一种面向智能船舶的液舱配载方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种面向智能船舶的液舱配载方法，包括：采集液舱在装配过程中的船舶的纵倾值、横倾值、初稳性高度值和总纵强度，并建立数学模型；采集多个液舱的初始配载工况，根据初始配载工况和液舱的目标配载工况比较确定待配载的液舱；将待配载的液舱进行编码，并将编码随机生成多个具有优先级的编码序列作为配载方案，多个编码序列组成初始方案群体；对初始方案群体进行循环迭代操作，并得到最优编码序列作为最终的配载方案；本发明专利技术通过改进的遗传算法对液舱配载过程进行优化计算，解决了依靠人为经验进行液舱配载计算的问题，提高船舶的装卸效率，同时通过降低液舱配载过程中的累积倾斜量、满足船舶初稳性高度和总纵强度约束以保证船舶的稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种面向智能船舶的液舱配载方法及系统
本专利技术涉及船舶液舱装载领域，尤其涉及一种面向智能船舶的液舱配载方法及系统。
技术介绍
现有技术中，针对货舱或者液舱配载问题，主要是由人为进行配载，通常是由大副结合自身经验和实际情况提前做好配载计划，浪费时间及人力成本，同时因涉及多个液舱，其中配载过程可以包含装载和卸载，在装卸货的过程中，如果操作不当，船舶可能会出现明显倾斜，甚至船体强度受到破坏，关乎船舶安全性，因此对液舱的配载顺序有着切实的必要性。
技术实现思路
本专利技术提供一种面向智能船舶的液舱配载方法，以克服上述技术问题。本专利技术提供一种面向智能船舶的液舱配载方法，包括以下步骤：S1：采集液舱在装配过程中的船舶的纵倾值、横倾值、初稳性高度值和总纵强度，以所述纵倾值和横倾值的最小累计偏差为目标函数，所述初稳性高度值和总纵强度为约束函数建立数学模型；S2：采集多个所述液舱的初始配载工况，根据所述初始配载工况和所述液舱的目标配载工况比较确定待配载的液舱；S3：将所述待配载的液舱进行编码，并将所述编码随机生成多个具有优先级的编码序列作为配载方案，多个所述编码序列组成初始方案群体；对所述初始方案群体进行循环迭代操作，并得到最优编码序列作为最终的配载方案。进一步地，所述对所述方案群体进行循环迭代操作，每次迭代包括如下步骤：S31：设定总迭代次数和合并周期，对所述初始配载方案中的每个编码序列进行适应度计算，对A个所述编码序列按照适应度由小到大的顺序进行排序以获得编码序列组，其中A为偶数；S32：将配载方案群体中的多个所述编码序列分成第一子群体和第二子群体，所述第一子群体由编码序列组通过第一适应度筛选条件获得，所述第一适应度筛选条件为自所述编码序列组首端依次选择B个编码序列，其中B＝A/2；所述第二子群体由编码序列组由余下的编码序列组成；S33：分别对所述第一子群体和第二子群体中相邻排序的编码序列中的编码依次进行交叉、变异和轮盘赌选择操作，并更新所述第一子群体和第二子群体；S34：在迭代过程中，当所述第一子群体和第二子群体迭代到设定的合并周期，将所述第一子群体和第二子群体合并得到新的初始方案群体，此时如果没有达到设定总迭代次数，则返回步骤S31并将所述新的配载方案群体进行迭代；达到设定的总迭代次数后，将当前的配载方案群体中适应度最高的编码序列输出。进一步地，所述数学模型如下：Mind＝d1+d2(1)GM≤0.15(2)SF(x)min<SF(x)<SF(x)max(3)BM(x)min<BM(x)<BM(x)max(4)其中，公式(1)为目标函数，公式(2)为初稳性高度值，公式(3)和(4)为约束函数，d为纵倾和横倾累计偏差，d1是纵倾累计偏差，d2是横倾累计偏差，GM是自由液面修正后的初稳性高度，SF(x)为各肋位处的实际剪力，SF(x)min、SF(x)max为各肋位处的最小和最大许用剪力，BM(x)为各肋位处的实际弯矩，BM(x)min、BM(x)max为各肋位处的最小和最大许用弯矩。进一步地，所述步骤S31中所述适应度的计算公式如下：d为纵倾和横倾累计偏差，λGM是配载过程中初稳性高度GM是否满足条件的约束参数，配载过程中满足约束，λGM＝1，不满足，λGM＝0；λSF是配载过程中各肋位剪力是否满足条件的约束参数，配载过程中所有肋位满足约束，λSF＝1，有肋位不满足，λSF＝0；λBM是配载过程中各肋位弯矩是否满足条件的约束参数，配载过程中所有肋位满足约束，λBM＝1，有肋位不满足，λBM＝0。进一步地，所述步骤S33中所述交叉、变异操作分别基于如下公式进行：其中，pc为交叉概率，pm为变异概率，Fmax表示某代群体中最优编码序列的适应度，Favg表示此代群体的平均适应度，F’为两交叉编码序列的适应度中较大的一个，F为变异编码序列的适应度，k1，k2，k3，k4为常数，且有0<k，k2，k3，k4≤1.0，k1<k3，k2<k4。一种面向智能船舶的液舱配载系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据存储模块、交互模块、装载计算模块和配载分析模块；所述数据采集模块用于采集液舱在装配过程中的数据，所述数据至少包括：船舶的纵倾值、横倾值、初稳性高度值和总纵强度，并发送至所述数据存储模块进行存储；所述交互模块将所述数据存储模块中的参数发送至所述装载计算模块，所述装载计算模块对所述数据进行计算整理，并将计算整理后的数据发送至所述配载分析模块；所述配载分析模块通过接收所述装载计算模块发送的计算整理后的数据，并基于如下策略，对所述计算整理后的数据进行分析处理，得到配载方案；所述策略包括：将待配载的液舱进行编码，并将所述编码随机生成多个具有优先级的编码序列作为配载方案，多个所述编码序列组成初始方案群体；对所述初始方案群体进行循环迭代操作，并得到最终的配载方案；所述交互模块将所述配载分析模块生成的配载方案输出。进一步地，还包括：报警模块；所述报警模块用于监测装载过程中船舶安全状态报警、液舱装载报警。本专利技术通过遗传算法对液舱配载过程进行优化计算，解决了依靠人为经验进行液舱配载计算的问题，提高船舶的装卸效率，同时通过降低液舱配载过程中的累积倾斜量和船舶总纵强度以保证船舶的稳定性和安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例方法整体步骤图；图2为本专利技术实施例方法整体流程图；图3为本专利技术实施例系统整体流程图；具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种面向智能船舶的液舱配载方法，如图1所示，包括以下步骤：S1：采集液舱在装配过程中的船舶的纵倾值、横倾值、初稳性高度值和总纵强度，以所述纵倾值和横倾值的最小累计偏差为目标函数，所述初稳性高度值和总纵强度为约束函数建立数学模型；S2：采集多个所述液舱的初始配载工况，根据所述初始配载工况和所述液舱的目标配载工况比较确定待配载的液舱；所述配载包括装载和卸载；所述数据采集模块采集多个所述液舱的初始配载工况，多个所述初始配载工况分别与多个所述液舱各自的目标配载工况相比，若不同，则为待配载液舱；所述配载包括装载和卸载；...

【技术保护点】
1.一种面向智能船舶的液舱配载方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：采集液舱在装配过程中的船舶的纵倾值、横倾值、初稳性高度值和总纵强度，以所述纵倾值和横倾值的最小累计偏差为目标函数，所述初稳性高度值和总纵强度为约束函数建立数学模型；/nS2：采集多个所述液舱的初始配载工况，根据所述初始配载工况和所述液舱的目标配载工况比较确定待配载的液舱；/nS3：将所述待配载的液舱进行编码，并将所述编码随机生成多个具有优先级的编码序列作为配载方案，多个所述编码序列组成初始方案群体；对所述初始方案群体进行循环迭代操作，并得到最优编码序列作为最终的配载方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向智能船舶的液舱配载方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集液舱在装配过程中的船舶的纵倾值、横倾值、初稳性高度值和总纵强度，以所述纵倾值和横倾值的最小累计偏差为目标函数，所述初稳性高度值和总纵强度为约束函数建立数学模型；
S2：采集多个所述液舱的初始配载工况，根据所述初始配载工况和所述液舱的目标配载工况比较确定待配载的液舱；
S3：将所述待配载的液舱进行编码，并将所述编码随机生成多个具有优先级的编码序列作为配载方案，多个所述编码序列组成初始方案群体；对所述初始方案群体进行循环迭代操作，并得到最优编码序列作为最终的配载方案。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述方案群体进行循环迭代操作，每次迭代包括如下步骤：
S31：设定总迭代次数和合并周期，对所述初始配载方案中的每个编码序列进行适应度计算，对A个所述编码序列按照适应度由小到大的顺序进行排序以获得编码序列组，其中A为偶数；
S32：将配载方案群体中的多个所述编码序列分成第一子群体和第二子群体，所述第一子群体由编码序列组通过第一适应度筛选条件获得，所述第一适应度筛选条件为自所述编码序列组首端依次选择B个编码序列，其中B＝A/2；
所述第二子群体由编码序列组由余下的编码序列组成；
S33：分别对所述第一子群体和第二子群体中相邻排序的编码序列中的编码依次进行交叉、变异和轮盘赌选择操作，并更新所述第一子群体和第二子群体；
S34：在迭代过程中，当所述第一子群体和第二子群体迭代到设定的合并周期，将所述第一子群体和第二子群体合并得到新的初始方案群体，此时如果没有达到设定总迭代次数，则返回步骤S31并将所述新的配载方案群体进行迭代；达到设定的总迭代次数后，将当前的配载方案群体中适应度最高的编码序列输出。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数学模型如下：
Mind＝d1+d2(1)
GM≤0.15(2)
SF(x)min<SF(x)<SF(x)max(3)
BM(x)min<BM(x)<BM(x)max(4)
其中，公式(1)为目标函数，公式(2)，公式(3)和(4)为约束函数，d为纵倾和横倾累计偏差，d1是纵倾累计偏差，d2是横倾累计偏差，GM是自由液面修正后的初稳性高度，SF(x)为各肋位处的实际剪力，SF(x)min、SF(x)ma...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙万宇，苏华平，郝崧，
申请(专利权)人：大连陆海科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21