基于模糊信息聚類的應急管理資源調(diào)度模型

李云鋒， 鄭勇平， 劉 洋

(1 武警警官學院， 成都 610213； 2 海軍工程大學， 武漢 430033)

0 引 言

隨著應急管理資源信息化建設(shè)的發(fā)展，需要建立應急管理資源調(diào)度模型，結(jié)合多源信息資源分布式挖掘和信息融合聚類分析的方法，進行應急管理資源調(diào)度，建立應急管理資源的信息融合模型，采用大數(shù)據(jù)挖掘方法，進行應急管理資源的挖掘和輸出均衡配置[1]。在進行應急管理資源調(diào)度過程中，受到信息擁堵和配置路徑的差異性，導致應急管理資源調(diào)度出現(xiàn)沖突，需要進行應急管理資源調(diào)度和防沖突設(shè)計，提高應急管理資源調(diào)度的效率，降低應急管理資源擁堵的風險，提高應急管理資源調(diào)度的安全性，相關(guān)的應急管理資源調(diào)度模型研究受到人們的極大關(guān)注[2]。本文提出基于模糊信息聚類的應急管理資源調(diào)度方法。首先構(gòu)造應急管理資源信息疏導模型，采用物理空間資源均衡配置方法進行應急管理資源的均衡配置，進行應急管理資源調(diào)度的模糊信息聚類，然后通過模糊關(guān)聯(lián)信息熵的分布式屬性，實現(xiàn)應急管理資源調(diào)度。最后進行仿真測試分析，展示了本文方法在提高應急管理資源調(diào)度能力方面的優(yōu)越性能。

1 應急管理資源結(jié)構(gòu)和均衡配置

1.1 應急管理資源結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)應急管理資源調(diào)度，結(jié)合模糊特征聚類分析方法進行應急管理資源的疏導控制和信息聚類分析，實現(xiàn)對應急管理資源信息處理，構(gòu)造應急管理資源信息疏導模型，采用物理空間資源均衡配置方法進行應急管理資源的均衡配置[3]，采用關(guān)聯(lián)聯(lián)合概率分析方法，得到應急管理資源信息可靠性分布的概率密度函數(shù)為p(vi,ej)，結(jié)合應急管理資源調(diào)度信息的融合調(diào)度方法，得到應急管理資源訪問信息的特征分布序列(vk-1,ek-1)T是獨立的，應急管理資源調(diào)度的模糊關(guān)聯(lián)規(guī)則集為：

p(xk|Xk-1,Yk-1)=p(xk|xk-1,yk-1),

(1)

p(yk|Xk,Yk-1)=p(yk|xk),

(2)

采用空間特征信息聚類分析方法，建立應急管理資源調(diào)度的統(tǒng)計分析模型，描述為：

p(vk-1,ek-1)=p(vk-1|ek-1)p(ek-1),

(3)

建立應急管理資源的分布式結(jié)構(gòu)模型，采用聯(lián)合特征演化分析方法[4]，得到資源調(diào)度的聯(lián)合特征分布變量為ωk，即:

(4)

ωk∈Rd(d=nv+ne),

(5)

則應急管理資源調(diào)度的模糊加權(quán)系數(shù)為ωk，表示為一個均值為uk，方差為Σk的標準正態(tài)分布，對第m點處采集的應急管理資源信息進行模糊性檢測，得到應急管理資源調(diào)度的演化特征分布集為：

ωk～N(uk,Σk),

(6)

式中,

uk=[uTv,k,uTe,k]T,

(7)

(8)

綜上分析，建立應急管理資源調(diào)度的空間信息聚類分析模型，結(jié)合可靠性檢測方法，進行資源調(diào)度[5]。

1.2 應急管理資源均衡配置

采用物理空間資源均衡配置方法進行應急管理資源的均衡配置，結(jié)合模糊關(guān)聯(lián)信息熵特征提取方法進行應急管理資源信息特征挖掘[6]，得到應急管理資源調(diào)度的控制約束參量θk=(uk,Σk)，采用似然估計的方法，建立應急管理資源調(diào)度的信息熵提取模型，得到信息熵特征滿足：

(uk,Σk)～NiW(vk,Vk),

(9)

式中,

(10)

式中,iW(.)表示應急管理資源調(diào)度的疏導狀態(tài)特征量；參量vk和Vk表示統(tǒng)計特性通過挖掘應急管理資源集的屬性特征，實現(xiàn)應急管理資源模糊特征檢測，得到應急管理資源調(diào)度特征分布為：

(11)

(12)

(13)

Λk=Vωkωk,k-V1ωk,kV-111,kVωk1,k，

(14)

式中，Vωkωk,k是Vk的d×d維子矩陣塊，根據(jù)應急管理資源數(shù)據(jù)的分布特性，得到資源信息置換矩陣為Vk∈R(d+1)×(d+1)，采用空間演化聚類分析方法，得到模糊信息聚類的特征分布值滿足(uk,Σk)，空間信息聚類的聯(lián)合特征分布集為：

(15)

式中，c是空間聚類的維數(shù)，ωk為應急管理資源均衡配置模型，表示為：

(16)

2 應急管理資源調(diào)度處理優(yōu)化

2.1 應急管理資源調(diào)度模糊關(guān)聯(lián)信息熵特征提取

構(gòu)造應急管理資源信息疏導模型，采用物理空間資源均衡配置方法進行應急管理資源的均衡配置[8]，則應急管理資源調(diào)度的特征分解模型為：

(17)

采用統(tǒng)計信息分析方法，建立應急管理資源挖掘的模糊特征分布集，得到：

(18)

其中，

(19)

(20)

(21)

式中，NB為資源分布回歸分析特征量，結(jié)合模糊度尋優(yōu)方法，得到應急管理資源分布集滿足條件概率密度函數(shù)p(ek|vk)，資源調(diào)度的疏導模型可以表示為：

(22)

(23)

(24)

(25)

采用模糊信息聚類方法，進行應急管理資源的信息聚類，模糊關(guān)聯(lián)信息熵可以表示為：

p(θk|Xk,Yk)=p(θk|ωk)=NiW(vk,Vk),

(26)

式中：

(27)

vk=λvk-1+1,

(28)

采用模糊關(guān)聯(lián)信息熵特征提取方法，得到應急管理資源調(diào)度的對象集為：

(29)

采用相空間結(jié)構(gòu)重組和平均互信息融合方法，進行應急管理資源調(diào)度的模糊信息聚類[9]。

2.2 應急管理資源調(diào)度均衡處理

采用相空間結(jié)構(gòu)重組和平均互信息融合方法，進行應急管理資源調(diào)度的模糊信息聚類，通過模糊關(guān)聯(lián)信息熵的分布式屬性挖掘結(jié)果，得到應急管理資源調(diào)度的置換函數(shù)：

Tk(xk)=p(θk|xk,Yk),

(30)

則有：

(31)

通過模糊信息聚類分析，得到資源調(diào)度的自適應控制模型為：

(32)

式中,

(33)

v(ij)k=λv(j)k-1+1,

(34)

(35)

根據(jù)上述模型構(gòu)造和數(shù)據(jù)分析，結(jié)合模糊信息聚類分析方法，實現(xiàn)應急管理資源調(diào)度優(yōu)化[10]。

3 實驗測試分析

為了驗證本文方法在實現(xiàn)應急管理資源調(diào)度的應用性能，進行仿真實驗分析，實驗的算法采用Matlab設(shè)計，應急管理資源信息采樣的節(jié)點數(shù)為800，資源數(shù)據(jù)的樣本分布規(guī)模為1 024，信息聚類的空間維數(shù)為12，測試集規(guī)模為30，應急管理資源的屬性類別數(shù)為8，訪問延遲率設(shè)定為0.34，根據(jù)上述參數(shù)設(shè)定，進行應急管理資源調(diào)度仿真分析，得到采集的應急管理資源數(shù)據(jù)樣本如圖1所示。

圖1 應急管理資源數(shù)據(jù)樣本

以圖1的應急管理資源數(shù)據(jù)樣本為研究對象，進行應急管理資源調(diào)度處理，得到應急管理資源數(shù)據(jù)樣本模糊聚類結(jié)果如圖2所示。

分析圖2得知，本文方法能有效實現(xiàn)應急管理資源調(diào)度，應急管理資源信息的聚類性較好，說明均衡配置能力較強，測試應急管理資源調(diào)度的輪數(shù)，得到對比結(jié)果如圖3所示。

分析上述仿真結(jié)果得知，本文方法能有效降低資源調(diào)度信息擁堵風險，應急管理資源調(diào)度沖突出現(xiàn)的輪數(shù)減小，提高了應急管理資源的均衡性和安全性。

圖2 應急管理資源信息聚類結(jié)果

Fig. 2 Clustering results of emergency management resource information

圖3 應急管理資源調(diào)度的輪數(shù)對比

Fig. 3 Comparison of the number of rounds of emergency management resource scheduling

4 結(jié)束語

進行應急管理資源調(diào)度和防沖突設(shè)計，提高應急管理資源調(diào)度的效率，降低應急管理資源擁堵的風險，本文提出基于模糊信息聚類的應急管理資源調(diào)度方法。構(gòu)造應急管理資源信息疏導模型，結(jié)合模糊關(guān)聯(lián)信息熵特征提取方法進行應急管理資源信息特征挖掘，提取應急管理資源信息的模糊關(guān)聯(lián)信息熵特征量，進行應急管理資源調(diào)度的模糊信息聚類，通過模糊關(guān)聯(lián)信息熵的分布式屬性，實現(xiàn)應急管理資源調(diào)度。研究得知，本文方法進行應急管理資源調(diào)度處理的均衡配置能力較好，降低了信息擁堵風險，應急管理資源調(diào)度沖突出現(xiàn)的輪數(shù)減小，提高了應急管理資源的均衡性和安全性，在應急資源管理中具有很好的應用價值。