【摘要】：關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施(Critical Infrastructure,CI)是支撐社會正常運(yùn)行的電力、電信、交通、水供給和水處理、能源輸送、金融、公共衛(wèi)生與應(yīng)急服務(wù)等構(gòu)成的一套相互依賴的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)動態(tài)系統(tǒng)的總稱。隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們越來越依賴關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施提供的各項(xiàng)服務(wù)。電網(wǎng)是一類重要關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,它維系著人們正常生活以及電信、交通、供水等其它關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。級聯(lián)災(zāi)害具有多因素、多主體、多階段、多目標(biāo)、復(fù)雜性、動態(tài)性、不確定性等特征,對城市電網(wǎng)具有極大的破壞作用;電網(wǎng)系統(tǒng)因其子系統(tǒng)間的功能關(guān)聯(lián)性,極易發(fā)生級聯(lián)失效。電網(wǎng)因級聯(lián)災(zāi)害突發(fā)事件受損,將會給人類社會帶來巨大損失。在應(yīng)急準(zhǔn)備階段,如何評價(jià)與提高應(yīng)急響應(yīng)階段的電網(wǎng)應(yīng)對災(zāi)害能力,是應(yīng)急決策者關(guān)心的重要問題。相關(guān)能力評估的研究主要關(guān)注于應(yīng)急能力的整體評估,但其實(shí)施工作量較大且不易于獲得有效評估結(jié)論;脆弱性研究給出了從薄弱環(huán)節(jié)審視應(yīng)急系統(tǒng)的分析視角,但側(cè)重于對物理缺陷的識別,而應(yīng)急系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析需要統(tǒng)籌考慮影響關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施災(zāi)害應(yīng)對的各個(gè)方面。以應(yīng)對災(zāi)害能力為對象開展研究有利于從系統(tǒng)角度考慮各風(fēng)險(xiǎn)要素,直擊應(yīng)急系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié),是具有較高研究價(jià)值。在應(yīng)急準(zhǔn)備規(guī)劃階段,如何識別電網(wǎng)應(yīng)對能力不足,既是一個(gè)廣為關(guān)注的實(shí)踐事務(wù),也是一個(gè)亟待解決的理論問題。本文以城市電網(wǎng)為研究對象,就這一科學(xué)問題開展了如下方面的研究工作。首先,分析了級聯(lián)災(zāi)害對城市電網(wǎng)的破壞影響,歸納級聯(lián)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的影響要素作用關(guān)系;以電網(wǎng)應(yīng)對災(zāi)害能力概念與能力體系為基礎(chǔ),從現(xiàn)實(shí)應(yīng)對災(zāi)害能力與目標(biāo)能力的差額出發(fā)提出能力不足的概念;根據(jù)能力不足的識別邏輯,將能力不足問題的構(gòu)成因素劃分為目標(biāo)情景,情景演化概率、能力不足識別清單、能力不足評價(jià)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)四類;根據(jù)復(fù)雜系統(tǒng)分析的已知-想定-不明(Known-Unclear-Presumed,K-U-P)方法,認(rèn)為構(gòu)成因素可按照確定性程度被標(biāo)注為確定、不明或想定狀態(tài),并基于問題分析階段各構(gòu)成因素所處狀態(tài),將能力不足識別問題劃分為清晰型、模糊型與不確定型三類;針對構(gòu)成因素的三種狀態(tài),分別提出方法論,構(gòu)成電網(wǎng)應(yīng)對能力不足的分類識別體系。其次,針對清晰型能力不足識別問題,提出基于案例借鑒的電網(wǎng)應(yīng)對災(zāi)害能力不足識別方法。該方法基于電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)急任務(wù)體系,考慮了應(yīng)對災(zāi)害能力不足之間的直接影響關(guān)系,有利于解決評估缺乏關(guān)聯(lián)性的問題;基于案例借鑒快速有效地識別電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)對災(zāi)害能力不足,減少了評估的工作量,有利于解決評估缺乏針對性的問題;采用歷史案例作為參考依據(jù)與評估標(biāo)準(zhǔn),保證了評估結(jié)果的客觀性,有利于解決評估缺乏預(yù)見性的問題。再次,針對模糊型能力不足識別問題,提出基于亂象圖的電網(wǎng)應(yīng)對災(zāi)害能力不足識別方法。應(yīng)急亂象是社會亂象的一種,描述的是應(yīng)急管理問題的復(fù)雜性與內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。在能力不足分析的亂象消減原理基礎(chǔ)上,基于亂象圖從不確定性消減角度出發(fā)識別電網(wǎng)應(yīng)急能力不足,闡述了特定級聯(lián)災(zāi)害情景下能力不足分析的亂象圖構(gòu)建流程,其主要包括亂象圖構(gòu)建準(zhǔn)備、初始化亂象圖、關(guān)聯(lián)問題識別、因果關(guān)系要素識別與建立亂象圖等。亂象圖以問題關(guān)聯(lián)與因果關(guān)系識別為核心,是從已有案例與知識資源中推斷新情景下的構(gòu)成因素取值,有利于解決決策來源不可靠以及知識不完備等問題。然后,針對不確定型能力不足識別問題,提出基于情景想定的電網(wǎng)應(yīng)對災(zāi)害能力不足識別方法。在情景不確定背景下,難以直接預(yù)測未來災(zāi)害的情景,造成能力不足分析的情景預(yù)設(shè)困難。能力不足識別的情景想定是指在應(yīng)急準(zhǔn)備規(guī)劃階段,創(chuàng)建適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需求的能力不足識別案例,通過設(shè)計(jì)與規(guī)劃情景消減目標(biāo)情景的不確定性。想定分析可劃分為四個(gè)階段,即情景嵌入、情景想定與應(yīng)對方案模擬、應(yīng)對效果評估與想定方案選擇以及能力不足要素識別。情景想定可以結(jié)合應(yīng)急管理決策者對應(yīng)急效果的需求,使應(yīng)急決策者能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況修正目標(biāo)情景,有利于提高能力不足識別的情景針對性。之后,提出能力不足識別的本體配置層次體系,包括本體構(gòu)建、本體共享與本體匹配三個(gè)聯(lián)動過程。從能力不足識別的知識需要出發(fā),構(gòu)建能力不足分析的情景本體、項(xiàng)目本體與評價(jià)本體,分別對應(yīng)災(zāi)害情景知識、應(yīng)對任務(wù)知識以及能力不足挖掘知識;基于上述本體,構(gòu)建能力不足識別的知識本體共享框架;針對本體配置過程中的語義沖突問題,提出能力不足識別的本體匹配原理,以本體關(guān)聯(lián)圖譜作為本體匹配的可視化工具。本體配置克服傳統(tǒng)本體配置方法中模型構(gòu)建與實(shí)際操作脫節(jié)的缺陷,以本體共享為配置核心,聯(lián)動本體建模與本體匹配,有助于實(shí)現(xiàn)知識的跨組織流動與促進(jìn)決策洞見。最后,設(shè)計(jì)一個(gè)統(tǒng)一化的能力不足識別過程,即能力不足識別路線圖。基于前述能力不足識別理論與方法提出能力不足識別路線圖的基本性質(zhì)與內(nèi)容,設(shè)計(jì)能力不足識別的運(yùn)作模式、實(shí)施步驟以及本體配置路線圖,從理論分析與實(shí)際操作角度闡述了能力不足識別路線圖的基本原理。最后,結(jié)合一個(gè)用例來說明能力不足識別路線圖的合理性與有效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：F426.61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2655585