基于遺傳算法的天津港智能動(dòng)態(tài)計(jì)劃編制系統(tǒng)研究.pdf

1、在天津?yàn)I海新區(qū)得到進(jìn)一步開發(fā)、開放的同時(shí)，建設(shè)北方國際航運(yùn)核心區(qū)，是《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》賦予天津的重要定位，天津國際航運(yùn)營運(yùn)中心亦投入使用，在很大程度上提高了天津港船舶交通流量，其航道通航水平逐步接近臨界值，成為制約其進(jìn)一步發(fā)展的不利因素。在此情況下，天津港大膽地提出了建設(shè)復(fù)式航道的想法。
　　復(fù)式航道指的是在同一個(gè)航道截面上，至少存在2個(gè)水深各異的航槽或者航道。在天津港復(fù)式航道成功建造之后，大小船將以萬噸為界分流行駛，交通

2、繁忙時(shí)將有4股交通流同時(shí)在航道上行駛，船舶在進(jìn)出港過程中可能會(huì)出現(xiàn)多處會(huì)遇點(diǎn)和交叉避讓高風(fēng)險(xiǎn)水域，這對(duì)于天津海事局VTS中心而言，將進(jìn)一步加大通航安全監(jiān)管難度。
　　作為天津港復(fù)式航道的安全監(jiān)管方和使用方，天津海事局VTS中心擬聯(lián)合天津港集團(tuán)，依據(jù)復(fù)式航道通航安全管理規(guī)定細(xì)則，共同研發(fā)一套天津港智能動(dòng)態(tài)計(jì)劃編制系統(tǒng)，通過港口集團(tuán)生產(chǎn)計(jì)劃模擬生成交通流，實(shí)時(shí)驗(yàn)證所編排計(jì)劃的通航安全性，以便在保證船舶航行安全的前提下，提高船舶進(jìn)出港的

3、通航效率。
　　本文主要完成了如下工作：
　　1、創(chuàng)建了一個(gè)以單向航道為基礎(chǔ)的港口船舶調(diào)度模型。在對(duì)天津海事局 VTS中心和碼頭公司展開深入調(diào)查之后，對(duì)港口船舶調(diào)度方面所存在的關(guān)鍵問題以及內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)化分析。而后結(jié)合港口公司、船舶公司的具體利潤增長點(diǎn)設(shè)定了相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)。最后基于交通流這一層面系統(tǒng)化研究了船舶調(diào)度全過程操作，按照港口各區(qū)域所具有的交通流特點(diǎn)把調(diào)度這一環(huán)節(jié)細(xì)分為若干個(gè)子過程，并面向各子過程創(chuàng)建了多種應(yīng)用模

4、型，比如初始化模型與流量轉(zhuǎn)換模型等，以此創(chuàng)建全面、完備的多目標(biāo)港口船舶調(diào)度模型。
　　2、制定了以單向航道為面向?qū)ο蟮拇罢{(diào)度改良多目標(biāo)遺傳算法。把泊位沖突消解模型統(tǒng)一轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，基于此創(chuàng)建了一種相應(yīng)的泊位沖突消解算法，并對(duì)編碼算子進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)定：把流量轉(zhuǎn)換模型與時(shí)隙分配模型均轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的解碼準(zhǔn)則，繼而創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了一種自遺傳空間延伸至解空間的新型傳遞算法。
　　3、在對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和需要完成的任務(wù)進(jìn)行深入、全面

5、探討之后，對(duì)系統(tǒng)各應(yīng)用模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，比如GIS服務(wù)器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，該系統(tǒng)需要具有的功能主要有信息轉(zhuǎn)換、權(quán)限管控、內(nèi)網(wǎng)信息反饋以及外網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示等。
　　4、在對(duì)航道管理總體數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析的前提下，聯(lián)系 GIS處理信息特征，依靠GIS完善的空間信息、屬性信息的保護(hù)功能以及實(shí)用的查詢功能，設(shè)計(jì)了一個(gè)面向航道總信息的GSI顯示平臺(tái)，支持航道電子地圖的新建、空間信息表達(dá)、查詢以及導(dǎo)出等功能，確保系統(tǒng)能夠按照用戶需求多方

6、式地顯示航道系統(tǒng)信息。
　　5、通過建設(shè)天津港智能動(dòng)態(tài)計(jì)劃編制系統(tǒng)，客觀真實(shí)地反映出復(fù)式航道中交通流可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài),方便主管部門及時(shí)制定相應(yīng)的安全保障，有效提高生產(chǎn)計(jì)劃編制的效率，從而有效保障天津港船舶航行安全，提高船舶通航效率。
　　6、通過建立天津港智能動(dòng)態(tài)計(jì)劃編制系統(tǒng)，將天津港集團(tuán)每日生產(chǎn)計(jì)劃模擬生成船舶交通流，根據(jù)天津海事局船舶交通管理系統(tǒng)安全監(jiān)督管理實(shí)施細(xì)則及復(fù)式航道通航安全規(guī)定細(xì)則實(shí)時(shí)演算計(jì)劃的通航安全性，對(duì)

7、于演算未通過的計(jì)劃，系統(tǒng)可自動(dòng)推薦計(jì)劃調(diào)整建議。
　　本系統(tǒng)的開發(fā)既是為了保障天津港航道高危區(qū)水域的通航安全和有效監(jiān)管，也是為實(shí)現(xiàn)港口經(jīng)濟(jì)效益提升提供條件。對(duì)于前者而言，本工程是公益性事業(yè)，其效益主要體現(xiàn)為社會(huì)效益。通過本項(xiàng)目的實(shí)施，可以有效地加強(qiáng)船舶交通管理，維持良好的通航環(huán)境，提高船舶通航安全，避免船舶碰撞事故，從而降低人員傷亡、降低船舶和貨物損失。從經(jīng)濟(jì)效益而言，隨著本系統(tǒng)的投入使用，天津港復(fù)式航道將會(huì)實(shí)現(xiàn)更大范圍“雙進(jìn)雙出