人-机-物-环多要素的安全生产协同应急响应决策方法与流程

本发明涉及安全生产应急响应，尤其涉及人-机-物-环多要素的安全生产协同应急响应决策方法。

背景技术：

1、在安全生产应急响应领域，现有常规做法通常依赖对单一要素的独立监控与阈值触发机制。例如，通过传感器采集设备运行参数或环境气体浓度等特定指标，当数值超过预设告警阈值时，启动对应的应急预案。这些预案往往基于历史经验或标准操作规程，以纸质手册或信息系统预置流程的形式存在。企业安全管理人员会依据现场反馈或人工巡检记录，逐一判别异常状态并执行预定义的处置措施。部分系统虽整合了多源数据，但仅是简单的数据汇总或独立仪表板展示，各要素间的关联分析局限于经验性判断或事后原因追溯。

2、然而，现有做法存在一个显著缺陷：缺乏对人员、设备、物料、环境四类要素间时空耦合风险的系统性分析。不同要素的风险并非孤立存在，而是通过物理场、行为链或工艺逻辑相互影响与传递。例如，环境温湿度异常可能加速危险物料分解，同时影响人员生理状态与设备灵敏性。传统的独立阈值判断无法捕捉这类跨要素的耦合传递效应，导致风险评估仅能识别表象异常，遗漏深层的关联风险路径。这使得应急响应决策往往滞后于风险连锁演化的真实进程，方案制定过于保守或片面。

3、此外，现有应急响应决策多采用静态预案匹配方式，一旦预案生成，便缺乏对实施过程中要素状态动态变化的响应能力。现场参数在应急过程中持续波动，例如人员体能消耗、设备二次故障、泄漏物料扩散等，但常规做法无法实时回馈这些变化并对决策方案进行闭环调整。这导致应急资源分配与实际需求脱节，全局风险削减效果受限，且无法在人员安全优先约束下兼顾资源利用效率，形成“一刀切”式的机械应对模式。

技术实现思路

1、本发明实施例提供人-机-物-环多要素的安全生产协同应急响应决策方法及系统，能够解决现有技术中的问题。

2、本发明实施例的第一方面，提供人-机-物-环多要素的安全生产协同应急响应决策方法，包括：

3、采集安全生产现场的人员生理状态参数、设备运行工况参数、物料理化特性参数以及环境风险因子参数，构建多要素时空关联数据集合；

4、基于所述多要素时空关联数据集合，提取人员-设备-物料-环境四类要素之间的时空耦合特征，构建多层耦合关联结构，所述多层耦合关联结构包含要素内状态传播层和要素间耦合传递层；

5、将实时采集的多要素参数输入所述多层耦合关联结构，通过要素内状态传播层计算各要素的独立风险态势值，通过要素间耦合传递层计算跨要素耦合风险传递强度，融合生成综合态势风险图谱；

6、以所述综合态势风险图谱为输入，在满足人员安全优先约束条件下，以全局风险削减率最大化和应急资源消耗最小化为联合优化目标，求解生成协同应急响应决策方案；

7、执行所述协同应急响应决策方案，实时采集方案执行后各要素的状态反馈参数，将所述状态反馈参数回传至所述多层耦合关联结构进行参数动态修正，对所述协同应急响应决策方案进行闭环迭代优化。

8、基于多要素时空关联数据集合，提取人员-设备-物料-环境四类要素之间的时空耦合特征，构建多层耦合关联结构，包括：

9、从所述多要素时空关联数据集合中分离出各要素的参数演化轨迹，将各要素的参数演化轨迹分别进行时序编码，输出固定维度的要素状态隐向量；

10、计算人员要素状态隐向量与设备要素状态隐向量在预设滑动窗口序列上的逐窗口交互相似度，对逐窗口交互相似度沿时间维度进行最大池化后形成人员-设备时空耦合特征；

11、计算人员要素状态隐向量与环境要素状态隐向量在多个空间网格分辨率层级上的逐层级暴露响应值，对逐层级暴露响应值沿尺度维度进行注意力融合后形成人员-环境时空耦合特征；

12、将所述人员-设备时空耦合特征和人员-环境时空耦合特征分别进行归一化处理后，赋值为要素间耦合传递层中人员要素节点与设备要素节点之间、人员要素节点与环境要素节点之间的耦合边权重，同时将各要素的所述状态隐向量分别赋值给所述要素内状态传播层中对应要素的节点作为初始化节点向量，根据所有要素节点的初始化节点向量及全部耦合边权重构建多层耦合关联结构。

13、通过要素内状态传播层计算各要素的独立风险态势值，包括：

14、在所述要素内状态传播层中，对每个要素的初始化节点向量执行多个轮次的邻域聚合操作，每一轮聚合操作为：以当前节点向量为中心，遍历与当前节点存在耦合边连接的全部关联要素节点向量，根据耦合边权重计算归一化聚合系数，依据所述归一化聚合系数对各关联要素节点向量进行汇聚后与当前节点向量进行加权融合，得到该轮聚合后的更新节点向量；

15、将多轮邻域聚合操作输出的最终节点向量与对应要素的初始化节点向量进行残差连接，再经线性变换和非线性激活处理，得到要素的综合状态表征；

16、将所述综合状态表征映射至由设备损毁风险维度和环境扩散风险维度构成的多维风险评估空间，为每个风险维度分别建立专用的维度映射函数，通过各维度映射函数计算各要素在各风险维度下的风险子分值；

17、将各风险维度下的所述风险子分值沿连续时间窗口序列进行时域平滑，再将时域平滑后的各风险维度风险子分值进行跨维度融合，得到各要素在所述多维风险评估空间中的独立风险态势值。

18、通过要素间耦合传递层计算跨要素耦合风险传递强度，包括：

19、将各要素的独立风险态势值分别编码为风险源向量，并将各所述风险源向量作为所述要素间耦合传递层的输入节点信号；

20、依据要素类型确定各要素节点向关联要素节点传递风险信号时的差异化衰减系数，其中，以人员要素为源节点的传递路径采用第一衰减系数，以设备要素或物料要素为源节点的传递路径采用第二衰减系数，以环境要素为源节点的传递路径采用第三衰减系数，且所述第一衰减系数小于所述第二衰减系数，所述第二衰减系数小于所述第三衰减系数；

21、沿各要素间的耦合边方向逐跳迭代传播风险信号，在每一跳传播中，以上一跳输出的风险信号乘以对应传递路径的衰减系数作为当前跳的输入信号，再将当前跳输入信号与目标节点当前已累积信号的向量范数进行比值计算，得到该跳的局部传递贡献量；

22、对同一要素对之间全部传递路径的各跳局部传递贡献量沿路径方向进行加权累积，以累积结果的向量范数作为该要素对的跨要素耦合风险传递强度。

23、以综合态势风险图谱为输入，在满足人员安全优先约束条件下，以全局风险削减率最大化和应急资源消耗最小化为联合优化目标，求解生成协同应急响应决策方案，包括：

24、在满足人员安全优先约束条件的方案空间中，按照人员疏散方案、设备调控方案和区域隔离方案三类应急响应动作的交叉分组方式构建协同应急响应方案候选集，其中所述人员疏散方案包含疏散路径规划和疏散时序安排，所述设备调控方案包含关键设备停机序列和备用设备切换序列，所述区域隔离方案包含隔离区域划定和隔离等级设定；

25、对所述协同应急响应方案候选集中的每一个候选方案，基于所述综合态势风险图谱分别预测各候选方案执行后各空间网格单元的风险态势演化结果，计算全场景的全局风险削减率，所述全局风险削减率为该候选方案执行前后所有空间网格单元的综合风险态势分值之和的差值比率，并计算应急资源消耗量，所述应急资源消耗量为全部应急响应动作所占用的人员调度资源、设备调控资源和隔离防护资源的加权总和；

26、以全局风险削减率最大化和应急资源消耗最小化为联合优化目标，对所述协同应急响应方案候选集进行帕累托寻优，以不受其他候选方案联合占优的候选方案构成帕累托前沿方案集合，输出所述帕累托前沿方案集合。

27、求解生成协同应急响应决策方案，还包括：

28、对所述帕累托前沿方案集合中的各前沿方案，分别以全局风险削减率为第一坐标轴、应急资源消耗量为第二坐标轴，对两个坐标轴的取值进行归一化处理后，将各前沿方案在归一化的二维目标空间中标注为方案坐标点；

29、在所述归一化的二维目标空间中，将第一坐标轴取最大值且第二坐标轴取最小值的极限点定义为理想参考点，计算各方案坐标点与所述理想参考点之间的加权欧式距离，其中第一坐标轴坐标差的权重与人员安全优先约束条件的严格程度呈正相关，第二坐标轴坐标差的权重与应急资源可用裕度呈正相关；

30、对所述帕累托前沿方案集合中的各方案坐标点进行非支配排序，将不被所述帕累托前沿方案集合中任何其他方案同时在第一坐标轴和第二坐标轴上占优的方案归入第一非支配层予以保留，将落入非第一非支配层的方案予以剔除；

31、按加权欧式距离由小到大的顺序对所述第一非支配层中保留的方案进行优先级排序；

32、选取优先级排序最靠前的方案作为所述协同应急响应决策方案。

33、将状态反馈参数回传至多层耦合关联结构进行参数动态修正，对协同应急响应决策方案进行闭环迭代优化，包括：

34、将所述状态反馈参数按人员要素、设备要素、物料要素和环境要素分别分解为对应的反馈状态向量，将各要素的所述反馈状态向量与该要素在方案执行前的预测状态向量逐要素进行向量偏差计算，得到各要素的状态偏差向量；

35、以所述状态偏差向量为监督信号，分别对所述要素内状态传播层中各传播层的耦合边权重进行梯次修正；

36、基于修正后的各传播层耦合边权重重新执行要素内状态传播和要素间耦合传递计算，得到修正后的各要素独立风险态势值和修正后的跨要素耦合风险传递强度，基于修正后的各要素独立风险态势值和修正后的跨要素耦合风险传递强度更新所述综合态势风险图谱；

37、将更新后的所述综合态势风险图谱与方案执行前的所述综合态势风险图谱进行差异分析，定位风险态势变化量超出预设变化阈值的空间网格区域，对该空间网格区域对应的应急响应子方案进行定向调整，生成修正后的协同应急响应决策方案，实现闭环迭代优化。

38、本发明实施例的第二方面，提供一种人-机-物-环多要素的安全生产协同应急响应决策系统，包括：

39、数据采集单元，用于采集安全生产现场的人员生理状态参数、设备运行工况参数、物料理化特性参数以及环境风险因子参数，构建多要素时空关联数据集合；

40、耦合构建单元，用于基于所述多要素时空关联数据集合，提取人员-设备-物料-环境四类要素之间的时空耦合特征，构建多层耦合关联结构，所述多层耦合关联结构包含要素内状态传播层和要素间耦合传递层；

41、风险态势单元，用于将实时采集的多要素参数输入所述多层耦合关联结构，通过要素内状态传播层计算各要素的独立风险态势值，通过要素间耦合传递层计算跨要素耦合风险传递强度，融合生成综合态势风险图谱；

42、协同决策单元，用于以所述综合态势风险图谱为输入，在满足人员安全优先约束条件下，以全局风险削减率最大化和应急资源消耗最小化为联合优化目标，求解生成协同应急响应决策方案；

43、闭环优化单元，用于执行所述协同应急响应决策方案，实时采集方案执行后各要素的状态反馈参数，将所述状态反馈参数回传至所述多层耦合关联结构进行参数动态修正，对所述协同应急响应决策方案进行闭环迭代优化。

44、本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：

45、处理器；

46、用于存储处理器可执行指令的存储器；

47、其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行前述所述的方法。

48、本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现前述所述的方法。

49、采集并构建多要素时空关联数据集合和多层耦合关联结构，能够全面反映人员、设备、物料和环境四类要素之间的动态耦合关系，显著提升风险识别的精度与广度。要素内状态传播层独立计算各要素风险态势，要素间耦合传递层量化跨要素风险传递强度，克服了传统方法中要素割裂导致的评估偏差，确保风险态势的完整性与准确性。

50、生成综合态势风险图谱将多维风险信息可视化、实时化，直观展现全局风险分布与关键耦合链路，为应急决策提供清晰、可靠的态势依据。以人员安全优先为硬约束，联合优化全局风险削减率和应急资源消耗，在保障生命安全的本质上实现资源投入的帕累托最优，大幅降低无效调度与资源浪费。

51、执行方案后实时采集状态反馈参数，动态修正多层耦合关联结构参数，形成闭环迭代优化机制。该机制使决策方案能够自适应生产现场的状态变化，持续提升风险预控和响应时效，避免固化策略在动态环境下的失效问题，从而长期维持高效安全的应急协同水平。