本书以系统仿真理论为基础，深入探讨该理论在智能应急管理领域的应用方法与技术路径。全书系统地梳理了系统与模型的基本概念、系统建模与仿真的原理与方法、复杂系统的构建及验证评估，重点面向交通应急、灾害链应对和大范围集群基础设施的应急管理需求，提出了多层次、多场景的智能应急仿真体系框架。本书共6章，主要内容包括绪论、系统建模与仿真的方法及应用、复杂系统模型构建与仿真、复杂系统仿真的设计与实施方案、基于灾害链的突发事件应急管理仿真基础、交通灾害应急管理关键技术与实施路径等。 本书兼顾理论体系的系统性与完整性，融合了工程应用方法与仿真平台设计的相关内容，适合交通应急管理、系统仿真与智能化控制等领域的科研人员、工程技术人员和高等院校师生参考使用，亦可为应急管理部门、交通基础设施运营单位提供技术借鉴与决策支持。

高等院校教师

前言
第1章绪论1
1.1系统与模型1
1.1.1系统1
1.1.2模型2
1.2系统建模与仿真4
1.2.1系统建模的概念4
1.2.2系统建模的过程4
1.2.3系统仿真6
1.2.4系统仿真的过程6
1.3仿真技术的发展与应用7
1.3.1仿真技术的发展8
1.3.2仿真技术的应用9
1.4复杂系统的构建及仿真11
1.4.1复杂系统概论11
1.4.2复杂仿真系统的体系结构12
1.4.3复杂仿真系统的验证12
1.4.4复杂仿真系统的难点13
1.5交通应急管理仿真技术体系15
1.5.1交通应急管理基础15
1.5.2交通应急仿真系统16
1.5.3“多灾种”灾害链应急管理仿真17
1.5.4大范围集群基础设施应急管理
系统案例18
本章小结19
课后习题19
第2章系统建模与仿真的方法及
应用20
2.1系统建模基础20
2.1.1系统模型的数学描述20
2.1.2系统建模的原则21
2.2系统建模方法与示例21
2.2.1系统建模方法的选取21
2.2.2系统建模常用方法22
2.3系统仿真技术26
2.3.1计算机仿真概述26
2.3.2系统仿真的分类27
2.4实时仿真技术29
2.4.1硬件在环仿真29
2.4.2人在回路仿真30
2.4.3平台级交互仿真31
2.4.4虚拟现实技术在系统仿真中的
应用32
2.4.5虚拟现实技术未来发展——数字
孪生33
本章小结34
课后习题34
第3章复杂系统模型构建与仿真35
3.1复杂系统模型构建方法35
3.1.1常见的复杂系统模型构建方法35
3.1.2复杂系统建模仿真技术体系39
3.1.3复杂系统的VV&A及可信度
评估41
3.2基于大范围集群基础设施的复杂
系统43
3.2.1基于大范围集群基础设施的复杂
系统的概念43
3.2.2基于大范围集群基础设施的仿真
系统结构44
3.2.3基于大范围集群基础设施的仿真
系统案例45
3.3基于大范围集群基础设施仿真系统的
智能应急技术47
3.3.1应急管理的基本概念47
3.3.2智能应急基本概念49
3.3.3基于建模仿真技术的智能应急
平台50
本章小结52
课后习题52
第4章复杂系统仿真的设计与实施
方案53
4.1基于系统仿真的智能化应急系统的
设计53
4.1.1模块化设计的全息仿真53
4.1.2应急场景和演变的数学建模
方法55
4.1.3信息交互和模块接口通信56
4.2智能化应急系统实施框架56
4.2.1逻辑框架56
4.2.2物理框架57
4.2.3数据流框架59
4.3应急策略智能化选择与评估59
4.3.1真实场景仿真系统建模60
4.3.2虚拟场景仿真推演设计61
4.3.3虚拟场景应急策略评价62
4.3.4真实应急事件的策略选择64
4.4智能化应急系统的有效性评估64
4.4.1预警准备65
4.4.2资源保障66
4.4.3现场处置66
4.4.4事后恢复67
4.5基于高速公路的智能化应急系统建模
及仿真68
4.5.1高速事故现场处置过程建模69
4.5.2多智能体强化学习框架72
4.5.3智能化应急系统策略选择74
本章小结76
课后习题76
第5章基于灾害链的突发事件应急
管理仿真基础77
5.1灾害链的动态综合管理建模78
5.1.1灾害链概述78
5.1.2灾害链动态综合管理过程82
5.1.3突发事件灾害链的耦合模型84
5.1.4模型的系统状态方程描述86
5.2灾害链的“多灾种”风险应对87
5.2.1“多灾种”风险分类88
5.2.2“多灾种”风险评估90
5.2.3“多灾种”风险预防92
5.2.4突发事件的风险监测93
5.3灾害链的“全链条”管控解析94
5.3.1风险预警94
5.3.2应急管理决策模型分析95
5.3.3响应分级与处置措施97
本章小结99
课后习题99
第6章交通灾害应急管理关键技术与
实施路径100
6.1仿真应急系统的多源数据融合100
6.1.1基础设施健康监测单元信息
提取与融合101
6.1.2灾害动态要素实时监测系统
信息提取与融合104
6.1.3第三方平台获取信息提取与
融合105
6.2应急事件演化知识库与处理经验库的
构建及完善106
6.2.1仿真系统组分模型建立及演变
规律106
6.2.2综合条件下场景实况的自然演变
事件知识库的建立111
6.2.3实景/仿真应急事件处理决策集与
经验库的建立112
6.2.4由仿真处理决策集推演的相似
事件处理方案114
6.3基于事件库的应急事件匹配、优化、
评估115
6.3.1实时事件与仿真事件集的匹配115
6.3.2实时事件处理决策方案提取
优化116
6.3.3场景差异下的决策方案评估117
6.4实施路径118
6.4.1虚实结合仿真平台搭建118
6.4.2仿真推演系统构建119
6.4.3基于推演的应急管理120
6.5交通灾害应急管理技术与实施在
大范围集群基础设施上的应用122
6.5.1大范围集群基础设施的多源
数据信息122
6.5.2大范围集群基础设施的动态
要素122
6.5.3大范围集群基础设施的应急
事件123
6.5.4大范围集群基础设施的交通灾害
应急管理124
本章小结124
课后习题124
附录国家政策文件126
参考文献127