基于Petri网的核电站应急管理系统动态过程建模.ppt

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1、基于Petri网的核电站应急管理系统动态过程建模演说者：张聪主要内容演说内容概述1.引言3.核电站应急管理系统实例分析2.PetriNet简介第一节引言PetriNet是一种可用图形表示的组合模型，具有直观、易懂和易用的优点，对描述和分析并发现象有独到的优越之处，PetriNet是严格定义的数学对象并且具有强大的数学分析能力，借助PetriNet的分析方法和技术，既可用于低层次静态的结构分析，又可用于高层次动态的事务管理行为分析与建模。此处将结合核电站实际案例，采用PetriNet对核电站应急管理流程进行动态过程建模，从而为应急响应系统的优

2、化提供理论基础。第二节PetriNet简介第二节PetriNet简介第二节PetriNet简介一个简单经典的PetriNet示例如图所示。第二节PetriNet简介第二节PetriNet简介第二节PetriNet简介第二节PetriNet简介第二节PetriNet简介第二节PetriNet简介从建模的角度来说，PetriNets可以表征为具有分析特性的概念模型。通常的概念模型只是一种图形方法,而分析模型则表征了功能和数学之间的关系。作为一个混合建模方法，PetriNet具有对模拟情景进行仿真分析和描述系统行为的能力。因此，借助PetriNe

3、t既可用于低层次静态结构分析，又可用于高层次动态事务管理行为分析与建模。第三节实例应用使用PetriNet对东欧Khaskovo核电站的应急管理系统进行建模。首先针对Khaskovo核电站危机管理过程提出决策树（如图3）。尽管决策树很流行并且易于使用,但它并不适合于对顺序的、具有优先级及并行的执行过程进行建模，多个并发的决策过程不能在同一时间被同一决策树跟踪。此外,决策树是静态，不能说明动态行为如冲突、融合、混乱等。决策树代表着事件的一个优先级排序,只有当一些事件发生后其他一些事件才会发生。非时序事件（也就是并行事件）的发生是不能用决策树和

4、其他流行的过程建模技术如动作工作流图、数据流图、过程图、活动图、角色活动图进行描述的。在过去，决策树被用于Khaskovo应急管理体系模型建立，然而,该系统建立的决策树模型中有几个事件并行响应失败将会出现故障，造成不必要的撤离。第三节实例应用第三节实例应用Khaskovo应急管理PetriNet模型建立如下图，在图4(a)中，PN结构只表示除了系统的静态性能，Khaskovo应急管理PN的动态性能则是通过与库所有关的token的发生来进行表征的。图4(a)所建的PN模型对于并行的、分散式的、异步的、并行处理过程的建模是特别有用的，以及通过模

5、拟和用户验证来清除系统中混乱、瓶颈是特别有效的。PN的功能是它能满足对系统进行实时观测和分析的互动模式。PN中的Tokens能表征几个变迁的序列和并行执行。大多数过程建模技术(如决策树、数据流图、过程图)是静态,不能代表多重的和并行的执行的事件。此外,通过PN运动的tokens可以是同步的或者具有优先级的。最后,PN的执行能表明合并和混乱的问题。下面介绍一下图4(a)中的一些行为。有序执行过程指的是一个行动必须完成其他的行动才能开始这样的具有优先约束条件的活动过程。例如，t9（备用泵不运行验证）是不会发生直到t8（主冷却水泵运行）发生。即使

6、传统的过程建模方法可以进行有序执行过程建模，但是它们大部分不能表征Khaskovo应急管理系统多故障的控制流。冲突过程指的是相互排斥的活动过程。例如，系统可能存在t4（高温）与t5（正常温度）两种状态。此外，具有多个Tokens的PN的执行可以表明系统在解决冲突时的能力的缺陷。第三节实例应用并行过程指的是同时的活动操作过程。例如，PN中的一个token表明t14（火灾警报启动）同时，另一个token表明t21（补水泵启动）。同步过程指的是单一操作中多重资源的使用过程。例如，系统中两个tokens表示相互独立的应急情况，从t16（调度消防部门

7、）发送信号到两个不同地点。合并过程指的是具有多重优先级约束条件的活动过程。例如，t9和t25都发生之后t11（开始疏散）才会发生。第三节实例应用总之,PN模型提供强大的建模工具,来代表信息和控制流。我们也要注意到PN的主要局限是他们不能替代传统的算法模型,如线性、非线性、动态规划。其他的局限性包括其有限的层次建模能力和可扩展性。第三节实例应用谢谢各位！