅助决策系统数据的应用系统提供数据共享的环境。

数据层解决森林防火辅助决策系统中属性数据和空间数据一体化的管理问题,为森林防火信息系统提供高效的业务分析、决策、交换和共享的数据环境。

2.5 应用层

主要包括森林防火站日常业务工作所需要的功能。包括数据管理系统、林火监控预防模块、林火预警模块、林火扑救指挥模块、灾后评估等业务功能模块。

2.6 服务层

服务层指为用户提供资源和应用的服务,主要包括信息发布服务、视频会议和办公自动化。

3 防火辅助决策系统功能设计

3.1 数据管理模块

以GIS技术为核心,对防火辅助决策系统所涉及到的空间数据和属性数据进行输入、存储、管理、维护和更新,同时提供查询分析功能,为森林防火提供决策信息,辅助森林火灾的预防和扑火指挥决策。

3.2 林火监控预防模块

森林火灾的大部分原因是人为用火不慎造成的,因此必须严格控制火源,才能充分发挥林火预防的功能。目前人民大众手机的使用率较高,因此本系统将集成短信平台,实时对进入林区的用户发布森林火险等级预报等信息的短信,从而达到林火预防的功能。

根据森林资源基础数据、气象资料等数据,以林班为单元,对其森林火险等级进预报和区划,对进入林区的人发送森林防火等级预警短信,短信内部包括森林防火的重点信息,如可燃物类型和干湿度、火源出现的危险等。

3.3 林火预警模块

作为县级防火办,获知火灾发生的主要方式是通过群众报警、护林人员监测等方式。随着遥感技术的发展,通过遥感卫星可以及时发现林火热点。预警模块将从相关卫星热点发布的网站上下载热点信息,当系统发现所辖区内存在林火热点时,会及时报警,提醒值班人员查看热点信息,及早发现火情,进行林火的扑救指挥。

3.4 林火扑救指挥模块

林火的蔓延与天气状况、风力风向、地形坡度等因素紧密相关。一旦林火发生,需要以尽快的时间将林火扑灭。林火扑救指挥集成3S技术,通过以下主要功能,辅助林火扑救方案的生成。

1)火点定位及信息查询:

将火点坐标落实到森林资源分布图中,查看火点中心一定范围内森林资源分布、道路分布、水源分布、居民点分布以及地形状况,为扑火救援工作提供基础信息。

2)防火力量分析

通过GIS的缓冲区分析功能,按照设定的影响半径对火点周围的救援队伍、防火物资以及生物防火林带、隔离设施、居民点、邻近水源进行缓冲区查询分析。快速查询到相关防火人员的手机、电话、通讯地址,以达到及时通知、尽早灭火的目的。

3)专题标绘

包括火点标绘、救援路线标绘、防火隔离带标绘、救援力量标绘等专题标绘。

4)防火最短路径和最佳路径生成

根据火点信息、道路信息和地形信息,生成林火扑救的最短路径和最佳路径,部署防火人员和资源到达火场的路径。

5)林火蔓延趋势预测

可以根据风向、风速、坡度坡向分析、森林资源信息,通过林火蔓延模型,直观地模拟一定时间内林火的蔓延趋势,为林火的扑救方案提供科学的预测信息。

6)GPS监控

通过GPS的实时跟踪监控,可以知道防火队伍所在位置,了解防火队伍的行进情况、火灾的蔓延态势。对于及时调整扑救方案有重要作用。

7)视频监控

卫星监测由于具有间隔时间长的特点,不适合作为防火指挥决策的数据源。在防火进行阶段中,宜采用视频监控系统,将林火状态实时传回防火指挥中心。

8)三维电子沙盘

提供三维地形生成/隐藏功能,三维环境操作功能。相比二维地图表达,三维电子沙盘不仅能很直观的表现整体的地形地貌,还在地形通视分析、火势蔓延分析和辅助决策等方面具有无可比拟的优势。

3.5 灾后评估

包括对火灾造成的各种损失进行评估和对扑火方案的评估。根据森林资源分布图和火灾过火面积,结合二类调查数据和树木的生长模型,给出受灾损失报告;对扑火方案的评估将分析本次火灾的扑火方案,并与假设的扑火方案和历史扑火方案进行对比,评价此次扑火措施的有效性,为制定扑火预案提供参考信息。

3.6 历史火灾档案管理

该模块对历年历次森林火灾资料建档,实现对历史火灾灾情的信息的有效管理、更新维护、查询和统计分析、重演火灾的功能,为火灾预防和火灾事后分析提供帮助。通过历年火灾灾情重演、比较、统计分析,可以了解火灾多发时间和多发地点,分析火灾的诱发因素,了解扑救指挥的有效性,为制定扑火预案提供参考信息。

3.7 日常维护管理模块

该模块实现对每个森林消防队伍人员信息、物资储备站、消防设施及灭火装备、瞭望塔的人员物资配备情况、防火隔离带进行监控管理,上级机关可随时查询所需信息,以便对所辖地区火灾防范工作进行检查督促。

同时该模块将对森林防火资源的空间分布合理性进行分析,如通过DEM来检查是否存在通视盲区,从而检验瞭望台的分布是否合理。

3.8 系统管理模块

该模块将保证系统的正常运行,包括系统参数管理、分权限用户管理、日志管理、系统数据库的备份与恢复。

4 小结

本文综合运用“3S”、数据库、视频监控等多种技术设计了森林防火辅助决策系统。该系统的建立能为森林防火辅助决策提供现代化的管理手段,实现“预防为主,积极扑救”的森林防火目标。森林防火辅助决策系统在本文中只描述了其简单的框架构成,其中还存在亟待解决的关键性技术问题,如视频图像的实时处理、实时获取卫星热点信息、林火蔓延模型的建立等。

摘要：有效集成“3s”技术、短信平台、视频监控技术等对森林防火辅助决策系统进行了设计。该文讨论了该系统的架构体系,对系统应具备的功能和数据库采用那些数据进行了相关论述。

关键词：森林防火,辅助决策系统,3S

参考文献

[1]沙宗尧,田扬戈.森林防火地理信息系统的设计与开发[J].地理空间信息,2007,5(4):8-10.