基于大系統控制論的重大突發事件處理系統研究

摘 要：將大系統的方法引入建立動態的、自適應的重大突發事件處理系統的分析過程中。利用大系統控制論建立了遞階的重大突發事件處理系統協調控制模型，并采用局部最優法和全局最優法來實現對系統的協調控制。研究結果顯示，遞階的重大突發事件處理系統協調控制模型有利于建立集成、統一、可擴充的應急響應及處理系統，從而實現全局范圍的聯動和指揮。

關鍵詞：應急響應； 大系統； 控制論； 聯動； 自適應

中圖法分類號：TP13文獻標識碼：A

文章編號：1001—3695(2007)02—0092—02

當前，國內外各種緊急情況和突發事件層出不窮，令人猝不及防：從“9·11”等恐怖主義襲擊事件到“非典”疫情、印度洋海嘯等自然災害，乃至日常的集體中毒、犯罪、交通事故、安全生產事故等頻繁發生的惡性事件。突發事件涉及之廣，已經遠遠超出了由單一部門或行業能夠獨立解決的范圍，需要從全社會的角度來統籌解決。這對我國各級地方政府的執政能力提出了嚴峻的挑戰，并已經成為能否構建和諧社會的首要問題，若不盡快建立完善的應急機制，全面建設小康社會的進程將因疲于應付各種突發事件而被嚴重拖延。

對重大突發事件的處理是一項龐大且復雜的社會經濟系統工程，具有大系統的典型特征，即規模龐大、結構復雜、功能綜合、影響因素眾多，并具有不確知性和不確定性。因此，我們運用大系統控制論的方法，按照重大突發事件處理的總體目標要求及其相關環境（如安全環境、社會環境、法律環境等），從宏觀總體角度出發，探討重大突發事件處理的大系統控制途徑，建立相應的協調控制模型，對協調發展的現狀和將來進行定量評價、預測與控制，以便找出不協調因素，進行對策性研究，可供政府決策部門的宏觀調控和科學決策參考使用，具有較大的理論意義與實用價值。

1 重大突發事件處理大系統分析

按照系統科學結構進行分析，重大突發事件處理大系統通常是由許多子系統構成，如公安、交警、消防、衛生、防洪、防火、防震、人民防空、護林公共事業等子系統等。各子系統的結構調整和功能發揮的優劣都直接影響到重大突發事件處理大系統能否實現整體協調、穩定有序和最優化發展。

重大突發事件處理是一個復雜的大系統，為了實現系統的總目標，必須對系統進行有效控制。重大突發事件處理系統控制的概念是廣義的，包括調節、管理、操作、指揮與決策等。其控制的特征表現在以下三個方面：

（1）目的性。重大突發事件處理系統控制的目的是實現系統的總目標，即實現整體最優化。

（2）閉環性。重大突發事件處理大系統既要對子系統起控制作用，也要接收反饋信息，它們的信息流通組成了一個閉環系統。

（3）相對性。重大突發事件處理系統的控制是相對于其周圍環境而獨立存在的，與其周圍環境之間進行信息交換并相互影響。

根據重大突發事件處理系統控制的特征得到其遞階控制結構，如圖1所示。

按照大系統控制論的觀點來看，重大突發事件處理系統作為上級協調器，通過不同手段對各局部控制器進行協調控制；下級局部控制器分別對相應的子系統進行局部調控。在整個系統中，調控的對象是每個子系統的運行狀態。

目前的洪水、地震、火災（119）、醫療（120）等應急響應系統大多是面向特定部門和行業的，用途單一，不能從整體上去協調其他部門運作。重大突發事件處理大系統應該通過對各子系統的協調控制，能夠將各子系統納入到一個統一的指揮調度系統，實行全局范圍聯動，從而保證對突發事件作好有效的預防和準備，并在第一時間內實施公共救援。

2 重大突發事件處理的大系統協調控制模型

重大突發事件處理大系統協調控制的任務是實現大系統的協調化，即通過協調控制使大系統中的各子系統（小系統）相互協調、相互配合、相互制約、相互促進。從而，在實現各小系統子目標、子任務的基礎上實現大系統的總目標、總任務。

可以按照重大突發事件處理大系統的遞階控制結構，采取關聯平衡原則進行協調控制[1]。其控制模型如圖2所示。

在圖2所示的二級遞階重大突發事件處理大系統中，下級為N個局部控制子系統，上級為協調器，對各子系統進行協調控制。這里，協調控制的任務是適當處理各子系統之間的相互關聯（耦合），在各子系統局部最優化的基礎上，通過協調實現大系統的全局最優化。

3 重大突發事件處理大系統協調控制步驟

二級遞階重大突發事件處理大系統的協調控制可分為兩步進行[2]：

（1）局部最優化

適當處理相互關聯（耦合），將復雜大系統分解為簡單子系統，分別并行求解各子系統的局部最優化控制問題。

相互關聯可體現為模型關聯或目標關聯，因此需要進行模型分解或目標分解。例如，采用非現實分解法對模型關聯進行分解，引入假想變量來考慮實際關聯的影響[5]。

因此，利用分解后的子系統狀態方程式（式（5））和修正的目標函數J^*_i可分別求解各子系統的局部最優化問題。

（2）全局最優化

通過模型協調或目標協調，在各子系統局部最優化的基礎上實現大系統全局最優化[3]。例如，采用關聯平衡的方法進行協調控制（圖2）。協調器引入協調偏差反饋信號，即假想關聯與實際關聯之差：

根據協調偏差的大小及符號自整定內部給定量（協調變量），即目標函數的修正參量為

對各子系統進行目標協調（修正J^*_i），使假想關聯與實際關聯平衡，即協調偏差趨向于零，滿足關聯平衡條件：

這時，修正的目標函數接近于原有目標函數：

從而在各子系統局部最優化基礎上，實現了大系統全局最優化。

4 結論和建議

（1）大系統控制論運用了系統科學運籌學、決策學、計算機科學的理論方法體系，并與人工智能相結合，設計了廣義知識表達，提出了智能管理概念，開發了智能管理系統的設計方法和應用技術。在其他社會大系統如國民經濟、能源、交通、通信、金融、環保等大系統中得到了成功應用，根據重大突發事件處理大系統的特性和規律，也完全適合于大系統控制論的管理和調控。

（2）重大突發事件處理大系統通常存在信息不充分，結果不可預測，不確定因素較多，來自人的主觀意識干擾、隨機性、模糊性較大。因此，其控制系統的設計也存在一個不斷發展完善的過程，是發展中的系統。

（3）近年來出現的一些重大突發事件處理信息系統通常只注重響應功能，在協調控制方面比較欠缺。把過去各自獨立、分散管理的各應急處理子系統集中起來，建成集成化的、可擴充的、統一的大系統，進行統一指揮調度，實行全局范圍聯動[4]，已經成為重大突發事件處理的必然選擇。

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