一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法技术

本发明专利技术涉及一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法，包括：根据不同的港口作业场景，获取对应的作业集装箱信息以及智能网联运输集卡信息；调度中心采集获取当前作业设备运行信息以及车辆当前信息；根据当前作业设备运行信息以及车辆当前信息，判断是否存在车辆进入作业设备，若存在，则调度中心确定待调度集装箱与负责运输任务的智能网联运输集卡，并通过求解预设调度模型，确定出智能网联运输集卡行驶路径以及运输集装箱任务，再将调度结果发送至对应车辆，以控制改变车辆的工作状态；否则返回重新采集获取当前作业设备运行信息以及车辆当前信息。与现有技术相比，本发明专利技术能够快速、准确地实现智能网联运输集卡的在线实时调度。实时调度。实时调度。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法


[0001]本专利技术涉及自动化集装箱港口车辆调度
，尤其是涉及一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法。

技术介绍

[0002]自动化集装箱港口通过自动化技术和设备，能够实现集装箱码头操作的自动化过程。传统集装箱港口的装卸作业通常由大量的人工操作完成，包括起重机操作员、装卸工人和指挥员等。然而，随着技术的不断发展，自动化集装箱港口正在逐渐兴起，自动化集装箱港口利用先进的技术和设备，如自动化堆垛机、无人驾驶起重机、物联网传感器和自动化管理系统等，实现集装箱的装卸、堆垛、存储和管理等操作过程的自动化，这些技术和设备能够在没有人工干预的情况下，通过预设的程序和指令即可完成各项任务。
[0003]智能网联运输集卡是一种用于在港口和集装箱码头等场所进行自动化运输和搬运任务的无人驾驶车辆。智能网联运输集卡通常采用自动导航技术和传感器系统，能够在事先规划好的路径上进行自主导航和操作，智能网联运输集卡可以携带和移动集装箱、货物、集装箱堆垛机等，完成装卸、堆垛和运输等任务。在自动化集装箱港口中引入智能网联运输集卡，将有效提高港口运输和搬运的效率，减少人力成本和人为错误，并优化空间利用，可以说，智能网联运输集卡在现代港口和物流领域发挥着越来越重要的作用。为了确保能够准确可靠地完成相应任务，往往需要对智能网联运输集卡进行调度控制，然而，现有智能网联运输集卡调度求解算法还存在以下缺陷：
[0004]1.智能网联运输集卡实时规控对于调度方案的求解速度要求较高，现有求解方法较为耗时，难以满足面向自动驾驶实时规控的在线秒级调度方案生成需求。
[0005]2.现有的求解框架中，通常基于未来的集装箱装卸计划，预先调度未来较长时段(如未来一天内)的车辆调度计划。该模式下需要求解的问题规模庞大，无法做到实时求解，因此通常采用离线求解的方式。而集装箱港口作业环境具有较强的不确定性与随机性，离线求解框架将导致实际作业执行情况通常与作业计划偏差较大的问题。
[0006]3.现有的求解框架中，对于突发情况(如作业延误、车辆故障)没有很好的处理机制，因此现有求解框架的抗扰动能力较差。
[0007]4.现有的求解算法中，初始解的构造采用随机生成的方式。初始解的选择是一个重要的决策，并且可能需要进行实验和优化，以找到适合特定问题的初始解生成方法。随机生成的初始解可能具有不同的质量和优劣程度。较差的初始解可能需要更多的迭代和搜索才能找到更好的解，影响算法的收敛速度以及求解结果的最优性。
[0008]5.此外，现有的求解算法中，往往采用单一搜索方式(如遗传算法、模拟退火算法)，单一搜索方式可能会陷入局部最优解，无法跳出当前解空间中的局部最优点。这是因为单一搜索方式只关注当前解周围的邻域，而忽略了其他可能的解空间。此外单一搜索方式可能导致解决方案的缺乏多样性。它可能只生成相似的解，而无法发现其他解决方案的潜力。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法，能够快速、准确地实现智能网联运输集卡的在线实时调度。
[0010]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法，包括以下步骤：
[0011]S1、根据不同的港口作业场景，获取对应的作业集装箱信息以及智能网联运输集卡信息，并保存至数据库中；
[0012]S2、调度中心采集获取当前作业设备运行信息以及车辆当前信息，并保存至数据库中；
[0013]S3、根据当前作业设备运行信息以及车辆当前信息，判断是否存在车辆进入作业设备，若存在则执行步骤S4，否则返回步骤S2；
[0014]S4、调度中心确定待调度集装箱与负责运输任务的智能网联运输集卡；
[0015]S5、调度中心通过求解预设调度模型，确定出智能网联运输集卡行驶路径以及运输集装箱任务，以作为调度结果并保存至数据库中；
[0016]S6、调度中心将调度结果发送至对应车辆，以控制改变车辆的工作状态。
[0017]进一步地，所述步骤S1中不同的港口作业场景包括但不限于集装箱装船作业、集装箱卸船作业、多船同时装卸作业、40英尺与20英尺集装箱混合作业。
[0018]进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：
[0019]S21、调度中心采集当前作业设备运行信息，并与智能网联运输集卡连接通信，以获取车辆当前信息，若连接通信失败，则执行步骤S22，否则将当前作业设备运行信息与车辆当前信息保存至数据库中；
[0020]S22、判断出现数据丢包，调度中心从数据库中读取上一条记录信息，以作为当前作业设备运行信息与车辆当前信息。
[0021]进一步地，所述作业设备包含岸桥轨道吊与堆场轮胎吊；
[0022]所述作业设备运行信息包括作业状态、未来作业计划与时间；
[0023]所述车辆当前信息包括当前运输状态、当前速度与位置、以及计划运输集装箱编号。
[0024]进一步地，所述步骤S4具体是根据以下公式来确定待调度集装箱：
[0025]n
c
＝kn
h
[0026]其中，n
h
为参与调度的智能网联运输集卡数量，k为比例系数，n
c
为参与调度的集装箱数量。
[0027]进一步地，所述步骤S4具体是根据以下公式来确定负责运输任务的智能网联运输集卡：
[0028][0029]其中，为智能网联运输集卡h预计完成任务时刻，t
c
为当前时间，T为滚动时域的长度，若智能网联运输集卡预计完成任务时刻小于当前时间与滚动时域长度之和，则确定该智能网联运输集卡参与模型调度。
[0030]进一步地，所述步骤S6中调度中心求解预设调度模型包括以下两个过程：
[0031]S61、求解集装箱作业任务分配结果；
[0032]S62、求解智能网联运输集卡路径协同规划结果。
[0033]进一步地，所述步骤S61具体包括以下步骤：
[0034]S611、构造集装箱分配的初始解，采用先到先服务规则，为智能网联运输集卡分配初始集装箱；
[0035]S612、使用destroy算子破坏初始解，得到当前解，其中，destroy算子包含随机删除算子、最差删除算子；
[0036]S613、使用repair算子对当前解进行修复，得到新的可行解，其中，repair算子包含随机插入算子、最优插入算子；
[0037]S614、对当前的可行解进行评估，并更新算子得分s
d
；
[0038]S615、更新destroy算子与repair算子的权重；
[0039]S616、返回执行步骤S612，直到满足迭代终止条件，输出得到当前的可行解。
[0040]进一步地，所述步骤S615中更新destroy算子与repair算子的权重的计算公式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据不同的港口作业场景，获取对应的作业集装箱信息以及智能网联运输集卡信息，并保存至数据库中；S2、调度中心采集获取当前作业设备运行信息以及车辆当前信息，并保存至数据库中；S3、根据当前作业设备运行信息以及车辆当前信息，判断是否存在车辆进入作业设备，若存在则执行步骤S4，否则返回步骤S2；S4、调度中心确定待调度集装箱与负责运输任务的智能网联运输集卡；S5、调度中心通过求解预设调度模型，确定出智能网联运输集卡行驶路径以及运输集装箱任务，以作为调度结果并保存至数据库中；S6、调度中心将调度结果发送至对应车辆，以控制改变车辆的工作状态。2.根据权利要求1所述的一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法，其特征在于，所述步骤S1中不同的港口作业场景包括但不限于集装箱装船作业、集装箱卸船作业、多船同时装卸作业、40英尺与20英尺集装箱混合作业。3.根据权利要求1所述的一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：S21、调度中心采集当前作业设备运行信息，并与智能网联运输集卡连接通信，以获取车辆当前信息，若连接通信失败，则执行步骤S22，否则将当前作业设备运行信息与车辆当前信息保存至数据库中；S22、判断出现数据丢包，调度中心从数据库中读取上一条记录信息，以作为当前作业设备运行信息与车辆当前信息。4.根据权利要求1所述的一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法，其特征在于，所述作业设备包含岸桥轨道吊与堆场轮胎吊；所述作业设备运行信息包括作业状态、未来作业计划与时间；所述车辆当前信息包括当前运输状态、当前速度与位置、以及计划运输集装箱编号。5.根据权利要求4所述的一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法，其特征在于，所述步骤S4具体是根据以下公式来确定待调度集装箱：n
c
＝kn
h
其中，n
h
为参与调度的智能网联运输集卡数量，k为比例系数，n
c
为参与调度的集装箱数量。6.根据权利要求5所述的一种自动化集装箱港口车辆协同作业实时调度方法，其特征在于，所述步骤S4具体是根据以下公式来确定负责运输任务的智能网联运输集卡：其中，为智能网联运输集卡h预计完成任务时刻，t
c

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笳，李泓辰，安连华，李俊琦，杜豫川，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：