基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法、装置及可读介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法、装置及可读介质，通过建立基于集装箱码头装船和卸船作业的有色Petri网模型，用多个库所表示集装箱码头船舶作业的状态，库所里面的每个令牌为集装箱，用多个变迁表示集装箱码头船舶作业的变化，库所和变迁之间采用有向弧标识，并通过不同的颜色标识每个令牌在每个库所中的等待时间；将获取到的集装箱码头船舶作业预设数据输入有色Petri网模型；轮巡有色Petri网模型的每个变迁，并判断变迁是否激发，若变迁激发，则根据变迁将令牌在库所之间进行流通，若变迁无激发，则将当前时间增加时间差t并重复上述步骤。最终实现有色Petri网模型对集装箱码头船舶装卸船作业的整体流程的预演，有效提高设备利用率。有效提高设备利用率。有效提高设备利用率。

【技术实现步骤摘要】
基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法、装置及可读介质


[0001]本专利技术涉及港口智能化管控领域，具体涉及一种基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法、装置及可读介质。

技术介绍

[0002]随着我国经济发展进入新常态以及“工业4.0”的到来，港口将呈现工业智能化、高度自动化、信息技术化和低碳环保的发展趋势。随着现代化港口竞争的不断加剧，如何提高码头作业设备利用率，降低作业成本已经成为提高服务水平，提升自身竞争力的重要研究课题。船舶在码头的停留时间和完成装卸作业时间已经成为衡量码头作业水平的重要指标，而该指标与码头设备的作业效率息息相关。
[0003]集装箱码头的常规作业主要包括卸船、装船和移箱作业。码头作业的常用设备包括岸桥、场桥和集装箱卡车，场桥包括轮胎式龙门吊和轨道式龙门吊，集装箱卡车包括拖车和无人搬运车。卸船作业的基本流程为：岸桥将集装箱从船上卸到在位于岸边的该岸桥下的集装箱卡车上，然后集装箱卡车将该集装箱运到堆场指定位置，再由堆场的场桥从集装箱卡车上将集装箱吊起放到堆场指定位置。装船作业流程则与卸船作业流程刚好相反，此处不再赘述。移箱作业的基本流程为：场桥将集装箱从堆场吊起然后放在位于该场桥下的集装箱卡车上，然后集装箱卡车将该集装箱运到指定的堆场目的位置，再由堆场目的位置的场桥从集装箱卡车上将集装箱吊起放到堆场指定位置。
[0004]为了提高拖车的利用率和堆场的利用率，港口物流行业出现了各种集装箱卡车调度和集装箱选位的智能化解决方案。现有技术是直接将解决方案应用在实际作业环境中，然而在没有验证方案的有效性之前，直接在实际作业环境中对解决方案进行运行和评估在现实中是不可行的。因此验证评估各种解决方案己经成为码头选择方案的迫切需求。

技术实现思路

[0005]针对上述提到的技术问题。本申请的实施例的目的在于提出了一种基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法、装置及可读介质，来解决以上
技术介绍
部分提到的技术问题。
[0006]第一方面，本申请的实施例提供了一种基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法，包括以下步骤：
[0007]S1，建立基于集装箱码头装船和卸船作业的有色Petri网模型，用多个库所表示集装箱码头船舶作业的状态，库所里面的每个令牌为集装箱，用多个变迁表示集装箱码头船舶作业的变化，库所和变迁之间采用有向弧标识，并通过不同的颜色标识每个令牌在每个库所中的等待时间；
[0008]S2，获取集装箱码头船舶作业预设数据，并输入有色Petri网模型；
[0009]S3，轮巡有色Petri网模型的每个变迁，并判断变迁是否激发，若变迁激发，则根据
变迁将令牌在库所之间进行流通，若变迁无激发，则将当前时间增加时间差t并重复步骤S1
‑
S3，变迁的激发条件为进入变迁的有向弧相连的源库所中含有要求的令牌且满足令牌的标记等待耗时，时间差t为所有库所的所有令牌标记的等待时间最小的时间。
[0010]在具体的实施例中，集装箱码头船舶作业预设数据包括每台岸桥的装卸清单数据、每台岸桥的作业效率、每台龙门吊的作业效率、每辆拖车的作业效率、岸桥的排班计划、龙门吊的排班计划、拖车的排班计划、港区内其他作业实时情况数据以及堆场箱清单数据。
[0011]在具体的实施例中，每台岸桥的装卸清单数据包括具体的装船卸船指令、每条指令的顺序以及每个集装箱的尺寸、箱型、空重、箱主、港口、贸易类型；每台岸桥的作业效率包括每台岸桥的平均作业效率；每台龙门吊的作业效率包括每台龙门吊的平均作业效率；每辆拖车的作业效率包括使用的拖车中每辆拖车的平均台时；岸桥的排班计划包括每台岸桥每个时间段的司机安排；龙门吊的排班计划包括每台龙门吊每个时间段的司机安排；拖车的排班计划包括每辆拖车每个时间段的司机安排；港区内其他作业实时情况数据以及堆场箱清单数据包括外拖进港情况、场内集装箱堆存情况以及整场指令情况。
[0012]在具体的实施例中，有色Petri网模型中的库所包括：
[0013]第一库所P1，表示执行卸船任务时的岸桥作业；
[0014]第二库所P2，表示拖车执行卸船任务重载行驶；
[0015]第三库所P3，表示拖车执行卸船任务重载等待；
[0016]第四库所P4，表示执行卸船任务时的龙门吊作业；
[0017]第五库所P5，表示拖车执行卸船任务空载行驶；
[0018]第六库所P6，表示拖车执行卸船任务空载等待；
[0019]第七库所P7，表示卸船任务池；
[0020]第八库所P8，表示已完成卸船作业池；
[0021]第九库所P9，表示为空拖车分配任务；
[0022]第十库所P10，表示空拖车池；
[0023]第十一库所P11，表示已完成装船作业池；
[0024]第十二库所P12，表示装船任务池；
[0025]第十三库所P13，表示拖车执行装船任务空载等待；
[0026]第十四库所P14，表示拖车执行装船任务空载行驶；
[0027]第十五库所P15，表示执行装船任务时的岸桥作业；
[0028]第十六库所P16，表示拖车执行装船任务重载等待；
[0029]第十七库所P17，表示拖车执行装船任务重载行驶；
[0030]第十八库所P18，表示执行装船任务时的龙门吊作业。
[0031]在具体的实施例中，有色Petri网模型中的变迁包括：
[0032]第一变迁T1，表示岸桥作业完成，拖车开始运输集装箱；
[0033]第二变迁T2，表示拖车装载集装箱行驶到龙门吊下排队等待作业；
[0034]第三变迁T3，表示拖车在龙门吊下完成排队，龙门吊开始吊集装箱作业；
[0035]第四变迁T4，表示龙门吊作业完成，拖车变为空拖车纳入空拖车池；
[0036]第五变迁T5，表示拖车空载行驶到岸桥下排队等待作业；
[0037]第六变迁T6，表示拖车在岸桥下完成排队，岸桥开始吊集装箱作业；
[0038]第七变迁T7，表示完成拖车任务派发计算，拖车执行卸船任务；
[0039]第八变迁T8，表示依次对空拖车派发任务计算；
[0040]第九变迁T9，表示完成拖车任务派发计算，拖车执行装船任务；
[0041]第十变迁T10，表示岸桥作业完成，拖车变为空拖车纳入空拖车池；
[0042]第十一变迁T11，表示拖车空载行驶到龙门吊下排队等待作业；
[0043]第十二变迁T12，表示拖车在龙门吊下完成排队，龙门吊开始吊集装箱作业；
[0044]第十三变迁T13，表示龙门吊作业完成，拖车开始运输集装箱；
[0045]第十四变迁T14，表示拖车装载集装箱行驶到岸桥下排队等待作业；
[0046]第十五变迁T15，表示拖车在岸桥下完成排队，岸桥开始吊集装箱作业。
[0047]在具体的实施例中，第七库所P7和第九库所P9与第五库所P5之间的变迁为第七变迁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，建立基于集装箱码头装船和卸船作业的有色Petri网模型，用多个库所表示集装箱码头船舶作业的状态，所述库所里面的每个令牌为集装箱，用多个变迁表示集装箱码头船舶作业的变化，所述库所和变迁之间采用有向弧标识，并通过不同的颜色标识每个令牌在每个库所中的等待时间；S2，获取集装箱码头船舶作业预设数据，并输入所述有色Petri网模型；S3，轮巡所述有色Petri网模型的每个变迁，并判断所述变迁是否激发，若所述变迁激发，则根据所述变迁将所述令牌在所述库所之间进行流通，若所述变迁无激发，则将当前时间增加时间差t并重复步骤S1
‑
S3，所述变迁的激发条件为进入所述变迁的有向弧相连的源库所中含有要求的令牌且满足令牌的标记等待耗时，所述时间差t为所有库所的所有令牌标记的等待时间最小的时间。2.根据权利要求1所述的基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法，其特征在于，所述集装箱码头船舶作业预设数据包括每台岸桥的装卸清单数据、每台岸桥的作业效率、每台龙门吊的作业效率、每辆拖车的作业效率、岸桥的排班计划、龙门吊的排班计划、拖车的排班计划、港区内其他作业实时情况数据以及堆场箱清单数据。3.根据权利要求2所述的基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法，其特征在于，所述每台岸桥的装卸清单数据包括具体的装船卸船指令、每条指令的顺序以及每个集装箱的尺寸、箱型、空重、箱主、港口、贸易类型；所述每台岸桥的作业效率包括每台岸桥的平均作业效率；所述每台龙门吊的作业效率包括每台龙门吊的平均作业效率；所述每辆拖车的作业效率包括使用的拖车中每辆拖车的平均台时；所述岸桥的排班计划包括每台岸桥每个时间段的司机安排；所述龙门吊的排班计划包括每台龙门吊每个时间段的司机安排；所述拖车的排班计划包括每辆拖车每个时间段的司机安排；所述港区内其他作业实时情况数据以及堆场箱清单数据包括外拖进港情况、场内集装箱堆存情况以及整场指令情况。4.根据权利要求3所述的基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法，其特征在于，所述有色Petri网模型中的所述库所包括：第一库所P1，表示执行卸船任务时的岸桥作业；第二库所P2，表示拖车执行卸船任务重载行驶；第三库所P3，表示拖车执行卸船任务重载等待；第四库所P4，表示执行卸船任务时的龙门吊作业；第五库所P5，表示拖车执行卸船任务空载行驶；第六库所P6，表示拖车执行卸船任务空载等待；第七库所P7，表示卸船任务池；第八库所P8，表示已完成卸船作业池；第九库所P9，表示为空拖车分配任务；第十库所P10，表示空拖车池；第十一库所P11，表示已完成装船作业池；第十二库所P12，表示装船任务池；第十三库所P13，表示拖车执行装船任务空载等待；第十四库所P14，表示拖车执行装船任务空载行驶；
第十五库所P15，表示执行装船任务时的岸桥作业；第十六库所P16，表示拖车执行装船任务重载等待；第十七库所P17，表示拖车执行装船任务重载行驶；第十八库所P18，表示执行装船任务时的龙门吊作业。5.根据权利要求4所述的基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法，其特征在于，所述有色Petri网模型中的所述变迁包括：第一变迁T1，表示岸桥作业完成，拖车开始运输集装箱；第二变迁T2，表示拖车装载集装箱行驶到龙门吊下排队等待作业；第三变迁T3，表示拖车在龙门吊下完成排队，龙门吊开始吊集装箱作业；第四变迁T4，表示龙门吊作业完成，拖车变为空拖车纳入空拖车池；第五变迁T5，表示拖车空载行驶到岸桥下排队等待作业；第六变迁T6，表示拖车在岸桥下完成排队，岸桥开始吊集装箱作业；第七变迁T7，表示完成拖车任务派发计算，拖车执行卸船任务；第八变迁T8，表示依次对空拖车派发任务计算；第九变迁T9，表示完成拖车任务派发计算，拖车执行装船任务；第十变迁T10，表示岸桥作业完成，拖车变为空拖车纳入空拖车池；第十一变迁T11，表示拖车空载行驶到龙门吊下排队等待作业；第十二变迁T12，表示拖车在龙门吊下完成排队，龙门吊开始吊集装箱作业；第十三变迁T13，表示龙门吊作业完成，拖车开始运输集装箱；第十四变迁T14，表示拖车装载集装箱行驶到岸桥下排队等待作业；第十五变迁T15，表示拖车在岸桥下完成排队，岸桥开始吊集装箱作业。6.根据权利要求5所述的基于Petri网的集装箱码头船舶作业预演方法，其特征在于，第七库所P7和第九库所P9与第五库所P5之间的变迁为第七变迁T7，第五库所P5与第六库所P6之间的变迁为第五变迁T5，第六库所P6与第一库所P1之间的变迁为第六变迁T6，第一库所P1与第二库所P2之间的变迁为第一变迁T1，第二库所P2与第三库所P3之间的变迁为第二变迁T2，第三库所P3与第四库所P4之间的变迁为第三变迁T3，第四库所P4与第八库所P8和第十库所P10之间的变迁为第四变迁T4，第十库所P10与第九库所P9之间的变迁为第八变迁T8；第十二库所P12和第九库所P9与第十四库所P14之间的变迁为第九变迁T9，第十四库所P14与第十三库所P13之间的变迁为第十一变迁T11，第十三库所P13与第十八库所P18之间的变迁为第十二变迁T12，第十八库所P18与第十七库所P17之间的变迁为第十三变迁T13，第十七库所P17与第十六库所P16之间的变迁为第十四变迁T14，第十六库所P16与第十五库所P15之间的变迁为第十五变迁T15，第十五库所P15与第十库所P10和第十一库所P11之间的变迁为第十变迁T10。7.根据权利要求6所述的基于Petri网的集装箱码头船...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荣杰，王良，林铠欣，刘键涛，魏秋新，
申请(专利权)人：福建电子口岸股份有限公司，
类型：发明
国别省市：