【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋼廠天車調(diào)度，特別涉及基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法。
技術(shù)介紹
1、無人天車運輸作為冶金工業(yè)流程中重要的一環(huán)，其運輸效率對整體效率有著直接影響。傳統(tǒng)的無人天車調(diào)度由技術(shù)人員控制，通過對冶金區(qū)域分區(qū)、每區(qū)指派一定數(shù)量的天車來進(jìn)行管理。傳統(tǒng)的天車調(diào)度耗費人力，同時效率低、出錯率高。在此基礎(chǔ)上，無人天車智能調(diào)度問題及其算法設(shè)計對提高冶金效率有著重要意義。
2、無人天車由大車和小車兩個部分構(gòu)成，大車為一可移動式杠桿，其中搭載著供小車移動的軌道。小車為貨物的直接載體，在大車提供的軌道上運行。若將冶金工廠簡化為一個長方形平面，并建立平面直角坐標(biāo)系，則天車調(diào)度問題可視為點與點之間的最短路徑問題，其中小車為控制點，貨物為目標(biāo)點，大車控制小車的x軸坐標(biāo)，小車在大車上移動從而控制自身的y軸坐標(biāo)。
3、針對煉鋼廠的無人天車調(diào)度，現(xiàn)有技術(shù)有專利《一種天車調(diào)度方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)》(cn116934059b)通過獲取調(diào)度信息直接生成移動指令，簡化人工操作；專利《天車調(diào)度方法、系統(tǒng)、裝置、電子設(shè)備和存儲介質(zhì)》(cn116822864a)提出了一種解決同軌道多天車阻擋問題的辦法；專利《一種無人天車調(diào)度方法》(cn115099659a)給出了任務(wù)優(yōu)先級調(diào)度方法，避免天車長時間空閑或距離過近。
4、現(xiàn)有技術(shù)的缺點是缺乏有效的調(diào)度算法，導(dǎo)致天車和待調(diào)度任務(wù)之間的匹配不夠高效，可能出現(xiàn)資源利用不足或者調(diào)度效率低下的情況。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)目的之
2、本專利技術(shù)實施例提供的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，包括：
3、獲取煉鋼廠原始數(shù)據(jù)；
4、基于匈牙利算法，根據(jù)所述煉鋼廠原始數(shù)據(jù)，確定最優(yōu)的任務(wù)分配方案；
5、基于最優(yōu)的任務(wù)分配方案，進(jìn)行鋼廠天車調(diào)度。
6、可選地，所述基于匈牙利算法，根據(jù)所述煉鋼廠原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行鋼廠天車調(diào)度，包括：
7、步驟1：將煉鋼廠原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為天車表tcrane、鋼卷表tcoil、操作表toperation；
8、步驟2：根據(jù)天車表tcrane、鋼卷表tcoil將天車和鋼卷分別抽象成天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體，初始化所有天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體：
9、步驟3：設(shè)定開始時間t0、結(jié)束時間t1、時間間隔t、當(dāng)前時間t，初始化t為t0；定義列表lcrane包含時間t+t前所有匹配狀態(tài)為未匹配的天車結(jié)構(gòu)體，列表lcoil包含時間t+t前所有匹配狀態(tài)為未匹配的鋼卷結(jié)構(gòu)體；
10、步驟4：重復(fù)步驟5至步驟9直到當(dāng)前時間t超過結(jié)束時間t1；
11、步驟5：根據(jù)當(dāng)前時刻t，更新列表lcrane：加入在t到t+t時間段內(nèi)匹配狀態(tài)由已匹配變?yōu)槲雌ヅ涞奶燔嚱Y(jié)構(gòu)體；從操作表toperation中讀取t到t+t時間段內(nèi)的調(diào)度信息，基于調(diào)度信息更新等待運輸?shù)匿摼砹斜韑coil：加入t到t+t時間段內(nèi)需要運輸?shù)匿摼斫Y(jié)構(gòu)體；
12、步驟6：定義矩陣a(i,j)：矩陣a(i,j)為m×n維狀態(tài)矩陣，表示待求解的分配結(jié)果，其中每個元素aij為1時表示i號鋼卷結(jié)構(gòu)體分配j號天車結(jié)構(gòu)體，為0時表示i號鋼卷結(jié)構(gòu)體不分配j號天車結(jié)構(gòu)體；m表示當(dāng)前有m個鋼卷結(jié)構(gòu)體需要分配天車；n表示當(dāng)前有n個空閑天車結(jié)構(gòu)體；初始化矩陣a(i,j)為全0矩陣；
13、步驟7：定義距離矩陣q(i,j)：矩陣q(i,j)為m×n維距離矩陣，其中每個元素qij表示j號天車結(jié)構(gòu)體移動到i號鋼卷結(jié)構(gòu)體后天車臂移動的距離；設(shè)n＝max(m,n)，dmax為q(i,j)中最大值，用dmax+1將q(i,j)填充為n×n維的距離矩陣；
14、步驟8：使用python的scipy.optimize庫，通過調(diào)用該庫中的linear_sum_assignment函數(shù)，利用匈牙利算法對距離矩陣q(i,j)進(jìn)行計算，尋找最優(yōu)的任務(wù)分配方案a(i,j)，以最小化天車移動的總距離；
15、步驟9：將步驟8中得到的最優(yōu)的任務(wù)分配方案a(i,j)作為調(diào)度方案執(zhí)行，更新對應(yīng)移動的天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體的狀態(tài)，將調(diào)度后的數(shù)據(jù)寫入至數(shù)據(jù)庫中，將已匹配的天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體分別從列表lcrane和lcrane中移除；將當(dāng)前時間t增加間隔t，返回至步驟4。
16、可選地，每個天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體中至少包含id、是否匹配的信息。
17、可選地，初始化所有天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體包括：
18、從天車表tcrane和鋼卷表tcoil讀取初始天車狀態(tài)和鋼卷狀態(tài)，基于初始天車狀態(tài)和鋼卷狀態(tài)將當(dāng)前空閑天車和未分配天車去運輸?shù)匿摼淼钠ヅ錉顟B(tài)設(shè)為未匹配，已經(jīng)被調(diào)度的天車和已分配天車去運輸?shù)匿摼淼钠ヅ錉顟B(tài)設(shè)為已匹配。
19、可選地，天車臂移動的距離具體計算方法為：
20、d＝α|x1-x2|+β|y1-y2|；
21、其中，(x1,y1)為天車臂移動的起始坐標(biāo)，(x2,y2)為天車臂移動的終點坐標(biāo)，α、β分別為天車小車和天車大車的能耗系數(shù)。
22、可選地，天車表tcrane至少包含天車id、天車x坐標(biāo)、天車y坐標(biāo)、是否夾有鋼卷、空閑時間；
23、鋼卷表tcoil至少包含鋼卷id、重量、生產(chǎn)完成時間、鋼卷x坐標(biāo)、鋼卷y坐標(biāo)；
24、操作表toperation至少包含待調(diào)度鋼卷id、計劃調(diào)度時間、目標(biāo)地點id。
25、本專利技術(shù)實施例提供的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度系統(tǒng)，包括：
26、獲取模塊，用于獲取煉鋼廠原始數(shù)據(jù)；
27、確定模塊，用于基于匈牙利算法，根據(jù)所述煉鋼廠原始數(shù)據(jù)，確定最優(yōu)的任務(wù)分配方案；
28、調(diào)度模塊，用于基于最優(yōu)的任務(wù)分配方案，進(jìn)行鋼廠天車調(diào)度。
29、可選地，所述調(diào)度模塊基于匈牙利算法，根據(jù)所述煉鋼廠原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行鋼廠天車調(diào)度，包括：
30、步驟1：將煉鋼廠原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為天車表tcrane、鋼卷表tcoil、操作表toperation；
31、步驟2：根據(jù)天車表tcrane、鋼卷表tcoil將天車和鋼卷分別抽象成天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體，初始化所有天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體：
32、步驟3：設(shè)定開始時間t0、結(jié)束時間t1、時間間隔t、當(dāng)前時間t，初始化t為t0；定義列表lcrane包含時間t+t前所有匹配狀態(tài)為未匹配的天車結(jié)構(gòu)體，列表lcoil包含時間t+t前所有匹配狀態(tài)為未匹配的鋼卷結(jié)構(gòu)體；
33、步驟4：重復(fù)步驟5至步驟9直到當(dāng)前時間t超過結(jié)束時間t1；
本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，所述基于匈牙利算法，根據(jù)所述煉鋼廠原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行鋼廠天車調(diào)度，包括：
3.如權(quán)利要求2所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，每個天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體中至少包含id、是否匹配的信息。
4.如權(quán)利要求2所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，初始化所有天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體包括：
5.如權(quán)利要求2所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，天車臂移動的距離具體計算方法為：
6.如權(quán)利要求2所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，天車表Tcrane至少包含天車ID、天車X坐標(biāo)、天車Y坐標(biāo)、是否夾有鋼卷、空閑時間；
7.基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括：
8.如權(quán)利要求7所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)度模塊用于：
9.如權(quán)利要求7所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度系統(tǒng)，其特征在
10.如權(quán)利要求7所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)度模塊用于初始化所有天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，所述基于匈牙利算法，根據(jù)所述煉鋼廠原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行鋼廠天車調(diào)度，包括：
3.如權(quán)利要求2所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，每個天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體中至少包含id、是否匹配的信息。
4.如權(quán)利要求2所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，初始化所有天車結(jié)構(gòu)體和鋼卷結(jié)構(gòu)體包括：
5.如權(quán)利要求2所述的基于匈牙利算法的鋼廠天車調(diào)度方法，其特征在于，天車臂移動的距離具體計算方法為：
6....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋軒，張靜遠(yuǎn)，張穎萍，韓紫瑜，
申請(專利權(quán))人：南方科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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