遗传算法与船舶监控及调度的应用

发表时间:2021/7/12   来源:《科学与技术》2021年第29卷8期   作者:许同
[导读] 船舶的智能交通系统能够大幅度提升国际交通和运输管理的便捷和稳定性,
        许同
        中国石化集团共享服务有限公司东营分公司,山东省东营市,257077



        摘  要

        船舶的智能交通系统能够大幅度提升国际交通和运输管理的便捷和稳定性,因此当前该研究位于科技发展的前沿。其中监控系统尤为关键,自然成为研究中的热点。基于GPRS的船舶监控系统是依靠CPS作为空间定位、GPRS作为无线数据传输手段的船舶监控系统。
        本文章主要对移动终端数据采集处理、无线数据传输等方面展开研究,其主要成果是规范了管理系统内的各个交互数据的格式,确立系统显示平台。
        当前,全球不稳定且竞争激烈的市场环境,迫使制造企业必须以极高的敏感度来第一时间展露优势,由此调度技术成为该领域的研究热点。在对此方向进行研究的过程中,基于遗传算法理论知识,本文提出了创新性强且有试验结果作为支撑的设计思想和开发方法。较大改进了系统参数和结构一旦被固定就很难进行再次更改等情况带来的设计缺陷。
        从实验数据呈现的结果来看,系统的功能模型构建和算法是正确且有效的,整个研究基本上实现了预定目标。


        关键词:智能交通系统, GPRS,监控系统,遗传算法
        正文

        我国国土辽阔,江河较多,内河通航里程达到1.9万千米,且沿海有1800多公里的海岸线。丰富的水运资源和改革开放后政策的落实,使水运事业得到了巨大的发展。与陆地、航空和管道运输相比,水上运输具高备量、低能耗、低成本等特点及优势,成为我国发展道路上不可或缺的重要条件,在对外开放和经济全球化发挥着尤为重要的作用。
        海洋石油开采过程中,因其特殊的开采环境及技术要求,所以一部分原油采用海底管道运输,另外较大一部分原油需要采用外雇船舶进行装运,因此,船舶的运输能力和科学调度有着举足轻重的作用。同时受海况好坏的影响,所以在海况较好的情况下,如何调高调度运输效率成为首要问题,目前的调度方式使用的是手工作业,存在以下的缺陷:
        (1) 现有的调度方式大多采用电话联系,反复查询询问船舶位置的方式调度,因此不够准确跟踪监督各船舶的运行状况和船舶的运行位置,不利于海洋采油厂的船舶调度、安全生产和管理工作[1]。
        (2) 调度依靠个人经验和感觉,存在非科学调度的情况,无法完全发挥船舶的运输能力,存在大船小载或者空载运输的情况。
        (3) 油码头连船能力受限,多条船舶同时进码头时需要排队等待卸油。
        (4) 泊油时,无法实时监控油码头的状况,因此安全生产有较大隐患[2]。
        本系统的研究与开发就是为了缓解这类客观情况,采用数字化手段加强船舶与码头之间的信息快速互通,大大提高岸基对船舶调度的准确性、交通组织的有效性,从而大幅度提高工作效率和工作质量。
        本文主要对目前应用较为广泛的遗传算法进行应用及阐述,重点研究生产调度上的细节问题,找出其中的部分不足。因此,可以对船舶监控及生产调度系统进行研究和改进。
遗传算法
        遗传算法可以看做是一个进化的迭代过程,首先根据具体的问题建立起评价函数,以测试个体的适应性为目的,可利用评价函数对单一染色体进行具体评价,也可用目标函数的计算公式对染色体进行单独评价。
        遗传算法(GA)是自然遗传学和计算机科学相互结合渗透而成的新的算法,是具有“生成+检测”的迭代过程的搜索算法。即产生,选择优良个体,基因组合(变异),再产生,再选择,再组合…[3]

基于遗传算法的船舶生产调度的实现
        近些年来,越来越多的应用放在了实际生产当中,尤其在解决调度效率问题上。而遗传算法,则无疑是目前智能化的其中一种重要手段,解决该类问题带来了一定性的突破。
        在本文讲述算法中,根据及时的监控从而生成调度数据库中的数据,采用基于船舶的编码,对一个调度S的编码是这样的:S=(L1,L2,L3……,Lm),Li=(Ji1,Ji2,Ji3……,Jik)意为分配到第i个码头的k个任务,排列顺序则代表该k个任务在第i个码头上的调度次序。
        图1-2中的描述为:在码头N1和码头N2上的任务顺序,根据以上描述的编码方式,调度对应的编码为:((J1,J5,J4,J7),(J2,J3,J6,J8))。
        
        一个合理的调配方式是指:在同一个码头上,各任务的执行要满足上面所描述的约束关系,且每个任务在调度中能且只能出现一次。这里将一一对应的合法调度编码称之为合法编码。

结语:

        由于海洋石油开采中的生产井组分布在各区域海上,所以一部分原油采用外雇船舶进行装运,因而船舶的运输能力和科学调度对于确保海洋石油开采起着非常重要的作用。
        目前,本系统仍然处于实验阶段,在调度方法上仍然有需要改进的地方。实时监控和生产调度系统的研究领域,其中很多理论和实际问题仍需要进一步解决。本文作者接触该方面工作的时间并不是很久,在理论和实践方面的知识与经验仍然非常欠缺,文中难免存在缺点和不足之处,敬请读者批评指正。
        

参考文献:

[1] 王建新,杨世凤,史永江,童官军.远程监控技术的发展现状和趋势国外电子测量技术, 2005(4):9-12
[2] 陈瑶,康雷.利用现有网络实现无线数据传输方式的比较沈阳教育学院学报, 2005, (4): 123-124
[3] 岳琪,宋文龙,陈立生.遗传算法与组合优化问题研究.信息技术,2004,01:30-35
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