一种社区居家养老服务调度与路径规划方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种社区居家养老服务调度与路径规划方法和装置，根据老人的预约信息和现有护工资源，确定问题约束条件，构建相应的数学模型；把该数学模型转化为准旅行商问题模型；采用改进离散头脑风暴优化算法求解该准旅行商问题模型，求得各护工的最优服务老人列表与次序、服务时刻。本发明专利技术提出了离散头脑风暴优化算法，包括头脑风暴优化算法中个体融合问题和加入随机干扰的实现方法；提出了头脑风暴优化算法在同一类中个体向类中随机个体学习方法。采用改进离散头脑风暴优化算法，可以提高最优路径的搜索效率，避免算法陷入局部最优，提高算法的精度。采用准旅行商问题模型，消除了不可行解问题，提高了求解方法效率与精度。

A method and device for scheduling and path planning of community home-based elderly care service

【技术实现步骤摘要】
一种社区居家养老服务调度与路径规划方法和装置
本专利技术涉及调度与路径规划
，具体涉及一种社区居家养老服务调度与路径规划方法和装置。
技术介绍
随着经济的发展，生活水平的提高，医疗水平的改善，我国老龄化问题愈来愈严重。如何积极应对人口老龄化的挑战，这将是一个长久的问题。为了应对人口老龄化问题，养老服务等相关业务应运而生，其中社区养老服务作为新兴的养老方式，改善了家庭养老和社会机构养老的缺点，而越来越深受人们关注。社区居家养老作为一种新的养老模式，在长久的运用过程中也暴露出了一些问题。如：根据老人的预约信息，怎样合理分配护工资源以及护工服务路线的规划问题。现实中，人们常会采用人工分配的方式进行护工资源的调配和服务对象的安排，这往往导致护工资源分配不平均，难以最小化时间成本。而目前主要的调度与路径规划算法，如，遗传算法，蚁群算法，粒子群算法，神经网络法等，在求解上也难以达到护工资源的合理分配要求。头脑风暴优化算法(BSO)是在头脑风暴法的基础上，提出的一种新型群体智能优化算法，主要采用聚类思想搜索局部最优，通过局部最优的比较产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种社区居家养老服务调度与路径规划方法，其特征在于：包括步骤：/n获取老人的预约信息及护工的信息数据，并进行数据预处理；/n将预先建立的社区居家养老服务调度与路径规划的数学模型转化为准旅行商问题，采用改进离散头脑风暴优化算法对准旅行商问题进行求解，得到各护工的服务老人列表与次序、服务时刻，并更新各护工的已服务时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种社区居家养老服务调度与路径规划方法，其特征在于：包括步骤：
获取老人的预约信息及护工的信息数据，并进行数据预处理；
将预先建立的社区居家养老服务调度与路径规划的数学模型转化为准旅行商问题，采用改进离散头脑风暴优化算法对准旅行商问题进行求解，得到各护工的服务老人列表与次序、服务时刻，并更新各护工的已服务时间。


2.根据权利要求1所述的一种社区居家养老服务调度与路径规划方法，其特征在于：所述老人的预约信息包括：老人数量、老人预约的需求护工等级、预约时间段、位置坐标；
护工的信息包括：护工数量、护工等级、本月已服务时间；
数据预处理包括：
根据老人的预约信息计算出老人之间的距离矩阵，服务中心与老人之间的距离矩阵；
根据护工等级高低将护工进行分类，每类护工按每月已服务时间由低到高排序；
计算出每个等级的护工服务不同预约需求等级老人的服务时间，其中低等级护工不可服务高等级需求的老人；
设定各护工以同一速度v出发，由老人之间的距离矩阵、服务中心与老人之间的距离矩阵，求出老人之间的距离时间矩阵，服务中心与老人之间的距离时间矩阵。


3.根据权利要求1所述的一种社区居家养老服务调度与路径规划方法，其特征在于：所述社区居家养老服务调度与路径规划的数学模型的目标函数为：






其中，表示第k个护工能否从老人i到达老人j；i，j＝1,2,…,M；



yki表示第k个护工能否服务第i个老人；
0≤Pk≤P,k＝1,2…,N(4)
P表示护工的额定工时，Pk表示第k个护工的工时；




表示第k个护工到达第i个老人处的时间点，ei表示第i个老人预约时间的上限；
li≥si,i＝1,2,…,M(6)
li表示实际服务第i个老人的护工等级，si表示第i个老人期望的需求护工等级；



d表示护工等级数；Kr表示第r个等级的护工数；



Qrk表示第r等级中第k个护工的本月服务工时，表示第r等级中护工的平均服务工时；表示第r等级护工服务工时的方差；
N1：未提供服务的护工数；M1：未被服务的老人数；dij：护工从第i个老人出发到达第j个老人处的路程成本；Tki：第i个老人接受第k个护工服务所需的服务时长；waitk：第k个护工的等待成本；(bi,ei]：第i个老人接受服务的预约时间段；wδ,δ＝1,2…7：目标函数各部分的加权系数。


4.根据权利要求1所述的一种社区居家养老服务调度与路径规划方法，其特征在于：采用改进离散头脑风暴优化算法对准旅行商问题进行求解，包括以下步骤：
步骤1、设置概率参数p1、p2、p3、p4、p5、p6，随机生成NBSO个个体，每个个体有Nc个结点，对应M个老人，聚类数为m；
步骤2、根据老人和护工信息数据，计算所有个体的目标函数值，并采用基于目标空间聚类的策略，将NBSO个个体聚为m个类；
步骤3、对每个类中的个体按照目标函数值的大小进行排序，并从中选出目标函数值最小的个体作为该类的聚类中心；
步骤4、在0和1之间随机生成一个值r1，如果r1小于概率参数p1，则随机选择一个聚类中心；否则，随机产生一个个体代替该聚类中心；
步骤5、采用同一类中个体向类中随机个体学习的方法产生新个体；计算新产生个体的目标函数值，与当前个体相比，目标函数值小的个体作为下次迭代的新的个体；
步骤6、如果产生NBSO个新的个体，转至步骤7，否则转至步骤5；
步骤7、如果达到最大的迭代次数，则结束，否则跳至步骤2。


5.根据权利要求4所述一种社区居家养老服务调度与路径规划方法，其特征在于：所述步骤2和步骤5中计算个体目标函数值采用基于准旅行商问题模型的启发式译码方法，译码方法，包括以下步骤：
a1)选择老人服务需求等级中的一护工，置护工序号ky＝1；
b1)设置护工当前的初始时间点，额定工时，当前护工等待时间tw＝0，护工总的等待时间；根据该护工等级，依次顺序选择对应护工等级及以下等级的未服务老人；如果所有老人已被服务则转至步骤l1)；
c1)根据护工初始时间点和路程时间，计算当前护工到达所选老人处的时间点，若该时间点在老人预约时间下限以外，则产生等待时间tw，并计算等待时间；
d1)根据护工等级与被服务老人的需求等级求出护工的服务时间，由路程时间，等待时间以及求出的服务时间计算当前护工服务完成时的时间点；并更新该护工的服务列表；
e1)选择下一个与该护工对应等级及以下等级的老人，若该等级及以下等级老人已全被服务，则转至步骤f1)；否则转至步骤g1)；
f1)计算当前所有与该护工同等级的未服务的护工数num，并更新护工序号ky＝ky+num；转至步骤k1)；
g1)根据护工当前时间点和路程时间，计算护工到达所选老人时的时间点；
h1)若该时间点在老人预约时间下限之外，则计算当前护工等待时间；若护工到达时刻在预约时间上限之外，则转至步骤k1)；否则置等待时间为0；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛云灿，吴金朝，杨启文，陈俊风，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32