【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集装箱码头，尤其是涉及一种自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法及系统。
技术介绍
1、自动化集装箱码头(automated container terminal，act)作为现代物流系统的重要组成部分，码头的能效成为港口竞争力的关键。
2、集装箱由堆场外运到堆场内或者由堆场内运至堆场外的过程通常被称为多级作业过程，多级作业中涉及的设备主要有三种：自动化岸桥(automated quay crane，aqc)、自动引导车(automated guided vehicle，agv)和自动化轨道吊(automated rail-mountedgantry crane，armg)。在这一长期的作业过程中，码头面临着集装箱作业序列的不确定性，如果码头运营商不及时应对，则会导致码头作业效率的降低，更有可能引发码头的瘫痪，而堆存策略的更换可以有效地应对集装箱作业序列不确定性。换言之，对于不同布局的码头而言，堆存策略不同，相应的码头能效就不同，通过计算并比较码头的能效，能够选取更为合适的堆存策略。
3、目前，对于自动化集装箱码头多级作业能效的研究还存在一些不足：(1)现有自动化集装箱码头能效计算方法主要适用于同一布局下更换设备的效果，对于不同布局下相似设备的能效计算方法较少，也就难以比较不同布局下相似设备存在的码头能效差异；(2)布局差异的评判标准较为简单，无法综合地反映不同布局下码头的能效；(3)数学建模方法在自动化集装箱码头能效计算上存在困难，难以同时准确计算符合实际的能耗与作业时间，且无法对计
技术实现思路
1、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码头堆存策略动态能效仿真优化方法及系统，能够在考虑不同码头布局的情况下，选出更合适的堆存策略，实现作业序列不确定性下码头的能效优化。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本专利技术的第一方面，提供一种自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，包括以下步骤：获取目标码头的布局、多级作业的作业流程和堆存策略；根据所述布局、所述作业流程、所述堆存策略以及预设的仿真参数，利用预先构建的基于多智能体的自动化集装箱码头多级作业仿真模型获取不同堆存策略下的能耗与作业时间数据；根据所述能耗与作业时间数据，计算不同堆存策略下的自动化集装箱码头动态能效指标；根据所述动态能效指标，计算不同堆存策略下的自动化集装箱码头多级作业能效不均衡性；比较各堆存策略下的动态能效指标与能效不均衡性，根据比较结果确定最终的堆存策略。
4、作为优选的技术方案，所述基于多智能体的自动化集装箱码头多级作业仿真模型的构建过程具体包括：根据所述作业流程，确定多级作业中不同设备的时间参数；确定智能体集合与智能体参数；确定多级作业约束；确定目标码头多级作业的作业序列不确定性；基于所述布局、所述作业流程、所述堆存策略、所述时间参数、所述智能体集合与智能体参数、所述多级作业约束以及所述作业序列不确定性，构建不同堆存策略下的基于多智能体的自动化集装箱码头多级作业仿真模型。
5、作为优选的技术方案，所述多级作业约束包括作业流程的约束、连续作业的约束以及对于智能体的约束。
6、作为优选的技术方案，所述动态能效指标具体包括吞吐量、设备能效、集装箱停留产生的能效以及箱区贝位密度。
7、作为优选的技术方案，所述吞吐量表示为：
8、
9、式中，teuio表示在时间(t1,t2)内目标码头的吞吐量，aqc.cti表示所有自动化岸桥装卸的集装箱数量，et.cti表示所有外集卡运输的集装箱数量，t表示自动化岸桥智能体及外集卡智能体接收集装箱任务i的时间集合。
10、作为优选的技术方案，所述设备能效包括：当任意自动引导车在单位时间内完成预设数量的集装箱任务时，所述自动引导车完成单个集装箱任务的实际时间、平均时间、最大平均时间以及最小平均时间。
11、作为优选的技术方案，所述集装箱停留产生的能效包括：对于任意贝位中的任意普通集装箱，所述普通集装箱从相应贝位中取出或存入的平均时间；对于任意贝位中的危险品集装箱，所述危险品集装箱从相应贝位中取出或存入的平均时间；以及对于任意贝位中的冷藏品集装箱，所述冷藏品集装箱从相应贝位中取出或存入的平均时间。
12、作为优选的技术方案，所述箱区贝位密度包括：贝位中存放集装箱的平均密度以及堆场内所有贝位中集装箱存放数量的分布情况。
13、作为优选的技术方案，所述能效不均衡性的计算表达式为：
14、
15、且
16、
17、式中，z表示辛格指数，ni表示效率xi对应的设备数量，表示辛格不均衡指数，n表示设备的总数，li表示效率小于xi的设备的累计效率占总效率的比例，pi表示效率小于xi的累积设备数占总设备数的比例，e表示效率值总数。
18、根据本专利技术的第二方面，提供一种自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化系统，所述系统用于实现所述的方法，包括：基础数据获取模块，用于获取目标码头的布局、多级作业的作业流程和堆存策略；能耗与作业时间数据获取模块，用于根据所述布局、所述作业流程、所述堆存策略以及预设的仿真参数，利用预先构建的基于多智能体的自动化集装箱码头多级作业仿真模型获取不同堆存策略下的能耗与作业时间数据；动态能效指标计算模块，用于根据所述能耗与作业时间数据，计算不同堆存策略下的自动化集装箱码头动态能效指标；能效不均衡性计算模块，用于根据所述动态能效指标，计算不同堆存策略下的自动化集装箱码头多级作业能效不均衡性；以及堆存策略确定模块，用于比较各堆存策略下的动态能效指标与能效不均衡性，根据比较结果确定最终的堆存策略。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、1、本专利技术提供的方法，考虑码头布局、多级作业流程、堆存策略、作业序列不确定性以及多种参数构建基于多智能体的自动化集装箱码头多级作业仿真模型，通过构建该仿真模型来描述自动化集装箱码头的多级作业过程，该模型包含多级作业的子任务，涵盖了aqc、agv及armg的作业流程，能够适用于不同布局的自动化集装箱码头，能够准确模拟和优化自动化集装箱码头多级作业过程，提高作业效率和效果，能够综合反映不同布局下码头的能效、对能效计算结果进行细化，进而有助于选出更合适的堆存策略，实现作业序列不确定性下码头的能效优化；
21、2、本专利技术设计的动态能效指标具体包括吞吐量、作业设备能效、集装箱停留产生的能效以及箱区贝位密度，并在此基础上进一步使用辛格指数来计算码头设备调度的不均衡程度，能够实时评估不同自动化集装箱码头布局的不确定性下能效表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述基于多智能体的自动化集装箱码头多级作业仿真模型的构建过程具体包括：
3.根据权利要求2所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述多级作业约束包括作业流程的约束、连续作业的约束以及对于智能体的约束。
4.根据权利要求1所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述动态能效指标具体包括吞吐量、设备能效、集装箱停留产生的能效以及箱区贝位密度。
5.根据权利要求4所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述吞吐量表示为：
6.根据权利要求4所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述设备能效包括：当任意自动引导车在单位时间内完成预设数量的集装箱任务时，所述自动引导车完成单个集装箱任务的实际时间、平均时间、最大平均时间以及最小平均时间。
7.根据权利要求4所述
8.根据权利要求4所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述箱区贝位密度包括：贝位中存放集装箱的平均密度以及堆场内所有贝位中集装箱存放数量的分布情况。
9.根据权利要求1所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述能效不均衡性的计算表达式为：
10.一种自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化系统，其特征在于，所述系统用于实现权利要求1-9任一所述的方法，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述基于多智能体的自动化集装箱码头多级作业仿真模型的构建过程具体包括：
3.根据权利要求2所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述多级作业约束包括作业流程的约束、连续作业的约束以及对于智能体的约束。
4.根据权利要求1所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述动态能效指标具体包括吞吐量、设备能效、集装箱停留产生的能效以及箱区贝位密度。
5.根据权利要求4所述的自动化集装箱码头堆存策略动态能效仿真优化方法，其特征在于，所述吞吐量表示为：
6.根据权利要求4所述的自动化集装箱码头堆存策略动...
【专利技术属性】
技术研发人员：许波桅，李军军，王海凌，谢宽，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：
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