一种面向流域突发水污染事件的信用驱动型可信协同调度方法及系统与流程

本发明涉及流域水环境应急治理与智能调度，具体涉及一种基于设施能力画像与区块链智能合约的流域突发水污染事件协同治理调度方法、系统及设备。本技术结合流域治理对象图谱、多智能体合同网协商、反事实效果评估和区块链智能合约技术，实现突发水污染事件中调度对象筛选、可信协同方案生成、链上凭证签发与执行信用反馈的闭环处理。

背景技术：

1、流域突发水污染事件具有传播快、跨区域、责任主体多、设施类型复杂等特点。应急处置急需协调闸门、泵站、污水处理设施、调蓄设施、取水口、排污企业及属地管理单位等多类对象。现有调度方式多依赖中心平台或人工会商生成处置方案，但存在以下技术缺陷：

2、设施可调度能力缺乏动态刻画。闸门开度、泵站能力、设施剩余处理量、库容、取水边界及历史响应可靠性等信息动态变化，现有方法未将其纳入可计算的调度能力描述框架，导致理论方案与现场可执行能力不匹配。现有知识图谱引调水方法多面向数据关联查询与异常归因，未将动作边界、约束条件及信用统一建模。

3、权限关系与协同承诺缺乏可信记录。跨区域调度涉及多级主体和多种设施，但现有系统难以事前证明调度权限归属、协同承诺有效性及执行一致性。虽有区块链应用于水环境监测存证及多智能体协同预警的研究，但均为触及调度指令的可信授权、协同承诺固化及凭证签发，缺少面向治理调度的权限校验与不可抵赖执行机制。

4、方案缺乏事前验证与执行反馈闭环。现有方案生成后通常被直接下达，缺少基于水动力—水质模型或反事实仿真的前瞻性效果评估与约束条件验证，导致不可执行或低效方案可能进入实际执行环节。执行后亦缺少效果偏差量化比对及系统性反馈机制，虽有研究将信用用于事后考核，但未将其作为实时影响设施筛选、协商权重和调度资格的动态输入。

5、多技术要素未形成深度融合的闭环体系。知识图谱、多智能体、反事实仿真与区块链等要素在现有技术中多为独立或松耦合使用，尚未形成从事件分级-设施筛选-方案筛选-方案协商-前瞻评估-可信执行-信用反馈的完整闭环。

6、因此，需要一种能够将治理对象图谱、设施能力画像、多智能体协商、反事实效果评估和区块链可信执行深度耦合的流域突发水污染事件治理调度方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对目前存在的上述问题，提供了一种面向流域突发水污染事件的信用驱动型可信协同调度方法及系统。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种面向流域突发水污染事件的信用驱动型可信协同调度方法，包括以下步骤：

4、构建流域治理对象图谱，图谱包含河段节点、监测断面节点、排污口节点、闸门节点、泵站节点、污水处理设施节点、调蓄设施节点、取水口节点、行政区域节点、责任主体节点，以及水文连通边、污染传播边、设施作用边、调度权限边、属地管理边和数据上报边；

5、获取突发水污染事件的多源感知数据，根据污染物异常强度、异常持续时间、水文传播一致性、敏感目标风险、数据完整性和人工核查状态计算调度可信评分；

6、根据事件发生位置和流域治理对象图谱中的水文连通边计算污染影响范围，并基于污染影响范围与各治理设施的设施作用范围是否存在交集、调度权限判定结果以及设施可用状态，筛选事件关联设施集合；

7、为事件关联设施集合中的每个设施构建调度能力画像，调度能力画像至少包含可执行动作集合、动作参数边界、响应时间、安全约束、生态约束和历史执行信用值；

8、基于调度能力画像和历史执行信用值，采用合同网协商机制生成候选治理调度方案；

9、对候选治理调度方案进行反事实效果评估，根据评估结果否决、修正候选方案或触发重协商；

10、将通过反事实效果评估的候选方案提交至区块链智能合约进行校验，校验通过后生成链上调度凭证；

11、获取设施执行后的执行回执和多源反馈数据，核验执行回执与链上调度凭证的一致性，计算治理效果偏差，并根据治理效果偏差更新历史执行信用值，将更新后的历史执行信用值写回调度能力画像。

12、进一步的，所述根据治理效果偏差更新历史执行信用值，将更新后的历史执行信用值写回调度能力画像之后，还包括：

13、更新后的历史执行信用值反向影响后续合同网协商中对应设施的投标评分权重；当更新后的历史执行信用值低于预设冻结阈值时，将对应设施从自动调度设施集合中移除并标记为仅人工复核候选设施；当更新后的历史执行信用值高于预设奖励阈值时，在后续协商中提升对应设施的投标评分权重；

14、调度可信评分作为动态参数输入区块链智能合约，当调度可信评分处于预设中等区间时，智能合约自动增加额外的跨区域主体签名校验条件。

15、进一步的，所述对候选治理调度方案进行反事实效果评估，根据评估结果否决、修正候选方案或触发重协商，具体包括：

16、构建候选治理调度方案对应的反事实场景，通过水动力水质模型或污染扩散代理模型预测执行该方案后的污染峰值削减率和敏感目标污染到达延迟时间；

17、当反事实效果评分低于预设阈值或方案违反安全约束、生态约束时，若存在可修正的参数，则根据动作参数边界调整候选方案中的设施动作参数并重新评估；若无可行修正，则将评估中识别的具体问题编码为修正指令返回合同网协商机制，调低对应设施在下一轮协商中的信用评分权重，并强制其重新投标时提供修正后的贡献估计。

18、进一步的，所述根据污染物异常强度、异常持续时间、水文传播一致性、敏感目标风险、数据完整性和人工核查状态计算调度可信评分，具体包括：

19、按如下公式计算调度可信评分：

20、，

21、其中，污染物异常强度按如下方式计算：

22、，

23、其中，为实测浓度，为背景浓度，为对应污染物的标准限值；

24、异常持续时间按如下方式计算：

25、，

26、其中，为连续异常持续时间，为预设持续时间阈值；

27、水文传播一致性按如下方式计算：

28、，

29、其中，为下游监测点观测到异常的时间，为根据上游异常和传播时延预测的到达时间，为允许偏差阈值；

30、当调度可信评分低于第一阈值时，仅生成模拟调度建议不签发链上调度凭证；当调度可信评分介于第一阈值与第二阈值之间时，生成候选方案并进入人工复核；当调度可信评分不低于第二阈值时，允许进入智能合约校验和凭证签发流程。

31、进一步的，所述核验执行回执与链上调度凭证的一致性，计算治理效果偏差，并根据治理效果偏差更新历史执行信用值，具体包括：

32、按如下方式核验各设施的执行一致性：

33、，

34、其中，表示实际动作与凭证动作一致，表示执行时间满足凭证约束，表示执行主体签名有效；

35、按如下公式计算治理效果偏差：

36、

37、其中，为预测污染削减率，为实测污染削减率，为预测响应时间，为实际响应时间，为实际约束违反程度，为回执完整性；

38、按如下公式更新历史执行信用值：

39、，

40、其中，为历史保持系数，为设施在方案中的责任权重，为未按凭证执行、超时执行或虚假回执产生的惩罚项，表示将信用值限制在0至1之间。

41、进一步的，所述基于调度能力画像和历史执行信用值，采用合同网协商机制生成候选治理调度方案，具体包括：

42、事件调度智能体向事件关联设施集合发布任务公告，各设施智能体根据自身调度能力画像生成投标信息，投标信息包含拟执行动作及参数、预计治理贡献、预计响应时间、动作代价、安全或生态风险和历史执行信用值；

43、按如下公式计算各投标的协商评分：

44、，

45、其中，为预计治理贡献，为预计响应时间，为动作代价，为安全或生态风险，为历史执行信用值，至为权重；

46、根据协商评分对投标进行排序，生成排名靠前的top-k个候选方案或满足约束的帕累托候选方案集合。

47、进一步的，所述生成候选治理调度方案之后，还包括：

48、采用冲突约束矩阵判定候选设施动作之间的冲突，冲突约束矩阵表示设施和设施的相应动作不能同时选择；当判定存在冲突时，根据敏感目标风险、调度可信评分、历史执行信用值和预期治理贡献进行加权仲裁，若仲裁后仍无法解决冲突，则触发重协商，要求冲突双方提交修正投标。

49、进一步的，所述调度能力画像中的历史执行信用值的初始值由历史调度记录统计确定或设为默认值，动作参数边界包括动作参数最小值、最大值、调节步长和最大变化速率，安全约束包括上游水位警戒约束，生态约束包括下游生态流量下限约束。

50、进一步的，所述基于污染影响范围与各治理设施的设施作用范围是否存在交集、调度权限判定结果以及设施可用状态，筛选事件关联设施集合，具体包括：

51、按如下判定条件将设施加入事件关联设施集合：

52、，

53、其中，为污染影响范围，为设施作用范围，为根据调度权限边查询得到的权限判定结果，为设施在时刻的可用状态；

54、设施可用状态根据运行状态、故障状态、检修状态、人工锁定状态、通信状态和安全边界综合判定，任一状态指示不可用时该设施被排除出事件关联设施集合。

55、本技术还包括一种面向流域突发水污染事件的信用驱动型可信协同调度系统，实现一种面向流域突发水污染事件的信用驱动型可信协同调度方法，包括：

56、流域治理对象图谱构建模块，用于构建包含河段、监测断面、排污口、闸门、泵站、污水处理设施、调蓄设施、取水口、行政区域、责任主体及水文连通、污染传播、设施作用、调度权限关系的流域治理对象图谱；

57、调度可信等级计算模块，用于根据污染物异常强度、异常持续时间、水文传播一致性、敏感目标风险、数据完整性和人工核查状态计算调度可信评分；

58、事件关联设施筛选模块，用于根据污染影响范围、设施作用范围、调度权限关系和设施可用状态筛选事件关联设施集合；

59、设施调度能力画像构建模块，用于为事件关联设施集合中的每个设施构建包含可执行动作集合、动作参数边界、响应时间、安全约束、生态约束和历史执行信用值的调度能力画像；

60、合同网协商模块，用于基于调度能力画像和历史执行信用值，通过设施智能体投标和协商评分排序生成候选治理调度方案；

61、反事实评估模块，用于对候选治理调度方案进行效果预测与约束验证，并根据评估结果否决、修正候选方案或触发合同网协商模块重协商；

62、区块链智能合约模块，用于校验候选方案的调度权限、责任主体签名、设施状态、动作参数边界和跨区域协同承诺，校验通过后生成链上调度凭证，链上调度凭证至少包含方案哈希、多方签名、有效期和执行条件；

63、执行核验与信用更新模块，用于获取执行回执和多源反馈数据，核验执行回执与链上调度凭证的一致性，计算治理效果偏差并根据治理效果偏差更新历史执行信用值，将更新后的历史执行信用值写回设施调度能力画像构建模块；

64、系统配置为：更新后的历史执行信用值低于预设冻结阈值时，事件关联设施筛选模块将该设施从自动调度设施集合中排除；调度可信评分作为动态参数输入区块链智能合约模块，动态调整合约校验规则的严苛程度。

65、与现有的技术相比本发明的有益效果是：

66、1、通过流域治理对象图谱将水文连通关系、设施作用范围和调度权限关系统一建模为可计算的有向异构图，使事件关联设施的筛选能够基于污染传播路径、设施作用范围、权限状态和可用状态进行定量判定，克服了传统方法依赖人工经验筛选设施导致的随意性和不完备性。同时，通过为每个设施构建包括可信性动作、动作参数边界、响应时间、安全约束、生态约束和历史执行信用值的调度能力画像，使设施的实际可调能力在执行前即被结构化表达，有效避免了理论调度方案与现场可执行能力不匹配的技术缺陷。

67、2、通过基于设施能力画像和信用值的合同网协商机制，使各设施智能体能够依据自身能力、约束和信用独立投标，并通过协商评分函数进行排序、优选与冲突仲裁，解决了现有方法中多类类型设施协同缺乏协议、冲突无仲裁、信用不参与实时调度决策的问题。具体地，冲突约束矩阵使设施动作间的互斥关系得以形式化判定和自动仲裁；协商评分函数将信用值作为实时影响投标排序的权重因子，使低信用设施在协商阶段即被降权或冻结，提高了候选方案的实际可执行性。

68、3、本技术在链上签发前引入反事实效果评估机制，通过水动力水质模型或代理模型对候选方案的污染削减效果、响应时间、动作成本、安全风险和约束违反程度进行量化预测，并设置效果评分阈值作为签发门控。当候选方案不满足约束或效果不足时，反事实评估模块能够返回否居然原因和可修正参数，驱动系统进行动作参数修正或触发合同网重协商，避免了不可执行或效果不足方案被直接签发执行的风险，该机制将事后补救转变为事前防控，显著提升了调度方案的科学性和可靠性。

69、4、通过区块链智能合约将调度权限校验、多方协同承诺、设施状态预言机数据、动作参数边界、跨区域协同规则和反事实评估结果哈希绑定为不可抵赖的链上调度凭证，使得调度指令的发出、承诺、执行和追责具有统一的可信依据。执行后通过回执核验与多源反馈数据比对，计算治理效果偏差并更新设施历史执行信用值，更新后的信用值反向影响后续事件中的设施筛选、协商权重和调度资格，实现了"执行表现-信用评价-调度权限"的动态闭环控制，克服了现有系统中有记录无反馈、有考核无实时控制的缺陷。