[发明专利]一种基于空间约束下舰船设备维修任务规划方法

权利要求书

1.一种基于空间约束下舰船设备维修任务规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：绘制舰船设备布局草图，舰船为一矩形，舰船设备为互不相交或重合的矩形，舰船设备分布在舰船矩形内部，且舰船设备各矩形长边、宽边均对应平行；

步骤2：对布局草图进行读取与识别；

步骤2-1：将布局草图上下翻转，将布局草图的横纵坐标与像素数组的行列对应，获取布局草图的像素数组，其中舰船设备为黑色，像素值为1，其余地方为白色，像素值为0，数组大小为舰船大小；

步骤2-2：对像素数组进行连通区域标记，对每个识别出的连通区域赋值，第N片连通区域赋值为N，非连通区域部分为0；

步骤2-3：对于第N片连通区域，返回该连通区域行与列值最小的点即该矩形区域最左上方点，此点对应未翻转前布局草图中设备的最左下方点作为第N个设备的基准点，获取该区域的长和宽作为第N个设备的大小，确定设备在舰船中的位置；

步骤3：对各个设备的维修程度进行设定；

设备在进行维修时，会向四周扩散成一个更大的矩形来进行维修，且不与其他设备的矩形产生重合，扩散前后的矩形面积差反映维修效率；

步骤4：维修冲突设定：若两个设备维修扩散部分产生了重合，则两者有维修冲突；

对两两设备依次进行维修冲突判定，最终得到一个冲突二值判定矩阵，该矩阵(i,j)中的元素值为1时，代表设备i与设备j之间有冲突；值为0时，则代表两者无冲突；

步骤5：设置舰船设备布局草图等比例的画布，将其中的设备设定为蓝色，设备维修扩散时的区域绘制为黄色，扩散冲突区域设定为红色，其余的连通部分设定为白色；

步骤6：使用步骤3和步骤4获得的原始舰船空间大小数据和设备的位置大小数据，引入维修时间和扩散程度之间的关系：

其中，T为维修时间，Area_原未扩散时设备自身矩形面积，Area_扩散后维修时扩散后扩散区域与自身组成的矩形面积，S_l、S_w分别为设备自身矩形的长、宽，A_l、A_r、A_d、A_u分别为沿着左、右、下、上四个方向分别扩散的长度；设备原面积与设备维修时扩散部分面积之比与维修时间成反比，即扩散部分越大、设备面积越小，则所需维修时间越短，k为比例常数；

min max{S_i+T_i}

(S_i-S_j)×(P_i-P_j)≥0                         (4)

flag_T_ij*flag_S_ij0                           (5)

上式中，s_i、t_i分别为任务i的开始时间、维修时长，flag_t_ij＝(s_i+t_i-s_j)×(s_j+t_j-s_i)反映了维修时间之间的冲突，O_ij表示维修顺序矩阵，P_i反映任务i的优先级：优先级越高则P_i值越小，约束目标min max{s_i+t_i}是使得最晚维修结束时间最短；

约束式(1)表示矩阵O每一行最多一个元素为1，其余均为0，反映了每个任务最多有一个后序任务即后一任务开始时间不早于前一任务)；

约束式(2)表示矩阵O每一列最多一个元素为1，其余均为0，反映了每个任务最多有一个前序任务即前一任务开始时间不晚于后一任务；

约束式(3)表示矩阵O总共有n-1个1，其余均为0，反映了n个任务间的n-1个邻接关系；

约束式(4)表示了任务优先级和邻接次序的关系，反映了任务维修时间不会早于优先级比自身低的任务；

约束式(5)表示了时间、空间冲突的关系，即同时维修的设备之间必须没有扩散时造成的空间冲突。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间约束下舰船设备维修任务规划方法，其特征在于，所述比例常数k＝4.5。