北京师范大学刘锦涛获国家专利权
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龙图腾网获悉北京师范大学申请的专利一种基于多视角析因分析的水系统鲁棒性优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119784267B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411866001.4,技术领域涉及:G06Q10/067;该发明授权一种基于多视角析因分析的水系统鲁棒性优化方法是由刘锦涛;李永平;黄国和;王曙光设计研发完成,并于2024-12-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多视角析因分析的水系统鲁棒性优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了属于水资源管理技术领域,特别涉及一种基于多视角析因分析的水系统鲁棒性优化方法,包括:建立区域投入产出模型,量化隐含在产品中的水消耗;通过基于中间产品视角、基于最终产品视角以及基于传输中心视角来去全面识别出在水系统中起关键作用的部门;将系统鲁棒性作为衡量水系统可持续发展的响应变量,识别出的关键部门作为主要因子,利用析因分析方法对水系统进行多策略情景模拟以确定关键部门所适合的策略。涵盖水资源被用于生产过程中的整个生命周期,识别出的关键部门更为全面,不容易忽略掉隐含在供应链中的关键部门;能够确定出每个关键部门所适合何种策略以促进水的可持续利用,使决策更加合理化。
本发明授权一种基于多视角析因分析的水系统鲁棒性优化方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多视角析因分析的水系统鲁棒性优化方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤A、建立区域投入产出模型,引入各部门直接水资源消耗量,量化隐含在产品中的水消耗量; 步骤B、基于隐含在产品中的水消耗量,构建多视角投入产出模型,全面识别关键部门;所述多视角投入产出模型包括:基于中间产品视角模型、基于最终产品视角模型以及基于传输中心视角模型; 步骤C、将系统鲁棒性作为衡量水系统可持续发展的响应变量,所述步骤B中识别出的关键部门作为主要因子,利用析因分析方法对水系统进行多策略情景模拟以确定关键部门所适合的策略,实现水系统鲁棒性优化; 所述步骤A中的建立区域投入产出模型包括: 步骤A1、构建部门的基本水平衡模型; 步骤A2、计算隐含水强度; 步骤A3、量化隐含在中间产品的水消耗量和隐含在最终产品中的水消耗量; 所述构建部门的基本水平衡模型包括: 式中,W1×n为各部门的直接水消耗量矩阵;n为区域的部门个数;下标1×n代表矩阵的大小;Ψ1×n为隐含水强度系数矩阵,Ψ1×n中元素ψi代表部门i单位产品或服务隐含的水消耗量;Zn×n为中间投入矩阵;为部门总产出的对角矩阵; 所述计算隐含水强度包括: Ψ1×n=K1×nIn×n-An×n-1 式中,水资源输入系数矩阵为生产单位总产出每个部门所需要的水资源量;In×n为单位矩阵;An×n为直接消耗系数矩阵,其中元素aij代表每生产单位j产品要消耗i种产品的数量; 所述隐含在中间产品的水消耗量为: 所述隐含在最终产品中的水消耗量为: 式中,为隐含在各部门中间产品的水消耗矩阵;为隐含在最终产品中水消耗矩阵;Fn×1为各部门最终需求矩阵;为隐含水强度的对角矩阵; 所述基于中间产品视角模型为: 式中,IBP1×n为隐含在中间产品的水投入矩阵;OBPn×1为隐含在中间产品的水产出矩阵;IBP1×n的元素IBPi代表部门i生产最终产品过程中消耗的隐含在各部门中间产品中的水的投入;OBPn×1的元素OBPi代表部门i生产最终产品过程中隐含在供应给其他所有部门中间产品中的水产出;i代表元素全部为1的列向量;i′为i的转置; 所述基于最终产品视角模型为: 式中,代表国内最终需求矩阵,代表出口矩阵,代表进口矩阵;PBPn×1为基于生产端计算的水消耗矩阵,CBPn×1为基于消费端计算的水消耗矩阵; 所述基于传输中心视角模型为: 假设在含有部门i的一条供应链中,部门i有L1个上游部门,有L2个下游部门,则部门i在该供应链的中间度bi为: 式中,K为水资源投入系数矩阵;为中间消耗系数矩阵的L1次方;Ji为一个除了第i,i元素为1,其余元素都为0的n×n矩阵;为中间消耗系数矩阵L2次方;F为国内最终需求矩阵; 所述利用析因分析方法对水系统进行多策略情景模拟包括: 步骤C1:确定在多策略情景下的因子及因子水平;所述多策略情景包括:基于生产策略和基于消费策略; 步骤C2:确定响应变量,将系统鲁棒性作为水系统的响应变量; 步骤C3:进行析因实验,分析关键部门在多策略情景下对能源和水系统的可持续性的独立和交互影响,并通过析因分析结果确定每个关键部门适合采用何种策略; 所述确定在多策略情景下的因子及因子水平包括: 首先,确定两个策略情景的因子;所述两个策略情景的因子包括:每个关键部门对水资源的直接消耗量作为基于生产策略情景的因子和对每个关键部门的最终需求量作为基于消费策略情景的因子; 其次,为两个策略情景的因子设置高水平和低水平;所述高水平为在原有因子阈值的基础上提高10%;所述低水平为在原有因子阈值的基础上降低10%; 最后,计算在两个策略情景下因子变化所带来的其他量的变化,包括: 基于生产策略视角模拟: 基于消费策略视角模拟: 式中,上标P和C分别代表应用基于生产策略情景和基于消费策略后的变化;αi和βi分别代表关键部门i基于生产策略和基于消费策略情景的因子水平;为部门i应用基于生产的策略后的用水量,wi为部门i的用水量,为应用基于生产的策略后隐含水强度矩阵,为部门总产出的对角矩阵,为中间投入矩阵的转置,为应用基于生产的策略后的用水量矩阵,fiC为部门i应用基于消费策略后的最终需求,fi为部门i的最终需求,为应用基于消费策略后的总产出矩阵,I为单位矩阵,A为中间消耗系数矩阵,为应用基于消费策略后的最终需求矩阵,为部门i应用基于消费的策略后的用水量,为部门i应用基于生产的策略后的总产出,xi为部门i的总产出,为应用基于消费的策略后隐含水强度矩阵,为应用基于消费的策略后的总产出对角矩阵,为应用基于消费的策略后的用水量矩阵; 所述将系统鲁棒性作为水系统的响应变量包括: R=Ca-As 式中,SR为系统鲁棒性,As为系统效率,Ca为系统能力,R为系统冗余度,TSTp代表系统总吞吐量,即:所有部门的输入和输出流量之和,pij为为矩阵的元素,代表部门i流入部门j水资源,Ti代表部门i的所有水流出量,即Tj代表流入部门j的所有水资源流,即n为研究区域的部门个数。
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