[发明专利]一种基于HTN规划的应急资源调运任务规划方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于HTN规划的应急资源调运任务规划方法和系统，属于智能规划、公共安全及应急决策的交叉领域，包括：对于待规划的应急资源调运任务，采集初始状态集合和初始任务网络集合，设置领域知识；利用领域知识中的资源估算方法、应急资源分配方法和运输队伍选择方法，结合初始状态集合和初始任务网络集合将待规划的应急资源调运任务分解生成子任务；然后利用领域知识中的原子任务生成方法将子任务分解生成原子任务，利用领域知识中的操作符实例化完成原子任务，得到应急资源调运任务规划方案。本发明能很好地适应大规划复杂规划问题，在表达资源调运问题时有效地描述其领域知识，很好地表现出应急响应任务的层次性特征。

技术领域

本发明属于智能规划、公共安全及应急决策的交叉领域，更具体地，涉及一种基于HTN规划的应急资源调运任务规划方法和系统。

背景技术

应急资源调运作为应急响应的关键环节，是灾后救援工作的重点，有关灾民生命财产安全与社会稳定，因此对它的研究具有重大的现实意义。与传统商业物流不同，应急资源调运问题有如下特征：

(1)任务具有多样性和层次性。地震发生后，应急资源调运分为救援人员调运、医疗人员调运和生活物资调运等，任务是多样的而不是单一的；针对某一具体任务的分解，譬如需求点的应急资源保障，首先需要明确应急资源类型，然后是资源的需求量，接着是资源分配和运输车辆配送，这些分解出的任务之间就存在着层次性。

(2)约束关系复杂。地震发生后，应急资源类型众多，短时间内数量有限，需要考虑任务的优先级进行应急资源分配，同时，任务之间也存在着复杂的约束关系。

(3)决策环境具有高度动态性。地震发生后，随着时间的推进，灾情的演变发生变化，导致应急态势一直发生变化，所以需要不断更改调运方案，以便适应新的应急态势。

应急资源调运问题的上述特征决定了制定应急资源调运方案的难度。在实际问题中，地震发生后，应急资源调运方案的制定大多依赖于决策人员以往的经验，并不能完全制定出合理满意的调运方案；在研究层面上，国内外学者大多针对某一局部问题，基于数学模型进行优化求解。其中，建立数学模型求解并不能很好地适应大规划复杂规划问题，譬如地震应急资源调运问题；其次，在表达资源调运问题时，不能有效地描述其领域知识，限制了应急方案制定者利用领域经验知识解决实际问题，同时，数学模型不能很好地表现出应急响应任务的层次性特征。

总而言之，建立数学模型在应急资源调运问题的求解上具有一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于HTN(HierarchicalTask Network，层次任务网络)规划的应急资源调运任务规划方法和系统，由此解决现有技术在应急资源调运问题的求解上具有一定的局限性的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于HTN规划的应急资源调运任务规划方法，包括如下步骤：

对于待规划的应急资源调运任务，采集初始状态集合和初始任务网络集合，设置领域知识；

利用领域知识中的资源估算方法、应急资源分配方法和运输队伍选择方法，结合初始状态集合和初始任务网络集合将待规划的应急资源调运任务分解生成子任务；

然后利用领域知识中的原子任务生成方法将子任务分解生成原子任务，利用领域知识中的操作符实例化完成原子任务，得到应急资源调运任务规划方案。

进一步地，初始状态集合为s₀＝{SU₀，TRANS₀，SPEC₀，Dis}，其中，SU₀表示的是应急物资储备初始状态集合，TRANS₀表示的是运输队伍初始状态集合，SPEC₀表示的是专业队伍初始状态集合，所述专业队伍包括救援队伍、医疗队伍和专家队伍，Dis表示的是应急资源调运路网。