一种无人驾驶矿车的能源优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及矿车运输路线优化技术领域，具体涉及一种无人驾驶矿车的能源优化方法及装置。该方法包括：基于采矿区域中调度中心与采矿点之间的路径，以及每个采矿点与其他采矿点之间的路径构建每辆矿车对应的路线待确定序列；将每辆矿车对应的路线待确定序列作为矩阵中的每行元素组成路线待确定矩阵；建立第一约束条件、第二约束条件、第三约束条件、第四约束条件和第五约束条件，同时得到优化函数；基于第一、第二、第三、第四和第五约束条件以及优化函数对路线待确定矩阵进行优化得到最优路线矩阵；基于最优路线矩阵确定每辆矿车的最优路线。本发明专利技术能够对矿车运输煤矿的路线进行优化，使得矿车运输煤矿时的运输煤矿时消耗的能量最小。量最小。量最小。

【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶矿车的能源优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及矿车运输路线优化
，具体涉及一种无人驾驶矿车的能源优化方法及装置。

技术介绍

[0002]在煤矿开采过程中，煤矿的运输是至关重要的一个环节，在煤矿开采的区域通常都会有多个采矿点，对于每个采矿点开采出来的煤炭都需要经由矿车运往存储区域进行存储，因此矿车的路径规划是一个十分重要的问题，同时为了开采煤矿的企业经济效益最大化，还需要使矿车在运输煤矿时的能源消耗达到最低，因此在规划矿车运输路径的时候需要考虑矿车的能源消耗问题对矿车的运输路径进行优化。
[0003]现有对于矿车运输煤矿的路径的规划大都是基于煤矿的实际环境、矿车的调配任务以及矿车在运输过程中是否会拥堵等因素对矿车的行驶路线进行规划和优化的，但是在对矿车运输开采出来的煤矿的行驶路线进行规划时基本很少有考虑矿车本身的能源消耗的。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种无人驾驶矿车的能源优化方法及装置，所采用的技术方案具体如下：第一方面，本专利技术一个实施例提供了一种无人驾驶矿车的能源优化方法：基于采矿区域中调度中心与采矿点之间的路径，以及每个采矿点与其他采矿点之间的路径构建每辆矿车对应的路线待确定序列；将所有路线待确定序列进行排列组成路线，获得待确定矩阵；基于矿车在完成一次运输过程中的载重建立第一约束条件；基于每个采矿点在运输开始前和完成后的煤矿容量，和所有矿车运输的煤矿容量建立第二约束条件；每辆矿车对应的路线待确定序列中多个设定位置的元素的和为第三约束条件；基于矿车在完成一次运输所需要的最长时间和最短时间建立第四约束条件；基于每辆矿车在完成一次输运过程中矿车行驶过的路径和路径的方向获得第五约束条件；对每辆矿车完成一次运输消耗的能量进行求和得到优化函数；基于第一、第二、第三、第四和第五约束条件以及优化函数对路线待确定矩阵进行优化得到最优路线矩阵；基于最优路线矩阵确定每辆矿车的最优路线。
[0005]优选地，路线待确定序列，包括：基于每个采矿点与调度中心的距离按照从小到大的顺序对调度中心和每个采矿点进行排序并编号；对调度中心与采矿点之间的路径进行编码获得调度中心对应的子序列，对每个采矿点与其他采矿点之间的路径分别进行编码得到每个采矿点对应的子序列；将调度中心对应的子序列和每个采矿点对应的子序列按照调度中心和每个采矿点的编号顺序进行排列得到综合子序列，在综合子序列的末尾插入调度中心对应的子序列得到路线待确定序列；其中每辆矿车对应的路线待确定序列中的元素都为
0。
[0006]优选地，第一约束条件，包括：获得矿车在完成一次运输过程中，行驶到任一采矿点的载重、矿车回到调度中心的载重和矿车的最大载重；矿车在任一采矿点的载重小于等于矿车的最大载重；矿车回到调度中心的载重小于等于矿车的最大载重，且大于等于预设值与矿车的最大载重的乘积；优选地，第二约束条件为：其中，N表示采矿点的数量；K表示矿车的数量；M表示矿车的最大载重；表示第v个采矿点在运输开始前的煤矿存储量；表示第v个采矿点在运输完成后的煤矿存储量。
[0007]优选地，建立第四约束条件，包括：矿车在完成一次运输所需要的最长时间和最短时间的差值，小于第一预设值与矿车在完成一次运输所需要的最短时间的乘积；所述完成一次运输为所有矿车由调度中心驶出，然后回到调度中心。
[0008]优选地，获得第五约束条件，包括：矿车在调度中心和一个采矿点之间行驶时得到一个行驶向量，其中行驶向量的方向为矿车的行驶方向，行驶向量的模长为调度中心和一个采矿点之间路径的距离；矿车在采矿点之间行驶时得到行驶向量，行驶向量的方向为矿车在采矿点之间行驶时的行驶方向，行驶向量的模长为采矿点之间路径的距离；每辆矿车在完成一次运输过程中的多个行驶向量的和为第五约束条件。
[0009]优选地，对每辆矿车完成一次运输消耗的能量进行求和得到优化函数，包括：通过大数据统计获得每单位载重的矿车行驶每单位距离所消耗的能量，记为能量消耗系数；一辆矿车完成一次运输消耗的能量为：其中，表示第k辆矿车完成一次运输消耗的能量；表示能量消耗系数；表示第k辆矿车行驶第a个路径时的载重，表示矿车本身的重量；表示第k辆矿车行驶的第a个路径的距离；对每辆矿车完成一次运输消耗的能量进行求和得到优化函数。
[0010]优选地，得到最优路线矩阵，包括：随机选取路线待确定矩阵中所有矿车对应的路线待确定序列中的多个元素赋值为1，其他元素不变，得到预设数量的第一路线待确定矩阵，赋值为1元素表示矿车行驶过该元素对应的路径，其中得到的每个第一路线待确定矩阵都满足第一、第二、第三、第四和第五约束条件；计算每个第一路线待确定矩阵对应的优化函数值，获取优化函数值最小的两个第一路线待确定矩阵进行变异变换获得满足第一、第二、第三、第四和第五约束条件的预设数量的第二路线待确定矩阵；计算每个第二路线待确
定矩阵对应的优化函数值，选取优化函数值最小的两个第二路线待确定矩阵继续进行变异变换，直至达到预设的迭代次数，得到最优路线矩阵，其中最优路线矩阵对应的优化函数值最小。
[0011]优选地，基于最优路线矩阵确定每辆矿车的最优路线，包括：最优路线矩阵中每行元素对应每辆矿车的最优路线序列；基于一个最优路线序列中元素值为1的元素对应的路径得到该最优路线序列对应矿车的最优路线。
[0012]第二方面，本专利技术还提供了一种无人驾驶矿车的能源优化装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种无人驾驶矿车的能源优化方法的步骤。
[0013]本专利技术实施例至少具有如下有益效果：本专利技术在求取消耗能量最小的矿车最优路线时，建立了第一约束条件、第二约束条件、第三约束条件、第四约束条件和第五约束条件，其中第一约束条件考虑了矿车运输过程的载重不能超重的问题，第二约束条件考虑了所有矿车每次完成运输后每个采矿点减少的煤矿量需要均匀的问题，第三个约束条件和第五个约束条件考虑了矿车从调度中心出发完成一次运输必须再次回到调度中心的问题；第四个约束条件考虑了矿车运输煤矿所需时长的问题；考虑的因素比较全面，使得最后获得的矿车的最优路线能够最大程度上完成煤矿的运输任务，同时对于矿车能源的消耗问题，基于每辆矿车的消耗的能量的和得到了优化函数，在求最优路线时，利用优化函数筛选出能量消耗最小的矿车的最优路线，使得矿车不仅能够很好的完成运输煤矿任务，而且消耗的能量是最小的。
附图说明
[0014]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和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0015]图1为本专利技术实施例提供的一种无人驾驶矿车的能源优化方法的方法流程图。
具体实施方式
[0016]为了更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶矿车的能源优化方法，其特征在于，该方法包括：基于采矿区域中调度中心与采矿点之间的路径，以及每个采矿点与其他采矿点之间的路径构建每辆矿车对应的路线待确定序列；将所有路线待确定序列进行排列组成路线，获得待确定矩阵；基于矿车在完成一次运输过程中的载重建立第一约束条件；基于每个采矿点在运输开始前和完成后的煤矿容量，和所有矿车运输的煤矿容量建立第二约束条件；每辆矿车对应的路线待确定序列中多个设定位置的元素的和为第三约束条件；基于矿车在完成一次运输所需要的最长时间和最短时间建立第四约束条件；基于每辆矿车在完成一次输运过程中矿车行驶过的路径和路径的方向获得第五约束条件；对每辆矿车完成一次运输消耗的能量进行求和得到优化函数；基于第一、第二、第三、第四和第五约束条件以及优化函数对路线待确定矩阵进行优化得到最优路线矩阵；基于最优路线矩阵确定每辆矿车的最优路线。2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车的能源优化方法，其特征在于，所述路线待确定序列，包括：基于每个采矿点与调度中心的距离按照从小到大的顺序对调度中心和每个采矿点进行排序并编号；对调度中心与采矿点之间的路径进行编码获得调度中心对应的子序列，对每个采矿点与其他采矿点之间的路径分别进行编码得到每个采矿点对应的子序列；将调度中心对应的子序列和每个采矿点对应的子序列按照调度中心和每个采矿点的编号顺序进行排列得到综合子序列，在综合子序列的末尾插入调度中心对应的子序列得到路线待确定序列；其中每辆矿车对应的路线待确定序列中的元素都为0。3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车的能源优化方法，其特征在于，所述第一约束条件，包括：获得矿车在完成一次运输过程中，行驶到任一采矿点的载重、矿车回到调度中心的载重和矿车的最大载重；矿车在任一采矿点的载重小于等于矿车的最大载重；矿车回到调度中心的载重小于等于矿车的最大载重，且大于等于预设值与矿车的最大载重的乘积。4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车的能源优化方法，其特征在于，所述第二约束条件为：其中，N表示采矿点的数量；K表示矿车的数量；M表示矿车的最大载重；表示第v个采矿点在运输开始前的煤矿存储量；表示第v个采矿点在运输完成后的煤矿存储量。5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶矿车的能源优化方法，其特征在于，所述建立第四约束条件，包括：矿车在完成一次运输所需要的最长时间和最短时间的差值，小于第一预设值与矿车在完成一次运输所需要的最短时间的乘积；所述完成一次运输为所有矿车由调度中心驶出，然后回到调...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡心怡，杨扬，
申请(专利权)人：上海伯镭智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：