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本文是关于基于元胞遗传算法的多目标应急资源配置的研究,由王飞跃等人发表在《中国安全生产科学技术》2020年第2期上。该研究针对自然灾害频发导致的严重损失,特别是地震、台风等大型灾害可能引发的次生灾害,探讨了如何有效配置应急资源以降低灾害损失。 在应急资源分配问题中,研究者考虑了两个关键因素:物流成本和系统损失。他们建立了一个基于路况的多目标应急资源配置模型,旨在最小化救灾行动的成本同时最大化有限的救灾资源分配效率。这涉及到在不同灾情下,如何合理分配救援物资、人力和设备,以确保快速、有效地响应灾害。 为了解决这个复杂的多目标优化问题,作者引入了元胞遗传算法。这是一种进化计算方法,通过模拟生物进化过程中的遗传和突变机制来搜索问题的最优解。相较于传统的遗传算法,元胞遗传算法在处理多目标优化问题时具有更好的求解性能,能更好地探索帕累托前沿(Pareto front)并计算超体积(hypervolume),这两个指标是评价多目标优化算法性能的关键。 实验结果显示,元胞遗传算法在求解多目标、多周期的应急资源配置模型时表现出色,其性能优于传统的遗传算法。通过运用该算法,可以为决策者提供不同灾情下的应急决策参考,帮助他们制定更科学、更有效的资源调度策略。 总结来说,这篇研究提出了一个结合路况的多目标应急资源配置模型,并利用元胞遗传算法进行优化求解。这种方法对于提升灾害应对的效率和效果具有重要意义,尤其是在复杂多变的灾情环境下,能够为应急管理和资源分配提供有力的决策支持。
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第
16
卷 第
2
期
2020
年
2
月
中国安全生产科学技术
Journal of Safety Science and Technology
Vol. 16 No. 2
Feb. 2020
收稿日期
: 2020 - 02 - 13
*
基金项目
:
湖南省
2017
年度安全生产专项资金项目
(201720)
作者简介
:
王飞跃
,
博士
,
副教授
,
主要研究方向为建设项目安全评估理论与方法
,
岩土工程防灾减灾
。
通信作者
:
裴重伟
,
硕士研究生
,
主要研究方向为应急管理
、
应急资源配置
。
doi: 10. 11731 / j. issn. 1673-193x. 2020. 02. 028
基于元胞遗传算法的多目标应急资源配置
*
王飞跃
,
裴重伟
,
郭换换
,
杨宸宇
(
中南大学 防灾科学与安全技术研究所
,
湖南 长沙
410075)
摘 要
:
为解决不同灾情下多目标多周期灾后救援问题
,
减少受灾损失
,
对灾后应急资源配置进行研究
。
从物流成本和系统损失
2
个方面最小化救灾行动的成本和最大化有限救灾资源的分配
,
建立基于路况的多目标应急资源配置模型
,
将帕累托前沿和超
体积作为元胞遗传算法的求解性能指标
,
开展元胞遗传算法与遗传算法对模型的求解对比实验
。
结果表明
:
元胞遗传算法能较
好地求解多目标多周期应急资源配置模型
,
且求解性能比遗传算法更好
;
通过对模型的求解
,
可为决策者基于不同灾情下的应急
决策提供参考
。
关键词
:
应急资源配置
;
元胞遗传算法
;
多目标优化
中图分类号
: X913. 4
文献标志码
: A
文章编号
: 1673 - 193X(2020) - 02 - 0174 - 06
Multi-objective emergency resource distribution based on cellular genetic algorithm
WANG Feiyue,PEI Chongwei,GUO Huanhuan,YANG Chenyu
(Institute of Disaster Prevention Science and Safety Technology,Central South University,Changsha Hunan 410075,China)
Abstract: In order to solve the problem of multi-objective and multi-period post-disaster rescue under different disaster situa-
tion,and mitigate t he disaster losses,the post-disaster emergency resource distribution was studied. A multi-objective emer-
gency resource distribution model based on the road conditions was established to minimize the cost of disaster rescue opera-
tion and maximize the distribution of limited disaster rescue resource from two aspects of logistics cost and system losses. The
solving and comparison experiments of the model with the cellular genetic algorithm and genetic algorithm were carried out by
taking the Pareto front and hypervolume as the solving performance indexes of cellular genetic algorithm. The results showed
that the cellular genetic algorithm could solve the multi-objective and multi-period emergency resource distribution model
well,and the solving performance was better than that of genetic algorithm. Through the solving of the model ,it can provide
reference for the emergency decision-making of decision-makers under different disaster situation.
Key words: emergency resource di stribution; cellular genetic algorithm; multi-objective optimization
0
引言
近年来自然灾害频发
,
造成大量的人员伤亡和财产
损失
,
其中地震
、
台风等大型自然灾害还会造成次生灾
害
[1 - 4]
。
为减少灾害带来的损失
,
许多学者对应急资源
分配进行研究
。Richardson
等
[5]
指出灾前应急资源储备
选址对应急准备的重要性
,
并提出多项影响选址的重要
因素
;Caunhye
等
[6]
提出选址
—
路径
2
阶段模型用于应
急资源的准备和响应
;Yi
等
[7]
提出涉及物流和人员疏
散的动态应急模型
,
减少受灾地区的人员
。
上述所提出
的应急模型主要考虑出救点与受灾点之间的关系
,
而针
对救援过程的路况并未涉及
。
除此之外
,
由于应急资源
配置模型相较于一般物流模型
,
不仅需要考虑救援过程
中的物流成本
,
同时还需考虑受灾地区受灾程度等问
题
。
因此本文构建基于不同受灾情况下的多目标应急
资源配置模型
,
以物流成本和受灾地区的系统损失为目
标
,
解决救援过程中资源分配和决策问题
,
使救援效率
最大化
。
由于应急资源配置模型的复杂性
,
学者提出不同的
算法求解模型
[8 - 15]
,
如
Zheng
等
[16]
设计开发
1
种有效的
多目标禁忌搜索算法
,
该算法使用基于决策者偏好的加
权函数指导搜索帕累托最优
。
本文采用元胞遗传算法
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林祈墨
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