一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法技术

本发明专利技术提供一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，其中方法包括：采集港口仿真参数；设计港口作业区智能体；设计所述港口作业区智能体的作业流程；基于所述港口仿真参数和所述港口作业区智能体，构建港口作业区仿真模型；可视化输出所述港口作业区仿真模型。本发明专利技术的基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，综合智能体仿真、离散事件建模方法，构建港口作业区的微观仿真模型，模拟港口作业区的装卸作业流程和运行状态，模拟计算港口作业区的不同精细化方案、不同车辆配置的装卸作业效率、车辆运行距离、等待时间等评价指标，为港口作业区的总体方案设计及优化提供决策支持。作业区的总体方案设计及优化提供决策支持。作业区的总体方案设计及优化提供决策支持。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法


[0001]本专利技术涉及计算机数据处理
，特别涉及一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法。

技术介绍

[0002]目前，港口作业区的空间组织是集疏运体系的重要环节，对港口周边区域的城市规划、后方陆域的仓储空间配置、城市生态环境及交通组织产生重大影响。港口作业区因船舶的大型化、货运类型的多样化以及作业的自动化，有了新的发展要求。导致陆侧的堆场布局、道路网络设计、场桥、岸桥的配置发生变化，进而对城市的集疏运体系产生影响。另外，港口作业区已成为自动驾驶率先大规模应用的城市空间场景。目前，国内较多新建和改建港区在考虑自动驾驶环境后，积极改进与试验各种空间布局模式。智慧化改造和自动化驾驶对港口作业区建成环境因素的感知识别及规划设计提出了重要挑战，亟需深入开展研究。因此，在自动化作业、节能减排、减少交通拥堵、提升作业效率、节约成本的建设要求下，亟需建立有效的仿真模型描述港口作业区的微观交通行为和装卸作业流程，并为港口作业区的方案设计和运营决策提供支持。
[0003]目前，智能体仿真模拟方法在港口作业区的空间组织研究中主要应用于资源配置和设备调度以及空间组织优化两个方面。本专利技术主要基于智能体仿真模拟方法设计与开发港口作业区模型。本专利技术提供了一种港口装卸作业工艺的可视化仿真模型方法。本专利技术通过港口作业区的参数数据，包含船舶装卸参数、装卸设备参数、水平运输集卡参数以及作业区布局参数等数据，模拟构建了三种布局方案的港口作业区仿真模型。主要统计以下船舶、集装箱、集卡以及装卸设备等参数指标对港口作业区的装卸作业任务进行分析。本专利技术还可动态调整运行方案、设备运行速度、数量等变量情况，模拟不同环境下港口作业区的运行结果。同时，仿真模型还模拟构建了二维平面、三维动画以及数据统计面板，可以实时显示不同时段的港口作业流程和运行情况，了解港口的装卸工艺流程与特征，统计分析港口的指标参数。
[0004]从目前来看，港口作业区的仿真模拟主要是在特定的港口物流系统环境中模拟实际运营情景，从而定性定量分析系统的作业流程和结果。以此来解决港口作业区内集卡配置、堆场布局规划、专业设备指派等问题，为港区的空间组织规划提供一种方案。但是，现阶段港口仿真建模存在不足之处为：现有仿真模型较少能够准确刻画港口作业时的实时动态交互反馈；仿真模拟的智能体数量较少，较难从大规模的尺度进行详细模拟设计；且缺少结合多个设计方案进行评价模拟，港口作业区的方案仿真模拟不够精细化；仅实现作业效率的定量评价与分析，并未全面衡量港口作业区的作业设备的运行状态及评价指标，也无法为港口作业区的不同设计方案与运营提供决策支持。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的之一在于提供了一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，综合
智能体仿真、离散事件建模方法，构建港口作业区的微观仿真模型，模拟港口作业区的装卸作业流程和运行状态，模拟计算港口作业区的不同精细化方案、不同车辆配置的装卸作业效率、车辆运行距离、等待时间等评价指标，为港口作业区的总体方案设计及优化提供决策支持。
[0006]本专利技术实施例提供的一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，包括：
[0007]采集港口仿真参数；
[0008]设计港口作业区智能体；
[0009]设计所述港口作业区智能体的作业流程；
[0010]基于所述港口仿真参数和所述港口作业区智能体，构建港口作业区仿真模型；
[0011]可视化输出所述港口作业区仿真模型。
[0012]优选的，所述港口仿真参数包括：
[0013]码头物理参数：码头岸线长度、泊位配置、路网结构；
[0014]集装箱参数：各类型集装箱数量及占比、集装箱堆场的堆存期；
[0015]集装箱船参数：船舶到港规律、船型构成及单船装卸量；
[0016]岸桥与场桥参数：设备数量及装卸效率；
[0017]集卡参数：集卡行驶速度，集卡及专用卡车数量、外卡到港规律；
[0018]堆场参数：堆场类型、各类型箱区的尺度、堆高及箱位数；
[0019]闸口参数：闸口位置、迸出港通道数及服务效率；
[0020]港口现状布局平面和具体功能分区。
[0021]优选的，所述港口作业区智能体包括：船舶智能体、集卡智能体、堆场箱区智能体、集装箱智能体。
[0022]优选的，所述港口作业区智能体由行动图和状态图控制交互行为和传达任务目标。
[0023]优选的，设计港口作业区智能体时，包括：
[0024]将集卡智能体、集装箱智能体设为主要智能体，泊位、堆场、船舶、岸桥、场桥等设备环境生成智能体群；
[0025]设计港口作业区智能体的动态变迁图，形成基本的逻辑框架；
[0026]港口作业区的主智能体是港口作业区模型的基本逻辑及架构，设定了港口的仿真参数和全局变量、模型位置、边界范围和交通路网；
[0027]主智能体用于：
[0028]根据空间组织方案生成港口作业区的空间位置、仿真边界和交通路网，并实时记录集装箱堆场信息、集装箱装卸状态、船舶装卸情况、集卡的运行状态等；
[0029]构建船舶卸货的参数与规则，依据各装卸设备的运行规律运行港口的整体逻辑；
[0030]定义交通流程库和装卸作业逻辑，生成集卡车辆智能体，并记录车辆智能体行驶参数、决策选择等状态；
[0031]利用流程库中的模块，绘制各空间组织方案的道路流线，规定内集卡的运行方向与道路网。
[0032]优选的，设计所述港口作业区智能体的作业流程时，包括：
[0033]根据主智能体设置的环境，按照流程规则设置船舶岸桥和场桥的作业流程。
[0034]优选的，基于所述港口仿真参数和所述港口作业区智能体，构建港口作业区仿真模型时，包括：
[0035]运用Anylogic仿真软件结合Java二次开发基于所述港口仿真参数和所述港口作业区智能体，构建港口作业区仿真模型，并与现状数据进行校验，初步研究和评价现阶段港口作业区的各项性能指标和存在的问题；
[0036]在现状模型基础上，根据模型试验，优化和调整道路环境、堆场布局、设备性能等指标，试验找到成本、效率和环境绩效相对最优的方案。
[0037]优选的，可视化输出所述港口作业区仿真模型时，包括：
[0038]为港口作业区仿真模型设置参数输入窗口、二维平面动画窗口、三维动画模拟窗口以及数据分析窗口，实现了仿真模型高度交互的动态用户界面；
[0039]通过实时二维和三维动画显示功能展示港口作业区的装卸作业工艺与流程，实时显示模型的运作情况和结果图示，根据模型结果可详细分析港口作业区仿真所得的统计指标，包括船舶装卸时间、集卡等待时间、内集卡和外集卡等待时间以及集卡总行驶距离，实现动态调整、修改、设计以及监测港口作业区仿真实验过程。
[0040]优选的，船舶智能体根据船舶的大小、载货量等设定作业参数，以此模拟出具体的集装箱船舶；当船舶进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，其特征在于，包括：采集港口仿真参数；设计港口作业区智能体；设计所述港口作业区智能体的作业流程；基于所述港口仿真参数和所述港口作业区智能体，构建港口作业区仿真模型；可视化输出所述港口作业区仿真模型。2.如权利要求1所述的一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，其特征在于，所述港口仿真参数包括：码头物理参数：码头岸线长度、泊位配置、路网结构；集装箱参数：各类型集装箱数量及占比、集装箱堆场的堆存期；集装箱船参数：船舶到港规律、船型构成及单船装卸量；岸桥与场桥参数：设备数量及装卸效率；集卡参数：集卡行驶速度，集卡及专用卡车数量、外卡到港规律；堆场参数：堆场类型、各类型箱区的尺度、堆高及箱位数；闸口参数：闸口位置、迸出港通道数及服务效率；港口现状布局平面和具体功能分区。3.如权利要求1所述的一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，其特征在于，所述港口作业区智能体包括：船舶智能体、集卡智能体、堆场箱区智能体、集装箱智能体。4.如权利要求1所述的一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，其特征在于，所述港口作业区智能体由行动图和状态图控制交互行为和传达任务目标。5.如权利要求3所述的一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，其特征在于，设计港口作业区智能体时，包括：将集卡智能体、集装箱智能体设为主要智能体，泊位、堆场、船舶、岸桥、场桥等设备环境生成智能体群；设计港口作业区智能体的动态变迁图，形成基本的逻辑框架；港口作业区的主智能体是港口作业区模型的基本逻辑及架构，设定了港口的仿真参数和全局变量、模型位置、边界范围和交通路网；主智能体用于：根据空间组织方案生成港口作业区的空间位置、仿真边界和交通路网，并实时记录集装箱堆场信息、集装箱装卸状态、船舶装卸情况、集卡的运行状态等；构建船舶卸货的参数与规则，依据各装卸设备的运行规律运行港口的整体逻辑；定义交通流程库和装卸作业逻辑，生成集卡车辆智能体，并记录车辆智能体行驶参数、决策选择等状态；利用流程库中的模块，绘制各空间组织方案的道路流线，规定内集卡的运行方向与道路网。6.如权利要求1所述的一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，其特征在于，设计所述港口作业区智能体的作业流程时，包括：根据主智能体设置的环境，按照流程规则设置船舶岸桥和场桥的作业流程。7.如权利要求1所述的一种基于多智能体的港口作业区仿真建模方法，其特征在于，基
于所述港口仿真参数和所述港口作业区智能体，构建港口作业区仿真模型时，包括：运用Anylogic仿...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖作鹏，郑特，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：