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生物恐怖对人们的生命和健康存在潜在的巨大的威胁。应用流行病学研究人群疾病扩散规律和应用应急物流理论研究应急物资调度的问题并且使两者结合起来逐渐成为反生物恐怖的主要生力军之一。
本文首先应用流行病学理论,借鉴带有脉冲接种的SIQR模型来分析生物危险源扩散机制;其次从简单入手,假设有一个点招到生物恐怖袭击,借鉴具有连续需求的资源调度问题,针对生物危险源扩散的问题,分析在只有单应急点的疫苗资源调度问题,然后进一步假设了在多个点遭到生物恐怖袭击,应用网络流理论和现性规划的方法,分析了有多个应急点,多个资源供应点,并且有中转的情况下应疫苗资源调度问题,给出了在多个点遭到生物危险源袭击的疫苗调度的算法,从而找到实现生物危险源扩散网络与应急物流网络的协同性的模拟算法。最后通过模拟仿真,证实了该方法的有效性和实用性,从而为预防和控制生物危险源扩散提供一种新的思路和方法,本文研究的要点如下:
第一,采用传染病动力学理论,借鉴具有脉冲接种的SIQR模型来分析危险源扩散机制,通过判断常微分方程组稳定性的方法,得到控制危险源扩散的脉冲接种周期和接种率的关系,并提出了一种在一定脉冲周期下,实现消除危险源最小接种率的具体算法。
第二,面向单点具有脉冲需求的疫苗资源调度问题中,研究了具有脉冲需求的资源调度模型,分析了脉冲需求应急问题的特点,并在此基础上,研究了应急时间最早的疫苗调度算法。
第三,在研究单个应急点具有脉冲需求的疫苗资源调度问题基础上,进一步研究了多个具有脉冲需求的应急点,同时有多个中转点的情况下疫苗资源调度最大化的问题。在研究具有脉冲接种的SIQR模型基础上,应用网络流理论和现行规划的方法,给出了通过疫苗来控制生物危险源的疫苗调度算法,从而找到了实现生物危险源扩散网络和应急物流网络的协同性模拟算法。最后通过仿真证实了该算法的有效性和实用性。
恐怖主义是21世纪人类面临的主要威胁之一,而生物恐怖是成本最小,危害最大的恐怖活动。本文通过研究生物危险源扩散规律、应急资源调度以及二者之间的协同性,给出了一个通过他们之间的协同来消除生物危险源的疫苗资源调度算法。该算法可以在较小的疫苗资源供应量的条件下,通过脉冲接种和调整隔离率的方法,达到控制生物危险源扩散的目的,从而为建立具有紧急救援物资储备和应急配送体系优化功能的生物反恐预警防御系统,提高我国保障国家安全和公共安全的能力提供借鉴。