基于风险熵模型的社会安防系统网络效能评估技术研究

随着工业化、城镇化的快速发展，国家安全面临的形势更为严峻复杂。在社会治安防控领域，各类安防设施虽然发挥了积极作用，但存在系统设计不当和人防、物防、技防脱节等缺陷。安防系统效能评估侧重于管理和经验层面，缺乏科学定量评估的理论方法和技术手段，难以支撑完整、高效的综合防控体系的形成和建立。因此，研究安防设施防护能力和风险预测技术，建立系统防护效能与风险的客观评价体系，是当前国家安全防范领域发展的重大战略任务。本课题根据香农信息论，提出风险熵的概念，建立安防节点风险熵模型，研究度量节点防护效能的表示和计算方法。基于安防节点和交通路网连接形成的广义安防系统，抽象建立仿真安防网络模型，研究路径依赖的安防网络效能计算方法，根据安防网络的效能完成系统的风险与效能评估。本项成果可突破安防系统防护能力和风险客观评测的技术瓶颈，对建立科学预测、有效防控与高效应急的公共安全体系具有重要的科学意义和应用推广前景。

近年来，我国治安形势严峻，各地“平安城市”建设高速发展，全国各级地方政府和各行各业投入巨资建设各类安全防范系统来全面准确的监控社会治安状况。这些安全防范系统虽然在社会治安防控领域发挥了一定积极作用，但是由于目前国内安防系统风险与防护效能评估侧重于管理和经验层面，仅停留在定性阶段，尚缺乏科学定量评估的理论方法和技术手段，难以支撑完整、高效的综合防控体系的形成和建立。因此，研究安防设施防护能力和风险预测技术，建立系统防护效能和风险客观评价体系，对安全防范系统的防护效能和风险进行科学客观的度量是当前国家安全防范领域发展的重大战略问题。.本项目将安全防范系统抽象成由多个安防节点组成的网络，将每个安防节点抽象成有人和安防设备组成的系统。首先研究基于失效特征量退化分析模型的安防设备失效评估技术，实现对任意时刻安防设备的失效度进行度量；其次研究基于安防设备失效度的防护能力失效性评估技术，实现对防护能力在某一时刻失效可能性的度量；再其次研究基于风险熵与防护能力失效度的安防节点效能评估技术，在安防节点效能评估中考虑防护能力失效的因素，提高评估结果的科学合理性；最后研究基于防护薄弱路径代价的安全防范系统效能评估技术，解决对多防护目标的安全防范系统的效能度量的问题。主要研究成果如下：.借鉴香农信息理论，引入风险熵的概念，并建立节点风险熵模型。提出了利用风险熵定量度量安防节点的防护效能的方法，评估指标的权重与隶属度的确定方法，多种防护共同作用下的安防节点防护效能的定量度量方法。.将安防节点和交通路网连接形成的广义安防系统抽象为安防网络，在对安防网络的防护效能评估中引入路径代价的概念。提出基于节点风险熵的路径代价的计算方法，安防网络效能的度量模型，安防网络效能与安防网络风险值之间的关系。.针对目前安防设施的布局和配置不够合理的问题，提出安防网络防护能力的优化方法，建立安防网络防护能力的组合优化模型，该模型能够从理论上指导资源的分配和调度，使整个安防网络的平均风险值降到最低。.通过对安全防范系统的脆弱性、后果和威胁度量，实现了具有多个防护对象的安全防范系统整体风险的定量评估，并为成本效益分析提供了基础。成本效益分析是安全方法系统关键资产防护方案决策的重要标志，成本效益分析通过确定目标、建立备选方案、从费用和效能两方面综合评价各方案，使决策者可以根据费效分析的结果及其他需要考虑的因素进行决策。