[發明專利]基于復雜網絡拓撲關系的鏈式災害風險評估方法和裝置

有效

• 申請號: 202110467127.4
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113128892B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 雷添杰;屈艷萍;呂娟;李翔宇;馬苗苗;蘇志誠;張學君;高輝;楊曉靜;張保山;羅嘉銘
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F30/18;G06F30/27;G06K9/62;G06Q50/26
• 代理公司: 北京中和立達知識產權代理有限公司 11756
• 代理人: 祝妍

1.一種基于復雜網絡拓撲關系的鏈式災害風險評估方法，其特征在于，包括：

將鏈式災害中各個災害事件抽象為網絡模型的節點，構建鏈式災害的有向網絡；

計算每個災害事件節點對應的評價指標，其中，所述評價指標包括：出入度、子網數、支鏈數、介數中心度、邊介數、連通度和平均路徑長度；

根據所述每個災害事件節點對應的評價指標，對鏈式災害進行斷鏈評價；

根據所述每個災害事件節點對應的評價指標，對鏈式災害進行斷鏈評價，包括：

根據所述災害事件節點的出入度、子網數、支鏈數和介數中心度評價所述災害事件節點的重要性；其中，先對網絡節點重要性進行評價，網絡節點的評價指標為聚類系數；聚類系數越大則表示網絡節點與網絡之間的關聯度越強；反之，聚類系數越小則表示網絡節點與網絡之間的關聯度越弱；若將聚類系數越大的網絡節點剔除，則災害鏈的危險程度越低；

網絡節點的聚類系數計算方式如下式所示：

網絡的平均聚類系數計算公式如下：

其中k_i為節點i的鄰接節點數；E(i)為k_i個節點之間連接節點總數；N為網絡中所有節點數；

上述步驟完成后，對節點的重要性進行權重分配：

式中，w_i表示節點的權重，表示在α層中節點i的度數，d_i表示在所有層中總度數，M表示層數；

根據所述災害事件節點的邊介數、連通度和平均路徑長度評價所述災害事件節點的脆弱性；

其中，采用以下計算公式計算所述災害事件節點的脆弱性：

其中，V_i∈(1,k)表示邊的脆弱度，k表示所述網絡中的邊的總數，Bi為所述網絡中邊i的介數，Li、Hi分別表示移除邊i后的災害的平均路徑長度以及連通度；

對災害鏈每條邊分配功能權重：

w_θ(fun)＝F/v

W_θ(fun)表示邊θ功能特性的權重，F是邊θ的災害總量，v是邊θ的傳播速度；

下面給出結構權重的公式：

w_θ(stru)＝P_θ*B_θ

w_θ(stru)表示邊θ的結構特性，B_θ表示邊介數，P_θ定義為通過網絡中邊θ的最短路徑的個數與最短路徑總數比例；

完整的邊權重為：

w_θ＝w_θ(fun)+w_θ(stru)。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將鏈式災害中各個災害事件抽象為網絡模型的節點，構建鏈式災害的有向網絡，包括：

確定原生災害，和所述原生災害對應的其他衍生災害；

根據所述原生災害和所述其他衍生災害之間的因果關系，構建鏈式災害的有向網絡。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算所述災害事件節點的出入度包括：

采用以下第一計算公式計算所述災害事件節點的出入度：

Ii表示節點的出入度，r_j,i表示任意兩個節點之間連接邊的數目；

其中，所述災害事件節點的出度和入度的數量之和為所述災害事件節點的度，所述災害事件節點的度表示與所述災害事件節點相連的節點個數。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算所述災害事件節點的子網數和支鏈數包括：

確定所述災害事件節點所處的災害鏈，根據所述災害鏈中包含的災害事件的個數，確定子網數；

確定所述災害事件節點對應的災害鏈的路徑的個數，根據所述路徑的個數確定所述支鏈數。