一种基于遗传算法的船舶指泊方法及系统技术方案

本申请涉及一种基于遗传算法的船舶指泊方法及系统

【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法的船舶指泊方法及系统


[0001]本申请涉及海域船舶优化调度
，尤其涉及一种基于遗传算法的船舶指泊方法及系统
。

技术介绍

[0002]在当今全球化和国际贸易日益发展的背景下，港口作为货物流通的重要枢纽，扮演着至关重要的角色
。
然而，港口面临着不断增长的货物流量和日益复杂的运营需求，这给港口物流管理带来了诸多挑战
。
其中，泊位与岸桥分配优化问题是港口物流运营中的一个关键

。
首先，全球贸易的迅猛增长导致了船舶规模的不断扩大，越来越多的大型集装箱船需要在港口进行装卸作业
。
同时，货物流通的高度集中性也使得港口需要面对大量船舶集中到港的情况
。
在这样的背景下，合理而高效地分配泊位资源，使得船舶能够尽快停靠
、
装卸并离港，成为港口必须面对的难题
。
其次，岸桥作为港口装卸的核心设备，其资源分配的优化直接关系到港口作业效率和吞吐量
。
[0003]岸桥数量有限，而装卸作业的需求却日益增长，因此需要通过合理的岸桥分配策略，最大限度地利用岸桥资源，提高装卸作业的效率，降低等待时间，减少港口物流运营的成本
。
在港口的实际工作中，泊位的分配和岸桥的配置通常是独立进行的
。
然而在港口繁忙的情况下，这种分离的方式会显著增加船舶在港的时间
。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种基于遗传算法的船舶指泊方法及系统，能够解决现有的由于泊位的分配和岸桥的配置通常是独立进行的，从而导致船舶停泊的效率较低的问题
。
[0005]本申请的第一个技术方案是一种基于遗传算法的船舶指泊方法，包括下述步骤：
[0006]S1
：确定目标船舶的靠泊时间以及确定相应于目标船舶的岸桥需求数量范围；
[0007]根据目标船舶的所述靠泊时间，确定目标船舶的离港时间；
[0008]S2
：基于所述岸桥需求数量范围，确定相应于靠泊时间并且处于所述岸桥需求数量范围内的若干个随机岸桥数；根据随机岸桥数，确定相应于每个随机岸桥数的靠泊位置；
[0009]S3
：根据靠泊位置确定可供所述目标船舶分配的岸桥编号；
[0010]根据目标船舶的靠泊时间
、
离港时间和若干个靠泊位置以及可分配的岸桥编号，相应地确定若干个包括靠泊位置和岸桥编号的分配方案；
[0011]S4
：根据分配方案构建染色体并且相应地确定初始种群；基于遗传算法针对初始种群中的染色体进行交叉和变异操作处理，相应地得到若干个操作个体；
[0012]判断若干个操作个体中是否存在不可行解，如果存在，基于贪心策略针对不可行解进行修复处理，直至不可行解转化为操作个体，相应地得到待评估种群；
[0013]S5
：确定相应于分配方案的适应性评价函数；基于适应性评价函数针对待评估种群进行评估并且基于轮盘赌选择的方式针对待评估种群进行更新，直至得到相应于目标船舶的关于分配方案的最优解
。
[0014]可选地，所述
S1
包括下述步骤：
[0015]S11
：确定实验船舶并且收集实验船舶关于靠泊时间
、
在港时间和离港时间的历史数据集；
[0016]S12
：通过历史数据集训练模型，相应地得到以靠泊时间为输入项并且以在港时间和离港时间为输出项的船舶在港时间预测模型；
[0017]S13
：确定目标船舶的到港时间并且将到港时间近似为目标船舶的靠泊时间；
[0018]S14
：确定相应于目标船舶的岸桥需求数量范围；
[0019]所述岸桥需求数量范围为
[
最小岸桥需求数目，最大岸桥需求数目
]；
[0020]S15
：基于船舶在港时间预测模型并且根据目标船舶的所述靠泊时间，确定目标船舶的离港时间
。
[0021]可选地，所述
S2
包括下述步骤：
[0022]S21
：基于所述岸桥需求数量范围，确定处于所述岸桥需求数量范围内的若干个随机岸桥数；
[0023]S22
：确定当处于目标船舶的靠泊时间时的若干个相互独立的待匹配岸桥组；所述待匹配岸桥组包括设置数量为实际岸桥数的若干个岸桥；
[0024]S23
：针对随机岸桥数和待匹配岸桥组中的实际岸桥数进行匹配；当随机岸桥数小于等于一个待匹配岸桥组中的实际岸桥数，相应地确定待匹配岸桥组为可匹配岸桥组；
[0025]S24
：根据相应于随机岸桥数的可匹配岸桥组，相应地确定靠泊位置
。
[0026]可选地，所述
S24
包括下述步骤：
[0027]S241
：根据相应于随机岸桥数的可匹配岸桥组，确认是否有靠泊位置；
[0028]S242
：如果没有可行的靠泊位置，延长所述目标船舶的靠泊时间，重复所述
S21
～
S242
，直至确定目标船舶的靠泊位置
。
[0029]可选地，所述步骤
S3
包括：
[0030]S31
：基于靠泊位置，在相应于靠泊位置的可匹配岸桥组中的岸桥编号；
[0031]S32
：在相应于靠泊位置的可匹配岸桥组中的岸桥编号中，确定相应于可匹配岸桥组的若干个可执行岸桥组；所述可执行岸桥组包括岸桥编号呈连续设置的若干个岸桥；
[0032]S33
：根据可执行岸桥组，确定若干个包括靠泊位置和岸桥编号的分配方案
。
[0033]可选地，所述
S4
包括下述步骤：
[0034]S41
：根据分配方案构建染色体并且相应地确定初始种群；基于遗传算法针对初始种群中的染色体进行交叉和变异操作处理，相应地得到若干个操作个体；
[0035]S42
：判断若干个操作个体中是否存在不可行解，如果存在，基于贪心策略针对不可行解进行修复处理，相应地得到若干个修复船舶以及相应于修复船舶的修复个体；
[0036]修复处理的步骤如下所示：
[0037]A
：检查不可行解中靠泊时间是否满足
etb
i
≥eta
i
；
[0038]若不满足，将靠泊时间修改为
eta
i
；
[0039]B
：检查不可行解中靠泊位置是否满足
0≤s
i
≤L
‑
l
i
；
[0040]若小于0，将靠泊位置修改为
‑
s
i
，若大于
L
‑
l
i
，则将靠泊位置修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于遗传算法的船舶指泊方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1
：确定目标船舶的靠泊时间以及确定相应于目标船舶的岸桥需求数量范围；根据目标船舶的所述靠泊时间，确定目标船舶的离港时间；
S2
：基于所述岸桥需求数量范围，确定相应于靠泊时间并且处于所述岸桥需求数量范围内的若干个随机岸桥数；根据随机岸桥数，确定相应于每个随机岸桥数的靠泊位置；
S3
：根据靠泊位置确定可供所述目标船舶分配的岸桥编号；根据目标船舶的靠泊时间
、
离港时间和若干个靠泊位置以及可分配的岸桥编号，相应地确定若干个包括靠泊位置和岸桥编号的分配方案；
S4
：根据分配方案构建染色体并且相应地确定初始种群；基于遗传算法针对初始种群中的染色体进行交叉和变异操作处理，相应地得到若干个操作个体；判断若干个操作个体中是否存在不可行解，如果存在，基于贪心策略针对不可行解进行修复处理，直至不可行解转化为操作个体，相应地得到待评估种群；
S5
：确定相应于分配方案的适应性评价函数；基于适应性评价函数针对待评估种群进行评估并且基于轮盘赌选择的方式针对待评估种群进行更新，直至得到相应于目标船舶的关于分配方案的最优解
。2.
根据权利要求1所述的基于遗传算法的船舶指泊方法，其特征在于，所述
S1
包括下述步骤：
S11
：确定实验船舶并且收集实验船舶关于靠泊时间
、
在港时间和离港时间的历史数据集；
S12
：通过历史数据集训练模型，相应地得到以靠泊时间为输入项并且以在港时间和离港时间为输出项的船舶在港时间预测模型；
S13
：确定目标船舶的到港时间并且将到港时间近似为目标船舶的靠泊时间；
S14
：确定相应于目标船舶的岸桥需求数量范围；所述岸桥需求数量范围为
[
最小岸桥需求数目，最大岸桥需求数目
]
；
S15
：基于船舶在港时间预测模型并且根据目标船舶的所述靠泊时间，确定目标船舶的离港时间
。3.
根据权利要求1所述的基于遗传算法的船舶指泊方法，其特征在于，所述
S2
包括下述步骤：
S21
：基于所述岸桥需求数量范围，确定处于所述岸桥需求数量范围内的若干个随机岸桥数；
S22
：确定当处于目标船舶的靠泊时间时的若干个相互独立的待匹配岸桥组；所述待匹配岸桥组包括设置数量为实际岸桥数的若干个岸桥；
S23
：针对随机岸桥数和待匹配岸桥组中的实际岸桥数进行匹配；当随机岸桥数小于等于一个待匹配岸桥组中的实际岸桥数，相应地确定待匹配岸桥组为可匹配岸桥组；
S24
：根据相应于随机岸桥数的可匹配岸桥组，相应地确定靠泊位置
。4.
根据权利要求3所述的基于遗传算法的船舶指泊方法，其特征在于，所述
S24
包括下述步骤：
S241
：根据相应于随机岸桥数的可匹配岸桥组，确认是否有靠泊位置；
S242
：如果没有可行的靠泊位置，延长所述目标船舶的靠泊时间，重复所述
S21
～
S242
，
直至确定目标船舶的靠泊位置
。5.
根据权利要求3所述的基于遗传算法的船舶指泊方法，其特征在于，所述步骤
S3
包括：
S31
：基于靠泊位置，在相应于靠泊位置的可匹配岸桥组中的岸桥编号；
S32
：在相应于靠泊位置的可匹配岸桥组中的岸桥编号中，确定相应于可匹配岸桥组的若干个可执行岸桥组；所述可执行岸桥组包括岸桥编号呈连续设置的若干个岸桥；
S33
：根据可执行岸桥组，确定若干个包括靠泊位置和岸桥编号的分配方案
。6.
根据权利要求3所述的基于遗传算法的船舶指泊方法，其特征在于，所述
S4
包括下述步骤：
S41
：根据分配方案构建染色体并且相应地确定初始种群；基于遗传算法针对初始种群中的染色体进行交叉和变异操作处理，相应地得到若干个操作个体；
S42
：判断若干个操作个体中是否存在不可行解，如果存在，基于贪心策略针对不可行解进行修复处理，相应地得到若干个修复船舶以及相应于修复船舶的修复个体；修复处理的步骤如下所示：
A
：检查不可行解中靠泊时间是否满足
etb
i
≥eta
i
；若不满足，将靠泊时间修改为
eta
i
；
B
：检查不可行解中靠泊位置是否满足
0≤s
i
≤L
‑
l
i
；若小于0，将靠泊位置修改为
‑
s
i
，若大于
L
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宇，程旭，
申请(专利权)人：辽宁省宇识科技有限公司，
类型：发明
国别省市：