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基于物联网技术的应急疏散调度模型与算法研究

作　者: 牛金山
导　师: 刘晓
学　校: 上海交通大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 物联网 应急疏散 调度 弧路径问题 遗传算法
分类号: TN929.5;F252
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近年来,随着自然生态破坏和环境污染等问题的日益严重,各种自然灾害如地震、海啸等以及人为的火灾、化学气体泄漏等突发事件频频发生,严重影响了我们的日常生活以及生命财产安全,为了降低突发事件给人们生命财产带来的损失,应急管理受到各国政府及学者的关注。在应急系统中,突发事件后的应急疏散是应急管理的非常重要的一个环节,在最短的时间内将受影响区域的人员疏散到安全区域是灾难发生后首先要考虑的事情。伴随物联网等信息技术的迅猛发展,物联网技术为应急疏散提供了更加快捷的信息获取手段,能够大大提高应急管理的效率。在国家自然基金项目的支持下,本文对应急疏散优化调度问题进行了系统的研究。首先从应急疏散的理论和实证研究、应急疏散的模型和算法研究;物联网技术在应急疏散中的应用等三个方面对本文相关的理论文献进行了分析和综述。然后针对本文模型涉及的车辆路径问题进行了理论框架分析.结合本文对应急疏散和弧路径问题的研究,本文建立了在物联网技术支持下建立有限资源约束下的单车种,多需求,多时段,多源多汇的疏散问题的单目标混合整数规划模型,并引入小规模实际案例,使用ILOG CPLEX仿真软件对模型进行数值仿真和结果分析。最后,本文针对疏散模型的特点,以及对实时求解的需求,设计特定的遗传算法规则和改进,从而克服ILOG CPLEX优化仿真软件无法有效求解大规模问题限制,通过算例分析和数值试验,以及与仿真软件求解效率的对比,证明启发式遗传算法的准确性和有效性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 研究背景  9-11
    1.1.1 突发事件频繁发生  9-10
    1.1.2 应急管理亟待加强  10
    1.1.3 物联网技术的发展与应用  10-11
  1.2 研究目标与研究意义  11-12
    1.2.1 研究目标  11
    1.2.2 研究意义  11-12
  1.3 研究内容与研究方法  12-14
    1.3.1 研究内容  12-13
    1.3.2 研究方法  13-14
  1.4 本文章节安排  14-16
第二章 文献综述  16-30
  2.1 应急疏散的相关理论和实证研究  16-21
    2.1.1 应急疏散的特点  17-18
    2.1.2 应急疏散基本问题  18-19
    2.1.3 应急疏散的分类  19-21
  2.2 应急疏散的模型和算法研究  21-26
    2.2.1 基于数学优化的方法  22-25
    2.2.2 基于仿真的方法  25-26
  2.3 国内外研究现状  26-29
  2.4 研究中存在的问题  29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 弧路径问题理论分析框架  30-36
  3.1 车辆路径（VRP）问题介绍  30-31
    3.1.1 车辆路径问题  30
    3.1.2 车辆路径问题的分类  30-31
  3.2 带有容量约束的弧路径（CARP）问题介绍  31-33
    3.2.1 带有容量约束的弧路径问题  31-32
    3.2.2 CARP 问题的特点  32-33
  3.3 CARP 问题求解与算法综述  33-35
    3.3.1 增量融合算法  34-35
    3.3.2 路径扫描算法  35
  3.4 本章小结  35-36
第四章 基于物联网技术的应急疏散调度问题建模与仿真  36-48
  4.1 问题描述  36-38
  4.2 模型构建  38-42
    4.2.1 基本假设  38-39
    4.2.2 符号说明  39-40
    4.2.3 数学模型  40-42
  4.3 模型求解  42-47
    4.3.1 模型分析  42-43
    4.3.2 仿真平台介绍  43-44
    4.3.3 案例描述  44-45
    4.3.4 数值分析  45-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 基于启发式遗传算法的应急疏散调度模型求解  48-65
  5.1 遗传算法基本理论  48-55
    5.1.1 遗传算法介绍  48-49
    5.1.2 遗传算法的基本流程  49-53
    5.1.3 遗传算法的特点与应用  53-55
  5.2 算法设计  55-60
    5.2.1 参数编码  56-57
    5.2.2 适应度函数  57-58
    5.2.3 遗传算子操作  58-60
    5.2.4 终止条件  60
  5.3 案例及数值分析  60-64
    5.3.1 软件平台介绍  60-61
    5.3.2 数值分析  61-64
  5.4 本章小结  64-65
第六章 结束语  65-69
  6.1 主要工作与创新点  65-67
    6.1.1 本文的主要工作  65-66
    6.1.2 本文的创新点  66-67
  6.2 后续研究工作  67-69
参考文献  69-74
致谢  74-75
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  75-78
附件  78

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中图分类: > 经济 > 经济计划与管理 > 物资经济 > 物资流通
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