基于模糊數的最大覆蓋模型對巡邏哨優化的研究

[摘 要]目前，在很多部門或單位存在哨位構造不合理、設計不科學、設置不規范、功能不完善等問題，導致較多隱患，險情頻發。為提高哨兵的執勤水平、訓練與作戰效率，本文采用梯形模糊數建立線性規劃的區域最大覆蓋模型，優化了每個時間段的巡邏哨兵組數，避免了“暗角”的出現，進而提高了巡邏效能。

[關鍵詞]巡邏哨；梯形模糊數；最大覆蓋模型

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.24.124

[中圖分類號]E254 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2016）24-0-03

1 引 言

哨位是哨兵執勤、警戒、戰備時所在的崗位，是軍人維護國家領土、邊境與重要部門的眼睛。國家政府機構部門、國家重要目標及大型活動、林海、雪原、戈壁、邊疆、春運期間各大車站等都設置了專門的哨位，如軍人參與執勤是為提早發現異常情況，及時發出警告預警，做好處置突發事件的準備。從執勤的方式來看，崗哨主要分為：營門自衛哨、大門哨等、巡邏哨、明哨與暗哨。固定哨和巡邏哨是崗哨執勤的兩種主要方式。

武警部隊的主要任務是執勤與處理突發事件，時時刻刻都有數以萬計的哨兵在一線執勤，傳統的哨位的分配已經不能滿足時代發展的需要，又因武警部隊執勤區域廣而復雜，為了提高執勤哨兵的執勤水平、訓練與作戰效率，需要對哨位進行優化。武警部隊擔負著各種各樣的執勤任務，比如春運各大車站的執勤，由于春運期間是突發事件發生的高峰期，為減少突發事故的發生，配有專門車站的治安人員、公安人員及武警人員維護該地區的安全，但因人員過多、流動性過強、分布較廣，因而，在執勤的過程中主要采取的是巡邏哨的方式。而巡邏哨的流動性過強，巡邏人員的隨意性過大，巡邏區域與區域間的劃分對哨兵而言不夠明確，巡邏監管力度不夠，這些都會導致巡邏“死角”的增加。本文主要從定量的角度合理分配哨位、優化巡邏區域的分配，減少巡哨人員的數量，避免“死角”的出現，使其更科學化。

隨著計算機網絡與互聯網技術的發展，軍隊管理的數字化、信息化，對部隊和軍隊院校的現代化建設提出越來越高的要求。為滿足在新技術形勢下的國防建設需求，保證部隊和軍隊院校日常工作的正常運轉，從定量的角度科學合理地優化崗哨在國防現代化建設中已成為共識，同時，也為軍校學員畢業后進入基層的科學管理工作奠定了理論基礎。

2 巡邏哨的問題描述與模型構建

2.1 問題描述

以春運期間某火車站的夜間巡邏哨設置為例，由于夜間巡邏時視線射程范圍窄，為更好地管理執勤工作，需合理優化巡邏區域及巡邏路徑，避免巡邏哨中“死角”的出現，消除執勤隱患。根據火車站建筑物的分布情況、易出現“盲角”的地方及巡邏哨的設置要求，現將巡邏區域劃分為八個區域。

因此，研究的問題可描述為：設某火車站有8個待巡邏區域Di（1≤i≤8），已知擬定6組夜間哨兵備選站Sj（1≤j≤6），要求每個巡邏區域都能指派一組哨兵進行巡邏。通過計算，可知每組哨兵從每個哨兵備選站至每個巡邏區域的總巡邏面積，按照梯形模糊數表示如表1。如何確定分配方案可使總的巡邏效能最高？

2.2 預備知識

為便于研究巡邏效率，現引入有效封鎖寬度，對哨兵的巡邏區域做評估。假設哨兵的巡邏路徑為AB，不法分子采用定速直線運動方式進行突破，且突破方垂直于哨兵的巡邏路徑方向，記巡邏速度為Va。在夜間，假定哨兵對目標的監視范圍為一個長80cm的矩形，ds為探測距離。不法分子能成功突破就是在不進入哨兵的監視范圍內，由巡邏線的一側移動到巡邏線的另一側。設路徑為AB、寬為ds的帶型區域為哨兵搜索帶，如圖1所示。不法分子能否成功突破，主要是不法分子在哨兵的搜索帶內，移動期間目標與巡邏兵力之間的位置關系。若想成功突破，不法分子在哨兵搜索帶內的巡邏期間，不能允許哨兵經過自己的路線。否則，一旦二者的距離小于ds，認定為不法分子被發現。由此可知，要想加大安全程度，應盡可能地讓不法分子在哨兵監視的搜索帶內，或者說提高搜索帶內的監視時間。

通過有效封鎖寬度對線式巡邏行動的效能描述為：若存在一個垂直于哨兵巡邏路線，寬度為的2ds帶型區域，不法分子若采用位于該區域內的路線進行突破，必被發現，則稱2ds為巡邏的有效封鎖寬度。

由于夜間可視范圍較窄，很容易出現安全事故或存在安全隱患，所以，為了加大巡邏力度和安全效果，我們采用雙人同向的巡邏方式。為了方便研究，現利用巡邏時的有效封鎖面積來界定巡邏效能。

定義1：有效封鎖面積是指規定時間內探測距離與速度、巡邏時間的乘積的兩倍，即Va=5.4km/h其中，巡邏速度取正常人行走速度為Va=5.4km/h。

定義2：設模糊數?的隸屬度函數為：

3 基于模糊數的最大覆蓋模型求解

在計算過程中，取所有梯形模糊數在最優解的可能性α=0.9的情形。

（1）若哨兵備選組數量1≤p≤3時，無最優分配方案存在。

（2）若哨兵備選組數量p=4時，巡邏分配方案為：x63=1，x73=1，x84=1，x54=1，x15=1，x45=1，x26=1，x36=1，可控制巡邏區域的總面積的最優值為Z0=24.2203×103平方米，被選中的哨兵組是第四組到第六組。通過極小化算子，可得出該組解符合要求的可能性為0，故該分配方案不是合理的優化方案。

（3）若哨兵備選組數量x42=1時，巡邏分配方案為：x42=1，x63=1，x73=1，x84=1，x54=1，x15=1，x25=1，x36=1，可控制巡邏區域的總面積的最優值為Z0=24.2643×103平方米，被選中的哨兵組是第二組到第六組。通過極小化算子，可得出該組解符合要求的可能性為100%，故該分配方案是可選擇的優化方案。

（4）若哨兵備選組數量p=6時，巡邏分配方案為：x42=1，x81=1，x63=1，x73=1，x54=1，x15=1，x25=1，x36=1，可控制巡邏區域的總面積的最優值為Z0=24.2643×103平方米，被選中的哨兵組是第二組到第六組。通過極小化算子，可得出該組解符合要求的可能性為100%，故該分配方案是可選擇的優化方案。

綜上所述，當巡邏組數為5組或6組時，在同一時間段內的可控巡邏區域總面積均是24.2643×103平方米，為了避免“窩工”現象，因而，采取的最佳巡邏組數應為5組。

4 結 語

本文主要目的是在尋求較高安全效能的基礎上選擇合理的人員組數及分配方案，同時盡可能避免了巡邏時出現“暗角”“盲角”的情況。在以后的巡邏中，組織人員可以考慮雙人反向等多種巡邏方式。

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