[发明专利]集装箱码头智能卸船选位系统

权利要求书

1.集装箱码头智能卸船选位系统，其特征在于，所述系统核心架构分为三大部分：中央数字处理模块、虚拟图形处理模块和数据存储模块，中央数字处理集群模块负责数据的处理、模拟实行和评价机制，虚拟图形处理集群模块负责对数据具体图像模拟，数据存储模块负责将模拟数据的特征属性数据存储起来，所述数据判别是中央数字处理集群通过一些约束条件将原始数据中无效的数据清除掉，所述约束条件所需维度、参数和变量的符号定义如下：

(1)维度

I：表示堆场中所有在场箱，i,i′∈I；

J：表示堆场中在场箱对目标箱的吸引方式，主要包括纵向吸引、右侧吸引、左侧吸引、贝前吸引和贝后吸引五种吸引方式；

K：表示所有等待选位的进口集装箱，k∈K；

L：表示所有等待选位的进口集装箱提单号，l∈L；

N：表示所有等待选位的进口集装箱箱主，n∈N；

(2)参数

A_k：表示泊位与在场箱i以j方式吸引进口集装线箱k所选择的箱区贝位之间的水平运输距离；

S_k：表示进口集装箱k的尺寸；

CO_k：表示进口集装箱k的箱主；

IEF_k：0-1矩阵，表示进口集装箱k是否为重箱，当进口集装箱k为重箱时，参数为1，否则为0；

IS_i,k：0-1矩阵，表示进口集装箱k与在场箱i的尺寸是否相同，当两个集装箱尺寸相同时，参数为1，否则为0；

ISL_k：0-1矩阵，用于表示进口集装箱k的尺寸是否为45ft，参数为1，尺寸为45ft，否则为0；

IBL_i,j,k：0-1矩阵，用于表示在场箱i以j方式吸引进口集装线箱k所选择的箱区贝位是否能放置45ft集装箱，参数为1，可以放置，否则为0；

IFB_i,j,k：0-1矩阵，用于表示在场箱i以j方式吸引进口集装线箱k所选择的箱区贝位和在场箱i所在箱区贝位，参数为1，贝位相同，，否则为0；

IFR_i,j,k：0-1矩阵，用于表示在场箱i以j方式吸引进口集装线箱k所选择的箱区位置和在场箱i所在箱区位置，参数为1，箱区位置属于同一位串时，否则为0；

IAB_i,j,k：用于表示场箱i以j方式吸引进口集装线箱k所选择的箱区贝位的紧邻贝位的集装箱尺寸与在场箱i以j方式吸引进口集装线箱k所选择的箱区贝位的集装箱尺寸，参数为1，尺寸不同时，当在场箱i以j方式吸引进口集装线箱k所选择的箱区贝位的紧邻贝位为空时，参数为0，当在场箱i以j方式吸引进口集装线箱k所选择的箱区贝位的紧邻贝位的集装箱尺寸与在场箱i以j方式吸引进口集装线箱k所选择的箱区贝位的集装箱尺寸相同时，参数为-1；

IBG_i：0-1矩阵，用于表示在场箱i所在贝位的尺寸，参数为1，尺寸为20ft，否则为0；

LC_k：表示进口集装箱k的提单号；

ILC_i,k：0-1矩阵，用于表示进口集装箱k与在场箱i的提单号，参数为1，提单号相同时，否则为0；

IOC_i,k：0-1矩阵，用于表示进口集装箱k与在场箱i的箱主，参数为1，箱主相同，否则为0；

T_i：表示在场箱i的层高数；

MT_i：表示在场箱i所属位串允许堆放的最大层高；

(3)决策变量

IBT_i,j,k,l：0-1矩阵，用于表示在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的箱区贝位是否堆存有提单l中的进口集装箱，当在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的箱区贝位堆存有提单l中的进口集装箱时，参数为1，否则为0；

IBO_i,j,k,n：0-1矩阵，用于表示在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的箱区贝位的堆存箱主n的进口集装箱，当在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的箱区贝位堆存有箱主n的进口集装箱时，参数为1，否则为0；

IY_j：0-1矩阵，用于表示j吸引方式，当j吸引方式是纵向吸引方式时，参数为1，否则为0；

INB_j：0-1矩阵，用于表示j吸引方式，当j吸引方式是贝间吸引方式时，参数为1，否则为0；

IUT_i：0-1矩阵，用于表示在场箱i的卸船时间，当在场箱i的卸船时间最靠近当前卸船时间时，参数为1，否则为0；

IYC_i,j,k：0-1矩阵，用于表示在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的箱堆场起重机情况，没有堆场起重机时，参数为1，否则为0；

WYC_i,j,k：0-1矩阵，用于表示在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的箱区现场作业，当有现场作业时，参数为1，否则为0；

IR_i：0-1矩阵，用于表示在场箱i提前预约提箱，没有被提前预约提箱时，参数为1，否则为0；

IN_i,j,k：0-1矩阵，用于表示在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的箱位情况，当为空时，参数为1，不为空是参数为0；

IL_i,j,k：0-1矩阵，用于表示在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的箱位被锁定情况，当被锁定时，参数为0，未被锁定时，参数为1；

ILB_i,j,k：0-1矩阵，表示在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的箱位所在贝位被锁定情况，当被锁定时，参数为0，未被锁定时，参数为1；

D_i,j,k：用于表示在场箱i以j方式吸引卸船箱k所选择的堆场箱位距离外车道距离；

X_i,j,k：0-1矩阵，X_i,j,k＝1表示在场箱i以方式j吸引进口集装箱k，X_i,j,k＝0表示在场箱i不以方式j吸引进口集装箱k；

所述约束条件如下：

(1)箱位唯一定位约束，用于约束船舶卸船选位使得箱号、发箱顺序号和船箱位形成一一对应关系：

对于某集装箱i来说，对应有且只有一个顺序号和一个卸船选位船箱位，约束方程如下：

对于某顺序号k来说，对应有且只有一个卸船箱和一个船箱位，约束方程如下：

对于某船箱位j来说，对应有且只有一个卸船选位船箱和一个卸船选位号，约束方程如下：

(2)箱位可用约束，用于约束堆场箱位可用，约束在进行卸船选位时，满足所选箱位为空，同时满足所选箱位不被锁定，一个箱位必须同时满足该箱位没有堆存其他进口集装箱且该箱位没被其他任务提前锁定，表示选择箱位必须可用，约束方程如下：

(3)堆场层高约束，用于约束堆场中一排中所允许堆放的集装箱个数，约束码头所要求的层高，约束一个位串的层高不能超过额定层高，约束方程如下：

(4)集装箱尺寸约束，用于堆场中不同尺寸的集装箱不允许堆放在同一个贝位内，约束集装箱尺寸，约束方程如下：

(5)新开贝位可用约束，用于约束堆场贝位为空，没有其他集装箱在该贝位堆放和贝位没有被其他集装箱锁定，约束方程如下：

所述模拟实行是CPU集群模块对所述的特征矩阵进行深度模拟运行，为虚拟图形处理集群设定一个繁忙阈值，若超过此阈值的同时中央数字处理集群处于空闲状态，则中央数字处理集群进行模拟，否则排队；

所述决策评价机制是中央数字处理集群通过评价指标对所述混合训练的结果进行评价，所述评价指标包括场地贝位吸引值、新卸进口箱吸引值和水平运输距离：

(1)场地贝位吸引值

在实际码头运营中，进口箱包括20ft集装箱、40ft集装箱，在堆场堆存时应该将20ft集装箱和40ft集装箱分开堆放，同一贝位中不混合堆放20ft集装箱、40ft集装箱，但将20ft集装箱、40ft集装箱分开堆放到不同的贝位的选位决策效果并不是最优的，在堆场中还要求20ft集装箱、40ft集装箱能够尽可能交叉分散堆放，表达如下：

(2)新卸进口箱吸引值

当场地利用率较高后，为了更好地利用堆场空间资源卸船选位时便会出现同尺寸进口集装箱混合堆放的情况，在卸船选位时，同位串的进口集装箱卸船时间差越小越好，或者可以表述为压放在卸船时间最靠近的进口集装箱上的进口集装箱数量越多越好，表达如下：

(3)水平运输距离

卸船作业主要是将从集装箱船上卸载下来的集装箱从码头前沿运至堆场并将其放置已选定好的堆场位置，整个过程所涉及的码头资源包括：岸边起重机、水平运输工具以及堆场起重机，为了提高设备利用率、降低资源消耗，因此，在卸船选位时箱位越靠近泊位越好，表达如下：

所述数据存储模块是将所述决策评价得到的最优结果根据不同的属性特征，按照给定的存储决策机制存储起来。