專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性的仿真判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)中系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定方法，具體地說(shuō)，是利用生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在動(dòng)態(tài)連續(xù)的環(huán)境下的仿真來(lái)判定生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
：生態(tài)產(chǎn)業(yè)的理論基礎(chǔ)是產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)(IE，IndustrialEcology)。產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)的基本思想是仿照自然界生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)流動(dòng)的方式來(lái)重新規(guī)劃工業(yè)生產(chǎn)、消費(fèi)和廢物處置系統(tǒng)，它追求系統(tǒng)內(nèi)從原料、中間產(chǎn)物、廢物到產(chǎn)品的物質(zhì)循環(huán)，從而達(dá)到資源、能源、投資的最優(yōu)利用，減輕人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響。產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)研究與運(yùn)用主要在三個(gè)層次，即企業(yè)層次、區(qū)域?qū)哟魏蛧?guó)家層次。在企業(yè)層次，要求企業(yè)減少產(chǎn)品和服務(wù)的原材料、能源消耗，減排有毒物質(zhì)，加強(qiáng)物質(zhì)循環(huán)，最大限度、可持續(xù)地利用再生資源，不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量。在區(qū)域?qū)哟危ㄟ^(guò)代謝分析、資源分析工具的運(yùn)用，掌握區(qū)域內(nèi)部的物質(zhì)、能量的流動(dòng)狀況，在此基礎(chǔ)上建立區(qū)域內(nèi)部物質(zhì)、能量、信息的集成，建立企業(yè)間廢物的輸入輸出關(guān)系。生態(tài)產(chǎn)業(yè)園便是這個(gè)層面上最有前景的發(fā)展方向。面向環(huán)境的設(shè)計(jì)，不僅僅單純對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、性能進(jìn)行考慮，它還對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)階段和使用階段的能耗，使用后的拆卸、回用等方面提出新的要求。生命周期評(píng)價(jià)，是指對(duì)一個(gè)產(chǎn)品從原材料采掘、制造、銷(xiāo)售、使用、回收、廢棄與處置等過(guò)程的資源與環(huán)境影響進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并尋求改善的途徑。目前，DfE并沒(méi)有一個(gè)通用的模式可以套用，還處于探索階段。發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)界和研究機(jī)構(gòu)在DfE的實(shí)質(zhì)性開(kāi)發(fā)和研究方面較為活躍。在生態(tài)學(xué)上，共生是指不同物種以不同的相互獲益關(guān)系生活在一起，形成對(duì)雙方或一方有利的生存方式。在工業(yè)生態(tài)學(xué)語(yǔ)境下，產(chǎn)業(yè)共生是指在一定的區(qū)域內(nèi)，分屬不同產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)體(主要是工業(yè)企業(yè)，有時(shí)也包括農(nóng)業(yè)部門(mén)、居民社區(qū)等成員)通過(guò)副產(chǎn)品交換、能量和水的逐級(jí)利用、基礎(chǔ)設(shè)施共享等方式進(jìn)行合作，形成一個(gè)"生態(tài)系統(tǒng)"，共同提高實(shí)體的生存及獲利能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的節(jié)約和對(duì)環(huán)境的保護(hù)。工業(yè)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上既存在相似性，也存在差異性。這一領(lǐng)域在工業(yè)生態(tài)學(xué)萌芽和誕生初期就成為研究的焦點(diǎn)。Thomas和Graedel等人從個(gè)體和系統(tǒng)兩個(gè)層次上對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了比較，認(rèn)為個(gè)體相似性包括獨(dú)立性，具有生長(zhǎng)、繁殖能力和一定壽命，廢物代謝，應(yīng)激性及在系統(tǒng)中充當(dāng)一定角色；系統(tǒng)相似性包括兩個(gè)系統(tǒng)都可分為線(xiàn)形、準(zhǔn)循環(huán)和全循環(huán)三個(gè)類(lèi)型。在區(qū)別方面，Boons和Baas從管理學(xué)分析入手，指出自然生態(tài)系統(tǒng)是按照食物鏈關(guān)系依賴(lài)于有規(guī)律的再生產(chǎn)和適應(yīng)性來(lái)運(yùn)作，而工業(yè)共生則由競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)驅(qū)動(dòng)。StarLogo軟件平臺(tái)是由麻省理工大學(xué)多媒體實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一個(gè)可編程的建模環(huán)境，用于研究分散系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制。該軟件采用的是基于主體的建模方法(ABM)。其中，"主體"是一只只的海龜，可以通過(guò)并行控制數(shù)千只海龜，同時(shí)也可以為它們制定不同的行為模式。而這些主體所處的"環(huán)境"則是用布丁來(lái)表現(xiàn)的，數(shù)千個(gè)布丁拼成一塊大的背景，代表著主體所處的大環(huán)境系統(tǒng)。StarLogo允許對(duì)海龜和布丁進(jìn)行編程，這使得海龜和海龜所處的環(huán)境都具有了自己的變化方式。海龜具有一些固有的屬性位置、方向、顏色和一只畫(huà)筆。程序運(yùn)行時(shí)所有的海龜和布丁都以系統(tǒng)規(guī)定的時(shí)間步進(jìn)并行運(yùn)轉(zhuǎn)。這一點(diǎn)非常貼近現(xiàn)實(shí)世界。在這里，海龜和布丁之間的交互作用體現(xiàn)了主體與環(huán)境的關(guān)系，海龜與海龜之間的相互影響則體現(xiàn)了主體之間的關(guān)系。另外，StarLogo允許對(duì)海龜進(jìn)行分類(lèi)，例如，我們可以創(chuàng)建兩類(lèi)海龜狼和兔子，然后對(duì)這兩類(lèi)海龜分別定義它們的屬性和行為。這一點(diǎn)對(duì)于仿真現(xiàn)實(shí)世界來(lái)說(shuō)非常必要，因?yàn)榧词故窃谝粋€(gè)很小的系統(tǒng)內(nèi)，也常常存在著多種具有不同屬性和行為方式的角色。海龜?shù)念?lèi)別并不是在整個(gè)生存期內(nèi)都固定不變的，如果情況發(fā)生變化，可以像設(shè)置其他屬性那樣重新設(shè)置海龜?shù)腷reed值。StarLogo中主要包括三種"角色"類(lèi)型1.海龜(turtles);2.布丁(patches)。布丁并不完全是被動(dòng)的，而是同樣能執(zhí)行StarLogo命令并對(duì)海龜和其它布丁發(fā)生作用。每一個(gè)布丁對(duì)應(yīng)于StarLogo圖形接口上的一個(gè)方格；3.觀察者(observer)觀察者"鳥(niǎo)瞰"海龜和布丁。它能產(chǎn)生新的海龜以及監(jiān)控現(xiàn)有海龜和布丁的行動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明提供了一種生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的穩(wěn)定性的判定方法，為將生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性和企業(yè)的穩(wěn)定性建立聯(lián)系的橋梁，以進(jìn)一步分析生態(tài)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中各企業(yè)的相互關(guān)系和生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而為判定生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供依據(jù)。2.技術(shù)方案在本發(fā)明中將產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的主體分為兩類(lèi)，利用資源進(jìn)行生產(chǎn)并排出污染物的企業(yè)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)企業(yè)I)和對(duì)企業(yè)I產(chǎn)生的污染物進(jìn)行循環(huán)利用的企業(yè)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)企業(yè)II)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性的仿真判定方法，其步驟包括-(A)將產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的主體分為兩類(lèi)，利用資源進(jìn)行生產(chǎn)并排出污染物的企業(yè)I和對(duì)企業(yè)I產(chǎn)生的污染物進(jìn)行循環(huán)利用的企業(yè)II;(B)確定產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)仿真判定的前提條件企業(yè)某一時(shí)刻的產(chǎn)出Qt和該時(shí)刻的投入Kt符合冪律關(guān)系，企業(yè)某一時(shí)刻的產(chǎn)出Qt和其前一時(shí)刻的污染物排放Fw符合負(fù)冪律；企業(yè)投入中所有符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的用同一個(gè)變量K表示，所有不符合相同指數(shù)冪律關(guān)系變量統(tǒng)一歸一到一個(gè)常數(shù)A中。這樣，方便考慮企業(yè)投入中符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的單變量；某一時(shí)刻的污染物的排放Fw和該時(shí)刻的產(chǎn)出Qw存在線(xiàn)性相關(guān)，這個(gè)線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)為常數(shù)入，上述四個(gè)關(guān)系用數(shù)學(xué)方程描述見(jiàn)下面三個(gè)式子，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中A:常數(shù)，指系統(tǒng)中所有和Kt不符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的量；Id.t:節(jié)點(diǎn)處企業(yè)I的所有符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的變量的乘積；K2.t:節(jié)點(diǎn)處企業(yè)II的所有符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的變量的乘積；調(diào)整系數(shù)，考慮到企業(yè)II對(duì)污染物循環(huán)利用時(shí)，相對(duì)企業(yè)I對(duì)資源的直接利用而言，其企業(yè)II資金或技術(shù)等因素的投入會(huì)更大，相應(yīng)的，在相同投入的情況下，企業(yè)II對(duì)污染物循環(huán)利用的產(chǎn)出率小于企業(yè)I對(duì)資源利用的產(chǎn)出率；入企業(yè)污染物產(chǎn)生量和企業(yè)產(chǎn)出的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)；a和0分別是計(jì)算企業(yè)生態(tài)效率時(shí)的相關(guān)指數(shù)，a反映了輸入和產(chǎn)出的冪關(guān)系，e反映了污染物和產(chǎn)出的負(fù)冪的關(guān)系；Op;K,義,a,々p1Qw:企業(yè)I在某一時(shí)刻的產(chǎn)出；Q2,t:企業(yè)II在某一時(shí)刻的產(chǎn)出；；(C)仿真過(guò)程i.用產(chǎn)出Qt來(lái)反映節(jié)點(diǎn)處企業(yè)I和企業(yè)II的生態(tài)效率；ii.通過(guò)節(jié)點(diǎn)處企業(yè)I和企業(yè)II的行為的描述，反映產(chǎn)出Qt表示的生態(tài)效率中各要素的作用機(jī)理；iii.用starLogo軟件的plot功能輸出整個(gè)仿真期間內(nèi)時(shí)間序列的系統(tǒng)生態(tài)效率、系統(tǒng)生態(tài)效率的時(shí)間均值和系統(tǒng)生態(tài)效率時(shí)間序列的標(biāo)準(zhǔn)差；根據(jù)上述iii，plot功能輸出的三個(gè)值用方程描述如下QA，t:t時(shí)刻系統(tǒng)單位輸入的產(chǎn)出；N:—個(gè)仿真期間內(nèi)的離散取樣個(gè)數(shù)，它用QA，t值的輸出個(gè)數(shù)表征;04:—個(gè)完整的仿真期間內(nèi)，QA，t對(duì)時(shí)間的代數(shù)平均值；U:QA,t在整個(gè)仿真期間的標(biāo)準(zhǔn)差，用于檢驗(yàn)QA，t對(duì)均值偏離的程度，它反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性；(D)仿真判定的實(shí)現(xiàn)在程序中以布丁代表資源和污染物，設(shè)置布丁有兩種屬性，一種代表資源、另一種代表污染物；烏龜代表生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)處的企業(yè)，設(shè)置烏龜有兩種屬性，烏龜I代表節(jié)點(diǎn)處的企業(yè)I;烏龜II代表節(jié)點(diǎn)處的企業(yè)II;觀察者通過(guò)調(diào)整參數(shù)a、0、Y和入來(lái)觀察系統(tǒng)2^和u的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性特征的把握，Gp^，A，"，々pl，設(shè)置成可調(diào)，由初始時(shí)設(shè)定，在整個(gè)仿真階段不變；初始狀態(tài)時(shí)fd,t值的設(shè)定采用隨機(jī)函數(shù)，即設(shè)定所有烏龜I對(duì)資源布丁消耗量為0到某個(gè)定值，隨機(jī)分布，在整個(gè)仿真階段的每個(gè)離散時(shí)間的初始時(shí)刻都隨機(jī)取值，K2,t值由烏龜II搜索到的污染物布丁量決定；t=0時(shí)，污染物布丁為零，資源布丁平均分布，并且在整個(gè)仿真過(guò)程資源布丁始終平均分布，烏龜?shù)某跏嘉恢秒S機(jī)分布，運(yùn)動(dòng)方向隨機(jī)分布，運(yùn)動(dòng)速度不變；烏龜產(chǎn)出的污染物布丁只分布在以它為中心的正方形區(qū)域內(nèi)，正方形邊長(zhǎng)通過(guò)初始值設(shè)定，在整個(gè)仿真期間內(nèi)不改變；烏龜II的搜索范圍只能在以其為中心的正方形區(qū)域內(nèi)，此正方形區(qū)域邊長(zhǎng)初始值設(shè)定，在整個(gè)仿真期間內(nèi)不改變。仿真期間，烏龜I對(duì)資源布丁消耗采用隨機(jī)函數(shù)，雖然設(shè)定隨機(jī)函數(shù)的取值區(qū)間不變，但是從統(tǒng)計(jì)的角度在每個(gè)離散的時(shí)間間隔內(nèi)，烏龜I消耗的資源布丁的總量存在一定范圍的波動(dòng)，因此，本模型中需計(jì)算每一個(gè)離散時(shí)間間隔內(nèi)單位輸入的產(chǎn)出，以避免資源消耗隨機(jī)函數(shù)的誤差。通過(guò)對(duì)工業(yè)園區(qū)的實(shí)例檢驗(yàn)本發(fā)明，使用江蘇蘇南地區(qū)三個(gè)工業(yè)園區(qū)蘇州高新區(qū)、蘇州工業(yè)園區(qū)生態(tài)工業(yè)園和無(wú)錫新區(qū)生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)昭。評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系主要選用周?chē)?guó)梅等在其論文循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效率指標(biāo)體系中提出的評(píng)價(jià)生態(tài)效率的指標(biāo)體系。根據(jù)收集到的上述三個(gè)工業(yè)園區(qū)的數(shù)據(jù)，并充分考慮園區(qū)的實(shí)際情況提出如下17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，見(jiàn)表1。表2和續(xù)表2為選取的3個(gè)工業(yè)園每個(gè)3年(2002-2004)共9個(gè)樣本的各17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值，在對(duì)17個(gè)指標(biāo)9個(gè)樣本進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(標(biāo)準(zhǔn)化采用的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為各指標(biāo)樣本的均值)，結(jié)果見(jiàn)表3和續(xù)表3:運(yùn)用spss軟件計(jì)算各標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)矩陣，并以此來(lái)計(jì)算各個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率(見(jiàn)表4和表5)。根據(jù)表4:第一主成分的貢獻(xiàn)率達(dá)到55.289%，第一主成分和第二主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到92.413%，第一主成分、第二主成分和第三主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到98.575%。根據(jù)表5:第一主成分主要和生態(tài)環(huán)境效益指標(biāo)體系中的單位GDP廢水排放(萬(wàn)噸/億元)、單位GDP廢氣排放(104m3/億元)、單位GDP工藝廢氣排放(104m3/億元)、單位GDP固廢排放(噸/億元)、單位GDP的COD排放(噸/億元)、單位GDP的S02排放(噸/億元)、單位GDP的煙塵排放(噸/億元)這些負(fù)向指標(biāo)強(qiáng)相關(guān)。這說(shuō)明第一主成分主要反映生態(tài)環(huán)境效益指標(biāo)，也就是說(shuō)，在本文選取的指標(biāo)和樣本數(shù)據(jù)的下，對(duì)生態(tài)效率影響最大的第一主成分是生態(tài)環(huán)境效益指標(biāo)，它反映了生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響；第二主成分主要和單位GDP能耗(噸標(biāo)煤/萬(wàn)元)、單位GDP水耗(m3/萬(wàn)元)、固定資產(chǎn)投資(億元/年)、固廢綜合利用率(％)這四個(gè)正向指標(biāo)強(qiáng)相關(guān)，這說(shuō)明第二主成分主要和反映生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)資源消耗的指標(biāo)強(qiáng)相關(guān)，它反映了生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)對(duì)生態(tài)效率影響其次的第二主成分是資源利用指標(biāo)；第三主成分主要和人均GDP(萬(wàn)元/人)和單位面積GDP(億元/km2)強(qiáng)相關(guān)，按照經(jīng)驗(yàn)分析，這說(shuō)明第三主成分主要反映生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的產(chǎn)出。用主成分分析法對(duì)三個(gè)工業(yè)園區(qū)實(shí)例分析得出的結(jié)論為第一主成分主要與污染物排放相關(guān)、第二主成分主要與資源消耗相關(guān)、第三主成分主要與產(chǎn)出相關(guān)，這一結(jié)果和仿真模型中得出的結(jié)論模型對(duì)P的變化最敏感，入其次，然后是a值是一致的，因?yàn)镻對(duì)應(yīng)的就是污染物排放相關(guān)，A對(duì)應(yīng)的也是污染物排放相關(guān)，a對(duì)應(yīng)的是資源消耗相關(guān)。由此可以說(shuō)明仿真模擬的準(zhǔn)確性。表l生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表29個(gè)樣本17個(gè)指標(biāo)的原始指標(biāo)值<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表中WU指無(wú)錫新區(qū)生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)；GAO指蘇州高新區(qū)；GONG指蘇州工業(yè)園區(qū)生態(tài)工業(yè)園指標(biāo)來(lái)源《蘇州高新區(qū)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)初步可行性研究報(bào)告》、《無(wú)錫新區(qū)生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設(shè)規(guī)劃研究報(bào)告》《蘇州工業(yè)園區(qū)生態(tài)工業(yè)園建設(shè)規(guī)劃研究報(bào)告》200710130806.2勢(shì)溢齒被8/16:K<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>續(xù)表3原始指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表5主成分矩陣<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>3.有益效果本發(fā)明提供了一種生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性的仿真判定方法，利用StarLogo軟件平臺(tái)模擬仿真研究生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而使得判定生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性有相應(yīng)的依據(jù)，本發(fā)明經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，其準(zhǔn)確度高，仿真性強(qiáng)。可以將本發(fā)明應(yīng)用到生態(tài)產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)中。圖l為u/^輸出值隨不同企業(yè)比例時(shí)的相應(yīng)曲線(xiàn)，圖2為輸出值隨不同a值時(shí)的相應(yīng)曲線(xiàn)，圖3為輸出值隨不同P值時(shí)的相應(yīng)曲線(xiàn)，圖4為u/^輸出值隨不同Y值時(shí)的相應(yīng)曲線(xiàn)，圖5為輸出值隨不同X值時(shí)的相應(yīng)曲線(xiàn)，圖6為a-0.1時(shí)仏輸出情況，圖7為a-0.8時(shí)"輸出情況，圖8為卩=0.02時(shí)"輸出情況，圖9為(3-0.17時(shí)仏輸出情況，圖10為X=0.91時(shí)仏輸出情況，圖11為a-0.8時(shí)企業(yè)II輸情況，圖12為(3=0.17時(shí)企業(yè)n輸出情況，圖13為^=0.91時(shí)企業(yè)II輸出情況。具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)例說(shuō)明Starlogo軟件模擬仿真研究生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的穩(wěn)定性的具體應(yīng)用。對(duì)上述建立的仿真模型分為三種情況進(jìn)行應(yīng)用本發(fā)明將u/0a用于反映系統(tǒng)相對(duì)平衡時(shí)的波動(dòng)指標(biāo)，來(lái)衡量系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。其大于10%,認(rèn)為系統(tǒng)相對(duì)平衡位置波動(dòng)較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。反之，u/^4小于10X，則認(rèn)為系統(tǒng)是穩(wěn)定性較好。1、園區(qū)企業(yè)i和企業(yè)n數(shù)量的設(shè)定在企業(yè)總數(shù)不變情況下，系統(tǒng)相應(yīng)的輸出u/5在不同企業(yè)比例時(shí)的變化曲線(xiàn)如圖i。由圖i可以看出，企業(yè)i與企業(yè)n的比例大于i時(shí)，u/G^變化不大，并且小于10%，當(dāng)企業(yè)i與企業(yè)n的比例小于i時(shí)，u/"快速增加，并且大于10%。因此，對(duì)于特定的工業(yè)園區(qū)，在企業(yè)總數(shù)不變情況下，根據(jù)本發(fā)明，需要控制企業(yè)i和企業(yè)n的數(shù)量，并且保證企業(yè)i的數(shù)量大于企業(yè)n的數(shù)量，則有利于生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的穩(wěn)定；2、園區(qū)經(jīng)濟(jì)不同參量的預(yù)防通過(guò)對(duì)a、|3、Y和人取不同的值，模型的u/込的輸出值分別見(jiàn)圖2、圖3、圖4和圖5。從圖中可以看出模型對(duì)p的變化最敏感，X其次，然后才是a值，說(shuō)明工業(yè)園區(qū)的資源消耗雖然很重要，因此，對(duì)于特定的工業(yè)園區(qū)，在企業(yè)總數(shù)和比例一定時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，從工業(yè)園區(qū)穩(wěn)定性的角度考慮，需要首先預(yù)防卩的取值以初步保證工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定性，但其污染物排放量更加重要，必須控制在一定的水平內(nèi)才可以完全保證工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定性。3、園區(qū)特定經(jīng)濟(jì)參量的調(diào)控根據(jù)圖2、圖3、圖4和圖5中得出的結(jié)論，從工業(yè)園區(qū)穩(wěn)定性的角度考慮，a取值小于0.5有利于工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定；卩取值不大于0.02有利于工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定；x取值小于0,2有利于工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定；y的變化對(duì)工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定性影響很小。具體說(shuō)來(lái)，為保證工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定性，要保證輸入和產(chǎn)出的冪關(guān)系的值小于0.5，污染物和產(chǎn)出的負(fù)冪的關(guān)系得值不大于0.02，企業(yè)污染物產(chǎn)生量和企業(yè)產(chǎn)出的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)的值小于0.2。4、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析對(duì)于同一個(gè)參數(shù)，在不同取值時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)有差別。為此，在圖6、圖7、圖8、圖9和圖10中，分別給出了表2到表5中各參數(shù)在系統(tǒng)穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩種狀態(tài)下有代表性的取值時(shí)，系統(tǒng)2^在一個(gè)仿真期間內(nèi)的輸出。由輸出圖形可以看出不同參數(shù)取值，系統(tǒng)的穩(wěn)定性存在下面三種情況-一、圖8反映了p=0.17時(shí)，系統(tǒng)輸出G^在整個(gè)仿真期間內(nèi)在振蕩比較強(qiáng)烈，在整個(gè)仿真期間內(nèi)穩(wěn)定性較差；二、圖10反映了在1=0.91時(shí)，系統(tǒng)輸出&整個(gè)仿真期間的初始階段振蕩比較強(qiáng)烈，并逐漸趨于穩(wěn)定；三、其它幾個(gè)輸出圖形說(shuō)明，在這樣參數(shù)取值時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。針對(duì)上述這三種情況，在圖11、圖12和圖13中再分別畫(huà)出其對(duì)應(yīng)的企業(yè)II的輸出，以說(shuō)明系統(tǒng)穩(wěn)定性和節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性的關(guān)系。權(quán)利要求1.一種生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性的仿真判定方法，其步驟包括(A)將產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的主體分為兩類(lèi)，利用資源進(jìn)行生產(chǎn)并排出污染物的企業(yè)I和對(duì)企業(yè)I產(chǎn)生的污染物進(jìn)行循環(huán)利用的企業(yè)II；(B)確定產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)仿真判定的前提條件企業(yè)某一時(shí)刻的產(chǎn)出Qt和該時(shí)刻的投入Kt符合冪律關(guān)系，企業(yè)某一時(shí)刻的產(chǎn)出Qt和其前一時(shí)刻的污染物排放Ft-1符合負(fù)冪律；企業(yè)投入中所有符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的用同一個(gè)變量K表示，所有不符合相同指數(shù)冪律關(guān)系變量統(tǒng)一歸一到一個(gè)常數(shù)A中。這樣，方便考慮企業(yè)投入中符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的單變量；某一時(shí)刻的污染物的排放Ft-1和該時(shí)刻的產(chǎn)出Qt-1存在線(xiàn)性相關(guān)，這個(gè)線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)為常數(shù)λ，上述四個(gè)關(guān)系用數(shù)學(xué)方程描述見(jiàn)下面三個(gè)式子，<math-cwu><![CDATA[<math><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>Q</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mi>A</mi><mo>&times;</mo><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mi>&alpha;</mi></msup><mo>&times;</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>-</mo><mi>&beta;</mi><msub><mi>F</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></msup></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>Q</mi><mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mi>A</mi><mo>&times;</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><msub><mi>K</mi><mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mi>&alpha;</mi></msup><mo>&times;</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>-</mo><mi>&beta;</mi><msub><mi>F</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></msup></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>F</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>&times;</mo><mi>&lambda;</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0001"file="A2007101308060002C1.gif"wi="249"he="115"img-content="drawing"img-format="tif"/-->其中A常數(shù)，指系統(tǒng)中所有和Kt不符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的量；K1，t節(jié)點(diǎn)處企業(yè)I的所有符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的變量的乘積；K2，t節(jié)點(diǎn)處企業(yè)II的所有符合相同指數(shù)冪律關(guān)系的變量的乘積；Y調(diào)整系數(shù)，考慮到企業(yè)II對(duì)污染物循環(huán)利用時(shí)，相對(duì)企業(yè)I對(duì)資源的直接利用而言，其企業(yè)II資金或技術(shù)等因素的投入會(huì)更大，相應(yīng)的，在相同投入的情況下，企業(yè)II對(duì)污染物循環(huán)利用的產(chǎn)出率小于企業(yè)I對(duì)資源利用的產(chǎn)出率；λ企業(yè)污染物產(chǎn)生量和企業(yè)產(chǎn)出的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)；α和β分別是計(jì)算企業(yè)生態(tài)效率時(shí)的相關(guān)指數(shù)，α反映了輸入和產(chǎn)出的冪關(guān)系，β反映了污染物和產(chǎn)出的負(fù)冪的關(guān)系；0pγ，λ，α，βp1；Q1，t企業(yè)I在某一時(shí)刻的產(chǎn)出；Q2，t企業(yè)II在某一時(shí)刻的產(chǎn)出；；(C)仿真過(guò)程i.用產(chǎn)出Qt來(lái)反映節(jié)點(diǎn)處企業(yè)I和企業(yè)II的生態(tài)效率；ii.通過(guò)節(jié)點(diǎn)處企業(yè)I和企業(yè)II的行為的描述，反映產(chǎn)出Qt表示的生態(tài)效率中各要素的作用機(jī)理；iii.用starLogo軟件的plot功能輸出整個(gè)仿真期間內(nèi)時(shí)間序列的系統(tǒng)生態(tài)效率、系統(tǒng)生態(tài)效率的時(shí)間均值和系統(tǒng)生態(tài)效率時(shí)間序列的標(biāo)準(zhǔn)差；根據(jù)上述iii，plot功能輸出的三個(gè)值用方程描述如下<math-cwu><![CDATA[<math><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>A</mi><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo>(</mo><msub><mi>Q</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>Q</mi><mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><mover><msub><mi>Q</mi><mi>A</mi></msub><mo>&OverBar;</mo></mover><mo>=</mo><mfrac><mrow><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mi>N</mi></mrow></munderover><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>A</mi><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub></mrow><mi>N</mi></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>u</mi><mo>=</mo><msqrt><mfrac><mrow><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mi>N</mi></mrow></munderover><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>A</mi><mo>,</mo><mi>t</mi></mrow></msub><mo>-</mo><mover><msub><mi>Q</mi><mi>A</mi></msub><mo>&OverBar;</mo></mover><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mi>N</mi></mfrac></msqrt></mtd></mtr></mtable></mfenced></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0002"file="A2007101308060003C1.gif"wi="297"he="188"img-content="drawing"img-format="tif"/-->其中QA，tt時(shí)刻系統(tǒng)單位輸入的產(chǎn)出；N一個(gè)仿真期間內(nèi)的離散取樣個(gè)數(shù)，它用QA，t值的輸出個(gè)數(shù)表征；一個(gè)完整的仿真期間內(nèi)，QA，t對(duì)時(shí)間的代數(shù)平均值；uQA，t在整個(gè)仿真期間的標(biāo)準(zhǔn)差，用于檢驗(yàn)QA，t對(duì)均值偏離的程度，它反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性；(D)仿真判定的實(shí)現(xiàn)在程序中以布丁代表資源和污染物，設(shè)置布丁有兩種屬性，一種代表資源、另一種代表污染物；烏龜代表生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)處的企業(yè)，設(shè)置烏龜有兩種屬性，烏龜I代表節(jié)點(diǎn)處的企業(yè)I；烏龜II代表節(jié)點(diǎn)處的企業(yè)II；觀察者通過(guò)調(diào)整參數(shù)α、β、γ和λ來(lái)觀察系統(tǒng)和u的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性特征的把握，0pγ，λ，α，βp1，設(shè)置成可調(diào)，由初始時(shí)設(shè)定，在整個(gè)仿真階段不變；初始狀態(tài)時(shí)K1，t值的設(shè)定采用隨機(jī)函數(shù)，即設(shè)定所有烏龜I對(duì)資源布丁消耗量為0到某個(gè)定值，隨機(jī)分布，在整個(gè)仿真階段的每個(gè)離散時(shí)間的初始時(shí)刻都隨機(jī)取值，K2，t值由烏龜II搜索到的污染物布丁量決定；t＝0時(shí)，污染物布丁為零，資源布丁平均分布，并且在整個(gè)仿真過(guò)程資源布丁始終平均分布，烏龜?shù)某跏嘉恢秒S機(jī)分布，運(yùn)動(dòng)方向隨機(jī)分布，運(yùn)動(dòng)速度不變；烏龜產(chǎn)出的污染物布丁只分布在以它為中心的正方形區(qū)域內(nèi)，正方形邊長(zhǎng)通過(guò)初始值設(shè)定，在整個(gè)仿真期間內(nèi)不改變；烏龜II的搜索范圍只能在以其為中心的正方形區(qū)域內(nèi)，此正方形區(qū)域邊長(zhǎng)初始值設(shè)定，在整個(gè)仿真期間內(nèi)不改變。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性的仿真判定方法，其特征在于步驟(D)中仿真期間，烏龜I對(duì)資源布丁消耗采用隨機(jī)函數(shù)，雖然設(shè)定隨機(jī)函數(shù)的取值區(qū)間不變，但是從統(tǒng)計(jì)的角度在每個(gè)離散的時(shí)間間隔內(nèi)，烏龜I消耗的資源布丁的總量存在一定范圍的波動(dòng)。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性的仿真判定方法，其主要步驟包括將產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的主體分為兩類(lèi)，利用資源進(jìn)行生產(chǎn)并排出污染物的企業(yè)I和對(duì)企業(yè)I產(chǎn)生的污染物進(jìn)行循環(huán)利用的企業(yè)II；確定產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)仿真判定的前提條件；利用Starlogo軟件模擬仿真企業(yè)的投入產(chǎn)出和污染物的排放來(lái)判斷產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)的穩(wěn)定性。從而使得判定生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)穩(wěn)定性有相應(yīng)的依據(jù)，本發(fā)明經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，其準(zhǔn)確度高，仿真性強(qiáng)?？梢詫⒈景l(fā)明應(yīng)用到生態(tài)產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)中。文檔編號(hào)G06Q50/00GK101110119SQ20071013080公開(kāi)日2008年1月23日申請(qǐng)日期2007年8月17日優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日發(fā)明者寧劉,戴明忠,遠(yuǎn)王,陸根法,韓尚富申請(qǐng)人:南京大學(xué)