陳培珠,陳國(guó)華,周利興,門金坤
(1華南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程研究所,廣東廣州 510640;2廣東省安全生產(chǎn)科技協(xié)同創(chuàng)新中心,廣東廣州 510640)
科學(xué)的應(yīng)急響應(yīng)能夠有效降低化工園區(qū)突發(fā)事故所帶來的損失,這是一個(gè)多任務(wù)、多階段的應(yīng)急決策過程[1-2]。目前,針對(duì)化工園區(qū)突發(fā)事故應(yīng)急決策的應(yīng)急救援和應(yīng)急疏散的優(yōu)化模型、路徑規(guī)劃、應(yīng)急平臺(tái)開發(fā)等研究已經(jīng)相對(duì)成熟,但這些研究通常側(cè)重于單一應(yīng)急響應(yīng)階段的特定決策內(nèi)容,如應(yīng)急救援仿真與物資調(diào)度[3-5]、應(yīng)急疏散人員行為仿真及優(yōu)化[6-9]、應(yīng)急出救點(diǎn)與應(yīng)急避難點(diǎn)選址[10-12]、應(yīng)急決策優(yōu)化算法[13-16]以及應(yīng)急決策平臺(tái)的軟硬件開發(fā)[17-19]。然而園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)過程涉及多部門、多Agent的協(xié)同,僅考慮單一Agent優(yōu)化結(jié)果難以保障應(yīng)急決策的科學(xué)性。2015年4月6日,漳州古雷港石化區(qū)發(fā)生爆炸事故,應(yīng)急響應(yīng)過程中發(fā)生道路擁堵,致使后續(xù)應(yīng)急救援設(shè)備難以準(zhǔn)時(shí)抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)[20]。2019年3月21日,江蘇鹽城響水化工廠發(fā)生爆炸事故,16h后現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援車輛發(fā)生擁堵,消防車輛排起長(zhǎng)隊(duì)參與應(yīng)急救援[21]。上述事故中均存在缺乏考慮應(yīng)急救援、應(yīng)急疏散等多Agent協(xié)同規(guī)劃的問題。因而,有必要考慮應(yīng)急響應(yīng)全過程,研究園區(qū)多Agent協(xié)同應(yīng)急智能決策模型及其生成技術(shù)。在前期提出的園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期的路徑優(yōu)化決策方法基礎(chǔ)上[22],從全過程理論角度構(gòu)建化工園區(qū)三層多Agent協(xié)同應(yīng)急決策體系,研究化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)的時(shí)空變化關(guān)系,對(duì)化工園區(qū)企業(yè)應(yīng)急響應(yīng)期、園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期、園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)期3個(gè)階段的智能決策內(nèi)容進(jìn)行分層、分組研究,為完善化工園區(qū)應(yīng)急決策體系,提高指揮決策的水平奠定基礎(chǔ)。
依據(jù)《中華人民共和國(guó)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)法》(中華人民共和國(guó)主席令第69號(hào))、《生產(chǎn)安全事故應(yīng)急條例》(中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第708號(hào))、《生產(chǎn)安全事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》(中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第493號(hào)),生產(chǎn)安全事故應(yīng)急響應(yīng)通常分為4個(gè)等級(jí):Ⅰ級(jí)(特別重大)、Ⅱ級(jí)(重大)、Ⅲ級(jí)(較大)、Ⅳ級(jí)(一般)。不同的響應(yīng)級(jí)別,其響應(yīng)范圍不同。Ⅰ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)對(duì)應(yīng)國(guó)家分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定的特別重大安全生產(chǎn)事故,或超出省級(jí)行政區(qū)、跨領(lǐng)域的生產(chǎn)安全事故,由國(guó)務(wù)院安委會(huì)參與應(yīng)急響應(yīng)。Ⅱ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)對(duì)應(yīng)國(guó)家分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定的重大生產(chǎn)安全事故,或超出市(地、州)應(yīng)急處置能力的事故,由省政府參與應(yīng)急響應(yīng)。Ⅲ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)對(duì)應(yīng)較大生產(chǎn)安全事故,或超出縣級(jí)(區(qū)級(jí))應(yīng)急處置能力,由市政府參與應(yīng)急響應(yīng)。Ⅳ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)對(duì)縣區(qū)級(jí)一般生產(chǎn)安全事故,超出街道或獨(dú)立企業(yè)應(yīng)急處置能力,由區(qū)級(jí)參與應(yīng)急響應(yīng)。
針對(duì)化工園區(qū),生產(chǎn)安全事故應(yīng)急響應(yīng)最小一級(jí)的單位為園區(qū)內(nèi)企業(yè)。為針對(duì)性地分析不同應(yīng)急響應(yīng)等級(jí)對(duì)應(yīng)的園區(qū)應(yīng)急決策內(nèi)容,可將化工園區(qū)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急響應(yīng)拓展為五個(gè)等級(jí):Ⅰ級(jí)(特別重大)、Ⅱ級(jí)(重大)、Ⅲ級(jí)(較大)、Ⅳ級(jí)(一般)、Ⅳ級(jí)以下(企業(yè)內(nèi)部)。其中,Ⅳ級(jí)以下指街道或企業(yè)內(nèi)部可以自行應(yīng)急處置的安全生產(chǎn)事故。根據(jù)分級(jí),化工園區(qū)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急響應(yīng)全過程流程如圖1所示。
由圖1可知,化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)在時(shí)空方面存在動(dòng)態(tài)性與層次性的特點(diǎn)。由于園區(qū)事故的不確定性,化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)等級(jí)可能動(dòng)態(tài)從企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)擴(kuò)展至園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng),甚至升級(jí)為園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)。在發(fā)生生產(chǎn)安全事故時(shí),企業(yè)人員首先啟動(dòng)企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng),在判斷事故無法由企業(yè)自行處置時(shí)再將信息通過專用通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至園區(qū)管委會(huì),由其判斷是否繼續(xù)上報(bào),并啟動(dòng)相應(yīng)等級(jí)的應(yīng)急預(yù)案。若為Ⅳ級(jí)以下應(yīng)急響應(yīng)等級(jí),由企業(yè)自行組織應(yīng)急響應(yīng),其應(yīng)急決策包括:應(yīng)急救援以及將人員疏散至企業(yè)集結(jié)點(diǎn)。若為Ⅳ級(jí)的應(yīng)急響應(yīng)等級(jí),由園區(qū)管委會(huì)指揮部門根據(jù)應(yīng)急預(yù)案迅速組織企業(yè)集結(jié)點(diǎn)人員進(jìn)行應(yīng)急疏散,同時(shí)調(diào)度園區(qū)內(nèi)消防、維修、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管制等部門進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng),并根據(jù)事故發(fā)展動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行修正,提高應(yīng)急響應(yīng)的有效性,盡可能降低事故損失。若為Ⅳ級(jí)及以上應(yīng)急響應(yīng)等級(jí),則涉及內(nèi)外協(xié)同決策,由園區(qū)管委會(huì)配合上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)。這其中,化工園區(qū)每一個(gè)等級(jí)的響應(yīng)過程,都有相關(guān)應(yīng)急部門進(jìn)行統(tǒng)籌負(fù)責(zé),形成信息和任務(wù)的上傳下達(dá)效果。在化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)過程中,上級(jí)部門與下級(jí)為發(fā)布任務(wù)、收集信息關(guān)系,同級(jí)內(nèi)部不同救援任務(wù)的部門之間為平等、協(xié)同關(guān)系。
圖1 化工園區(qū)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急響應(yīng)全過程流程
此外,化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)在空間發(fā)展方面還存在沖突性與協(xié)同性。應(yīng)急救援與應(yīng)急疏散是化工園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)階段與園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)階段的主要應(yīng)急決策。在同一化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)階段中,應(yīng)急救援與應(yīng)急疏散工作往往不相互獨(dú)立,而是同步進(jìn)行。在應(yīng)急響應(yīng)階段的應(yīng)急救援與應(yīng)急疏散行為追求的是系統(tǒng)應(yīng)急決策的目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。如總的疏散與救援路徑最短、疏散救援加權(quán)時(shí)間最短等,二者都是在同一個(gè)協(xié)同優(yōu)化目標(biāo)之下開展各自的工作,通過系統(tǒng)協(xié)調(diào)達(dá)到最優(yōu)。在實(shí)際的模型構(gòu)建過程中,要充分考慮二者對(duì)于目標(biāo)的協(xié)同性,要在模型中將二者統(tǒng)一聯(lián)系起來考慮。
首先對(duì)多Agent系統(tǒng)(multi-agent system,MAS)3種結(jié)構(gòu)的分析,構(gòu)建基于混合式多Agent的化工園區(qū)應(yīng)急智能決策體系架構(gòu)。其次,將化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)過程中各個(gè)應(yīng)急響應(yīng)階段分解為不同的Agent組別,并定義每個(gè)組別內(nèi)的任務(wù)Agent。再次,結(jié)合應(yīng)急響應(yīng)多Agent要素,對(duì)園區(qū)企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期、園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期、園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)期3個(gè)階段內(nèi)不同組別、不同任務(wù)的Agent所組成化工園區(qū)應(yīng)急智能決策的MAS系統(tǒng)進(jìn)行要素分析。最后,對(duì)園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)多Agent信息流動(dòng)與共享關(guān)系進(jìn)行梳理,建立基于應(yīng)急響應(yīng)全過程的化工園區(qū)應(yīng)急智能決策模型多Agent協(xié)同模式。
2.2.1 體系架構(gòu)
MAS是由多種Agent形成的松散耦合的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),這些Agent通過信息共享與數(shù)據(jù)協(xié)同最終完成任務(wù)。與常規(guī)系統(tǒng)相比,MAS具備自主性、分布性和協(xié)調(diào)性等優(yōu)勢(shì),并能夠進(jìn)行自主學(xué)習(xí),通過案例或邏輯推理實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)智能決策[23]。在MAS內(nèi),所有Agent之間是獨(dú)立、平等、互聯(lián)互通、互相協(xié)作的。依照協(xié)同機(jī)制,MAS主要包括分布式、分層式、混合式3類組成形式[24]?;旌鲜街校诤狭朔植寂c分層兩種結(jié)構(gòu),將MAS分為多個(gè)組,但底層Agent之間存在數(shù)據(jù)的信息溝通,可以自行進(jìn)行資源的調(diào)取與決策,提高了系統(tǒng)的自主性。使用MAS構(gòu)建化工園區(qū)應(yīng)急智能決策機(jī)制具有一定的可行性,應(yīng)結(jié)合園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)動(dòng)態(tài)性、層次性、沖突性與協(xié)同性的特點(diǎn),選擇混合式MAS結(jié)構(gòu),構(gòu)建多Agent化工園區(qū)應(yīng)急智能決策體系。其體系架構(gòu)如圖2所示。
圖2 混合式MAS結(jié)構(gòu)
2.2.2 多Agent構(gòu)成要素
(1)多Agent要素分層分析 根據(jù)MAS系統(tǒng)原理,按照化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)的層次性將決策模型設(shè)計(jì)為3層的邏輯架構(gòu),即應(yīng)急指揮層、應(yīng)急任務(wù)層、應(yīng)急任務(wù)執(zhí)行層。所構(gòu)建化工園區(qū)三層多Agent應(yīng)急智能決策模型具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 化工園區(qū)三層多Agent應(yīng)急決策模型
根據(jù)應(yīng)急任務(wù)內(nèi)容,決策模型又分為多個(gè)任務(wù)小組,每個(gè)任務(wù)組由1個(gè)決策Agent、1個(gè)任務(wù)Agent與多個(gè)執(zhí)行Agent組成。在底層執(zhí)行Agent中存在組內(nèi)與組間的信息共享與任務(wù)協(xié)同。受化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)動(dòng)態(tài)性的影響,模型內(nèi)各Agent要素也在動(dòng)態(tài)變化。化工園區(qū)三層多Agent應(yīng)急決策分層見表1。
表1 化工園區(qū)三層多Agent應(yīng)急決策分層
(2)多Agent要素分組分析 園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)的企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)、園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)、園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)3個(gè)等級(jí)具有動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)律。對(duì)于Ⅲ級(jí)及以上的化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng),均需按照時(shí)間順序經(jīng)歷這3個(gè)階段。為此,應(yīng)用混合式MAS系統(tǒng)的分組理念,將化工園區(qū)多Agent應(yīng)急智能決策模型中的應(yīng)急任務(wù)層分為3組,組內(nèi)應(yīng)急決策Agent及對(duì)應(yīng)的多Agent要素如圖4所示。
圖4 化工園區(qū)應(yīng)急智能決策M(jìn)AS系統(tǒng)分組情況
結(jié)合分層與分組分析,對(duì)化工園區(qū)多Agent協(xié)同決策的具體要素進(jìn)行分析,如下所示。
(1)應(yīng)急指揮層 園區(qū)企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)等級(jí)的應(yīng)急指揮層為企業(yè)安全管理負(fù)責(zé)人,反映到可操作上為園區(qū)企業(yè)應(yīng)急預(yù)案;園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)的應(yīng)急指揮層為化工園區(qū)應(yīng)急管理的決策者,反映到可操作上為應(yīng)急決策系統(tǒng);園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)的應(yīng)急指揮層為國(guó)務(wù)院、省、市各級(jí)政府相關(guān)負(fù)責(zé)人,反映到可操作上為各級(jí)政府應(yīng)急平臺(tái)。通過應(yīng)急指揮層,將應(yīng)急響應(yīng)目標(biāo)任務(wù)分解為不同的應(yīng)急子任務(wù)集合,對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)急任務(wù),選取最優(yōu)解。以天津港“8·12”爆炸事故為例,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)處置需求,將現(xiàn)場(chǎng)救援分為滅火、現(xiàn)場(chǎng)勘查、人員搜救等子任務(wù)。以園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)為例,在園區(qū)內(nèi)包括應(yīng)急救援與疏散路徑規(guī)劃、資源調(diào)度等子任務(wù)。
(2)應(yīng)急任務(wù)層 應(yīng)急響應(yīng)子任務(wù)分為簡(jiǎn)單任務(wù)(不可分解)、復(fù)合任務(wù)(可分解),反映到可操作上是各個(gè)應(yīng)急響應(yīng)任務(wù)的優(yōu)化目標(biāo)。以化工園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)為例,主要包括應(yīng)急出救點(diǎn)、應(yīng)急避難點(diǎn)選址模型、路徑優(yōu)化模型、雙向應(yīng)急救援與應(yīng)急疏散模型應(yīng)急救援資源入園模型等。
(3)應(yīng)急任務(wù)執(zhí)行層 執(zhí)行層的多Agent部門,是化工園區(qū)三層多Agent應(yīng)急智能決策模型的底層Agent單元?;@區(qū)生產(chǎn)安全事故3個(gè)應(yīng)急響應(yīng)階段內(nèi),應(yīng)急任務(wù)執(zhí)行層在園區(qū)企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期的Agent為企業(yè)內(nèi)員工(EP)Agent。在園區(qū)路網(wǎng)中存在4類Agent:在園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期,包括園區(qū)內(nèi)的應(yīng)急救援(ERB)Agent和應(yīng)急疏散(EE)Agent,其分別代表應(yīng)急救援車輛及人員與應(yīng)急疏散人員;在園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)期,包括園區(qū)外的應(yīng)急救援Agent進(jìn)入園區(qū)(OERE)和園區(qū)內(nèi)的應(yīng)急救援Agent離開園區(qū)(ERBL)。
突發(fā)事件發(fā)生發(fā)展的時(shí)間和空間因素信息是應(yīng)急智能決策體系的關(guān)鍵參數(shù),根據(jù)化工園區(qū)三層多Agent應(yīng)急決策模型,分析基于應(yīng)急響應(yīng)全過程的化工園區(qū)多Agent應(yīng)急決策時(shí)空變化關(guān)系,如圖5所示。以化工園區(qū)事故后果P、事故發(fā)生時(shí)間t、應(yīng)急響應(yīng)范圍S為三個(gè)維度。定義f(P,S,t)函數(shù)表征化工園區(qū)多Agent的應(yīng)急響應(yīng)階段,如式(1)。
圖5 基于應(yīng)急響應(yīng)全過程的化工園區(qū)多Agent應(yīng)急決策時(shí)空變化關(guān)系
式中,S(ti)為ti時(shí)刻的應(yīng)急響應(yīng)范圍;f1為企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)階段;f2為園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)階段;f3為園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)階段。S1為企業(yè)內(nèi)部;S2為化工園區(qū)內(nèi)部;S3為化工園區(qū)內(nèi)外。
對(duì)應(yīng)急響應(yīng)階段進(jìn)行取整設(shè)計(jì),在圖5中,由S(ti)、P(ti)、ti三個(gè)參數(shù)確定的f(P,S,t)位于某個(gè)三維空間內(nèi),均可取整為該響應(yīng)階段的值。即,在事故后果P(ti)隨時(shí)間ti變化的過程中可能對(duì)應(yīng)一種或多種應(yīng)急響應(yīng)等級(jí)。
根據(jù)事故發(fā)展規(guī)律可知,S(t)與P(t)隨時(shí)間變化的過程屬于正向互相關(guān)關(guān)系。結(jié)合互相關(guān)函數(shù)定義,定義RPS(τ)為互相關(guān)函數(shù),如式(2)[25]。
式中,T為兩個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)度;τ為時(shí)間間隔。
結(jié)合時(shí)空變化關(guān)系,梳理3個(gè)應(yīng)急響應(yīng)生命周期內(nèi)的多Agent應(yīng)急決策內(nèi)容,如圖6~圖8所示。
圖6 園區(qū)企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期三層多Agent應(yīng)急決策內(nèi)容
圖7 園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期三層多Agent應(yīng)急決策內(nèi)容
圖8 園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)期三層多Agent應(yīng)急決策內(nèi)容
三層應(yīng)急決策體系中多Agent的關(guān)系為信息的供需求關(guān)系,多Agent在應(yīng)急決策過程中的信息請(qǐng)求,委托執(zhí)行的雙向關(guān)系,如圖9所示。
圖9 化工園區(qū)多Agent應(yīng)急決策信息關(guān)系
圖9中各個(gè)流程中的信息是流通的,由平臺(tái)收集事故信息與多Agent部門反饋的應(yīng)急響應(yīng)現(xiàn)狀信息,再進(jìn)行協(xié)同決策。所給出的動(dòng)態(tài)應(yīng)急協(xié)同決策方案,由不同應(yīng)急響應(yīng)期決策模型進(jìn)行任務(wù)分解。采取通用的黑板系統(tǒng)進(jìn)行多Agent之間的通信,如圖10所示。不同應(yīng)急響應(yīng)期的組間應(yīng)急決策Agent進(jìn)行通信時(shí),需將數(shù)據(jù)寫入黑板,再由另一個(gè)應(yīng)急響應(yīng)期應(yīng)急決策Agent讀取數(shù)據(jù),不同層間的任務(wù)執(zhí)行Agent則向組內(nèi)讀取信息。
圖10 黑板系統(tǒng)多Agent信息共享通信方式
結(jié)合化工園區(qū)多Agent應(yīng)急智能決策模型中多Agent的信息共享通信方式,構(gòu)建園區(qū)3個(gè)應(yīng)急響應(yīng)階段全過程的多Agent系統(tǒng)結(jié)構(gòu),如圖11所示。
圖11 化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)全過程多Agent的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
依據(jù)協(xié)同學(xué)理論,多Agent的協(xié)同模式是通過作用范圍內(nèi)信息邏輯關(guān)系自組織形成的[26]。多Agent行為采用離散事件狀態(tài)模型(discrete event state model,DESM)進(jìn)行協(xié)同[27]。結(jié)合圖9的任務(wù)分解關(guān)系,將構(gòu)建的園區(qū)應(yīng)急智能決策模型中的多Agent協(xié)同模型定義為一個(gè)五元組[式(3)]。
式中,D為應(yīng)急決策Agent,負(fù)責(zé)決定應(yīng)急決策方案;Fn為一個(gè)映射,指代企業(yè)內(nèi)部f1、園區(qū)內(nèi)部f2、園區(qū)內(nèi)外f3三個(gè)多Agent組別的應(yīng)急響應(yīng)任務(wù);M為應(yīng)急智能決策多Agent模型集;A為執(zhí)行任務(wù)層Agent;R為應(yīng)急決策方案集,與應(yīng)急響應(yīng)任務(wù)相對(duì)應(yīng)。則有式(4)。
根據(jù)式(4),分析3個(gè)應(yīng)急響應(yīng)期組別之間的協(xié)同關(guān)系,如圖12所示。
圖12 化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)全過程多Agent的信息共享與協(xié)同關(guān)系
由圖11與圖12可知,在化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)全過程中,各個(gè)Agent通過信息共享的方式獲取上一級(jí)的信息,用以計(jì)算自己的決策方案,并將其傳遞給下一級(jí)。在單一應(yīng)急響應(yīng)期內(nèi),多Agent的信息共享與協(xié)同關(guān)系如圖13~圖15所示。其中,園區(qū)企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期的多Agent協(xié)同為事故發(fā)生點(diǎn)向企業(yè)疏散集結(jié)點(diǎn)、企業(yè)救援集結(jié)點(diǎn)向事故發(fā)生點(diǎn)的流動(dòng)。園區(qū)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期的多Agent協(xié)同,為多個(gè)園區(qū)應(yīng)急出救點(diǎn)向多個(gè)企業(yè)救援集結(jié)點(diǎn)、多個(gè)企業(yè)疏散集結(jié)點(diǎn)向多個(gè)園區(qū)應(yīng)急避難點(diǎn)的流動(dòng)。園區(qū)內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)期的多Agent協(xié)同,為多個(gè)園區(qū)外救援力量點(diǎn)向多個(gè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)救援集結(jié)點(diǎn)、多個(gè)企業(yè)疏散集結(jié)點(diǎn)向多個(gè)園區(qū)外應(yīng)急救援撤離點(diǎn)的流動(dòng)。
圖13 園區(qū)企業(yè)內(nèi)部應(yīng)急響應(yīng)期多Agent信息共享與協(xié)同關(guān)系
圖15 園區(qū)內(nèi)外協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)期多Agent信息共享與協(xié)同關(guān)系
基于混合式多Agent結(jié)構(gòu),每個(gè)Agent均包含感知、任務(wù)分解、建模、通信與決策生成的模塊[28]。通過感知模塊對(duì)黑板系統(tǒng)請(qǐng)求信息,并對(duì)事故信息Agent及模型所需要的其他Agent信息進(jìn)行抽象處理,將共享信息輸入不同組別的多Agent應(yīng)急決策模型,生成協(xié)同決策,再進(jìn)行任務(wù)分配,通過多Agent通信傳送至執(zhí)行任務(wù)層Agent。
園區(qū)應(yīng)急任務(wù)層的3個(gè)應(yīng)急響應(yīng)期組別之間及組別之內(nèi)均存在信息的共享與協(xié)同,投射到執(zhí)行層的應(yīng)急響應(yīng)全過程多Agent作用范圍內(nèi)的5類Agent分別為EP、ERB、EE、OERE、ERBL。對(duì)作用范圍內(nèi)5類Agent的信息協(xié)同進(jìn)行分析,構(gòu)建應(yīng)急智能決策模型多Agent協(xié)同模式如圖16所示。
圖16 化工園區(qū)應(yīng)急智能決策模型中多Agent協(xié)同模式
事故演化是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程,隨著事故后果的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展,化工園區(qū)應(yīng)急決策需求也從企業(yè)內(nèi)向園區(qū)內(nèi),再向園區(qū)內(nèi)外協(xié)同升級(jí),形成應(yīng)急響應(yīng)多Agent的動(dòng)態(tài)協(xié)同與聯(lián)動(dòng)機(jī)制。園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)過程為多方救援力量協(xié)同參戰(zhàn),涉及園區(qū)企業(yè)內(nèi)部救援人員、園區(qū)內(nèi)救援部門、疏散調(diào)度部門、園區(qū)外應(yīng)急救援力量、園區(qū)內(nèi)外應(yīng)急決策部門等。本文結(jié)合園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)動(dòng)態(tài)性、層次性、沖突性與協(xié)同性的特點(diǎn),使用MAS構(gòu)建的化工園區(qū)應(yīng)急智能決策模型多Agent協(xié)同體系,使得化工園區(qū)每一個(gè)等級(jí)的響應(yīng)過程,都有相關(guān)應(yīng)急部門進(jìn)行統(tǒng)籌,達(dá)到信息和任務(wù)的共享與協(xié)同的效果。
(1)構(gòu)建了基于應(yīng)急響應(yīng)全過程的多Agent應(yīng)急智能決策體系,針對(duì)化工園區(qū)多Agent應(yīng)急決策時(shí)空變化關(guān)系進(jìn)行了分析,結(jié)果表明事故后果與應(yīng)急響應(yīng)范圍隨時(shí)間變化的過程為正向互相關(guān)關(guān)系。
(2)化工園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)過程存在應(yīng)急救援與應(yīng)急疏散的沖突與協(xié)同:路段車流、路網(wǎng)空間、路網(wǎng)優(yōu)先級(jí)等的沖突,以及路網(wǎng)資源、應(yīng)急決策、應(yīng)急目標(biāo)的協(xié)同性。
(3)基于混合的化工園區(qū)多Agent協(xié)同應(yīng)急智能決策機(jī)制模型,其多Agent要素主要分為EP Agent、ERB Agent、EE Agent、OERE Agent、ERBL Agent進(jìn)行分析。
(4)基于三層應(yīng)急智能決策模型的化工園區(qū)多Agent信息共享關(guān)系與協(xié)同模式,可為應(yīng)急智能決策生成提供理論支撐。