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近年来,突发事件的发生呈上升趋势,对我国经济发展和社会稳定产生了较大冲击,成为我国完善国民公共安全管理、实现社会和谐稳步发展的瓶颈。应急决策是应对突发事件的核心手段,需要多个部门参与应急响应,协调彼此关系,协同制定处置突发事件应急任务的行动方案,以期共同开展有效的应急处置。传统的分布式规划方法构建于多主体系统环境之下,主体首先通过判断系统环境状态,对需要执行的动作进行推理与规划,从而生成包含实现应急任务的动作序列作为行动方案;其次通过交互手段与其它主体进行方案整合,确保整体方案能够执行。此过程与应急决策中多个参与部门感应应急态势继而协同制定应急行动方案的过程具有相似性。分布式应急行动方案制定是一个多部门参与的非线性规划过程,往往需要考虑应急资源的协同使用以及行动方案时间的管理等问题。然而,现有的分布式规划方法并没有考虑和处理这些要素,尚不能为这些问题的协调提供有效的决策支持。此外,传统应急方案制定的方法均属于集中式规划,其理论与方法在多部门分布式应急方案协同制定的应用中受到限制。因此,迫切需要进一步研究新的分布式协作规划方法,以解决多部门应急行动方案制定过程中存在的难点和问题。 本文围绕应急响应中多部门协同制定应急行动方案决策过程涉及资源使用冲突以及任务时间限制等问题,以多主体协调和多主体规划理论为基础,研究面向应急行动方案制定的分布式协作规划方法。主要创新性研究成果如下: (1)针对多部门应急行动方案协同制定,结合其决策过程,对多主体系统环境下的分布式协作规划问题进行科学界定,同时对协作规划的主体、协调机制进行分析,在此基础上提出了基本的分布式协作规划过程,并论述了协作规划设计的相关基本原理和方法,为后续研究奠定理论基础。 (2)在协作规划过程中,协同使用应急资源是不同部门间应急行动方案制定的关键。为处理规划过程实时产生的资源冲突,将规划与协调过程相结合,提出了一种能够处理应急资源冲突的分布式协作规划方法。首先,设计基于层次任务网络(HTN)规划过程的多主体分布式协作规划框架,将规划方案行动的生成过程作为需要考虑的协作问题,并通过协作过程与规划过程的嵌套,减少规划无效方案,提高协作效率。其次,探究并设计处理重用性资源的协调机制,使用多种优先级判断规则消解资源使用冲突。进一步,在建立的协作框架和资源协调机制的基础上,提出基于HTN的协作规划算法。 (3)由于各应急部门的行动方案必须满足应急任务执行截止时间的约束,因此有必要研究考虑截止时间协同的分布式协作规划方法。重点针对多部门合作应对带有截止时间限制应急任务的复杂情景以及多部门任务依赖关系处理、全局时间约束协调等关键问题,提出了一种结合行动生成与调度以及方案优化的协作规划方法。首先,研究并设计支持任务合作的本地启发式搜索算法,其次使用基于行动优先序关系的分布式方案调度方法,为行动分配执行时间以获取全局候选方案。在此基础上,为避免不必要的全局重规划,提出了多部门协调优化策略,建立了一种基于全局信息判断和重规划的主体方案调整方法,实现对全局方案时间性能的逐步优化。 (4)为解决多部门协作规划的效率问题,利用层次任务网络高层节点容易获得协调解的特性,引入概要信息的网络抽象推理方法,对以上协作规划方法进行扩展。将传统的概要信息扩展与资源以及PDDL2.1时态描述相结合,提出新的概要信息获取方法和使用规则。以此为基础,为不同类型的应急任务提出相应的协作规划方法,从而实现对行动的协调转化为对层次任务网络的协调,解决了协作规划的效率问题。