基于着色Petri网的工业事故应急响应行动建模与分析

提出一种基于着色Petri网的应急响应行动建模和分析方法,用库所表示应急过程中可能的状态,用变迁表示应急行动,托肯在网中的流动表示状态的变化,并用颜色来区分托肯,从而能方便地对不同行动进行分析。针对某储罐区天然气泄漏事故中现场工作班组的应急响应行动建立了着色Petri网模型,并利用该模型对应急行动进行了分析。     

基于Petri网的工业火灾应急响应行动时间分析

为预防石化工业储罐区火灾触发的多米诺效应,首先,构建基于层次着色时间Petri网(HCTPN)的储罐火灾应急响应模型,以库所表示状态或指令,以变迁表示应急响应行动,以托肯的移动表示系统的动态变化;其次,提出5种不同的时间模式,包括时间串行门、时间输出与门、时间输入与门、时间输出或门和时间输入或门,分析该模型的时间性能;最后,以某储罐火灾为例,通过CPN Tools仿真分析应急响应时间,评估多米诺效应发生的概率,并通过讨论2种场景探究应急响应行动的协作对多米诺效应的影响。结果表明:应急行动的并行模式比串行模式更省时间、更能预防多米诺效应;用所构建模型能有效地分析应急响应行动的时间性能。     

考虑优先性的罐区火灾事故应急行动研究

为提高工业罐区火灾事故的应急救援效率,本文采用时间混合Petri网对罐区火灾事故应急响应过程进行建模仿真,分析应急过程中的行动优先性及时间性能;对某工业罐区进行考虑应急行动优先性和不考虑应急行动优先性2种救援模式进行建模仿真和对比分析。研究表明:考虑应急行动优先性的救援模式可对随机到达的资源进行调配,可提高罐区火灾应急救援效率。     

基于FTA-Petri网的地铁火灾事故安全性研究

鉴于城市轨道交通安全的复杂性及重要性,应用FTA-Petri综合分析方法对城市轨道交通系统安全性进行分析并构建轨道交通系统火灾事故安全性模型。该模型具有FTA与Petri网方法的优点。在利用传统的FTA方法深入分析火灾事故原因的基础上,选择典型的火灾事故成因,利用Petri网方法动态模拟火灾事故发生的过程;借鉴已有的概率计算方法对所建立的火灾Petri网模型进行定量求解分析;最后,针对分析结果提出可行性方案。提出将FTA-Petri综合分析方法应用到城市轨道交通安全领域,在地铁火灾安全性定量分析方面作出了探索性的研究。     

虚拟应急物流协同预案编制与流程建模仿真研究

为提高我国应急物流预案运行实施的协同性,提出虚拟应急物流协同预案的概念,分析了虚拟应急物流协同预案的涵义、主要要素及体系结构,论述了虚拟应急物流协同预案编制的基本原则和步骤。在以上研究的基础上,采用着色Petri网理论对虚拟应急物流协同预案流程进行建模,设计了整体流程Petri网模型和各部分流程Petri网模型,并运用仿真软件CPN tools对模型的性能进行了验证,结果表明:模型具有良好的可达性、有界性、活性和公平性。     

基于Petri网的地铁行车调度班组应急响应流程优化研究

为了进一步提升地铁行车调度班组处理事故的应急响应能力，本文研究地铁行车调度班组的应急响应流程，基于Petri网方法构建行车调度班组应急响应流程模型，并对流程中的瓶颈环节提出优化措施及建议，同时利用TINA仿真模拟软件对比分析优化前后应急响应流程中的时间参数。结果表明：优化后的应急响应流程时间较优化前降低了36%,对地铁安全稳定的运营具有积极的参考作用。     

基于随机Petri网的城市轨道交通应急系统安全性能分析

为分析城市轨道交通应急系统安全性能,采用随机Petri网理论,考虑运营生产、治安消防和自然灾害3类应急预案,构建城市轨道交通应急系统的随机Petri网模型,并基于模型的马尔科夫链得到系统处于各种状态时的稳态概率表达式,通过改变各个变迁的触发速率,分析系统各种状态稳态概率的变化情况。结果表明,这个模型能够体现影响城市轨道交通应急系统安全性能的各因素之间的关系,并能通过数值变化趋势反映不同事故情况下提高安全性能的关键所在,达到分析系统安全性能的目的。     

基于Petri网的城市突发事件应急联动救援系统性能分析

随着我国城市化进程的加速 ,城市规模的日益扩大 ,城市需要及时有效地应对各种突发事件 ,满足城市居民对公共安全的需求。近年来 ,我国政府已开始在部分城市建设应急联动系统来处理可能发生的各种突发事件。笔者引入Petri网 ,对我国典型的城市重大突发事件应急联动系统的应急性能进行分析 ,初步建立城市重大事件应急联动系统的性能分析的Petri网模型。对Petri网模型更加深入的研究 ,将在后续课题中进一步开展。     

地铁运营突发事件应急响应模式的马尔科夫链分析

为研究城市轨道交通网络化运营线路的风险传导规律和耦合关系,构建基于随机Petri网的同构马尔科夫链模型。通过模型分析突发事件应急响应模式中线路之间的相互影响,以及各线路启动突发事件应急响应模式对整个系统稳态的影响。结果表明,用该模型可从数学上研究城市轨道交通运营线路之间的传导规律和耦合关系,找出影响整个应急指挥系统效率的关键因素,最终提高地铁应对突发事件的能力。     

基于动态变权模糊Petri网的地铁火灾风险评估

为了实现对地铁火灾风险的准确评估,引入模糊Petri网建立基于模糊产生式规则的地铁火灾风险评估模型。通过发掘火灾演变的内在机理,将其划分为火情发生、火情识别、火情控制、火灾形成4个阶段,并给出了不同阶段推动火灾发展进程的关键要素。利用模糊Petri网模型图形化展示火灾发展的连锁反应过程。针对传统赋权方法造成权重与要素自身状态相脱节的弊端,采用动态赋权理念构造动态变权模糊Petri网模型,真实反映不同要素对火灾发展的贡献程度。以成都市某地铁站为例,在专家打分法评估致因要素安全状态的基础上,利用矩阵算法进行推理,得出风险等级为可接受,表明该方法可以为地铁火灾风险管理提供决策支持。     

平交道口冗余控制系统的建模及成本收益分析

将成本收益的分析方法应用在控制系统设计中。采用随机Petri网基于控制过程及系统可靠性对道口控制系统进行建模。在可靠性建模中,基于冗余系统的冷备及热备原理对控制系统的各个部件分别进行描述。基于统计数据确定非冗余控制系统Petri网模型参数。针对冷备及热备的冗余控制系统各部件的系统模型,通过仿真确定冗余系统相对非冗余系统所降低的道口事故率,继而计算出冗余控制的收益。将收益与增加设备的成本进行对比分析,结果表明,控制系统中不同部件的冷备及热备冗余都具有不同的成本收益。     

基于随机Petri网的跨组织应急协同模型构建

突发事件应急处置需要公安、消防、医疗、交通等多个组织进行跨组织协同合作,以此实现跨部门的统一指挥、快速反应的应急响应行动,为城市突发事件应对、城市公共安全提供强有力的保障。利用随机Petri网的构建跨组织应急协同流程,根据确定可能出现的状态集,同构其相应的马尔科夫链;以汶川地震为例,根据可能出现状态的稳态概率及相关数学方法分析其均衡状态和变动规律,对应急响应的协同效果进行分析,根据评估结果提出事前应急协同控制与改进的措施,加强事前应急演练与培训,为提高突发事件应急响应协调能力提供理论支持。     

基于Petri网的750kV变电站故障恢复

对750 kV变电站可能发生的常见故障进行详细分类,并据此建立故障恢复推理模型,以便发生故障时能及时快速恢复供电。通过分析750 k V变电站拓扑结构,采用故障分类和基于Petri网建模的方法,将所有可能发生的常见故障分为母线、线路及变压器3类。变电站发生故障时,先根据变电站故障诊断结果,再从故障点隔离到恢复非故障失电区域并建立Petri网模型。故障恢复主要对开关进行操作,因此首先建立开关打开和关断的基本Petri网恢复模块,接着从变压器运行方式及裕量情况给出变压器故障恢复的Petri网模型,然后讨论母线和线路故障时不同情况下的故障恢复Petri网模型,最后根据模型推理过程中点火的变迁,将隔离故障点和恢复供电的断路器记录下来,按照Petri网运行的顺序即可给出最终的恢复方案。通过对750 k V变电站各类复杂故障的建模和推理及由此给出的恢复方案,能够及时给出恢复的操作顺序,方便运行人员快速检修。最后通过HPSim软件对代表性故障进行仿真运行,验证该方法正确、可行且及时。     

水电厂电力设备事故应急响应FPN-MC模型及效能分析

为更好地利用信息技术研究水电厂电力设备事故应急效能,提高应急救援效率和应急处置能力,综合考虑应急响应过程中各个环节时间的随机性与模糊性,运用模糊Petri网（FPN）和马尔科夫链（MC）理论,构建水电厂电力设备事故应急响应FPN-MC模型,求解模糊稳态概率值并分析系统效能指标。最后,以ZLB水电厂电力设备事故Ⅲ级应急响应作为实例,进一步剖析应急流程信息拥挤的瓶颈环节及事件应急处置的关键节点。结果表明:应急资源使用完毕、相关人员现场处置到位、确定完善的处置方案时的状态最为繁忙;利用资源实施救援、相关人员进行现场处置、完善处置方案等实施过程需要重点监督和管理。     

基于SCPN的交通应急处置流程建模及性能分析

为了更好地利用信息技术支持应急管理,提高交通应急指挥系统救援效率,以路面塌陷事故为例,利用随机着色Petri网(SCPN)对其应急响应流程进行动态离散建模,根据同构的马尔可夫链(MC)分析模型的有效性,最后利用马尔可夫链及模糊数学的相关理论对交通应急指挥系统进行性能分析。结果表明:救援信息、交通路网动态信息、应急资源信息及时态控制信息反馈环节容易产生信息堆积,应提高综合监控的技术水平;专家决策制定出警预案、善后处理耗时较长,应作为流程优化的重点。     

基于模糊Petri网的危险品运输安全评估模型及应用

针对现代危险品运输安全监控问题,以运输费用、事故风险、灾害致灾、补救能力为运输安全评估的关键因素,建立安全分析的评估指标体系,提出一种基于模糊Petri网的危险品运输安全评估模型。首先应用转换规则给出评估指标体系的模糊Petri网表示和在Petri网模型的基础上的模糊推理算法,其次结合层次分析法(AHP),采取定性与定量分析相结合的方法进行安全评价;最后给出基于ArcGIS的评估模型实现方法,并应用于危险品运输安全监控系统的开发。模糊Petri网的数学特性及易于实现的特性,使得安全评估模型的建立,有助于实现运输安全评估策略的形式化、定量化和动态决策,而基于安全评估模型的危险品运输车辆监控系统的成功开发,进一步表明评估模型、推理算法和实现方法是合理可行的。     

应急响应逻辑流程构建及其应用研究

针对目前部分预案中的应急响应存在上下一致、缺乏操作性以及存在区域盲点等问题,提出基于应急响应行动及区域灾害后果的分析构建应急响应逻辑流程。其中分层的应急行动结构体现了不同级别预案应急响应的侧重与分工,承灾体状态与应急任务关联的建立使应急响应流程更适应事件发生区域灾害后果。提出的应急响应逻辑流程是针对不同区域不同事件的应急响应流程通用的建模方法,可作为区域发生某事件所启动预案的应急响应评估模板,为修订和完善应急预案提供参考依据。     

重大工业事故应急响应三维仿真虚拟人模型研究

重大工业事故发生后,高效的应急响应能极大地减少损失,仿真分析方法在应急培训、应急预案制定以及应急决策等方面都具有重要作用.对重大工业事故应急响应三维仿真进行研究,提出了三维仿真虚拟人模型,分析了构成虚拟人的感觉模型、决策模型和行为模型3个子模型,并对某油库区建立三维仿真环境,利用虚拟人进行了仿真分析.结果表明,所构建的虚拟人能够根据环境以及事故的影响进行决策并确定应急行为.     

模糊Petri网在城市安全发展水平评价中的应用分析

为克服传统Petri网在评价城市安全发展水平时不易处理模糊信息的缺点,提出基于Petri网络和模糊推理算法的评估分析方法。首先,分析城市安全管理风险特性;其次,借鉴国家安全发展示范城市评价细则,建立三级城市安全发展评价指标体系;然后,将指标转换成城市安全模糊Petri网络(FPN)模型,运用模糊推理算法对Petri网络进行迭代计算,得到最终评价矩阵;最后,通过模糊层次分析法(FAHP)与优劣解距离法(TOPSIS)验证该方法结果的可靠性。研究结果表明:该方法能够有效处理指标基础模糊信息,并确定优势环节和薄弱环节,有助于评估城市安全发展水平。     

基于FTA-Petri网方法的拥挤踩踏事件分析

鉴于踩踏事件的突发性及其复杂性,应用FTA-Petri网的综合分析方法,建立集FTA评估和Petri网分析为一体的FTA-Petri网模型。首先利用FTA模型分析并确定导致麦加朝圣踩踏事件的人机环管等主要风险因素;然后,根据FTA因素分析确定对应的Petri网模型;最后利用综合分析方法的关联因素,计算得出麦加踩踏事件的因素关联矩阵,确定麦加朝圣踩踏事件的最小割集,并根据割集途径分析事故成因提出相应对策,为避免此类踩踏事件的发生作出了探索性研究,为拥挤踩踏事件的分析及预防提供新思路和途径。