一种基于演化模型的应急服务网络优化方法

邓菊丽¹王艳²陈国荣²

(1. 重庆科技学院化学化工学院， 重庆 401331； 2. 重庆科技学院智能技术与工程学院， 重庆 401331)

摘 要： 针对应急服务网络优化问题，提出一种基于演化模型的应急服务网络优化方法。对一定规模的应急服务网络施加扰动，比较施加扰动前后物流网络的参数变化，从而获得网络的增长、蜕化、平衡演化方法。仿真实验结果表明，该方法符合应急服务网络的实际情况，边和结点的变动会对应急服务网络产生重要的影响。

关键词： 应急管理； 网络建模； 扰动控制； 应急服务网络

0 前言

应急管理是指政府及其他公共机构在突发事件的事前预防、事发应对、事中处置和事后善后恢复过程中，通过建立必要的应对机制，采取一系列必要措施，应用科学的技术规划与管理等手段，保障公众生命、健康和财产安全，促进社会和谐健康发展的有关活动。由于应急网络规划布局不够合理，我国现有的应急服务中心和应急物流基地，服务效率并不高。同时，盲目投资兴建各种功能大而全的应急服务基地的情况还时有发生，造成社会资源的浪费。我们应该从全局的角度规划应急服务网络的布局，避免社会资源的浪费，提高应急救援效率和事故应对效率。关于应急服务网络规划和建设，学者们主要从应急服务网络建模和服务基地的选择等方面作了研究。

The undernourished patients were affected by chronic,acute and neoplastic disease at rates of 8%, 74% and 18%, respectively.

(1) 应急服务网络建模方面的研究。赵林度等人构建了基于弹性的城际重大危险源应急网络协同机制，并分别从风险弹性、信息弹性、资源弹性的角度对城际应急网络的协同弹性水平进行了研究^[1]。宋琪通过对地震应急协同物流网络进行复杂系统分析，建立了多Agent模型结构及Agent交互规则^[2]。陈涛等人以北京为例，开展了城市运行与应急管理技术架构与应用模式研究，提出城市运行和应急管理融合的技术框架^[3]。李阳研究了面向城市应急管理的情报能力建设问题^[4]。

(2) 应急服务基地的选择方面的研究。陈国荣等人基于对应急物流的研究，提出了一种基于成长的物流网络建模方法^[5]。郑斌等人以汶川大地震应急物资配送为背景，设计了一种震后应急物流动态选址-联运问题的双层规划模型^[6]。王沛等人结合商品车运输“库前移”模式的运作特点，开展了基于“库前移”模式的铁路商品车物流基地分层动态选址优化研究^[7]。刘洁研究了铁路乘用车物流基地作业区布局优化研究^[8]。

抓住国家加大农业、农村基础设施投资的机遇，千方百计多渠道争取资金。精准农业应用系统投资较大，一套精准节水灌溉系统下来要在10万元以上。一是要探索整合财政支农资金方式。统筹安排使用支农资金，围绕发展主导精准农业进行整合，通过资金整合，既有利于集中财力办大事，也有利于发挥财政资金“四两拨千斤”的作用。二是拓宽精准农业投入来源渠道。进一步优化农村投资环境，吸引民间资本更多地投向精准农业[2]。加快农村金融组织、产品和服务创新，扶持农业信贷担保组织发展，扩大农村担保品范围。加快发展农业保险，政策性保险与商业保险相结合，健全农业再保险体系。

上述方法的不足之处是，对于网络的规划和研究基本上停留在应急服务基地结点数量和应急网络连接保持固定不变的状态，不能适应网络规模不断成长和网络结构变化的趋势。文献[5]中提出了一种基于成长的物流网络建模方法NGM(Nodes Growing Model)，解决了应急物流网络成长过程的建模问题。

本次研究是在文献[5]的基础上，通过施加一定的扰动，使网络产生形变，从而得到一种新的演化效果。通过比较演化情形，从中获取一种较优的应急服务网络效果，以实现网络的最优控制。

1 应急服务网络的演化模型

考虑应急服务网络的实际情况，假定所研究的网络不存在结点自身到自身的连接，也不存在2个结点之间的重复连接。另外，本次研究中对边的删除只是基于网络图的正常演化过程，不考虑网络图的突变。

本次研究中，对于边的删除不考虑网络图的突变，而是仅基于网络图的正常演化过程。从定义2可看出，删除边与增加边的计算过程相同，只是边e _ui 所对应的结点u 和结点i 的连接概率P _d 由概率矩阵集合中的最小值min{P _ui } 确定，即

广西上思县由于地质构造复杂，地貌类型多样，林地面积占比较大，地势高差大，在具体的土地利用过程中，应全面考虑土壤环境质量评价结果以及土壤肥力与健康质量评价结果的基础上综合规划。尽量弥补地形造成的影响，采取建坡式梯田，采取微水灌溉措施，解决坡地灌溉问题[8]。

1.1 基于优先连接和赋权边的结点增长模型

结点的增长参考了文献[5]中提出的成长模型，算法如下：

为了判断网络是否达到平衡，下面定义结点的熵变dA 。

(2) 产生第2个结点。由于更多应急服务需求的增加，决定在该地建立新的应急服务结点，两个结点之间用一条边连接起来。

(3) 随机化增加结点。异地应急服务需求的进一步增加，产生更多的结点。

基于上述步骤，删除结点C ₁₉与C ₂之间的连接边，如图3所示。

(4) 基于优先序和赋权边的网络连接，新结点与已知结点i 通过带权的路径相连接的概率P _i 、结点i 的度k _i 、权重r _i 之间满足式(1)：

(1)

其中

每一次网络通讯技术的提升都对全社会、全行业造成重大影响，在2G时期人们抛弃了大哥大、寻呼台的重负，社会进入高速发展时期。3G来临时，家电逐渐开始涉及智能科技、智慧家庭概念。4G时期也正是家电智能元年，大数据、物联网等概念成为家电行业主流，具备智能属性的家电产品已经彻底进入人们的家庭。随着由我国主导地位的5G时代逐渐临近，也预示着踢开工业4.0大门的最后一脚，对于家电行业的影响也将尤为突出。

上述算法构造的网络成长过程如图1所示，其成长网络度分布服从式(2)规律：

P (k ，r ，t ) ∝2n ²(k ^t r ^1-t )^-3

(2)

式中：n 为网络结点的总数；k 为结点的度；r 为边的权重。

图1所示为向有19个结点的网络中增加1个结点的情况。其中，应急服务网络具有幂率特性，按照指数规律进行成长。需要讨论的是，这种成长方式是否是我们需要的，以及应该从哪些方面进行优化。

1.2 增长型演化过程的加边效应

定义 1： 当图G 中的任意两结点i 和j 之间需要增加新的连接边时，必须考虑择优原则，即新增加的连接边必须使得网络图中任何两结点之间的距离更短。

图1 向有19个结点的网络中增加1个结点

网络中结点之间的距离d _ui 如式(4)所示：

1.3.1 纯林、混交林碳储量估算 本次采用生物量转换因子法(材积源生物量法)对洱海流域的乔木林中的纯林和混交林的森林生物量进行估算，再根据各树种(组)的含碳系数计算碳储量。

K =[k ₁，k ₂，…，k _n ]

(3)

网络中各结点的度分布如式(3)所示：

(4)

且

(5)

忽略结点本身对边权重的影响，并假定边的成本为权重的倒数。在定义1的基础上，如果网络图G 中的结点u 需要增加一条边，并给定了新增连接边的边权重r ，则由式(1)得式(6)和式(7)：

(6)

P _a =max{P _ui }，(0<i <n )

(7)

因此，边的增长过程如下：

(1) 确定需要增加边的结点u 。

(2)计算网络中各结点到结点u 的距离d _ui 。

(3)按照式(6)计算并确定与结点u 相连的max{P _ui }，(0<i <n )。

(4) 比较r _ui 和r 的关系，考查有无增加连接边e _ui 的必要。如果r _ui >r ，则结点u 和结点i 之间的连线e _ui 即为网络图中新增加的边，且增加新边后的网络图的度分布为：K =[k ₁，k ₂，(k _i +1) ，…，(k _u +1)，k _n ]。如果r _ui ≤r ，即新增边的重要度不够，则增加新边不能对网络产生优化效果，因而没有必要增加这一条重要度为r 的边。

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(5)如果结点u 和结点i 之间出现重边，则删除边e _ui 。

基于上述步骤，对结点C ₁₇增加边，如图2所示。

图2 对结点 C ₁₇ 增加边的过程

1.3 蜕化型演化过程

定义 2： 当图G 中的任意两结点i 和j 之间需要删除连接边时，必须考虑择劣原则，即每次被删除的边的重要度对于给定结点r _ij 为最低。

2.积极进行金融创新。深圳金融业的发展，必须加速金融创新。政府以及相关监管机构应当适当支持深圳进行金融制度创新和业务创新，使深圳金融在中国特色社会主义新时代和社会主义市场经济中继续发挥“排头兵”和“试验场”作用，尤其是赋予深圳金融机构更大的灵活性，做出明确指引，允许深圳率先推行国际其他发达地区已经存在的较为先进的金融工具以及创新性业务，对于国家已经明确但不具备在全国范围内实施的改革政策也可以在深圳进行先行试验，有了国家明确的政策支持和指引，深圳必将换发其原有的创新活力，积极发展开发新型金融业务。

P _d =min{P _ui }，(0<i <n )

(8)

综上所述，边的删除过程如下：

新结点与原有网络中结点，按照P _i 从大到小的顺序连接；t 为结点度和边的权重调节参数，0≤t ≤1，其值取决于实际网络的具体需求。权重越大，该路径在网络中的重要度、两结点的相关度、被选择连接的可能性就越大。

(1)确定需要删除边的结点u 。

(2)计算网络中各结点到结点u 的距离d _ui 。

每班照护患者数对于生化血糖值与快速血糖值的差异性有所影响的认知，凸显患者与医护人员比例的重要性。尤其许多科室对于血糖相关疾病族群连续性血糖监测大多由快速血糖仪来执行，因此对两种数值差异性的认知，以及照护人力充足与否之间的关联性应有所加强。

(3)按照式(6)计算并确定与结点u 相连的P _d 。

(4)删除连接概率P _d 对应的边e _ui ，更新结点度的集合K =[k ₁，k ₂，(k _i -1) ，…，(k _u -1) ，k _n ]。

(5)如果删除e _ui 后出现孤点，则将相应的结点一并删除，并更新结点的集合和结点总数n 。

值得一提的是，2018年度业绩榜前三名基金均为QDII债券型基金，融通中国概念以9.04%的收益排在业绩榜冠军，工银瑞信全球美元债以6.60%的收益紧随其后。

图3 对结点 C ₁₉ 删除边的过程

1.4 平衡演化过程

前面着重强调了结点增长型演化过程和结点蜕化型演化过程。但在实际情况下，不断有新的结点加入现有的应急服务网络，也不断有旧结点蜕化和消失，因而整个网络在不断发生动态变化。很明显，应急服务网络满足耗散结构体的基本特性，因而具有耗散结构的相关特性。即，网络的平衡属于动态平衡，需要外界的输入和输出予以供养。

(1) 产生第1个结点。根据产业需求建设第一个应急服务基地，并将其作为网络第一个结点和起点。

骨结合，是种植体表面与骨组织在形成紧密结合情况下形成的一种永久性、功能性的生化反应，其一旦形成后即使在承受咬合力的情况下种植体也不会发生移动[1]。以往的研究发现，有诸多因素对骨结合的过程产生影响，其中种植体形态及特征至关重要，对种植体表面进行处理或功能化的改性后，可有效加快骨结合的速度并提高其质量[2-4]。同时，术者的操作对骨结合也会产生影响，因此在种植体植入过程中应严格无菌操作、采用微创化植入方式以及遵循必要的生物功能性需求。

定义 3： 对于给定的结点，如果市场需求变化为dD ，结点所能供给的需求变化为dS ，则该结点的熵变dA 可通过式(9)来计算：

dA =dS -dD

(9)

定义3表明，熵变dA 是网络与外界之间进行物质和能量交换的结果。其中，dD 为市场的需求变化，可正可负。如果dD 为正，表示应急服务需求呈增长态势；反之，如果dD 为负，表示应急服务需求可能萎缩。dS 为结点的供给能力，对于一个给定的结点来说，其能力有一个最大限值dS _max，超出此限值时给定结点将无法满足市场的需要；然而，如果市场需求远不能满足该结点的能力，由于成本等因素的影响，可能会运行不下去。

上述结果最终表现在熵变dA 上。一方面，如果dA >0，意味着网络具有较好的增长动力；且当dA ≫0时，结点很有可能发生突变，产生新结点和新边。另一方面，如果熵变dA <0，说明该结点无法达到预定的运行效果；且当dA ≪0时，结点及其相应的边入不敷出，进入蜕化程序在所难免。

2 仿真实验分析

为了验证本应急服务网络建模方法的正确性，我们建立了一个实验网络模型。考虑结点增长效应，向结点数为19的网络中增加1个新结点，即第20个结点，其有关数据如表1所示。表1中，R 为新增结点边权重；K ₁₉为结点C ₁₉的度；K _r 为基于边权重的演化网络；K _k 为基于结点的度的演化网络数；K _r，k 为基于边权重和结点度的演化网络数；P _r 为基于边权重的演化网络加边概率；P _k 为基于结点度的演化网络加边概率；P _r，k 为基于边权重和结点度的加边概率；C _r 为基于边的聚类系数；C _k 为基于结点的聚类系数；C _r，k 为综合聚类系数。

由表1中的数据以及式(2)可知：赋权化的网络度分布为幂指数方程，因而该模型建立的网络属于幂律分布网络。

行政事业单位的内部控制体制应该以《行政事业单位内部控制规范 (试行)》为核心依据，结合各单位的实际发展和员工构成情况，从每个细节入手，全面落实内部控制的各项内容。首先，单位应该建立内部控制标准，通过这个标准的约束力实施检测员工的工作情况和部门的运行情况，在整个行政事业单位实行体制化的管理模式。科学的内部控制管理体系应该遵循我国当前经济发展的状况，把握国家政策方针，以培养员工积极性和内控意识为出发点，按照当今环境的需求进行改革工作。

由式(1)和(2)可知，尽管新结点的连接倾向于选择“富”结点，但由于边权重因素的影响，优先连接的现象也非常普遍。当t = 0时，结点的度无关紧要，起决定作用的是边的权重；当t =1时，网络中结点的重要性完全取决于结点的度；当 0<t <1时，结点的度和边的权重同时起作用，其中权重因素使网络具有收敛性，向“富”结点集中，但边的权重影响使得“富”结点的分布不能全部集中在某一“富”结点，而是分化形成多个中心。式(2)表明，“一个核心结点、少量中心结点、大量外围结点”的层次结构模式，是结点度和边权重相互作用的结果。实际情况下，应急服务网络经常表现出局部聚类的特征，例如产业布局、地域限制、成本和时间等因素导致应急服务需求集中在某一地区。

表1 第20个结点后参数值的变化情况

注：加背景底纹的数值表示该列极大值，即具有优先连接特性的结点；带“*”数字为该列极小值，即优先退化边

根据定义2所述的择优加边原则，与结点u 相连接的结点i 的概率P _a ，由概率矩阵集合中的最大值max{P _ui }，(0<i <n ) 确定。如果r _ui >r ，结点u 和结点i 之间的连线e _ui 即为网络图中新增加的边，且增加新边后的网络图的度分布为：K =[k ₁，k ₂，(k _i +1) ，…，(k _u +1) ，k _n ]；如果r _ui ≤r ，则新增加的边的重要度不够，表明增加新边不能对网络产生优化效果，因而没有必要增加这一条重要度为r 的边。由于式(6)与式(1)一样，都考虑了边的权重和结点的度，因此，增加新边后网络的结构仍然保持为层次结构。考虑加边效应，在选择结点时，选择结点C ₅的可能性最大(见图2)。

根据定义2所述的择劣删边原则，与结点u 相连接的结点i 的概率P _a ，由概率矩阵集合中的最小值min{P _ui }，(0<i <n ) 确定。式(8)和定义2都考虑了边的权重和结点的度，因此，删除劣边后网络的结构不会被改变。从经济性的角度考虑，在表1中，删除结点首选结点C ₆、C ₁₂、C ₁₇，因为这些结点的成长能力较小。

定义3考虑了市场的需求和网络结点的供给能力，给出了网络增长和蜕化的动力，因而对网络的结构不会产生破坏作用。

3 结 语

针对应急服务网络的发展规律，提出了应急服务网络的演化模型：

(1) 对于结点的增长过程，提出了应急服务网络的成长模型，给出了定量和定性的计算方法和结点增长步骤。

5.2 蛋种鸡的输精周期延长实验是建立在标准化饲养的基础上的，即标准化鸡舍中使用自动化饮水、喂料、通风、光照、清粪系统，为蛋鸡提供适宜的生长和生产环境，保障鸡群健康和生产性能的正常发挥，同时也为员工创造稳定轻松的工作氛围，便于员工安心、愉悦地投入工作，提高操作技能。

(2) 对于边的增加，推导了基于择优原则的边增长定量计算方法。

(3) 考虑到边和结点的删除情况，给出了基于择劣原则的边和结点的删除过程。

(4) 考虑网络的平衡演化过程，建立了网络的耗散结构模型。

对上述方法进行仿真，结果表明该建模方法符合应急服务网络的实际情况，边和结点的变动不会影响应急服务网络结构的稳定发展。

（2）有利于简化物流园区项目中的合同关系。在EPC总包模式下，业主不需要再与设计方、采购方和实施方分别签署合同，只需与总包方达成一致，极大地简化了智慧物流园区项目的合同框架。

参考文献

[1] 赵林度，程婷.城际重大危险源应急网络协同弹性研究[J].软科学，2008(3):68-72.

[2] 宋琪.基于CAS理论的地震应急协同物流网络演化与仿真研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2012：30-45.

[3] 陈涛，阮杨志，孙雪萍，等.城市运行与应急管理技术架构与应用模式研究[J].中国安全生产科学技术，2019(4):5-11.

[4] 李阳.面向城市应急管理的情报能力建设思考[J].现代情报，2019(5):17-23.

[5] 陈国荣，鄢萍，彭军，等.一种基于成长的物流网络建模方法[J].华南理工大学学报(自然科学版)，2008(5):24-29.

[6] 郑斌，马祖军，周愉峰.震后应急物流动态选址-联运问题的双层规划模型[J].系统管理学报，2017(2):326-337.

[7] 王沛，张晓东，何杰，等.基于“库前移”模式的铁路商品车物流基地分层动态选址优化研究[J].铁道学报，2017(9):1-9.

[8] 刘洁.铁路乘用车物流基地作业区布局优化研究[D].北京:北京交通大学，2018:24-35.

An Evolutionary Model Based Emergency Service Network Optimization Method

DENG Juli ¹WANG Yan ²CHEN Guorong ²

(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China; 2. College of Smart Technology and Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China)

Abstract :In order to optimize the emergency service network, an evolutionary model based optimization method of emergency service network is proposed. By applying perturbation to a certain scale of emergency service network and comparing the parameter changes of logistics network before and after applying perturbation, the method of network growth, degeneration and balanced evolution is obtained. The simulation results show that the method accords with the actual situation of emergency service network and the changes of edges and nodes have an important impact on the emergency service network.

Key words :emergency management; network modeling; disturbance control; emergency service network

收稿日期： 2019-05-30

基金项目： 国家自然科学基金项目“业务主线约束性制造系统的关系网络分析与资源优化配置方法”(51275547)；重庆市技术创新与应用示范重点项目“重庆市安全生产大数据关键技术研究及应用示范”(CSTC2018JSCX-MSZDX0118)、“触控一体显示屏智能工厂关键技术研究与应用示范”(CSTC2018JSZX-CYZD0761)、“汽车智能电控系统离散型制造智慧工厂技术开发与示范应用”(CSTC2017RGZN-ZDYFX0008)

作者简介： 邓菊丽(1975 — )，女，硕士，高级工程师，研究方向为安全与环境。

通信作者： 陈国荣(1974 — )，男，博士，教授，研究方向为智慧安全。

中图分类号： TP393

文献标识码： A

文章编号： 1673-1980(2019)04-0084-05

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