【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及北极航线远洋船队调度装置，特别是公开了一种基于multi-agent技术的北极航线远洋船队动态调度装置和调度方法。
技术介绍
1、全球变暖导致冰川消融，北极资源和航运价值凸显。北极航道分为处于加拿大水域西北航道、挪威—俄罗斯水域的东北航道，和穿越北极点的中央航道。东北航道凭借冰况更有利、通航性更好的优势是目前最有前途的航道。
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3、但是北极航道通航条件复杂，存在地缘政治、自然环境等方面的风险。以自然风险为例，北极地区气候恶劣且水文环境复杂，海冰因素、低温、雾、吹雪、风等都会影响船舶通航的可行性和安全性。海冰面积、密集度等是影响船舶航行的主要因素，海冰面积大、密度大会导致船舶不可通行；低温、雾、吹雪和风等恶劣的气象条件会使船舶在航行过程中发生偏航、搁浅、走锚等危险。由于涉及船舶和港口数量多，事件影响突发性强，船舶位置不断变化，调整措施可选择性强，因此如何及时科学的做出船舶航行计划动态调整是一个很复杂的问题，同时对保障北极航线整体运输业务的顺畅执行，也是一个关键性问题。
4、针对北极航线的研究主要集中于分析航行条件的复杂性和制约，进行风险分析和评估，进一步提出相关建议措施，但针对北极航线的船舶动态调度相关的研究较少。而对于船舶动态调度问题的研究也主要集中在规划、模型和算法方面，能结合实际运输需求和航行条件，动态生成可实际执行的航运方案的方法很少，对于在实际运输过程中产生的不确定因素，进行实时动态调度的方法和工具很少，目前大多数船公司主要采用传统方法通过事前预案，依靠经验人工进行调
5、传统方案的缺点是：(1)感知北极航道复杂航行条件变化的能力弱。各种航行资料主要靠人工或半自动处理。虽然可以获得各种信息，但是处理时间慢，而且对船舶航行的影响范围和影响程度感知能力弱，对未来态势的研判缺乏有效的支持工具。(2)应对航行条件变化反应慢。为应对航行条件变化需要制定动态调整方案时，主要靠人工处理。处理时间较长，应对反应慢。(3)动态调度方案制定主要凭借经验，有优化空间。动态调度方案制定主要凭借经验，通常是针对受影响的船舶和航线逐一进行航行方案调整，缺乏全局性自动化优化处理能力，容易造成人为疏忽，也缺乏多方案的比较方法和评价依据。(4)船队间的交互能力弱。目前北极航线上航行的船舶之间的信息传递主要靠卫星电话、传真或段博文等方式，这些方式存在信息分散、缺乏统一规范、可靠性差、不便于计算和共享，因此无法在船队间及时、有效、全面地获取和传递航运信息。(5)动态调度持续性差。传统方式下缺乏调度方案的有效存取方法，主要靠人工记忆和纸质记录，当面临频繁调度和需要整体协作调度的情况，则难以在前次调度的基础上持续地进行调度方案的调整。
技术实现思路
1、本专利技术解决目前传统的北极航线远洋船队动态调度中存在的南北极航道复杂航行条件变化的能力弱、应对航行条件变化反应慢、动态调度方案缺乏全局性自动化优化处理能力、船队间的交互能力弱以及动态调度持续性差的问题，提供一种融合了船舶位置信息、船舶状态、气象信息、水文信息和其他影响航行的信息，通过自动比对预定航行计划和分析航行条件的变化对航道的影响，快速测算与预定船期的偏差，并向船舶和调度中心及时报告变化，相对传统人工方式报告更及时、全面和精确，感知环境变化能力更强、更快地对航行条件变化做出反应、动态调度方案更优化、与船队的交互能力更强、动态调度持续性强的且可以灵活增减船舶参与强度的基于multi-agent技术的北极航线远洋船队动态调度装置和调度方法。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种基于multi-agent技术的北极航线远洋船队动态调度装置，其特征是将每一艘运营的船舶视为一个智能体，将总控调度服务视为一个智能体，所述装置由船舶终端单元(101)、单船agent单元(102)和总控调度agent单元(103)组成，所述船舶终端单元(101)与单船agent单元(102)进行数据交换，单船agent单元(102)和总控调度agent单元(103)进行数据交换；
4、其中，所述船舶终端单元(101)安装在每一艘船舶上，由计算机和北斗终端组成，通过计算机连接北斗终端实现航行中船舶与船队的北斗通信中心信息交互，船舶终端单元(101)实时或定时向单船agent单元(102)发送环境数据，所述环境数据包括船舶位置、船舶状态、气象、水文和其他数据信息，接收调度指令和航行计划；
5、所述单船agent单元(102)安装在调度中心的服务器或工作站上，由单船智能体agent构成，每艘船分别设置一个单船agent单元(102)，单船agent单元(102)接收船舶终端单元(101)发送的船舶环境数据，负责感知环境数据的变化，自动分析环境变化对预定航行计划的影响，根据影响程度自主决定对船舶的调度方式，并将调度指令通过船舶终端单元(101)经北斗通信中心发送给对应的船舶；
6、所述总控调度agent单元(103)安装在调度中心的服务器上，由总控调度智能体agent构成，并存储有适合于北极航线的动态调度模型，当航行中的船舶遇到船舶故障、航道限制或长时间延误的情况，单船agent单元(102)将会发来协作调度请求，总控调度agent单元(103)运行动态调度模型自动生成并优化整体调度方案，计算过程中不断协同单船agent单元(102)进行并行计算产生优化的动态调度方案，经评估确认后，自动更新相关船舶的航行计划，并通知相应单船agent单元(102)发送更新后的航行计划给船舶终端单元(101)；
7、所述动态调度模型将复杂航行条件作为参数和约束设计在动态调度模型中，将所有船舶实际装卸需求、航行计划与实际执行情况进行整体考虑，所述复杂航行条件包括气象条件、水文条件、外部条件、船舶条件等影响船舶航行和载货的条件，所述气象条件包括风、雪、雨，水文条件包括洋流和海冰，外部条件包括各类事件，船舶条件包括载货能力、航速、故障、事故。
8、所述单船agent单元(102)还能利用本地资源参与整体调度方案的优化，接收总控调度agent单元(103)发来的协作计算请求，并将计算结果发送给总控调度agent单元(103)。
9、所述单船智能体agent和总控调度智能体agent由通讯层(4)、用户界面(5)、agent头部自动机(6)、行为库(7)、方法库(8)、知识库(9)、模型库(10)和自学习模块(11)组成；
10、其中，所述agent头部自动机(6)分别与通讯层(4)、用户界面(5)、行为库(7)和自学习模块(11)连接；所述方法库(8)分别与通讯层(4)、用户界面(5)、行为库(7)、知识库(9)和模型库(10)连接；
11、其中，所述通讯层(4)用于与其它单船agent单元(102)的物理通信，接收和发送消息；用户界面(5)是提供给用户的操作接口，单船agent单元(102)通过用户界面直接接收用户的命令消息；agent头部自动机(5)是单船agent单元(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于Multi-Agent技术的北极航线远洋船队动态调度装置，其特征是将每一艘运营的船舶视为一个智能体，将总控调度服务视为一个智能体，所述装置由船舶终端单元(101)、单船Agent单元(102)和总控调度Agent单元(103)组成，所述船舶终端单元(101)与单船Agent单元(102)进行数据交换，单船Agent单元(102)和总控调度Agent单元(103)进行数据交换；
2.根据权利要求1所述的基于Multi-Agent技术的北极航线远洋船队动态调度装置，其特征是所述单船Agent单元(102)还能利用本地资源参与整体调度方案的优化，接收总控调度Agent单元(103)发来的协作计算请求，并将计算结果发送给总控调度Agent单元(103)。
3.根据权利要求1或2所述的基于Multi-Agent技术的北极航线远洋船队动态调度装置，其特征是所述单船智能体Agent和总控调度智能体Agent由通讯层(4)、用户界面(5)、Agent头部自动机(6)、行为库(7)、方法库(8)、知识库(9)、模型库(10)和自学习模块(11)组成；
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