基于模糊数的最大覆盖模型对巡逻哨优化的研究

叶建梅+陶应奇

[摘 要]目前，在很多部门或单位存在哨位构造不合理、设计不科学、设置不规范、功能不完善等问题，导致较多隐患，险情频发。为提高哨兵的执勤水平、训练与作战效率，本文采用梯形模糊数建立线性规划的区域最大覆盖模型，优化了每个时间段的巡逻哨兵组数，避免了“暗角”的出现，进而提高了巡逻效能。

[关键词]巡逻哨；梯形模糊数；最大覆盖模型

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.24.124

[中图分类号]E254 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）24-0-03

1 引 言

哨位是哨兵执勤、警戒、战备时所在的岗位，是军人维护国家领土、边境与重要部门的眼睛。国家政府机构部门、国家重要目标及大型活动、林海、雪原、戈壁、边疆、春运期间各大车站等都设置了专门的哨位，如军人参与执勤是为提早发现异常情况，及时发出警告预警，做好处置突发事件的准备。从执勤的方式来看，岗哨主要分为：营门自卫哨、大门哨等、巡逻哨、明哨与暗哨。固定哨和巡逻哨是岗哨执勤的两种主要方式。

武警部队的主要任务是执勤与处理突发事件，时时刻刻都有数以万计的哨兵在一线执勤，传统的哨位的分配已经不能满足时代发展的需要，又因武警部队执勤区域广而复杂，为了提高执勤哨兵的执勤水平、训练与作战效率，需要对哨位进行优化。武警部队担负着各种各样的执勤任务，比如春运各大车站的执勤，由于春运期间是突发事件发生的高峰期，为减少突发事故的发生，配有专门车站的治安人员、公安人员及武警人员维护该地区的安全，但因人员过多、流动性过强、分布较广，因而，在执勤的过程中主要采取的是巡逻哨的方式。而巡逻哨的流动性过强，巡逻人员的随意性过大，巡逻区域与区域间的划分对哨兵而言不够明确，巡逻监管力度不够，这些都会导致巡逻“死角”的增加。本文主要从定量的角度合理分配哨位、优化巡逻区域的分配，减少巡哨人员的数量，避免“死角”的出现，使其更科学化。

随着计算机网络与互联网技术的发展，军队管理的数字化、信息化，对部队和军队院校的现代化建设提出越来越高的要求。为满足在新技术形势下的国防建设需求，保证部队和军队院校日常工作的正常运转，从定量的角度科学合理地优化岗哨在国防现代化建设中已成为共识，同时，也为军校学员毕业后进入基层的科学管理工作奠定了理论基础。

2 巡逻哨的问题描述与模型构建

2.1 问题描述

以春运期间某火车站的夜间巡逻哨设置为例，由于夜间巡逻时视线射程范围窄，为更好地管理执勤工作，需合理优化巡逻区域及巡逻路径，避免巡逻哨中“死角”的出现，消除执勤隐患。根据火车站建筑物的分布情况、易出现“盲角”的地方及巡逻哨的设置要求，现将巡逻区域划分为八个区域。

因此，研究的问题可描述为：设某火车站有8个待巡逻区域Di（1≤i≤8），已知拟定6组夜间哨兵备选站Sj（1≤j≤6），要求每个巡逻区域都能指派一组哨兵进行巡逻。通过计算，可知每组哨兵从每个哨兵备选站至每个巡逻区域的总巡逻面积，按照梯形模糊数表示如表1。如何确定分配方案可使总的巡逻效能最高？

2.2 预备知识

为便于研究巡逻效率，现引入有效封锁宽度，对哨兵的巡逻区域做评估。假设哨兵的巡逻路径为AB，不法分子采用定速直线运动方式进行突破，且突破方垂直于哨兵的巡逻路径方向，记巡逻速度为Va。在夜间，假定哨兵对目标的监视范围为一个长80cm的矩形，ds为探测距离。不法分子能成功突破就是在不进入哨兵的监视范围内，由巡逻线的一侧移动到巡逻线的另一侧。设路径为AB、宽为ds的带型区域为哨兵搜索带，如图1所示。不法分子能否成功突破，主要是不法分子在哨兵的搜索带内，移动期间目标与巡逻兵力之间的位置关系。若想成功突破，不法分子在哨兵搜索带内的巡逻期间，不能允许哨兵经过自己的路线。否则，一旦二者的距离小于ds，认定为不法分子被发现。由此可知，要想加大安全程度，应尽可能地让不法分子在哨兵监视的搜索带内，或者说提高搜索带内的监视时间。

通过有效封锁宽度对线式巡逻行动的效能描述为：若存在一个垂直于哨兵巡逻路线，宽度为的2ds带型区域，不法分子若采用位于该区域内的路线进行突破，必被发现，则称2ds为巡逻的有效封锁宽度。

由于夜间可视范围较窄，很容易出现安全事故或存在安全隐患，所以，为了加大巡逻力度和安全效果，我们采用双人同向的巡逻方式。为了方便研究，现利用巡逻时的有效封锁面积来界定巡逻效能。

定义1：有效封锁面积是指规定时间内探测距离与速度、巡逻时间的乘积的两倍，即Va=5.4km/h其中，巡逻速度取正常人行走速度为Va=5.4km/h。

定义2：设模糊数?的隶属度函数为：

3 基于模糊数的最大覆盖模型求解

在计算过程中，取所有梯形模糊数在最优解的可能性α=0.9的情形。

（1）若哨兵备选组数量1≤p≤3时，无最优分配方案存在。

（2）若哨兵备选组数量p=4时，巡逻分配方案为：x63=1，x73=1，x84=1，x54=1，x15=1，x45=1，x26=1，x36=1，可控制巡逻区域的总面积的最优值为Z0=24.2203×103平方米，被选中的哨兵组是第四组到第六组。通过极小化算子，可得出该组解符合要求的可能性为0，故该分配方案不是合理的优化方案。

（3）若哨兵备选组数量x42=1时，巡逻分配方案为：x42=1，x63=1，x73=1，x84=1，x54=1，x15=1，x25=1，x36=1，可控制巡逻区域的总面积的最优值为Z0=24.2643×103平方米，被选中的哨兵组是第二组到第六组。通过极小化算子，可得出该组解符合要求的可能性为100%，故该分配方案是可选择的优化方案。

（4）若哨兵备选组数量p=6时，巡逻分配方案为：x42=1，x81=1，x63=1，x73=1，x54=1，x15=1，x25=1，x36=1，可控制巡逻区域的总面积的最优值为Z0=24.2643×103平方米，被选中的哨兵组是第二组到第六组。通过极小化算子，可得出该组解符合要求的可能性为100%，故该分配方案是可选择的优化方案。

综上所述，当巡逻组数为5组或6组时，在同一时间段内的可控巡逻区域总面积均是24.2643×103平方米，为了避免“窝工”现象，因而，采取的最佳巡逻组数应为5组。

4 结 语

本文主要目的是在寻求较高安全效能的基础上选择合理的人员组数及分配方案，同时尽可能避免了巡逻时出现“暗角”“盲角”的情况。在以后的巡逻中，组织人员可以考虑双人反向等多种巡逻方式。

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