基于屬性論的核事故應急決策支持系統

摘要:討論了如何將屬性論方法應用到核事故應急處理當中，依據國家有關法律、法規，將行動原則轉化為數學形式的定性映射，由于定性映射不僅相當于產生式，但也相當于平凡人工神經網絡、支持向量機，Bayasian計算，從而將各種需要的決策方法統一融合到一個統一的定性映射模型內。

關鍵詞:決策支持系統;屬性論;核事故應急

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)21-5808-03

Nuclear Accident Emergency Decision Support System Based on Attribute Theory

YANG Yang， FENG Jia-li

(Shanghai Maritime University， Shanghai 200135， China)

Abstract: Discussed on the subject of the Attribute Theory's applying on nuclear accident emergency treatment. Through the Attribute Theory ， transform the intervention of the principles in relevant laws and regulations into qualitative mapping of the mathematical form. For the qualitative mapping is equivalent to the production and the ordinary artificial neural network， through the transformation of qualitative benchmarks， it can induce non-ordinary artificial neural network， support vector machines， Bayasian computing， so various decision-making rules of DSY can be integrated into the uniform qualitative mapping and establish an uniform framework.

Key words: DDS; attribute theory; nuclear accident emergency

核應急決策，是一項復雜的系統工程，其中包括各種因素和屬性，它和屬性之間的影響和存在的各種復雜聯系。只有用科學來指導決策理論和方法，并使用實時決策支持工具，以滿足核應急決策的需要計算機。與系統科學，管理科學和科學的決策理論與其他學科的深入，它已經提出了系統的分析和決策的一系列理論和方法。因此，緊急從過去的經驗，逐步納入計算機工具為科學決策和智能決策階段使用的各種決策。因此，核應急決策，必須盡可能科學的決策理論和最先進的決策支持工具的使用走上了通往核應急決策更科學化，現代化。核應急決策支持系統，以在任何級別的技術水平提供技術支持，政策制定者，在相當大程度上，對系統本身和外部環境條件，如氣象學(該功能依賴，輻射監測網絡等)。

計算機決策支持系統(Decision Support System，DSS) 指以計算機為工具，應用領導科學及有關決策的理論和方法，為決策提供各種信息，輔助決策者進行科學決策的系統。包括數據庫、模型庫、知識庫、方法庫及相應的管理系統等。是最近十多年才發展起來的一種高技術決策輔助工具，主要有以下幾種驅動方式:數據驅動、模型驅動、知識驅動、基于Web、基于仿真、基于GIS、通信驅動，是在計算機信息管理系統(Management Information System，簡記為:MIS)的基礎上，加上系統模型庫和科學決策算法等而構成的，結合專家系統可構成一個智能決策支持系統。在DSS的構建中，關鍵的問題在于能否為系統建立一個有效的結構模型，并提供一個科學的決策算法。

1 屬性論基本理論

定性映射:若u∈A，則稱u具有屬于集合A的性質，記為pA(u)。又稱A是性質pA(u)的定性基準，并稱從X到{0，1}的映射τ:X→{0，1}是性質pA(u)的定性映射，如果對任一對象u∈X，使得

成立。

屬性整合:設Χ是特征函數的集合，即:={Ni(u)}，則是構成一個正交函數系，即有:

u1，u2∈Ni代入可得

=1

設u∈Ni和v∈Nj是兩個自變量，={Ni(u)}和'={Nj(v)}是區域集合N={Ni}的兩個特征函數系，則它們的特征函數Ni(u)和Nj(v)具有下述性質

將u1，u2∈Ni，u1∈Ni和u3∈Nj代入，可得

=0

和=1

2 核事故應急響應規則

參考國際核事故應急干預和法規，與中國國情相結合，我國已制定出一套早期的核事故應急措施:

1) 如果可能發生堆芯熔化事故，區域內的緊急疏散是預防性的。

2) 如果可能發生確定性影響，那么必須撤出。

3) 同一行政村的工作人員采取同樣的措施(如分為17個方面:1個職位16區范圍內的煙羽應急區，外區16個方向按照區統一行動)。

4) 和區域相關的劑量規則:

a) 全身有效劑量預計超過500mSv，或(和)甲狀腺劑量超過5000mGy，撤離;低于50mSv，或預期劑量(和)低于500mGy甲狀腺劑量，不采取措施;預期全身有效劑量50mSv～500mSv或(和)的甲狀腺劑量之間的500mSv - 5000mGy，考慮是否應采取措施，以優化疏散;

b) 有效劑量全身預計超過5mSv，但沒有采取疏散措施必須隱蔽，預期劑量小于5mSv，而不是采取秘密措施;預期劑量5mSv～50mSv之間，是否采取措施需要優化;

c) 預期的甲狀腺劑量超過500mSv，需要采取服碘;甲狀腺劑量低于預期50mSv，不采取服碘;甲狀腺劑量預期之間50mSv～500mSv，是否采取措施需要優化。

5) 采取一切措施撤離前，必須確定是否可以在當時的條件下離開，例如，是否有交通堵塞，風暴，洪水，斷橋的發生，而使疏散措施無法執行。

6) 位置規則

a) 如果風向變化從R1> R2時，如果R1為疏散區，則必須撤出R2區;

b) 如果風變化，24小時變化360 °，則全部撤出，從不同的方向撤出，與污染因子(風頻/風速)成正比。

7) 如果為無人網格，不考慮任何干預。

8) 颶風冰雹，不要撤離，在房間里隱蔽。

9) 只有一個疏散路線，如果道路上有障礙(橋梁推力等)不撤離。

3 核事故應急屬性決策模型

圖1為行動流程。

在國家規定的行動規則中，其余規則可用專家系統等其他人工智能方法來實現，此處僅描述規則(3)和(4)的屬性論方法描述，從而最終統一于屬性論框架下。

我國為各級行政區劃的集合，依屬性論方法則可表示為

所得的正交模型如圖2。

考慮域M是在一核事故應急區，MiM是M的子區，則映射Mi:M→{0，1}為其M到{0，1}的特征函數，對任一u∈M，有:

考慮子區Mi∈M的全身預期劑量為c(Mi)∈C，b(Mi)導致Mi產生確定效應fk(Mi)∈F，且其定性基準為，則稱從B×Γ到F的映射τ:B×?！鶩，使得對任意b(Mi)∈B和，有:

設c(Mi)∈C是子區Mi∈M全身預期劑量，是c(Mi)導致Mi產生確定性效應fk(Mi)∈F的定性基準，則稱從B×Γ到F的映射τ:C×?！鶩，使得對任意c(Mi)∈C和，有:

若用表示確定性效應Fk(Mi)的真值函數，則可表示為

圖3為煙雨應急區二維網格和劑量場構成的三維立方體。

最終行動規則構成如圖4所示的4*4網格。

4 系統的總體框架結構

核應急決策支持系統括四個子系統構成，分別是:控制操作子系統CCOSY、預測子系統PSY、對策子系統CSY、決策子系統DSY。系統框架如圖5:

圖5

按照系統的結構，如果發生核事故，地理信息系統GIS向決策者提供對核電廠生產運行的基礎數據，并把周圍的環境數據作為第一級的地理、人口和其他數據的決策支持。

預測子系統PSY模塊提供第二個級別的決策支持，根據氣象和環境條件、煙云的方向等基本數據，估計放射性核素的空間濃度分布和相應的劑量場，并利用地理信息系統將結果顯示在地圖上的相應區域。

對策子系統CSY提供第三級別決策支持，給出可能的核電廠應急響應措施，并計算出周圍的市民可避免劑量的網格。

決策子系統DSY提供第四級別的決策支持，評估所有應急方案，以優化調度，給出最優方案。

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