基于遺傳算法的天津港智能動態(tài)計劃編制系統(tǒng)研究.pdf

1、在天津濱海新區(qū)得到進一步開發(fā)、開放的同時，建設北方國際航運核心區(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，天津國際航運營運中心亦投入使用，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復式航道的想法。
　　復式航道指的是在同一個航道截面上，至少存在2個水深各異的航槽或者航道。在天津港復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、繁忙時將有4股交通流同時在航道上行駛，船舶在進出港過程中可能會出現多處會遇點和交叉避讓高風險水域，這對于天津海事局VTS中心而言，將進一步加大通航安全監(jiān)管難度。
　　作為天津港復式航道的安全監(jiān)管方和使用方，天津海事局VTS中心擬聯(lián)合天津港集團，依據復式航道通航安全管理規(guī)定細則，共同研發(fā)一套天津港智能動態(tài)計劃編制系統(tǒng)，通過港口集團生產計劃模擬生成交通流，實時驗證所編排計劃的通航安全性，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)建了一個以單向航道為基礎的港口船舶調度模型。在對天津海事局 VTS中心和碼頭公司展開深入調查之后，對港口船舶調度方面所存在的關鍵問題以及內在機制進行了系統(tǒng)化分析。而后結合港口公司、船舶公司的具體利潤增長點設定了相應的目標函數。最后基于交通流這一層面系統(tǒng)化研究了船舶調度全過程操作，按照港口各區(qū)域所具有的交通流特點把調度這一環(huán)節(jié)細分為若干個子過程，并面向各子過程創(chuàng)建了多種應用模

4、型，比如初始化模型與流量轉換模型等，以此創(chuàng)建全面、完備的多目標港口船舶調度模型。
　　2、制定了以單向航道為面向對象的船舶調度改良多目標遺傳算法。把泊位沖突消解模型統(tǒng)一轉變成相應的編碼準則，基于此創(chuàng)建了一種相應的泊位沖突消解算法，并對編碼算子進行了針對性設定：把流量轉換模型與時隙分配模型均轉變成統(tǒng)一的解碼準則，繼而創(chuàng)造性地設計了一種自遺傳空間延伸至解空間的新型傳遞算法。
　　3、在對系統(tǒng)設計目標和需要完成的任務進行深入、全面

5、探討之后，對系統(tǒng)各應用模塊進行了設計，比如GIS服務器、Web服務器和數據庫服務器等，該系統(tǒng)需要具有的功能主要有信息轉換、權限管控、內網信息反饋以及外網數據顯示等。
　　4、在對航道管理總體數據進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、屬性信息的保護功能以及實用的查詢功能，設計了一個面向航道總信息的GSI顯示平臺，支持航道電子地圖的新建、空間信息表達、查詢以及導出等功能，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、通過建設天津港智能動態(tài)計劃編制系統(tǒng)，客觀真實地反映出復式航道中交通流可能出現的風險狀態(tài),方便主管部門及時制定相應的安全保障，有效提高生產計劃編制的效率，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態(tài)計劃編制系統(tǒng)，將天津港集團每日生產計劃模擬生成船舶交通流，根據天津海事局船舶交通管理系統(tǒng)安全監(jiān)督管理實施細則及復式航道通航安全規(guī)定細則實時演算計劃的通航安全性，對

7、于演算未通過的計劃，系統(tǒng)可自動推薦計劃調整建議。
　　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，也是為實現港口經濟效益提升提供條件。對于前者而言，本工程是公益性事業(yè)，其效益主要體現為社會效益。通過本項目的實施，可以有效地加強船舶交通管理，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。從經濟效益而言，隨著本系統(tǒng)的投入使用，天津港復式航道將會實現更大范圍“雙進雙出